第六章、饲用酶制剂
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酶制剂1 酶制剂的定义及概况饲用酶制剂于1970年被引入饲料工业。
它具有高度特异性,催化效率高,安全无毒害等优点。
它能将难以消化吸收的蛋白质、脂肪、碳水化合物等分解成葡萄糖、氨基酸、游离脂肪酸等动物易吸收成分,提高饲料效益,从而减少动物排泄物中有害物质的含量,保持水体及土地少受污染。
2 酶制剂的作用效果及作用机理酶制剂的作用效果主要有:(1)酶制剂能分解营养底物,降解饲料中难消化的营养成分,消除抗营养因子提高代谢水平,供给机体营养;(2)酶制剂能刺激内源性消化酶的分泌,改善消化机能;(3)添加外源性酶制剂可改变内源酶的活性,补充内源酶的不足;(4)参与有关激素的调节,影响血液的理化指标;(5)控制肠道微生物过度发酵;(6)水解植物细胞壁使细胞内营养物质释放出来;(7)破坏饲料中的可溶性非淀粉性多糖,降低肠道内容物的粘度,增加养分的消化吸收;(8)饲料中添加酶制剂能提高动物免疫力,减少疾病。
对酶制剂作用机理的研究表明,含多种酶组分的高效复合酶制剂中的纤维素酶、β葡萄糖酶、半纤维素酶、果胶酶不仅能协同作用,破坏植物性饲料的细胞壁,使存在于细胞内的大分子营养源能够充分释放出来,而且可以降解饲料中的抗营养因子。
3 饲用酶制剂的种类饲用酶制剂大致分为消化酶和非消化酶2种。
消化酶如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶。
非消化酶动物通常不能自身合成,多来源于微生物,用于消化畜禽自身不能消化的物质和消除饲料中抗营养因子,主要包括纤维素酶、植酸酶、果酸梅等。
4 饲用酶制剂在实际中的应用有关专家向猪饲料中添加复合酶(主要成分是酸性蛋白酶、糖化酶、纤维素酶、脂肪酶、果胶酶以及其他的生物活性因子),观察后发现,添加复合酶的日粮有助于减少仔猪断奶后过渡期消化紊乱的发生,改善仔猪生长发育,提高蛋白质消化利用率,粪便中氮排泄量减少,从而减轻了对环境的污染。
蒋宗勇对V10R-868酶制剂在肉鸭饲养中的效果进行了研究,发现肉鸭质量提高了5.81%,饲料利用率提高了8.73%,节约饲料3.42%。
饲用酶制剂在养猪生产中的应用
在养猪生产中,饲用酶制剂的应用已经越来越广泛。
酶制剂作为一种特殊的蛋白质,能够促进猪对饲料的消化与吸收,提高饲料的利用率,减少粪便中的污染物排泄量。
酶制剂主要分为消化酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等,在猪饲料中添加这些酶制剂,可以促进猪对饲料的消化与吸收。
特别是对于幼猪和早期断奶的仔猪,在其开食的配合饲料中添加酶制剂,可以增加它们的食欲,促进生长发育和提高饲料转化率。
此外,酶制剂的使用还能提高猪对饲料的消化率,减少粪便中的氮、磷等污染物的排泄量。
这对于环境保护和猪的健康生长都具有重要意义。
在使用酶制剂时,需要注意影响酶活力的各种因素,如环境最适pH值、环境温度等,以便其发挥最大的功效。
同时,酶制剂的种类和用量也需要根据猪的种类、年龄、日粮类型等因素来确定,以达到最佳的使用效果。
总的来说,饲用酶制剂在养猪生产中扮演着重要的角色,能够提高猪的饲料利用率和生长性能,同时也有助于保护环境。
饲用酶制剂应用存在的问题及影响酶制剂效果的因素华南农业大学动物科学学院冯定远20世纪50年代人们已经认识到酶制剂在饲料中添加的作用,80年代开始在饲料工业中应用酶制剂,到了20世纪90年代中期,酶制剂在饲料工业中的应用得到了普遍认可。
1996年,在欧洲,80%的肉鸡饲料(使用麦类等粘性谷物为能量来源)使用了相应的酶制剂,从此强化和加快了饲料产业对新技术的应用。
从全球范围来看,大约65 %的含有粘性谷物的家禽饲料中添加了饲料酶制剂,而在猪饲料中应用比例要低得多,不到10%。
10多年来,尽管酶制剂在畜禽饲料中应用的这项技术已有了长足的发展,但迄今为止,全球所有单胃动物饲料仅有10% 左右使用了酶制剂,总价值约1.5亿美元。
