添加酶制剂对小麦饲用价值的影响

■杨彧渊 马永喜

（中国农业大学动物科技学院，北京 100000）

近年来，小麦作为能量饲料得到了广泛的应用。2012～2013年，我国配合饲料、猪、肉禽、蛋禽分别消费小麦及其副产物2 339万、1 986万、837万、863万吨（中国饲料行业年鉴）。与玉米相比，小麦具有一定的营养优势（见表1），主要体现在高蛋白、氨基酸含量、钙磷含量以及内源植酸酶含量上。

表1 玉米和小麦的营养优势比较

但与玉米相比，小麦含有更多的抗营养因子，主要包括NSP和植酸。单位动物靠自身无法利用这些物质，而且这些物质还会影响其他养分物质的消化吸收，最终影响动物的生长。随着饲料工业的快速发展，酶制剂在饲料工业中的应用规模以及范围都有了很大程度的提升，成为破解这些抗营养因子作用的高效手段。

1 小麦中的抗营养因子

小麦等麦类作物中均含有多种抗营养因子，其中NSP和植酸是最重要的两类。

1.1 NSP

NSP是小麦中最主要的抗营养因子，主要是阿拉伯木聚糖。除此之外，还包括β-葡聚糖、甘露聚糖等。Choct等（1999）测试发现，小麦中木聚糖、葡聚糖、纤维素、甘露聚糖、半乳糖和糖醛酸的含量依次为8.1%、0.8%、2.0%、痕量、0.3%和0.2%，而小麦中的木聚糖含量受种类、品种、产地、环境、气候、收割时间、储存、加工等因素的影响。李春喜等（2002）测定了我国不同品种小麦的戊聚糖含量，平均为7.462 1%，变化幅度为6.61%～8.23%。NSP的物化特性和抗营养作用目前研究的已经比较清楚，主要是由于其中富含不能被单胃动物降解的β-糖苷键，从而形成物理屏障、增加食糜黏度、形成生理学屏障、破坏肠道微生态平衡，最终影响生长性能（谭权等，2008）。

1.2 植酸

小麦中植酸磷占总磷的65%左右，植酸磷不能被动物消化吸收，而且对金属离子 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+等有很强的络合性，形成稳定的络合物植酸盐，从而阻碍矿物元素的消化吸收。植酸盐还能与蛋白质、淀粉结合，并使内源性淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶活性降低，使整个日粮养分的消化率降低(齐莉莉等，2001)。

1.3 其他抗营养因子

小麦中还含有抗胰蛋白酶、凝集素等抗营养因子，均可降低小麦饲料消化率。

2 常见的小麦酶制剂及其作用原理

为了解决小麦中抗营养因子带来的负面效应，人们通过添加对应的酶制剂来解决该问题。当前的酶制剂可以分为三种：植酸酶制剂、消除NSP抗营养作用的酶制剂、内源性消化酶制剂。

2.1 植酸酶制剂

植酸酶广泛存在于动植物组织与微生物中。许多谷物饲料中含有一定数量的植酸酶，如小麦来源的植酸酶，它可以使含小麦日粮中的植酸磷降解，但小麦中酶活性变异很大。Viveros等（2000）报道，小麦中植酸酶含量大约在1 500 U/kg。通过在小麦日粮中添加植酸酶制剂，可以水解植酸，使植酸磷中的磷释放出来成为无机磷，并释放出螯合的微量元素（袁忠彪，2001）。微生物来源的植酸酶还能使其它养分从与植酸的结合状态中释放出来，因此植酸酶还能改善氮的沉积和消化、某些氨基酸和钙磷的消化和沉积（贺建华，2005）。

2.2 NSP酶制剂

NSP酶包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶等，而小麦中各NSP的含量决定了小麦中应用最多的NSP酶是木聚糖酶，此外其他酶也有应用。NSP酶作用机制主要是通过破解细胞壁屏障，释放营养物质，并且将木聚糖降解为小分子寡糖，降低食糜黏度，增加消化酶与营养物质的接触，从而提高营养物质的表观消化率。最终通过破碎细胞壁、降低食糜黏度、减少后肠道有害微生物数量和调节代谢激素的分泌等方面提升动物生长性能（谭权，2008）。

