纤维素酶在畜牧业中的应用研究

闫丽红，于洪福

（1.黑龙江兽药饲料监察所，哈尔滨 150069；2.黑龙江畜禽屠宰管理所，哈尔滨 150036）

纤维素酶在畜牧业中的应用研究

闫丽红1，于洪福2

（1.黑龙江兽药饲料监察所，哈尔滨 150069；2.黑龙江畜禽屠宰管理所，哈尔滨 150036）

纤维素酶作为一种绿色饲料添加剂，可以改善畜禽的生产性能，提高饲料利用率。而在青贮中添加纤维素酶，则可以改善青贮品质，从而为畜禽提供更有营养价值的饲粮。文章对纤维素酶在畜禽生产及青贮饲料生产中的应用作以综述。

纤维素酶；畜禽生产；青贮品质；应用研究

纤维素作为植物光合作用的主要多糖类产物，是最为丰富的可再生性天然资源。目前，粮食短缺、饲料资源匮乏和环境污染问题已经严重阻碍了我国畜牧业的发展，因此，开发和利用纤维素就成为了迫在眉睫的重要课题。纤维素酶可将纤维素水解成可供畜禽利用的还原糖，提高饲料的营养价值和利用率[1-8]。本文针对纤维素酶对畜禽生产及其在青贮饲料生产中的应用作以综述，以期为高效利用纤维素酶提供理论依据。

1 纤维素酶

纤维素酶是指所有参与降解纤维素最终转化为葡萄糖的各种酶的总称，是由多种水解酶组成的复杂酶系，可分为内切纤维素酶、外切纤维素酶和葡萄糖苷酶三类[9-10]。自然界中能够分泌纤维素酶的微生物包括细菌、真菌、放线菌和一些原生动物等。目前，研究及用于饲料的纤维素酶主要来自细菌和丝状真菌，包括绿色木霉、李氏木霉、根霉、青霉、嗜纤细菌、产黄单孢菌、侧孢菌等。纤维素酶作为一种生物酶，其降解纤维素的作用，受温度、pH、酶液浓度、底物组成、酶的激活剂或抑制剂等诸多因素的影响。因此，饲料纤维素酶在实际应用中应注意根据动物生理特点、营养需要及饲料结构选择酶制剂；注意保持酶的稳定性；饲用酶制剂反应条件必需与动物消化道生理条件相适应；加工后应尽快使用，尽量缩短贮存时间，放于干燥阴凉处，低温贮藏。

目前，国内外利用纤维素酶的方法有体外酶解法和体内酶解法两种。前者把纤维素酶和秸秆饲料拌匀，在一定温度、湿度和pH下堆积或密封发酵一定时间，晾干后直接饲喂动物。该法效果较好，但费工费时，成本高。后者则是把纤维素酶以添加剂的形式加到精料内，拌匀后饲喂动物，借助于动物消化道内环境发挥作用。该法简单，应用范围广泛，但受饲料加工贮藏与动物内环境的影响较大。在实际生产中，通常将纤维素酶与半纤维素酶、果胶酶、β-葡聚糖酶等组成复合酶添加到饲料中饲喂。

2 纤维素酶在畜禽生产中的应用

纤维素酶能破坏植物细胞壁，使营养物质能很好地被吸收利用，补充草食动物内源酶的不足，消除抗营养因子，维持小肠绒毛形态完整，促进营养物质吸收。研究表明，在畜禽饲粮中添加纤维素酶，可以提高动物的生产性能[11-16]。