所以Sheppy(2004)特别指出:“饲料酶产业界质疑:饲料酶的发展为什么不能更快些?尤其是那些已经显示出良好商业前景的饲料酶。
由饲料业界给出的解释是:饲料酶在使用过程中受到如下薄弱环节的制约——标准化、公开有效的质量控制体系、良好的热稳定性、更加准确的液体应用系统,较为明确的技术信息公示,以及使生产性能反应更加一致的产品。
显然,饲料酶应用技术发展的潜力巨大,任重道远”。
本来,欧盟最先颁布了饲料中禁止使用某些抗生素作为促生长剂这个决定迫使饲料生产企业努力寻找替代品,添加酶制剂成为首选的措施,但实际情况并未如人们所期望的那样,特别是在猪饲料中使用酶制剂并不普遍。
的确,其中的原因很多,但最重要的原因可能是添加酶制剂以后,原来的饲料数据库和动物营养需要参数并不适合实际情况。
一饲用酶制剂应用存在的问题饲料酶制剂的研究开发和推广应用存在不少的误区和混乱,也面临一系列的问题。
越来越多的证据表明,饲用酶制剂的应用,对传统的动物营养学说提出了挑战。
例如,现有的饲料原料数据库和动物营养需要参数可能不完全适合使用酶制剂的日粮配方设计,酶制剂对饲料原料营养价值的全面提高将直接影响饲料原料的选择和营养成分配比,是否可以建立一套新的加酶营养体系值得重视。
饲用酶制剂的作用饲用酶制剂是一类新型的活性饲料添加剂,其主要功能因子为蛋白酶、淀粉酶等消化性酶,以及纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶等非消化性酶。
在饲料中添加后,能明显提高动物的消化率和饲料转化率;提高日增重,降低料肉比;增加动物营养摄入,缩短生长周期;扩大粗饲料的使用量,降低饲料成本;减少动物疾病发生和环境污染。
饲用酶制剂的发展概况饲用酶制剂的商业化应用在国外只有20年的历史,英国90年代酶制剂在鸡饲料的添加率几乎等于零,在国内,中国珠海溢多利公司1992年推出溢多酶,开始了饲用酶商业化应用。
目前,饲用酶达20多种,除植酸酶有单一产品外,其余饲用酶制剂大多是包含多种酶的复合制剂。
应用较多的有:1、以纤维素酶和果胶酶为主的复合酶;2、以β-葡糖酶为主的复合酶;3、以淀粉酶和蛋白酶为主的复合酶;4、以纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、葡聚糖酶和果胶酶为主的复合酶。
全球饲用酶制剂行业数据统计对象主要包括饲用复合酶和饲用植酸酶。
全球饲用酶制剂行业数据统计对象主要包括饲用复合酶和饲用植酸酶。
饲用复合酶方面,2011年全球饲用复合酶制剂总产销量为21.92万吨;饲用植酸酶方面,2011全球饲用植酸酶总产销量为12.88万吨。
据BOABC统计,2011年中国饲用酶制剂总产量达到9.85万吨,产值达到16.4亿元,其中饲用复合酶总产量4.96万吨,饲用植酸酶总产量4.89万吨。
饲用酶制剂生产企业目前在中国销售饲用酶制剂的国外公司有近10家,主要有丹尼斯克、芬兰、德国AB酶制剂、安迪苏、帝斯曼、奥特奇、巴斯夫、建明等,国内饲用酶制剂企业有近30余家,主要有新华扬、挑战集团、北京昕大洋、夏盛集团、湖南尤特尔、江阴爱顿生物工程有限公司、珠海溢多利有限公司、广东肇庆华芬饲料酶有限公司等。
BOABC观点未来随着酶制剂产品技术的提高,饲用酶制剂的应用效果将愈加明显,同时随着饲料中非常规饲料添加比例的提高和人们对食品安全意识的增强,饲用酶制剂产品在饲料中的添加量将越来越高。
饲用微生物酶制剂及其应用概况酶是具有催化活性的蛋白质,与其它催化剂相比,具有催化效率高,对其所催化的底物具有特异性。
它的分布极其广泛,存在于动物、植物和微生物体内。
家禽、家畜对饲料的利用,是在消化道内各种消化酶作用下将各种大分子物质降解为易被吸收、利用的小分子。
动物对饲料成分的消化吸收能力决定于消化道内的酶的种类和活力。
