复合酶在饲料中的应用机理及研究进展
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以玉米芯为原料生产高效复合酶制剂的研究与开发近年来,饲料添加剂的研究越来越受到重视,而复合酶制剂作为一种高效的添加剂在畜禽饲料中的应用也越来越广泛。
在生产复合酶制剂时,应用玉米芯作为原料进行生产研究已经成为了当前复合酶制剂生产的热点之一。
本文将从玉米芯作为原料生产高效复合酶制剂的研究与开发进行探讨,以期为相关领域提供一些有益的参考。
一、玉米芯作为复合酶制剂原料的研究现状玉米芯作为一种特殊原料,其含有的淀粉、纤维和蛋白质等成分可以成为复合酶制剂的基础。
目前,随着技术的不断发展,一些研究者已经开始将玉米芯作为复合酶制剂的原料进行研究。
通过对其不同成分的分离、提取、纯化等技术的应用,可以提取出多种有效复合酶,如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶等,用于生产高品质的复合酶制剂。
二、玉米芯应用于复合酶制剂生产的优势1、资源丰富。
玉米芯以其高含量、低成本等优势备受重视,同时其丰富的产量、易于储存、运输和处理,也使得其在饲料、纸浆、生物质和能源等领域广泛应用。
2、环保可持续。
玉米芯天然来源,不含化学物质,生产过程中无需使用化学药品,对环境污染较小,因此是一种绿色、可持续、环保的原料。
3、成本低廉。
相对于其他复合酶制剂生产原料,玉米芯的成本要低很多,因此可以大大降低复合酶制剂生产成本,增加市场竞争力。
三、玉米芯生产复合酶制剂技术1、玉米芯预处理。
玉米芯所含的纤维素和其他非淀粉物质都会阻碍有效酶的生产,因此在复合酶制剂生产前,需要对其进行预处理,例如酸碱处理、生物物质处理等,以去除非淀粉物质对酶的干扰。
2、酶的筛选和混合。
在提取出的淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等复合酶中,通常只有某些酶能够在特定条件下产生最佳效果,因此需要通过一系列的试验和评估来筛选出最佳的酶。
3、酶的固定和应用。
在复合酶制剂生产过程中,通常会选择固定酶的方式,使其更稳定,更好地发挥其作用。
最后,将所筛选出来的酶混合均匀后,通过喷雾干燥等处理制成粉剂,以供添加到饲料中。
复合酶建议使用方案1 贵公司提供的饲料中非淀粉多糖(NSPs)含量日粮中木聚糖:5.2 kg/T,β-葡聚糖:1.9 kg/T,甘露聚糖:0.46 kg/T,纤维素:3.57 kg/T,果胶:2.5 kg/T。
2 康地恩酶活定义木聚糖酶GB/T23874-2009:在37℃、pH为5.50的条件下,每分钟从浓度为5mg/mL的木聚糖溶液中降解释放1μmol还原糖所需要的酶量为一个酶活力单位U。
纤维素酶NY/T912-2004:在37℃、pH为5.50的条件下,每分钟从浓度为4mg/mL 的羧甲基纤维素钠溶液中降解释放1μmol还原糖所需要的酶量为一个酶活力单位(U)。
果胶酶QB1502-92:1g酶粉或1ml酶液在50℃、pH3.5的条件下,1h分解果胶产生1mg半乳糖醛酸为一个酶活力单位。
甘露聚糖酶:在37℃、pH值为5.50的条件下,每分钟从浓度为3mg/mL的甘露聚糖溶液中降解释放1μmol还原糖所需要的酶量为一个酶活力单位U。
β-葡聚糖酶NY/T911-2004:在37℃、pH为5.50的条件下,每分钟从浓度为4mg/mL的β-葡聚糖溶液中降解释放1μmol还原糖所需要的酶量为一个酶活力单位(U)。
3复合酶酶活设计思路根据贵公司提供的饲料日粮中非淀粉多糖(NSPs)抗营养因子的主要组成成分含量及其对应康地恩酶的酶活定义,通过理论估算得出用于贵公司复合酶的酶活含量。
饲料中添加酶制剂的目标主要在于将饲料中的抗营养因子等大分子聚合物酶解、消化降解成小段的小分子聚合物而非单糖。
因此原则上用内切法来测定饲料用酶制剂的酶活更为贴合实际、真实和准确。
但目前酶制剂行业的酶活测定大多采用还原糖法。
据上述情况,我们假设饲料在消化道中消化、降解三小时,抗营养因子被消化降解成百十个单糖单位的小段小分子聚合物(相当于酶解的消化产物中有10-2(1%)数量级的抗营养因子被消化为还原性的单糖),就可认为抗营养因子基本已被消除。