2.3 消化酶

消化酶在小麦日粮中的作用机理和效果与在其他日粮中类似，主要是补充内源消化酶不足，提升对营养物质的消化利用率。在小麦日粮中添加蛋白酶和淀粉酶可以促进蛋白质和淀粉的消化率，但是由于小麦日粮中抗营养因子的存在，消化酶与NSP酶的组合使用才能更好地发挥效果（Ravindran等，1999）。

3 酶制剂对小麦日粮饲用价值的影响

3.1 体外评价

由于无法实时观察到酶制剂在动物体内的作用情况，因此可以用体外试验来预测酶制剂在体内的作用效果。体外评定酶制剂作用效果的方法包括测定酶制剂活性、测定酶制剂对日粮黏度降解作用等。王前光（2006）在小麦日粮中添加了1 174.3 U/g的木聚糖酶，在体外酶解生成了2.90 mg/g的还原糖。Mccracken等（1998）使用体外试验较好地反映了加酶后小麦的淀粉消化率。但是，影响酶制剂效果的因素很多（王继强等，2004），导致体外试验往往与相应的生长代谢试验结果不够吻合，所以体外评定酶制剂效果方法的说服力仍然有待讨论。

3.2 对动物生长性能的影响

酶制剂可以提升饲喂小麦日粮的家禽的生长性能已经取得了比较好的一致性，但是在猪等动物中却没有取得比较一致的结果（见表2）。这可能是由于家禽消化道更加简单，缺乏水分，微生态环境也更加单一所致。总而言之，酶制剂对动物的生长性能影响方面具有正面的作用。

表2 酶制剂在饲喂小麦日粮动物上的研究

3.3 对养分消化代谢率的影响

虽然酶制剂在提升饲喂小麦日粮猪的生长性能效果方面仍然存在争议，但是在对养分消化的改善方面已经取得了比较好的一致性。研究普遍认为，在畜禽小麦日粮中添加植酸酶制剂可以显著提升蛋白质、钙磷和微量元素的消化率，也可以增加总能和表观代谢能水平。贺建华等（2005）发现，在饲料中添加植酸酶500 U/kg以上时可观察到酶水平与磷消化率改善之间的线性增长关系。但超过1 000 U/kg饲料时，几乎无继续改善的作用，且饲料中的磷消化率很难超过70%。总的来说，在小麦日粮中添加植酸酶可以显著改善钙磷的消化和存留率，而NSP酶制剂对各物质消化率均有提升作用。

3.4 对动物生理的影响

酶制剂在影响着小麦日粮饲料养分消化代谢的过程中，同时也会对动物的各项生理功能造成影响。NSP复合酶也有良好的饲养效果，在蛋鸡小麦日粮中添加可以降低脏蛋率(王利等，2012）。在生长猪小麦日粮中添加木聚糖酶可以显著提高生长猪血清葡萄糖、三碘甲腺原氨酸、四碘甲腺原氨酸和D-木糖含量，极显著降低血清尿素氮含量，影响猪肠道微生物菌群组成（王利等，2012）。王金伟（2013）发现，NSP酶制剂可以提升小麦日粮仔猪的血清球蛋白，这可能是因为小麦型饲粮中添加NSP酶后有效降解了饲料中大部分NSP，食糜中蛋白质消化吸收加强，导致血液中总蛋白、球蛋白含量升高，从而改善机体的免疫机能。Sebastian等（1998）认为，植酸酶可以促进家禽的骨骼发育，这一点在仔猪中也得到了确认(郝瑞荣等，2009)。王金全(2004)发现，在家禽小麦日粮中添加酶制剂降低了消化器官的重量，增加了免疫器官相关重量，最终改善消化和免疫能力。Wu等(2004a、b)报道，小麦-豆粕型饲粮中添加木聚糖酶和植酸酶可分别降低家禽小肠相对重量和长度，影响肠绒毛高度、杯状细胞数量及隐窝深度。陈清华等(2003)和杨玉芬等（2003）在猪中也观察到了类似的现象。