2.1 反刍动物

纤维素酶可以改善反刍动物的瘤胃内环境，提高饲料转化率及生产性能。国春艳研究表明，在后备牛日粮中添加外源复合酶（木聚糖酶、纤维素酶）有利于瘤胃内底物的降解；添加复合酶可以增加后备牛的腹围和胸围，促进后备牛的生长；添加复合酶可以增加瘤胃液中总挥发性脂肪酸和乙酸含量，提高乙酸/丙酸，改善瘤胃发酵水平；提高后备牛全混合日粮的中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和总能表观消化率[17]。刘建昌等在荷斯坦奶牛精饲料中添加纤维素酶0.1%，结果表明，添加纤维素酶可显著提高奶牛日产奶量（P＜0.05），对乳脂率的影响不显著（P＞0.05），但可提高奶牛养殖经济效益[18]。牛雪佳等研究表明，在绵羊日粮中添加纤维素酶，对血液T3、T4的影响不显著（P＞0.05），但可以显著提高血液中胰岛素和血糖浓度（P＜0.05）[19]。李晓东等在萨福克羊与小尾寒羊杂交羔羊的饲粮中添加纤维素酶，研究其对羔羊消化性能的影响，结果表明，在低蛋白质日粮中添加纤维素酶，可以提高粗纤维消化率，但对粗蛋白质和钙、磷消化率无显著影响（P＞0.05）[20]。此外，纤维素酶还可以治疗草食性家畜胃肠疾病，纤维素酶通过促进饲料中纤维素和半纤维素的分解，可直接降低其致病因素，还能使可溶性物质含量增加，促进有益微生物的活动。同时，所形成的其他一些物质可调整胃肠道菌群平衡，促进废物和一些有害物的排出。

2.2 禽类

研究表明，纤维素酶可以提高禽类的生产性能，调节肠道菌群，改善脂质代谢和抗氧化能力，对蛋和肉的品质也有改善的作用。毛倩倩等在高纤维五龙鹅饲料中添加果胶酶和纤维素酶，结果表明，在基础饲粮中添加果胶酶5 000 U·kg-1+纤维素酶40 000 U·kg-1可极显著提高鹅的屠宰率、半净膛率、胸肌率和腿肌率（P＜0.01），显著提高肉色亮度（P＜0.05），极显著降低了鹅肉的失水率（P＜0.01），改善鹅肉品质[21]。王丽娟在玉米-豆粕型蛋鸡日粮中添加植酸酶和纤维素酶，结果表明，添加纤维素酶1%可显著降低海赛克蛋鸡只日耗料量（P＜0.05)，显著提高日粮粗纤维的表观利用率（P＜0.05），极显著提高钙的表观利用率（P＜0.01），极显著提高了碱性磷酸酶的活性（P＜0.01），显著降低胫骨灰分绝对重量（P＜0.05）[22]。夏素银等研究了在高水平苜蓿草粉饲粮中添加纤维素酶对海兰褐蛋鸡生产性能、蛋品质及养分利用率的影响，结果表明，添加纤维素酶对蛋鸡的产蛋率和蛋重均无显著影响（P＞0.05），添加纤维素酶0.2%和0.3%可显著提高蛋壳强度、哈夫单位和蛋黄颜色（P＜0.05），添加纤维素酶0.3%可使蛋鸡的粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、酸性纤维消化率分别增加14.79%、8.48%、15.91%[23]。夏素银等研究了纤维素酶对蛋鸡脂质代谢、抗氧化能力及肠道菌群的影响，结果表明，日粮中添加纤维素酶显著提高了血清中甘油三酯和总胆固醇含量（P＜0.05），蛋鸡血清、肝脏及肌肉中的超氧化物歧化酶活性显著提高（P＜0.05），蛋鸡血清、肝脏及蛋黄中的丙二醛（MDA）含量均显著下降（P＜0.05），盲肠和回肠中大肠杆菌数量下降，乳酸杆菌数量上升[24]。

2.3 猪

纤维素酶可提高猪的生长性能，提高饲料消化率，改善胴体品质和猪肉品质。毕晋明等研究表明，纤维素酶处理杂交狼尾草可显著提高育肥猪天冬氨酸、丙氨酸、鲜味氨基酸、水解氨基酸总和（P＜0.05），显著降低饱和脂肪酸含量（P＜0.05），显著提高不饱和脂肪酸含量（P＜0.05），表明纤维素酶处理杂交狼尾草可提高育肥猪生产性能，改善肉品质[25]。王荣蛟等研究表明，在生长猪日粮中添加纤维素酶0.2%可提高日增重和饲料利用率[26]。申瑞玲等研究表明，在苜蓿草粉日粮中添加复合纤维素酶可提高生长育肥猪的饲料利用率和日增重，改善猪胴体品质[27]。远德龙等研究不同菌种来源的纤维素酶组合对杜×鲁烟白生长猪生产性能的影响，结果表明，添加纤维素酶0.15%可极显著提高猪的日增重（P＜0.01），显著降低料重比（P＜0.05），且纤维素酶在杜×鲁烟白生长猪5.8%酸性洗涤纤维（ADF）水平的高纤维日粮中的适宜添加量为0.15%[28]。

