一、酶及其作用
酶是一种由活细胞产生的生化反应的蛋白质催化剂，在动物体内消化与新陈代谢过程中起着非常重要的作用。生物体内生化代谢途径中的酶可分为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和合成酶类共6类。工业上应用的酶制剂大多数为水解酶，按作用底物的不同，可分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、木聚糖酶、β－葡聚糖酶、纤维素酶、植酸酶、核糖核酸酶等。动物能分泌到消化道内的酶主要属于蛋白酶、脂肪酶类和碳水化合物酶类。在消化酶的作用下，底物大分子物质（如蛋白质、脂肪、多糖等）降解为易被吸收的小分子物质，如寡肽、氨基酸、脂肪酸、葡萄糖等。
饲用酶制剂大致可分为消化酶和非消化酶两大类。非消化酶是指动物自身不能分泌到消化道内的酶，这类酶能消化动物自身不能消化的物质或降解一些抗营养因子，主要有纤维素酶、木聚糖酶、β－葡聚糖酶、植酸酶、果胶酶等。消化酶是指动物自身能够分泌的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶类等。
酶作用特点：1高效性。酶促反应可在常温常压和适宜的酸碱度下高效地进行，酶的催化能力比一般催化剂高千万倍甚至上亿倍；2底物特异性。酶对底物具有高度的专一性，仅能作用于特定化合物、特定化学键或特定化学反应。例如，α－淀粉酶只能水解淀粉中的α－1，4糖苷键，植酸只能由植酸酶降解。
二、使用酶制剂的必要性
1.仔猪、雏鸡体内消化酶分泌不足
仔猪胃肠道消化酶除乳糖酶在2周龄左右开始下降外，其它酶的分泌在出生后随日龄增大而增加，大多数在5周龄左右才能达到高峰，只有糜蛋白酶在3周龄左右可以达到最大。为了缩短母猪繁殖周期和使仔猪尽早适应植物蛋白日粮，早期断奶甚至超早期断奶在养猪生产中普遍实施，但早期断奶产生明显应激，对消化系统发育和消化酶分泌产生不良影响，消化酶分泌急剧减少，断奶2周后才又逐渐恢复与上升。断奶后两周内消化酶分泌不足是断奶仔猪生长阻滞的主要因素之一。在断奶仔猪日粮中添加酶制剂是减轻断奶应激，避免生长阻滞，提高仔猪生长性能的必要和有效的措施之一。
雏鸡大多数消化酶在2周龄左右才发育到高峰，个别的（如脂肪酶）还要到21日龄左右。Noy等（1995）发现雏鸡21日龄十二指肠分泌的胰蛋白酶是4日龄的50倍。从4日龄到21日龄，小肠氮消化率从78％提高到92％。21日龄淀粉酶活性是4日龄的100倍，淀粉的消化率从4日龄的82％上升到21日龄的89％。因此，消化酶分泌不足是雏鸡对饲料利用的主要限制因素之一。
2.饲料成分被动物消化吸收的局限性
饲料中蛋白需要经蛋白酶和肽酶降解成肽和氨基酸后才能被畜禽利用。有些抗营养因子可妨碍蛋白质的消化，如植酸与蛋白质结合形成复合物、生大豆及其饼粕中含有的胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素能降低胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶的活性并引起胰腺的肥大，导致饲料蛋白质和能量的利用率降低。
饲料原料中的脂肪和添加到饲料中的植物油或动物脂肪在肠道经过乳化后才能与胰脂酶充分接触从而得以消化吸收。不饱和脂肪酸有利于乳糜微粒的形成。不饱和脂肪酸含量高的植物油消化吸收率高于动物油，动物油中猪油消化吸收率高于牛油。幼龄动物对饱和脂肪酸的消化吸收能力较差，随周龄增大而提高。