畜添食中的有机物有相当一部分不能被消化,而添加复合酶能补充动物内源酶的不足,消除饲料中的抗营养因子,可显著提高饲料的利用率,扩大可以用饲料资源范围,降低养殖成本,改善养殖生态环境。
一、酶制剂饲料添加剂的作用
1.直接分解营养物质,提高饲料利用率。
具有活性的多种酶能有效地将饲料中一些分子多聚体分解和消化成动物容易吸收的营养物质,或分解成为小片段营养物质,供其他消化酶进一步消化。
一些大分子物质,动物本身难于分解和吸收,因而添加酶制剂,可促进饲料中营养的分解和消化,从而提高饲料利用率。
2.消除抗营养分子,改善消化机能。
植物性原料存在一些非淀粉多糖、果胶、植酸、纤维素聚合物,这些物质使动物消化道中内容物和粘度增加,影响动物对有效营养成分的消化和吸收。
酶制剂中多种酶特别是β-葡聚糖酶、果胶酶、植酸酶和纤维素酶能将这些物质分解为小分子物质,从而降低了消化道中物质的粘度,有效消除这些抗营养因子的不良影响,改善动物的消化性能。
3.激活内源酶的分泌,提高消化酶的浓度。
由于酶制剂的使用,可提供更多可供多种酶的基质,从而激活动物体内多种消化酶更多地分泌,提高消化酶的有效含量,加速营养物质的消化和吸收,从而提高饲料利用率和加速动物的新陈代谢,促进动物生长。
复合酶在饲料中的应用机理及研究进展
复合酶制剂是一种安全有效的饲料添加剂,它能有效改善动物生产性能、提高饲料消化率且能减少环境污染,在饲料工业中得到了广泛的应用。
饲用酶制剂作为一种高效、环保、安全的饲料添加剂,能消除和降低饲料中抗营养因子的不良作用,提高饲料利用率。
复合酶制剂是采用现代生物技术生产的新型生物活性制剂,主要含有酸性蛋白酶、糖化淀粉酶、纤维素酶和果胶酶等酶系,添加到饲料中,可借助动物消化道内环境,将饲料中的蛋白质、淀粉、纤维素、果胶等成分酶化分解,形成易被动物机体吸收的营养物质,从而提高饲料的消化利用率;减少肠道内氨浓度过高对动物产生的毒性,增加泌乳量和乳脂量,增进消化道功能,减少消化道疾病,提高饲料效益,降低养殖成本。
目前复合酶制剂已在饲养业中得到广泛应用。
1 应用现状
1.1 复合酶在鸡饲料中的应用
宋连喜等在41周龄的海兰褐商品蛋鸡基础日粮添加0.1%的复合酶制剂,试验28天后结果表明:可以使产蛋率平均提高6.12%(P<0.05),料蛋比降低11.69%(P<0.05)。
张强等人在海兰商品蛋鸡饲料中添加不同比例的复合酶制剂,结果表明:均可提高蛋鸡生产水平。
其中添加0.2%的复合酶制剂组产蛋数提高3.92%。
1.2 复合酶在鸭饲料中的应用
在樱桃谷肉鸭日粮中添加肉鸭专用酶制剂,可极显著提高肉鸭质量(P<0.01),能有效促进肉鸭生长,45日龄日增质量提高7.44%(P<0.05),大大促进了饲料转化效率,降低饲料成本,大幅度增加经济效益。
同时在使用复合酶制剂时,降低樱桃谷肉鸭日粮营养水平12%也不会对肉鸭的生长性能产生显著影响。
添加0.05%中性蛋白酶和0.05%植酸酶饲喂26周龄法国黑羽番鸭56天,能显著提高其产蛋量和受精率,与对照组相比,二者分别提高11.64 %(P<0.01)和10.67%(P<0.01)。
说明在种番鸭日粮中添加酶制剂可显著提高生产性能,并改善种番鸭的采食量、料蛋比和蛋质量。
1.3 复合酶在猪饲料中的应用
大量试验结果表明,饲料养分利用率提高:能量6%~8% ,蛋白质、氨基酸7%~13% ;仔猪增重提高8%~15% 。
断奶仔猪饲粮中添加0.1%复合酶制剂可降低鱼粉用量2百分点,而对仔猪生长性能和皮肤颜色无显著影响,且有改善皮肤红度和亮度的趋势。
可使断奶仔猪的平均日增质量提高6%(P<0.05);饲料报酬提高5.6%(P<0.05),经济效益提高4.4%。
添加酶制剂在一定程度上也可促进19千克生长猪的生长,改善饲料利用率。
与对照组相比,复合酶制剂组平均日增质量提高9.1%(P>0.05),料重比提高7%(P>0.05)。
在不同类型的猪饲粮中添复合酶制剂也取得了很好的效果。
1.4 复合酶在牛羊饲料中的应用