2.4 水产动物

研究表明，在水产动物饲粮中添加纤维素酶，可以提高水产动物的生产性能和免疫功能。秦搏等研究表明，在幼刺参饲粮中添加纤维素酶0.025%～0.100%可以显著提高幼刺参的特定生长率（P＜0.05），降低饲料系数（P＜0.05），添加纤维素酶0.100%可显著提高干物质表观消化率（P＜0.05）和粗蛋白质表观消化率（P＜0.05），添加纤维素酶0.100%～0.200%可提高幼刺参肠道中的超氧化物歧化酶和酸性磷酸酶活性（P＜0.05），具有提高幼刺参生长性能和免疫功能的作用[29]。余丰年等研究饲料中添加纤维素酶对团头鲂生长的影响，结果表明，试验组鱼体增重率和饲料效率都有所提高[30]。

3 纤维素酶在青贮饲料生产中的应用

青贮是指以新鲜的青绿饲料作物、牧草等为原料，利用厌氧微生物的发酵作用，长期保存青绿多汁饲料的营养特性，扩大饲料来源的一种简单、可靠而经济的方法。青贮过程中添加纤维素酶有助于植物细胞壁的分解，提供更多可发酵性的碳水化合物以供发酵，并使植物中的纤维素含量下降，从而提高牧草的营养价值和利用率。韩立英等研究纤维素酶对鹅观草青贮发酵品质和营养价值的改善效果，结果表明，真空密封条件下贮藏90 d后，添加纤维素酶的处理组pH、丙酸、丁酸和氨态氮含量均显著低于对照组（P＜0.05），乳酸、乙酸、粗蛋白质和可溶性糖水化合物含量均显著高于对照组（P＜0.05），中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著低于对照组（P＜0.05）[31]。兴丽等研究了乳酸菌和纤维素酶对全株玉米青贮发酵品质和微生物菌落的影响，结果表明，添加纤维素酶可使ADF和NDF的含量分别下降6.09%和5.28%，降低氨态氮与总氮质量比，大幅度减少有害微生物数量[32]。张英等研究了绿汁发酵液与纤维素酶对王草青贮品质的影响，结果表明，在整个青贮过程中，各添加组的pH均显著低于对照组（P＜0.05），乳酸、乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸的含量以及AN/TN值随着贮藏时间的增加而升高，混合添加绿汁发酵液与纤维素酶还可以提高粗蛋白质含量，降低中性洗涤纤维含量，增加可溶性碳水化合物含量，且以混合添加绿汁发酵液与纤维素酶对王草青贮发酵品质的改善效果最好[33]。席兴军等研究了纤维素酶和乳酸菌对玉米秸秆青贮饲料品质的影响，结果表明，添加纤维素酶可使玉米秸秆青贮饲料中氨态氮与总氮质量比和丁酸与总酸摩尔比分别下降28%和100%，ADF质量分数下降20%，显著提高了玉米秸秆青贮饲料的营养价值；而乳酸菌和纤维素酶的共同作用使玉米秸秆青贮饲料的干物质消化率提高8%，氨态氮与总氮质量比降低33%，丁酸质量分数降低82%，同时使NDF、ADF含量降低10%和7%，因此综合考虑，混合添加乳酸菌和纤维素酶对玉米秸秆的青贮效果最好[34]。万里强等研究表明，苜蓿青贮时添加乳酸菌和纤维素酶能显著降低青贮料的pH和氨态氮含量（P＜0.05），显著提高粗蛋白质和乳酸含量（P＜0.05）[35]。李静等研究表明，添加纤维素酶使稻草青贮料的pH降低了3.52%（P＜0.01），BA和NH3-N含量分别降低了28.74%（P＜0.01）和22.23%（P＜0.01）；LA、CP和WSC含量分别提高了19.93%（P＜0.01）、3.82%（P＜0.05）和6.43%（P＜0.05）；有机物体外消化率提高了2.67%（P＜0.05），因此纤维素酶可提高稻草的青贮品质[36-37]。

