生物技术在饲料工业中应用的一个引人瞩目的领域是饲用酶制剂的研究开发和推广使用。这使饲料工业高效、环保和可持续发展成为可能。一般认为酶制剂可以提高畜禽生产性能、减少排泄物的污染以及可开辟新的饲料资源。Inborr（1989）揭示，在动物日粮中添加酶制剂的目的，是转化和消除饲料中的抗营养因子，提高营养消化率，增加某一营养物质的生物学价值和减少动物排泄物造成的污染。从此，在单胃动物日粮中应用酶的研究大为加强。
1 饲用酶制剂在畜禽日粮中应用的影响因素
酶制剂在应用效果受到多方面的因素的影响，只有充分了解这些因素方能正确选择和使用酶制剂，使饲用酶制剂的效果显示出来。一般地，饲用酶制剂在畜禽日粮中应用效果受如下几方面的因素的影响。第一个因素是酶制剂的种类。酶制剂可粗略分为两大类：内源性酶，如与消化道分泌的消化酶相似的酶（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等），直接消化水解饲料的营养成分；外源性酶，消化道不能分泌的类似酶，如纤维素酶、果胶酶，半乳糖苷酶、β-葡聚糖酶或戊聚糖酶（阿拉伯木聚糖酶）和植酸酶等。外源性酶不直接消化水解大分子的营养物质，而是分解或水解饲料中的抗营养因子，间接促进了营养物质的消化利用。
动物在长期的进化过程中，消化道内能够分泌足够的消化酶对常规饲料成分进行消化水解。但是有一种人为因素是例外，早期断奶的仔猪由于消化道酶分泌系统的发育还未完全成熟，同时，早期断奶应激使正常的消化酶分泌受到限制。因此，一般情况下，添加内源性消化酶的作用不太明显，而只有在早期断奶仔猪日粮中使用这类酶才在理论上具有应用意义，促进营养物质的消化吸收，减少仔猪的断奶下痢应激的影响。另外，患病的畜禽的消化功能存在问题时，添加内源性酶对提高畜禽的消化能力，保证营养的供应是有利的。现代畜牧业的一个重要特点是规模化、产业化和高密度密闭式饲养，实际上造成了动物的应激，使消化功能有可能受到影响造成紊乱。因此，在特殊的环境中使用某些助消化的内源性酶制剂也同样有可能有好处。
但是，大部分的科研报告显示，在正常的畜禽日粮中，使用外源性酶制剂才能实际意义，目前已得到充分肯定的酶制剂主要是戊聚糖酶、β-葡聚糖酶和植酸酶。这3种酶制剂是通过消除日粮中的某些抗营养因子而改善动物的生产性能。β-葡聚糖酶和戊聚糖酶是两种研究最充分，并在当前已被商业性地用于家禽饲养系统的酶制剂。同样，植酸酶生产技术的进展也使这种酶的商业性应用切实可行。有关其它种类的酶，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶、果胶酶等对家禽的特殊作用的报道不等。然而，大多数添加在动物饲料中的酶是粗制品。通常对一系列底物有活性（Campbell及Bedford ,1992)。
虽然使遗传改良的选择的快速生长动物提高对淀粉的消化率引起了人们的兴趣，但关于在单胃动物日粮中使用α-淀粉酶的科学依据尚不足（Newman 1993）。许多学者（Campbell及Bedford ,1992)认为，在饲料中添加β-葡聚糖酶和戊聚糖酶。可使幼年猪禽获得最大效益，但对其它酶系，支持这一点的科学依据仍不足。
影响饲用酶制剂在畜禽日粮中应用效果的第二个因素是畜禽日粮的类型。不同的酶制剂对底物的作用有明确的对应关系，不同日粮类型的饲料成分反过来影响了酶制剂的使用效果。一般地，含有某些抗营养因子的饲料组分，由于抗营养因子对养分的消化利用有不同程度的抑制作用，添加某些消除抗营养因子的酶制剂，可以改善整个日粮的利用，间接提高动物的生产性能；另外一种情况是动物来源的饲料原料一般较植物来源的饲料原料容易被消化吸收。因此，在含有大量的动物性蛋白（如进口鱼粉、乳清粉、代乳粉）的仔猪料中，添加使用酶制剂就不如含有植物性蛋白的仔猪日粮的效果明显。
