復(fù)合酶應(yīng)用焦點(diǎn)剖析 

    1復(fù)合酶提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的機(jī)理

 

    復(fù)合酶可以提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，改善飼養(yǎng)效果的主要原因并非是NSP被大量水解成動(dòng)物可利用的單糖而提高了飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而是因?yàn)閺?fù)合酶作用于飼料原料時(shí)，首先破壞植物細(xì)胞壁的胞間層，植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞內(nèi)容物裸露并釋放被包裹的蛋白和淀粉等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與動(dòng)物內(nèi)源消化酶接觸并被降解，同時(shí)改變了腸道黏性，減少了食糜粘度對(duì)養(yǎng)分利用及吸收所帶來(lái)的負(fù)面影響。

 

    2酶活評(píng)價(jià)體系的缺陷

 

    2．1單一pH值下測(cè)定酶活

 

    由于動(dòng)物消化道食糜的pH值變化范圍比較大，所以單純考慮在某一pH值條件下的酶活值并不全面，最好能測(cè)定該酶在比較廣泛的pH值范圍內(nèi)的表現(xiàn)活力。試驗(yàn)室中測(cè)定了特節(jié)@磷植酸酶和其他來(lái)源的植酸酶活性，盡管在pH5．5檢測(cè)時(shí)酶活相同，但在其他pH值下進(jìn)行測(cè)定，特節(jié)⑧磷植酸酶的酶活明顯高于其他酶的活性，由于動(dòng)物腸道不同部位pH值存在明顯差異，所以盡管按國(guó)標(biāo)測(cè)定酶活相同，但來(lái)源不同的酶在飼料中添加后生物活性的發(fā)揮存在較大差異，使用效果也不盡相同。復(fù)合效應(yīng)，比較符合纖維素酶的實(shí)際使用效果。以羥甲基纖維素為底物測(cè)定酶活(CMCase)沒(méi)有體現(xiàn)C1酶把天然的結(jié)晶纖維素分解為可溶性的游離纖維素，以FPA作為選擇飼料纖維素酶的依據(jù)比CMCase更合理。例如，用羥甲基纖維素作為底物對(duì)纖維素酶A和B進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，纖維素酶A活性(酶活為 200)高于纖維素酶B(酶活為140)，但采用濾紙作為底物時(shí)，纖維素酶B酶活(酶活為20)高于纖維素酶A(酶活為12)。

 

    測(cè)定木聚糖酶時(shí)選擇的底物一般用樺木木聚糖(適用于造紙)。從飼料酶角度考慮，應(yīng)采用燕麥木聚糖(表1)。但即使選擇燕麥木聚糖作為底物，也存在一定問(wèn)題，因?yàn)檠帑溎揪厶?SigmaX0627)可以溶于水，而飼料中的木聚糖絕大多數(shù)是不溶于水的。

 

    燕麥木聚糖和樺木木聚糖對(duì)酶活的影響

 

    燕麥木聚糖活力 樺木木聚糖活力

 

    木聚糖酶A 4 500 1 200

 

    木聚糖酶B 2 300 6 700

 

    (陸文清，2005)

 

    3水分對(duì)酶活的影響

 

    水分對(duì)酶制劑的影響存在兩面性：反應(yīng)介質(zhì)中水分必須達(dá)到一定比例，酶制劑才能充分發(fā)揮對(duì)底物的酶解作用，當(dāng)植酸酶所處介質(zhì)的含水量為零時(shí)，植酸酶完全沒(méi)有活性。體外試驗(yàn)中，介質(zhì)含水量至少達(dá)到25％左右，反應(yīng)才能進(jìn)行。但同時(shí)環(huán)境中存在水分時(shí)，酶活穩(wěn)定性的保持又受到影響。在一定溫度下，樣品水分含量越高，酶蛋白的變性會(huì)越顯著。例如當(dāng)樣品水分含量降為10％時(shí)，直至溫度提高到60~C，脂酶才開(kāi)始失活；而水分含量提高到23％時(shí)，在常溫下便出現(xiàn)明顯的失活現(xiàn)象。

 

    4礦物元素對(duì)酶活的影響

 

    特定的金屬離子可以作為電子轉(zhuǎn)移載體對(duì)酶制劑起到激活作用。如芽孢桿菌中植酸酶對(duì)Ca2+具有較強(qiáng)的依賴(lài)性，將植酸酶培育在含有Ca2的環(huán)境中，部分失活的酶蛋白可重新回復(fù)酶的活性(Kerovuo等，2000)。酶的來(lái)源及金屬離子濃度不同，同一金屬離子對(duì)酶活的影響程度和效應(yīng)也不盡相同。Ca2+是芽孢桿菌植酸酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，Ca2+過(guò)量將預(yù)先占據(jù)底物的活性位點(diǎn)從而抑制酶與底物的結(jié)合，因此Ca>過(guò)量會(huì)抑制植酸酶的活性(Oh等，2001)，F(xiàn)e2+、Zn2+、M廣、Cu2+等金屬離子與植酸絡(luò)合也抑制植酸酶的活力。針對(duì)李氏木霉GXG"—葡聚糖酶而言，Cu2‘、Mn2+有抑制酶活作用，Zn2’、C02+有激活作用，其他離子Ca2’、M廣、 K’在不同濃度條件下有不同的作用(李衛(wèi)芬等，2001)。5．0mmol／L以下的Ca2+、Zn2’以及10．0mmol／L以下的C02+對(duì)"—葡聚糖酶活性有激活作用，而Cu2+具有抑制作用(孫建義等，2004)。