刘云波等(2002)的研究表明,在日粮中添加0.2%的以半纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶为主的奶牛复合酶,试验组平均乳脂率比对照组增加3.28%。
吴建设等的报道中,添加酶制剂使奶牛泌乳量增加的幅度为7.1%~11.8%,本试验添加酶使奶牛泌乳量增加的幅度为5.9%~9.1%。
张美莉、郭睿等结果表明,在基础日粮中添加复合酶制剂0.1%、0.2%、0.3%,均能显著提高奶牛的产奶量,日产奶量分别增加了1.8千克、2.8千克、2.4千克,增产率分别为5.9%、9.1%、7.7%。
试验组与对照组乳脂率的差异不显著,表明添加复合酶制剂对乳脂率影响很小。
日粮中添加0.2%复合酶制剂能影响绵羊瘤胃液VFA,降低瘤胃PH。
在试验整个时间段内,NH3浓度都有提高的趋势,瘤胃内是 NH3菌体蛋白的重要来源。
提高NH3的浓度可扩大菌体蛋白的合成量,从而促进动物的生长。
1.5 复合酶在鱼饲料中的应用
分别用含复合酶制剂0、300、500、700、900和1100克/吨的饵料饲喂155克左右的鲤鱼75天。
结果表明,在鲤鱼饵料中添加酶制剂对增质量(P<0.01)和饵料系数(P<0.05)有显著和极显著的影响,而对摄饵量、养殖期间和运输成活率没有影响。
复合酶适宜添加量为550~630克/吨。
2 发展前景及存在问题
2.1 发展前景
饲用酶制剂作为一类高效、无毒、无副作用和环保型的“绿色”饲料添加剂在21世纪将有十分广阔的应用前景。
我国配合饲料年产量约6500万吨,其中20%左右已加酶。
据国内市场统计分析,2005年饲用复合酶制剂的市场容量达到20万吨。
因此,饲用酶制剂在我国还有很大的市场空间和潜力。
目前我国饲用酶制剂的市场已经初步形成,并逐步发展,各类酶制剂在国内有良好的发展势头和前景。
我国各地主要粮食作物差异较大,酶制剂对潜在饲料资源的利用和新饲料资源的开发有较大的作用。
由此人们迫切需要发展酶制剂等环保节能型绿色饲料添加剂。
我国政府也正积极通过禁止在饲料中使用抗生素、激素等方式来保障饲料和食品的安全,维护生态平衡。
预计未来10年内,随着科技水平不断提高,生产成本的下降,饲用酶的产销量必然大幅度提高。
我国是一个人口大国,但人均占有粮食不足400千克,粮食短缺是困扰我国饲料工业发展的主要因素。
坚持走节粮型饲料业发展道路、提高饲料利用率、用尽可能少的粮食获得尽可能多的畜产品、减少畜禽生产对粮食的需求压力,是今后饲料工业的一个发展方向。
饲用复合酶既能提高饲喂的消化率和利用率,又提高畜禽及鱼类的生产性能,还能减少畜禽排泄物中的氨、磷的排泄量。
保护水体和土壤免受污染。
因此作为高效、无毒副作用和环保型的“绿色”饲料添加剂,必将有着十分广阔的应用前景。
2.2 存在的问题及对策
目前,在饲料中添加的酶制剂都是由微生物生产的。
利用微生物来生产酶制剂的两种方法,一是固体发酵,二是液体发酵。
目前国产复合酶大多为固体发酵,生产的复合酶质量不稳定,发酵水平和酶蛋白的产量也较低。
另外我国饲料厂颗粒饲料制粒温度普遍较高,温度对复合酶的酶活性有不同程度的影响,降低了酶制剂的使用效果,因此,如何
减少在生产加工、贮存过程中对酶活性的影响是目前需要解决的重要问题之一。
一方面要利用基因技术,开发研究出活性更高,适用条件更广的耐高温、耐酸、耐压的酶制剂及其包被材料。
另一方面,改变传统的酶制剂添加工艺,采用酶制剂后置添加技术,即将液态酶制剂在饲料制粒、膨化后添加到饲料中去的技术,这样就可避免在饲料预处理和制粒、膨化过程中损失添加剂的有效成分。
不同的家禽消化生理不同,同一禽种的消化生理在不同年龄阶段也有所差异。
酶是一种活性物质,温度、PH值和重金属等环境条件对其活力影响很大,因此应加强对不同禽种消化道内环境的研究,使饲料酶达到最佳效果。
此外,饲用酶制剂的检测方法也应得到更深入的研究,使得测定结果能贴近实际,指导生产实践。
3结语
饲用复合酶可以提高动物生产性能,提高饲料转化率,减少动物机体发病率且对环
境有利,加之近年来研究工作者对它的种类,针对的动物对象以及正确的使用方法等方
面做了大量研究,使得饲料复合酶在饲料工业显示出巨大的发展前景,势必得到广泛的应用。