4 小结

纤维素酶作为一种绿色饲料添加剂，具有提高动物生产性能、调节肠道菌群、改善脂质代谢和抗氧化能力、提高畜产品品质的作用。纤维素酶还可以有效发酵畜禽粪便，改善由畜禽粪便造成的环境污染，应用前景十分广阔。但在实际生产中还存在许多问题，包括生产纤维素酶的菌株产量低，造成成本偏高；纤维素酶在不同动物饲粮中的添加量、添加方式和添加时间有待进一步研究；对纤维素酶活性的检测方法尚未有明确的规定。相信随着生物技术的发展和酶应用技术的深入研究，必将加速纤维素酶在饲料工业中的广泛应用。

[1]陈晓春,陈代文.纤维素酶对肉鸡生产性能和营养物质消化利用率的影响[J].饲料研究,2005（11）:7-9.

[2]邹仪明.植物纤维素化学[M].北京:中国轻工业出版社,1995, 152-154.

[3]杨雪霞,陈洪章.添加纤维素酶的青贮研究进展[J].生物技术通报,2001,（1）:37-41.

[4]陈娥英,庄益芬,张文昌.不同添加剂对象草青贮发酵品质的影[J].中国农学通报,2007,23（7）:61-63.

[5]庄益芬,安宅一夫,张文昌.添加剂、收割期对猫尾草青贮细胞壁成分和体外干物质消化率的影响[J].江西农业大学学报, 2006,28（3）:436-439.

[6]马双青,王永刚.复合纤维素梅对奶牛产奶量及乳脂率的影响[J].黑龙江畜牧兽医,2008（4）:37-38.

[7]许梓荣,钱利纯,孙建义,等.高麸饲粮中添加β-葡聚糖酶,木聚糖酶和纤维素酶对肉鸡生长和消化的影响[J].浙江农业学报,1999,11（2）:80-84.

[8]Sheperd A C,Maslanka M,Quinn D,et al.Additives containing bacteria and enzymes for alfalfa silage[J].J Dairy Sci,1995,78: 3 565-3 572.

[9]Coughlan M P,Ljungdahl L G.In biochemisty and genetics of cellulose degradation[M].London:Academic Press,1988.

[10]Manning K,Wood D A.Production and regulation of extracellular endocellulase by Agaricus bisporus[J].Microbiol,1983,129（6）: 1 839-1 847.

[11]徐奇友.纤维素酶在蛋鸡日粮中的应用研究[J].饲料工业, 1998（1）:12-13.

[12]秦江帆,徐奇友.纤维素酶对肉用仔鸡生产性能的影响[J].饲料博览,1996（2）:12-14.

[13]徐春生,孙国君,将新环,等.复合酶制剂对仔猪生产性能和日粮养分消化率的影响[J].石河子大学学报,2004,22（1）:60-62.

[14]王敏奇,许梓荣,孙建义.早籼稻饲料中添加酶制剂对猪生长和消化的影响[J].中国水稻学报,2003,17（2）:179-183.

[15]李宝玉,姜建阳,马永喜,等.纤维素酶在生长猪日粮中的应用[J].中国饲料,2000（3）:16-17.

[16]李晓勤,张景军.应用纤维素酶治疗牛前胃迟缓[J].兽医临床, 2005,（11）:54-55.

[17]国春艳.木聚糖酶和纤维素酶对后备奶牛生长代谢、瘤胃发酵及微生物区系的影响[D].北京:中国农业科学院,2010.

[18]刘建昌,林洁荣,苏水金.添加纤维素酶制剂对奶牛产奶性能的影响[J].中国畜牧杂志,2001（3）:31-32.

[19]牛雪佳,郑国萍,李茫雪,等.日粮阴阳离子和纤维索酶对绵羊血液中生化指标的影响[J].核农学报,2007,21（5）:514-517.

[20]李晓东,罗海玲,徐永锋,等.添加纤维素复合酶制剂对羔羊日粮营养物质消化的影响[J].中国草食动物,2007,27（4）:28-29.