3.5 酶制剂对动物消化道内环境的影响

由于肠道的内环境对动物健康的重要影响已经引起越来越多的关注。而NSP由于其在前肠道未被消化，在后肠道大量发酵的特点，为后肠道有害菌提供了营养物质，易导致肠道微生态失衡，而小麦中又恰恰含有大量的NSP，所以，在小麦中添加NSP酶制剂不仅可以改善饲料的利用价值，更对动物的健康有着重要的作用。其次，在小麦饲料中添加内源酶，也可以帮助幼龄动物尽快建立起肠道菌群，促进肠道发育（Kiarie E，2013）。

4 影响酶制剂对小麦日粮作用的因素

4.1 影响酶制剂对小麦日粮作用的因素

酶制剂作为一种活性物质，其作用效果受到多方面因素影响。家禽的消化道由于更短、缺乏消化液，对抗营养因子和纤维的耐受能力比家畜要差，所以在家禽小麦日粮中添加酶制剂通常效果更明显；同种动物而言，大龄动物对高小麦含量日粮的耐受能力要强于幼龄期。此外，黄金秀等（2008）认为，日粮中木聚糖含量越高，NSP酶制剂的作用也会越明显。此外，酶制剂之间的相互作用也会对其作用效果产生影响。Parkkonen等(1997)在体外试验发现，木聚糖酶增加了细胞壁的渗透性，释放的植酸磷更易接近植酸酶。关于酶制剂的协同作用的效果目前仍有待商榷（Juanpere，2005；Moehn，2007；Nortey，2007）。

4.2 酶制剂在小麦日粮中作用效果的评价

由于酶制剂作用效果影响因素的复杂性与不可避免性，如何选择有效的酶制剂效果评价方式就成了重中之重。通常在试验中我们通过设立正对照组来比较差距，但是王金伟等（2013）报道，NSP酶制剂在小麦中的作用要大于玉米，这意味着日粮本身就成为了变量。而体外法也存在着不能完全模拟消化道环境，数据缺乏说服力的问题（王前光，2006）。目前有学者提出了使用当量法评价酶制剂效果，即用酶制剂可以节省或提升的营养物质数量来表示其作用效果（见表3）。这一方法相对于添加量表示法更加直观、便于理解，但是也存在问题，如不同日粮、不同酶制剂、不同动物，乃至同一动物的不同生理生化指标的相应程度均不同（姜洁凌，2006）。玉米-豆粕型日粮已经建立了诸多酶当量与各项指标的回归方程，但在小麦日粮的相关关系方面仍然有待进一步研究。

5 尚需要解决的问题

表3 酶制剂在小麦日粮中的当量关系研究结果

近年来酶制剂产业发展迅速，但是在研究和运用上仍然存在不少问题。

首先，制粒失活仍然是高效应用酶制剂亟需解决的一个问题。不仅如此，酶制剂还需要经历肠胃中的酸性环境，长时间的储存及易于检测等考验，并尽可能降低成本。

其次，影响酶制剂在小麦中作用效果的因素较多，如何快速有效地评价在不同日粮、不同动物、不同来源的酶制剂效果是一大难题。从按照质量添加到按照酶活添加再到酶当量，虽在进步但是目前的酶当量除了上文中提到的问题外，还存在如何取得与试验条件的一致性以及实际应用性的问题。而体外试验评价酶制剂的结果表明，体外试验虽与消化试验有一定的相关性，但往往不能解释或替代生长代谢试验。

再者，虽然多数酶制剂的生化作用机理已经比较清楚，但是其生理作用方式仍然有待研究。比如其在肠道中的作用位点，在不同肠段对各营养物质的消化程度，发酵过程，对肠道微生物的影响等。有研究认为，超量添加酶制剂可以提升生长性能，但其原因和可靠性还有待确定。

最后，虽然酶制剂在家禽的消化试验和生长试验之间取得了较好的一致性，但在生长育肥猪的酶制剂的瘘管试验、消化代谢试验和生长试验之间却并非如此。综上所述，酶制剂对小麦日粮饲用效果的影响尚需要建立一套完整规范体系。