一般认为，玉米-豆粕型日粮是传统的猪禽日粮，玉米、豆粕等常规饲料原料容易被猪禽消化利用。而其它谷物及其副产品或其它非常规的饼粕类原料一般都含有一些抗营养因子，不容易被单胃动物利用。小麦、稻谷、麸皮、米糠、统糠都含有较多的戊聚糖，而大麦、黑麦等含有较多的β-葡聚糖酶，这类多聚糖统称为水溶性非淀粉糖（NSP）。尽管动物利用戊聚糖和β-葡聚糖，但从营养角度（能量方面）意义并不大，但是，NSP在消化道内大量吸收水分面变得膨胀和粘稠，影响了消化道分泌的消化酶对整个食糜的水解消化，最终影响到整个日粮的消化吸收，这种影响包括了蛋白质、脂肪、淀粉和矿物质及微量元素的吸收利用。因此，小麦、麸皮、米糠、大麦、啤酒渣等含量多的日粮，使用含有多聚糖酶的商业酶制剂有良好的效果已被广泛证实。
NSP的抗营养作用除了本身的粘度大以外，还有如下一些特性：①表面活性。NSP表面般带负电荷，并有弱的亲水性与疏水性。它可以与肠道中饲料颗粒表面、脂类微团表面及多糖——蛋白质复合物结合；②持水性。不溶NSP，如纤维素等具有海绵一样的吸收功能，而水溶性NSP，如β-葡聚糖等则通过网状结构的形成吸收水分子，形成凝胶，从而改变了肠道的物理活性（即对肠蠕动的抵抗力提高）；③NSP与离子的小分子结合，主要是螯合作用，这些都影响了营养物质的消化吸收。Annison和Choct（1993）在这方面作了许多详细的舆论。
同样，某些豆类，如豌豆等含有的半乳糖寡糖、半乳糖甘露聚糖等同样是抗营养因子，使用大量这类豆类及饼粕类同样存在着相似的问题。
第三个影响饲用酶制剂在畜禽日粮中应用效果的因素是动物的种类和年龄。许多研究试验表明，在含有NSP较多的猪禽日粮中，使用β-葡聚糖酶和戊聚糖酶等饲用酶制剂，其中，以鸡的效果最明显，在鸡的饲养试验中，绝大多数试验都是正效的（提高增重和饲料转化效率），而且有关鸡的试验报道也最多。相反，猪对添加β-葡聚糖酶和戊聚糖酶的反应程度低而且没有规律（Newman 1993）。有资料显示，β-葡聚糖酶对猪的害处不象对鸡那样严重。Bhatty等（1979）就曾报道，严重地阻碍鸡生长的高粘度大麦对猪则没有什么影响。Thacker等（1988）指出，人们清楚认识到猪在很大程度上比家禽更能耐受β-葡聚糖。即使在猪日粮中使用粗制的混合酶（含有多聚糖酶及其它酶）。反应仍是不规则的。猪和鸡的这种差异仍有待进一步探讨。
动物年龄与使用酶制剂的效果的差异更多反映在使用某些内源性酶制剂（如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶）。由于幼年动物（尤其是哺乳动物）的消化道消化酶分泌的量有限，对某些动物特性的饲料（如固体料）不容易消化水解，适当补充这类外来源的酶制剂可能是有好处的。健康成年动物一般没有必要使用蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等酶制剂。所以，对猪而方，饲用酶制剂的开发主要针对仔猪，相对来说，仔猪内源酶系统发育成熟较慢。
使用方法是影响饲用酶制剂在猪禽日粮中使用效果的第四个因素。酶制剂是一种生物制品，是一种具有生物活性的蛋白质，不同的理化因素（包括饲料加工处理和体内消化道环境）可能影响酶的活性，最终影响饲用酶效果的发挥。
酶制剂在饲料工业中应用的一个最大问题是人们对酶制剂在饲料颗粒加工过程中由于蒸汽调质的高温而失活的担心。应该承认，某些未经耐高温处理的酶制剂或饲料加工工艺不规范（如调质温度过高、时间过长）都可能由于制粒加工而影响畜禽饲养的效果。因此，最好的方法是在粉料中加入酶制剂，例如，目前蛋鸡料和猪料仍有许多粉料，这就不存在这种忧虑。但是，大部分单办动物的商品料是颗粒饲料。
有关饲料制剂粒后酶活性变化的资料并不多，部分原因是酶制剂在全价饲料中的活性含量很低，不容易有一种有效的检测全价饲料中酶活的方法（一方面是含是低；另一方面是受到多种底物的干扰），但技术发展的很快，Annison(1995)的试验结果显示，商品酶制剂中的酶活检测在制粒前后对比表明，饲料制粒过程中有相当部分β-葡聚糖酶活性得以维持。因此，适当提高商品酶制剂的活性浓度，仍可在高温制粒后残存足够的酶活。