[21]毛倩倩,王宝维,葛文华,等.高纤维饲粮中添加果胶酶和纤维素酶对五龙鹅生长性能、屠宰性能及肉品质的影响[J].动物营养学报,2013,25（10）:2 394-2 402.

[22]王丽娟.植酸酶和纤维素酶对蛋鸡生产性能和营养物质利用的影响[D].哈尔滨:东北农业大学,2000.

[23]夏素银,王成章,詹发柏,等.苜蓿草粉饲粮添加纤维素酶对蛋鸡生产性能、蛋品质及养分利用率的影响[J].草业学报,2011, 20（5）:183-191.

[24]夏素银,王成章,詹发柏,等.苜蓿草粉和纤维素酶对蛋鸡脂质代谢、抗氧化能力及肠道菌群的影响[J].动物营养学报, 2011,23（11）:1 991-1 999.

[25]毕晋明,黄峰.纤维素酶处理杂交狼尾草对育肥猪生产性能及猪肉品质的影响[J].家畜生态学报,2016,37（10）:26-29.

[26]王荣蛟,李美荃,梅文兰,等.饲粮中添加不同水平纤维素酶对生长猪生产性能的影响[J].湖南饲料,2013（3）:22-24.

[27]申瑞玲,张建杰,张改清.苜蓿草粉日粮中添加复合纤维素酶对生长育肥猪生产性能的研究[J].动物科学与动物医学, 2002,19（7）:52-55.

[28]远德龙,姜建阳,韩先杰,等.纤维素酶对杜×鲁烟白生长猪生产性能的影响[J].饲料工业,2013,34（14）:17-20.

[29]秦搏,陈四清,常青,等.饲料中添加纤维素酶对幼刺参生长性能、消化能力和非特异性免疫力的影响[J].动物营养学报, 2014,26（9）:2 698-2 705.

[30]余丰年,王道尊.饲料中添加纤维素酶对团头鲂生长的影响[J].水产科技情报,2000,27（4）:149-153.

[31]韩立英,玉柱,周禾.乳酸菌和纤维素酶对直穗鹅观草青贮的改善效果[J].草业科学,2013,30（9）:1 439-1 444.

[32]兴丽,韩鲁佳,刘贤,等.乳酸菌和纤维素酶对全株玉米青贮发酵品质和微生物菌落的影响[J].中国农业大学学报,2004,9 （5）:38-41.

[33]张英,周汉林,刘国道,等.绿汁发酵液与纤维素酶对王草青贮品质的影响[J].草业科学,2013,30（10）:1 640-1 647.

[34]席兴军,韩鲁佳,原慎一郎,等.添加乳酸菌和纤维素酶对玉米秸秆青贮饲料品质的影响[J].中国农业大学学报,2003,8（2）: 21-24.

[35]万里强,李向林,何峰.添加乳酸菌和纤维素酶对苜蓿青贮品质的影响[J].草业科学,2011,28（7）:1 379-1 383.

[36]李静,高兰阳,沈益新.乳酸菌和纤维素酶对稻草青贮品质的影响[J].南京农业大学学报,2008,31（4）:86-90.

[37]熊仕娟,徐卫红,杨芸,等.不同温度下微生物和纤维素酶对发酵猪粪理化特性的影响[J].环境科学学报,2014,34（12）:3 158-3 165.

The Study on Application of Cellulase in Animal Husbandry

YAN Lihong1,YU Hongfu2
（1.Heilongjiang Province Veterinary Medicine Feed Monitoring Institute,Harbin 150069,China；2.Heilongjiang Province Livestock and Poultry Slaughter Management Office,Harbin 150036,China）

As a green feed additive,cellulase can improve the production performance of animal,increase the feed efficiency.And the application of cellulase in forage,can improve the silage quality,can provide more nutritive value for animal feed.This paper reviewed applicationof cellulase in animal productionandsilage production.

cellulase;animal production;silage quality;application research

S816.7；S814

A

1001-0084（2017）01-0022-04

2017-01-04

闫丽红（1977-），女，黑龙江哈尔滨人，高级兽医师，主要从事饲料检测和动物营养研究。