 

    5酶制劑的劑型

 

    酶制劑可以通過(guò)一些物理處理提高對(duì)高溫的耐受性，主要包括添加載體對(duì)原酶進(jìn)行吸附以及對(duì)原酶進(jìn)行包被。酶制劑包被處理可以一定程度地提高酶的熱穩(wěn)定性。 Pichford(1992)報(bào)道，酶的穩(wěn)定化處理可以將酶在75~C制粒后的存留率由48％提高到76％，而95qC制粒后酶活的存留率由12％提高至 34％。

 

    酶發(fā)揮作用的前提是到達(dá)消化道作用部位的酶具有活力，因此要注意包被酶是否能在合適的消化道部位進(jìn)行釋放，達(dá)到對(duì)底物進(jìn)行催化的目的。Guss(2000)測(cè)試了肉用仔雞缺磷的玉米—豆粕型日糧中分別添加3種類(lèi)型植酸酶(粉末型、顆粒型和包被型)，試驗(yàn)結(jié)果是包被型植酸酶組日增重低于其他兩組。其原因可能是包被型植酸酶在動(dòng)物腸道中活性釋放的速度變慢。

 

    6消化道內(nèi)環(huán)境

 

    酶制劑作為一種具有生物活性的蛋白，其作用受到消化道內(nèi)環(huán)境的影響，整個(gè)消化道形成一條生理空間的pH譜線(表2)。酶活特征與動(dòng)物胃腸道生理特點(diǎn)特別是同 pH值相吻合，才能充分發(fā)揮酶的催化活性。外源酶能否與消化道內(nèi)pH譜線相適應(yīng)，是否引起酶蛋白可逆或不可逆變性，都是使用復(fù)合酶時(shí)需要考慮的因素。比如胃蛋白酶在pH6~7時(shí)很快失活，pHl．0~5．0時(shí)卻十分穩(wěn)定。一般真菌纖維素酶的最適pH在4．0~6．0，而細(xì)菌纖維素酶的最適pH為6． 0~7．0(Wood，1995)。消化道前段的酸性條件適合來(lái)自真菌的酶，飼用纖維素酶多為真菌來(lái)源的酸性酶。

    一般而言，豬胃采食后食糜pH值在4．7左右。但目前市場(chǎng)上的商品植酸酶大都在pH值5．5時(shí)活性最高，在pH值4．5時(shí)酶活顯著降低。農(nóng)科院飼料所成功地對(duì)植酸酶基因進(jìn)行修飾改造，開(kāi)發(fā)的特節(jié)R磷豬用植酸酶在4．0-5．0間酶活最高，同原有植酸酶相比，顯著提高了在豬料中的添加效果。

 

    7不同動(dòng)物對(duì)酶的反應(yīng)差異

 

    動(dòng)物種類(lèi)不同，酶制劑的使用效果存在差異，家禽飼料中添加酶制劑的效果稍好于在豬料中的效果，主要原因有：(1)禽類(lèi)嗉囔相對(duì)高的pH對(duì)多數(shù)酶的活性發(fā)揮有利，酶制劑在豬胃中酸性環(huán)境下的失活多于禽。(2)豬腸道內(nèi)容物中水分含量高于家禽，干物質(zhì)含量(10％)明顯低于家禽(20％)，其腸道內(nèi)容物黏度比家禽低，所以禽料中添加復(fù)合酶對(duì)食糜黏度的降低更有效，而黏度的降低使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收更加迅速。(3)豬后腸道容量占總腸道的比例遠(yuǎn)高于禽，豬腸道中微生物種類(lèi)和數(shù)量也高于家禽，后腸道微生物的發(fā)酵可以釋放一些脂肪酸從而提供部分能量。

 

    隨著對(duì)各種單酶的酶學(xué)特征研究的深入，以及復(fù)合酶的組合配制更加科學(xué)合理，都有助于提高酶制劑在飼料中的添加效果，促進(jìn)酶制劑在飼料中的推廣使用。但同時(shí)也需要認(rèn)識(shí)到酶制劑的應(yīng)用仍有眾多內(nèi)容需要進(jìn)一步研究，對(duì)酶制劑的內(nèi)在特征和外部聯(lián)系需要進(jìn)行更深入地研究探討，才能促進(jìn)飼料養(yǎng)分的有效吸收利用，推動(dòng)健康綠色環(huán)保畜牧業(yè)的發(fā)展。