解决酶制剂使用过程中可能遇到的潜在问题的另外的方法是酶制剂厂家在开发生产过程中适当考虑酶制剂的耐高温处理，例如，发酵生产酶制剂的菌株的选择和产品的物理处理（如包被技术等）。
此外，目前欧洲广泛采用的液体酶制剂在饲料调质制粒后的颗粒表面喷涂技术，这可以有效地解决饲用酶制剂高温的问题。
以上从四个方面讨论了饲用酶制剂有畜禽日粮使用效果的影响因素，为正确选择和使用酶制剂提供了有价值的资料。正如Annison和Choct所指出的那样，为改善动物生产性能而在饲料中添加饲用酶必须满足以下原则：①饲料原料必须含有抗营养活性的NSP。②饲用酶制剂对多聚糖底物必须具备较高的活性，由于多聚糖结构多种多样，而且聚糖酶具有高度的。③所有酶在饲料加工过程以及进入动物体内降解多糖时，都必须维持其活性。
2 饲用酶制剂在猪日粮中的应用
饲用酶制剂在猪日粮中应用主要有3方面的目的：减少仔猪断奶应激的影响；提高某些饲料的利用率；降低养猪业的环境污染。仔猪早期断奶的应激往往使仔猪内源酶的分泌减少，仔猪出生后，胰腺分泌的酶活性呈线性上升，28日龄断奶时，使酶的分泌突然下降，达到很低水平，直到35日龄后才开始逐渐恢复（Linderman等，1986），由此可见导致消化障碍，影响养分的吸收，往往出现腹泻。适当使用某些与之配合的酶制剂可以减缓这种断奶应激。另一种情况是，饲料中含有某些抗营养因子，尤其是猪日粮中使用的一些非常规饲料原料，使用某些饲用酶制剂可消除抗营养因子的影响，从而改善猪日粮的消化利用和猪的生产性能。使用饲用酶制剂控制环境污染最多的是植酸酶的应用，植酸酶可以显著提高日粮磷的消化利用，从而减少了磷对土壤的污染（Simons等，1990），当饲料中有效磷含量较低时，加入植酸酶还可提高猪的增重水平（Jongbloed等，1993）。
饲用酶制剂在猪日粮应用的试验中，使用最多的是β-葡聚糖酶、木聚糖酶和纤维素酶，试验日粮类型主要是大麦、小麦日粮为主。实际上，饲用酶制剂应用效果除了受日粮的能量原料种类的影响外，同样也受到蛋白质原料的来源的影响。添加酶制剂对于植物来源的蛋白质的日粮可能有良好效果，而对含动物来源蛋白质原料的日粮则可能作用不大。表1显示了断奶25日龄至46日龄仔猪试验的结果证实了这一点（Johnson 等1993）。
表1 添加酶制剂对饲喂含有植物性或动物性蛋白质原料日粮仔猪生产性能的比较
日粮类型
项 目
植物蛋白日粮 动物蛋白日粮
试验处理 对照组 酶制剂组 对照组 酶制剂组
日增重/g 300 320 310 310
采食量/(g/d) 300 320 460 440
饲料/增重 1.63 1.32 1.53 1.42
许多试验结果表明，饲用酶制剂在猪日粮中应用的效果并不如在家禽中应用那样明显和肯定。正如刘永刚和Baidoo（1996）的总结所指出的那样；尽管酶制剂生产商提供了大量正效应的试验数据，然而试验结果却差异很大，以消化率和生长表现而论，文献中既有正效应，也有零效应乃至负效应。
饲用酶制剂对猪的生产性能的试验报道，多数是有利方面的结果。添加酶制剂可以提高猪的增重和饲料转化率，或者减少仔猪腹泻率(Bedford，1995），猪日增重重改进的范围为4.5%-5%，饲料转化率改进的范围为3-15%，其中报导饲料转化率改进的情况比日增重的多。有些试验报道则是只提高饲料的转化率，而对日增重的影响则不明显（Thacker 等，1992）。这种情况与日粮类型关系密切，一般地，玉米-豆粕型日粮的效果不太明显，而大麦、小麦或黑麦为主的日粮则有明显的正效应，例如，Bedford等（1992）在大麦-大豆型日粮中使用β-葡聚糖酶使试验组猪的增重提高了17%。但是，Thacker等（1992）同样在大麦-大豆型日粮中使用β-葡聚糖酶却没有什么效果。在国内，冯定远等（1998）在断奶仔猪日粮中使用含β-葡聚糖酶和木聚糖酶的饲用酶制剂，使试验组生长仔猪的日增重提高了6.0%。饲料报酬提高了3.4%。张克刚等（1997）在含有高量的小麦麸和次粉的育肥猪日粮中使用相类似的酶制剂，使两个试验组日增重比对照组提高了4.41%和16.55%，饲料转化率分别提高了4.25%和14.02%，其中高量次粉组比高量麦麸组效果更明显。有关饲用酶制剂在猪日粮中应用对猪生产性能影响见表2。
