酶制剂在反刍动物饲料中的应用研究进展

◆作者：陈佩佩 吴海庆

◆单位：光明牧业有限公司

在我国，酶制剂用于饲料领域源自上世纪九十年代，被当作饲料添加剂。酶制剂具有一定的特性，在饲料中应用时的剂量、用法有相应的规定。但饲料生产工艺等诸多环节潜在不确定性，导致酶制剂的使用效果差异明显，因此，业内对其的使用效果褒贬不一。近年来伴随生物科技的进步，酶制剂已获得显著发展，使得酶制剂在饲料领域得到了大量应用。国内外诸多学者研究发现，在猪、鸡等单胃动物饲料中添加酶制剂可以降低消化道食糜粘度，这有助于改善动物生产性能。但对于反刍动物来说，酶制剂的应用还存在一些误区，重视度不足。为此，本文以反刍动物为中心，简要综述酶制剂在其饲料中的应用情况与作用机理。

1 酶制剂在反刍动物体内的作用机理

王玉荣等人通过研究发现粗饲料中所含的半纤维素（HC）与木质素（lignin）是以共价键的方式结合，而纤维素（CEL）分子被包在其中。因此，纤维素分子与消化酶一般是接触不到的，酶制剂处理能使纤维素组分含量发生变化，将秸秆内的相关碳水化合物（木质素、纤维素、半纤维素）降解成为可由动物直接利用的单糖。而纤维素层次性空间结构被改变，进而使粗饲料的利用率得到提升(王玉容等，2017）。Morgavi 等（2000）研究认为,在瘤胃酶与外源酶的配合下使瘤胃环境内的水解潜力增强，这可能是酶添加剂促进消化的主要原因。Morgavi 等（2001）将酶制剂加入反刍动物饲料中，结果显示这组动物瘤胃酶活更稳定，保持对底物的酶活性。Bowmancr 等（2002）研究认为酶制剂与底物密切结合构成“酶- 饲料复合体”，使瘤胃内酶的稳定性得到增强，因此在瘤胃中的酶对瘤胃蛋白酶的水解作用有较强的抵抗能力，可充分降解底物。不过酶制剂发挥效果的具体机理尚未完全掌握，有待研究。

2 酶制剂在反刍动物生产中的应用

2.1 在奶牛生产中的应用

将酶制剂添加到奶牛饲料中有助于增加奶牛泌乳量，增强牛的免疫力。同时，还对奶牛瘤胃发酵功能与微生物组成有改善效果。Chung 等（2016）与Romero 等（2016）研究认为，奶牛瘤胃存在一些细菌群落，而部分细菌群落密度16S-rRNA 拷贝数的种属特异性可能会遭到外源纤维素酶的影响。比如，酶添加量越多，产琥珀酸丝状杆菌、嗜淀粉瘤胃杆菌等菌群密度也越大；当高剂量酶添加量增大时，反刍兽新月单胞菌菌群密度也随着酶添加水平线性增大。朱元招等（2001）6-7 月龄的断奶犊牛进行研究，发现添加酶制剂有助于犊牛断奶后的生长，提高了饲料利用率，使牛对粗饲料的适应性明显增强。同时，也有助于瘤胃发育成熟与纤维素分解菌等微生物在短时间内的快速生长繁殖。国春艳（2010）研究显示，将含有木聚糖酶与纤维素酶的复合酶加入日粮中，有利于3-7 月龄的后荷斯坦奶牛生长，添加复合酶可以改善瘤胃的发酵水平。这是由于瘤胃内挥发性脂肪酸与乙酸浓度上升，进而引起乙酸与丙酸的比值增大。同时，还提高了全混合日粮（TMR）的中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）与总能表观消化率，从而减少了相关物质在粪便中的排泄量，包括干物质、NDF、ADF 等。在奶牛全混合日粮中喷洒木聚糖酶能够矫正乳与乳脂肪水平，因为奶牛对有机质、干物质、粗蛋白采食量均会增大。与添加纤维素酶与木聚糖酶的小组比较，添加木聚糖酶小组的产奶量增加时间有所提前。但仍有学者认为在泌乳奶牛饲料中无需添加纤维素酶与木聚糖酶的酶制剂，因为他们觉得上述酶制剂不会影响产奶性能以及奶牛瘤胃发酵水平（韩兆玉等，2008）。Miller等（2008）与Nsereko 等（2002）研究认为，添加外源酶可以促进微生物蛋白质的合成，即增加瘤胃微生物菌群数量；但Bowman 等（2002）研究认为，这对瘤胃微生物菌群不会产生影响。