饲料中多糖又可分为营养性多糖和结构多糖。营养性多糖主要是淀粉和糖原，结构多糖在植物性饲料也指非淀粉多糖，主要是植物细胞壁组成成分，包括纤维素、半纤维素、果胶。半纤维素又包括β－葡聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露寡糖等。禾谷籽实（如玉米、高粱、小麦和大麦等）是畜禽饲料中碳水化合物的主要来源，其主要成分是淀粉，非淀粉多糖含量也较高。豆类饲料原料中的非淀粉多糖主要是果胶和纤维素。非淀粉多糖在目前可以说是影响饲料有机物质消化利用的最主要因素，其中可溶性非淀粉多糖在动物消化道增加食糜粘稠度，妨碍能量、氨基酸等养分的利用，对单胃动物产生抗营养作用。非反刍动物体内不能分泌纤维素酶、β－葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶等，纤维素、果胶和大部分半纤维素只能被微生物有限地利用。利用微生物生产的外源多糖酶添加到饲料中可以帮助畜禽消化利用这些非淀粉多糖，如β－葡聚糖酶可水解β－葡聚糖，木聚糖酶可水解阿拉伯木聚糖，从而降低其抗营养作用，提高动物生产性能。
植酸（肌醇－6－磷酸）存在于所有植物性饲料中。植酸状态磷的含量一般占总磷量的60％～80％。植酸还可和矿物元素、蛋白质及一些消化酶等结合，降低这些养分的利用率或酶的活性。非反刍动物仅消化道上皮细胞分泌极少量植酸酶，后肠道中的微生物可产生少量。非反刍动物对饲料中植酸磷的利用率很低, 小于10％。
三、饲用酶制剂的应用效果
酶的工业化制剂称为酶制剂，比纯酶更容易获得且应用方便。现工业化生产的酶制剂有20种左右。
1.改善饲料利用，提高畜禽生产性能
幼龄动物消化酶发育不完善；动物年老时消化酶分泌能力降低；动物在受到应激或疾病感染后引起消化酶分泌紊乱。在这些情况下，外源消化酶可补充内源酶的不足，增强动物对饲料养分的消化吸收能力，提高畜禽生产力和饲料转化效率。
麦类谷物（小麦、大麦、黑麦和黑小麦）胚乳细胞壁含可溶性非淀粉多糖，这些可溶性非淀粉多糖使食糜黏度增大，食糜的流通及消化速度降低，因此这些谷物也被称为粘性谷物；流通缓慢和粘性食糜也有利于微生物增殖，微生物消耗营养，尤其在年龄较大和消化道发育成熟的畜禽后肠道。在日粮中添加非淀粉多糖酶，一方面可打破细胞壁中纤维素、半纤维素和果胶等对养分的束缚，让消化酶迅速充分的接触饲料养分，使营养物质更好地被利用；另一方面，加快饲料养分消化吸收，减少后肠道食糜中可供微生物利用的有效养分含量，肠道微生物增殖受到控制，有利于畜禽健康，尤其在使用抗生素减少或不使用抗生素的情况下效果更加明显。玉米和高粱属于非粘性谷物或低粘性谷物，其中非淀粉多糖含量低。这些谷物为主的日粮中添加非淀粉多糖酶可以减小其营养价值的变异，提高饲养效果和畜禽群体的整齐度，增加经济效益。
2.改善饲料利用，减轻环境污染
在日粮中添加酶制剂可提高养分利用率，减少粪中有机物、氮和磷的排泄量，减轻环境污染。在含粘性谷物的日粮中添加非淀粉多糖酶，可降低食糜和排泄物的黏度，在家禽可以改善蛋壳清洁度、避免垫料含水率过高和有害菌大量增殖，改善禽舍环境。添加植酸酶可降低排泄物中磷含量20％～50％，也可提高氮的利用率。
非淀粉多糖酶的效果在由品质较低的原料组成的日粮条件下会更明显。针对性强的复合酶的使用效果要优于单一酶。
四、酶制剂的适当选择和高效使用
1.针对畜禽内源酶分泌不足，选择使用消化酶
对于猪和家禽，在一些特殊的生长发育阶段和饲养管理条件下会出现内源消化酶分泌不足（如前述）。选用适当的消化酶制剂弥补内源酶的不足，可以提高畜禽生产力和改善饲料利用效率。肉仔鸡的采食量远大于蛋用雏鸡，但两者胰腺消化酶的分泌近似。肉仔鸡在同样的消化酶水平下要处理更多的食糜，日粮中补加外源性消化酶可能更有效。