表2 饲用酶制剂对猪生产性能的影响
酶的种类 日粮类型 猪生产性能的变化
纤维素酶 小麦-玉米-大豆-米糠 日增重+45%，饲料转化率+9%
β-葡聚糖酶 大麦-浓缩精料 日增重+5%，饲料转化率+5%
淀粉酶、β-葡聚糖酶 加热大麦 日增重不明显，但减少腹泻
淀粉酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、淀粉酶
加热大麦-蒸煮燕麦-大豆-鱼粉 日增重-8%
纤维素酶、淀粉酶
玉米-大豆-青贮-米糠 日增重不明显，饲料转化率-32%-40%
纤维素酶、β-葡聚糖酶
大麦 不明显
戊聚糖酶、淀粉酶
大麦-小麦 饲料转化率+10%-15%，腹泻减少
戊聚糖酶 黑麦-大豆 不明显
β-葡聚糖酶 大麦-大豆 日增重+17%
戊聚糖酶、淀粉酶 小麦-大豆 日增重不明显，饲料转化率+4%
戊聚糖酶 黑麦-大豆 不明显
β-葡聚糖酶 小麦-大豆 日增重+17%
β-葡聚糖酶 小麦-大豆 不明显
β-葡聚糖酶 小麦-大豆 日增重+11.3%，饲料转化率不明显
戊聚糖酶 小麦-大豆 日增重+6.9%，饲料转化+6.3%
蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、β-葡聚糖酶
小麦-肉粉-大豆-血粉 不明显
纤维素酶、半纤维素酶
大豆-菜籽饼 日增重不明显，饲料转化率+3%-10%
反映饲用酶制剂在猪日粮中应用效果的另一方面是消化试验，同饲养试验相类似，酶制剂对改善猪日粮的消化率也有正效应和负效应，但以正效应为多数。其中以β-葡聚糖酶对消化率的提高最明显。Inborr等（1993）在大麦-小麦-大豆类日粮中添加含有β-葡聚糖酶等的酶制剂，使β-葡聚糖酶的消化率提高40%，淀粉消化率提高3%。Grahamt等（1988）在大麦-大豆日粮中使用β-葡聚糖酶和戊聚糖酶所进行的消化试验，回肠末端的β-葡聚糖酶和戊聚糖酶所进行的消化试验，回肠末端的β-葡聚糖酶消化率提高了5.5%，粗灰分消化率提高了10%。但Bedford等（1992）使用同样两种酶制剂于黑麦-大豆日粮或大麦-大豆日粮均没有改善营养物质的消化率。Mellange等（1992）所进行的小麦-大豆型日粮或大麦-大豆型日粮的试验更显示出负效应。（NDF消化率下降3%-9%，粗脂肪消化率下降6%-7%）。在幼猪日粮中添加蛋白酶和淀粉酶有利于提高养分的消化率。总的来说，添加酶制剂的综合效果为消化率提高10%（刘永刚和Baidoo,1996),冯定远等（1997、1999）所进行的消化试验表明：在含有高量小麦麸和米糠的猪日粮中使用含有降解水溶性非淀粉多糖的酶制剂能够明显提高猪日粮营养物质的消化率，其中粗纤维消化率提高了48.9%，粗蛋白消化率提高了16.5%，干物质消化率提高了11.3%。
造成酶制剂对猪日粮消化率影响差异的原因既有酶制剂的种类、活性，又有日粮的类型，还与猪的年龄有关。一般地，酶制剂的促消化作用在幼畜的反应比成年猪明显，降解NSP的酶制剂比一般的消化酶的效果明显。这些反映了酶制剂、底物和动物三者之间的复杂关系。此外，饲料加工工艺对酶活性的影响也是影响饲用酶制剂应用效果的一个重要因素。
总之，饲用酶制剂的应用受到多方面因素的影响，还有许多问题没有完全弄清楚，在猪日粮中使用饲用酶制剂必须综合考虑酶制剂本身的种类和活性、日粮组成、饲料加工工艺以及猪的生理阶段。只有针对性地使用，才能取得良好的效果。
华南农业大学动物科学系 冯定远教授 刘玉兰