2.2 在肉牛生产中的应用

目前，世界上关于纤维降解酶在肉牛生产中的研究有不少，分为体内研究、体外研究及半体内研究，效果不一。近年来中外学者对外源酶在肉牛生产中的应用也做了大量研究，大致包括两部分内容。一是将纤维降解酶加入高纤维日粮中进行研究，Beauchemin 等（1995）发现，这有助于提升纤维消化率。不过Alvarez 等（2009）研究认为纤维消化率的改善是否能提高肉牛生产性能还受到试验条件与肉牛生理状态两大因素的影响。二是Beauchemin 等（1999）将纤维降解酶添加到高精料日粮中进行研究，获得的结果比在高纤维日粮中的效果更好。Iwaasa 等（1997）将不同水平的木聚糖酶添加到95%的大麦基础饲粮中能使饲料转化率提升6%～12%，原因在于饲粮消化率有所提高。Salem 等（2013）研究发现，将复合酶按40g/头·d 的剂量添加到肉牛日粮中可使肉牛的干物质（DM）与平均日增重（NDF）消化率得到明显提升，肉牛的ADG 提升了约16%。Mcallister等（1999）把木聚糖酶与- 葡聚糖酶添加到高精料日粮中（含30%的粗饲料），结果显示，添加3.5L/t TMR DM 水平的酶制剂时，ADG 提升了10%左右。而Zobell 等（2000）把木聚糖酶与-葡聚糖酶添加到高精料日粮中（含17%的粗饲料），结果显示，酶制剂对肉牛的饲喂效果并未产生影响。Eun 等（2009）研究认为外源酶的使用有助于改善肉牛屠宰性能，比如，纤维降解酶处理组肉牛第12 根肋骨脂肪厚度减少了8.8%。

2.3 在羊生产中的应用

添加外源酶通常对小型反刍动物的生产性能无太大影响。Miller 等（2008）对羊群的大麦日粮中添加相关外源酶进行研究，结果显示对赛特母羊与羔羊的生产性能影响极低，无论是饲料转化率，还是日均增重量均未出现显著改变，并且羊毛性质与重量也未改变。对哺乳曼切加绵羊与拉科讷母羊进行上述实验发现，其产奶量与乳成分也无明显变化。Rojo 等（2005）将从黑曲霉与地衣芽孢杆菌中研制出的淀粉酶用于实验中，发现萨福克羔羊的生产性能并无大的改变，这提示影响不大。总的来说，大多数研究外源酶对山羊与绵羊的影响都是集中在对日粮消化率的影响上。通过将纤维素酶与木聚糖酶加入到哺乳期萨能奶山羊的日粮中发现这提高了总碳水化合物的消化率，也提高了有机物、干物质、粗蛋白、NDF、ADF的消化率，同时，在哺乳期可增加标准奶产量（FCM）（瞿明仁等，2005）。在陕北绒山羊日粮中添加纤维素酶发现山羊增重明显，具有良好的经济效益（苏丽萍等，2012）。在湘东黑山羔羊的日粮中添加纤维素酶可大幅提升其生产性能（杜忍让等，2013）。

3 酶制剂在反刍动物生产中的应用前景

近年来畜牧养殖业正朝着规模化、集约化的方向发展，在降本增效的基础上最大限度减少对环境的污染，是今后养殖业发展的重点目标。可见，绿色添加剂在未来的需求量也会逐渐增大。而能够提升粗饲料利用率以及营养物质转化率的外源酶制剂将起到积极的作用。不过关于反刍动物外源酶制剂的应用研究还不深入，要想获得最佳的效果还应继续加强研究。

3.1 掌握瘤胃与外源酶制剂间的具体作用机制

为更全面了解瘤胃微生物区系的具体结构与功能可借助DNA 与RNA 序列分析技术进行研究。通过蛋白质组学以及宏基因组组学更深入了解外源酶制剂与内源微生物间的相关协作机理。这为外源酶制剂的选择与应用提供了有效的依据，进一步提高了反刍动物饲料利用率（谢春元等，2007）。

3.2 外源酶种选取

根据反刍动物的消化生理特点以及所用饲料配比情况，一般选取纤维素酶与木聚糖酶，这是由于这两种酶能把纤维素与半纤维素进行分解，得到戊碳糖与六碳糖，最终获得挥发性脂肪酸。而机体是可以直接利用挥发性脂肪酸的。而淀粉容易在瘤胃中被大量分解，因此，不建议将淀粉酶、蛋白酶以及脂肪酶添加到瘤胃中。反刍动物的饲料所含脂肪水平极低，无需加入脂肪酶。一般来说，瘤胃中不用添加蛋白酶。不过为了提高蛋白质在整个消化道的消化率，可在瘤胃后的消化道中加入一些蛋白酶。

3.3 辅助使用其它添加剂，与外源酶制剂发挥协同作用

根据反刍动物生理需要以及外源酶制剂的特点，合理选取辅助添加剂使用，以获得最好的生产效果。尽管外源酶制剂能够提升饲料消化率，改善相关生产性能，不过也存在一定的局限性。因此，若配合其它添加剂使用则有助于更好地改善动物机体健康水平，提升饲料利用率，达到更好的生产效果。一般可搭配使用相关微生态制剂与维生素制剂。