温度和酸碱度是影响酶作用效果的两大环境因素，各种酶都具有各自最适宜（具有最大活性）的，甚至是维持其结构和性质稳定性的环境温度和酸碱度。家禽和猪肠道酸碱度和温度相差较大，适用于猪的酶制剂品种或酶活数量不一定适用于家禽。同一类酶（如蛋白酶）可有不同的来源和性质，如有植物、细菌和真菌来源，不同来源的同一类酶也可能有不同的环境适应性。例如，就酸碱度而言，地衣芽孢杆菌分泌的蛋白酶的稳定范围是8～11，最适值是10.5，这对于家禽就毫无意义；枯草杆菌分泌的蛋白酶的稳定范围是6～9，最适值是7.5；木瓜蛋白酶的稳定范围是3.5～8，最适值是5～7。
有的研究表明，在猪和家禽日粮中添加外源酶对内源消化酶的分泌还有一定的促进作用。
2.针对目标底物（日粮类型）选用酶制剂种类
由于酶作用的底物特异性， 要使饲用酶制剂发挥优良的效果，在应用时必须考虑饲料原料特性。不同饲料原料的组成和化学结构都有特殊性。在小麦和黑麦中主要的非淀粉多糖是阿拉伯木聚糖；而在大麦和燕麦中除了阿拉伯木聚糖外主要是β－葡聚糖；豆科种子中主要是果胶。可见，用于小麦豆粕型饲粮的酶应主要是木聚糖酶、果胶酶和纤维素酶，而用于大麦豆粕型饲粮的则主要是β－葡聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶和纤维素酶。
植物饲料原料中的植酸相对上述碳水化合物而言比较简单，它具有固定的化学结构和特性，在植酸酶的使用方面要考虑的因素也就简单的多。
3.根据目标底物含量确定酶制剂的适宜用量
在日粮中使用非消化酶类的目的在于提高饲料中畜禽依靠内源酶不能消化物质的利用率或消除其抗营养作用。若底物过少，加酶就不会产生出明显的改进效果；若底物量过多，添加的酶量或酶活性不充足，则所能降解的底物数量有限，效果也不佳。这就要求底物与酶制剂用量之间应有适宜的比例关系，根据目标底物含量，确定添加酶制剂的用量。例如，Ravindran等（1999）研究不同植酸水平（10.4 g/kg，13.2 g/kg，15.7 g/kg）的小麦－高粱－豆粕型日粮中添加不同水平植酸酶（400 FTU/kg，800 FTU/kg）的结果表明，植酸水平低时添加400 FTU/kg植酸酶就可充分提高日粮AME，在植酸水平较高的日粮中则需添加较高水平（800 FTU/kg）植酸酶。
对饲用酶制剂中绝大多数酶的活力大小的度量还没有统一的标准。由于测定所选用的酸碱度、温度和底物对酶活测定结果影响很大，表现出从酶活指标难以判断酶制剂的质量优劣，具有相同酶活力的产品的使用效果差异较大。
4.确定酶制剂的营养改进值（INV）或营养当量（NE）对日粮配方进行优化
使用酶制剂的方式有两种，一是直接在根据经典的饲料营养参数设计的日粮中添加酶制剂，该方式简单易行，会提高畜禽生产性能，但将增加饲料成本；二是根据酶制剂提高畜禽生产性能和改善饲料利用的程度，适当降低根据经典饲料营养参数设计的日粮营养水平或利用廉价饲料原料配制日粮，这样可以做到在保持动物生产性能不下降的情况下降低饲料成本。第二种方式所能达到的完美程度依赖于配方技术人员对酶制剂和饲料原料信息的了解程度，如果酶制剂供应商能够在充分科学实验基础上提出某种酶制剂所能改进的饲料养分消化率的大小或相当的营养价值（可以称作“营养改进值（INV）”或“营养当量（NE）”），在制作配方时应用这些INV或NE对经典的饲料营养参数进行调整后再进行计算就可以达到较高的精准度，实现真正的优化。上述技术信息也应是用户考察和选择酶制剂供应商的重要参考指标。
5.全面考虑日粮的营养平衡、商品属性和经济成本
酶制剂使用前后所能产生的饲喂效果的显著差异常见于一些非常规日粮类型，譬如非淀粉多糖酶制剂应用于以麦类作为主要的畜禽日粮中。在日粮类型发生较大变化时，只考虑酶制剂的INV或NE而