但在单胃动物消化道内没有分解植酸盐、纤维素、半纤维素、果胶、及其其它非淀粉多糖酶,在断奶后期的幼畜或消化道功能障碍家畜,其内源性消化酶分泌不足,同时家畜添食的有机物有相当一部分也不能被消化,因而许多学者建议在畜牧业中广泛使用外源性酶添加到饲料中,以辅助动物消化,提高动物消化能力,改善饲料的利用率,消除抗营养因子,扩大可利用饲料资源范围,改善养殖生态环境。
研究表明,酶在这些方面已显示出其巨大的作用。
1. 微生物酶制剂的生产方式目前在饲料中添加的酶制剂,都是由微生物生产的。
动植物也存在各种酶,但提取酶的成本极高,且生产受季节限制。
而用微生物来生产酶制剂,其产量高、生产成本低,且不受季节限制。
利用微生物来生产饲用酶制剂有两种方法,一是固体发酵,一是液体发酵。
用固体发酵的方式来生产酶制剂也叫表层发酵。
与液体深层发酵相比,其生产规模小、生产成本低、不会产生环境污染。
其发酵的酶活力高,酶系全。
但缺点是:生产工人劳动强度大,产量不易扩大。
液体发酵生产酶制剂主要的优点是;操作劳动强度小,可自动化,产量可大规模生产。
主要缺点是:生产投资规模大,生产成本高,产生废水易污染环境。
目前国内生产的饲用酶制剂,采用固体发酵法占绝对优势。
因为饲料中成分复杂,多种酶的效果比单酶效果好。
固体发酵生产的酶,酶系复杂,酶不经浓缩,将发酵产品烘干后,粉碎,然后测定其活力单位,再添加填充剂,以达到企业产品标准,包装后成成品。
这样的复合酶比单一酶更受到使用单位的欢迎。
液体发酵的产品一般是其中某一种酶的酶活极高,而其它酶的酶活极低。
饲用酶制剂的种类
用作饲料添加剂的饲用酶制剂包括单一酶制剂和复合酶制剂。
用作饲料添加剂的饲用酶制剂包括单一酶制剂和复合酶制剂。
1.1单一酶制剂
单一酶制剂是指具有特定分解能力的单一菌种(或菌株)培养物经浓缩等处理制成的酶制剂。
主要含有催化分解某种饲料成分(如纤维素)的多种相关酶系。
含有一定量的维生素和未知生长因子,具有较好的促生长作用,且生产成本低。
猪日粮中多使用单一酶制剂。
1.2复合酶制剂
是由多种来源酶配制而的产品,是由一种或几种单一酶制剂为主体,加上其他单一酶制剂混合而成,或经过一种或几种微生物发酵而成。
复合酶制剂可以同时降解饲粮中多种底物(多种抗营养因子和营养物质),可协同提高饲料的营养价值,效果优于单一酶制剂。
目前世界上生产的饲用酶制剂主要有以下四种。
一是以蛋白酶、淀粉酶为主的,主要用于补充猪内源酶的不足;二是以β-葡聚糖酶和木聚糖酶为主的,主要用于小麦、燕麦、大麦和黑麦为主要原料的饲料,消除非淀粉多糖(NSP)的抗营养作用;三是以纤维素酶、果胶酶为主的,主要用于破坏植物细胞壁,使细胞中的营养物质释放出来,易于被消化酶接触,并能消除饲粮中的抗营养因子,降低胃肠内容物粘稠度,促进消化吸收;四是述各种酶得到的复合酶制剂,综合了各酶系的作用,具有更优的饲用效果。
饲用酶制剂的酶活检测方法及评定随着我国畜牧业的发展和生物工程技术的不断进步,酶制剂在饲料工业中的应用越来越多。
由于酶制剂能够消除饲料中的某些抗营养因子的负面作用,提高饲料消化率,改善动物生产性能,降低生产成本,因此日益受到饲料界的重视。
但是,由于酶制剂来源比较复杂、分子结构不明确,分离提纯困难等多种原因,使这类产品有国家标准的不多,即使有国标也存在一些问题。
给广大养殖用户和生产企业带来很大不便。
本文简单介绍一下常用的酶活测定方法及测定过程的影响因素,仅供广大饲料工作者提供参考。
1 酶制剂的定义及分类所谓的酶制剂就是通过产酶微生物发酵工程或含酶的动、植物组织提取技术生产加工而成,具有一种或多种底物清楚的酶催化活性,有助于改善动物对饲料营养成分的消化、吸收等,并有功效的生物学评定依据,符合安全性要求,作饲料添加剂用的酶制剂产品(NY/T 722-2003)。
工业上应用的酶制剂大多为水解酶,按作用底物的不同,可分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、植酸酶、木聚糖酶、果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等。
按动物体内是否分泌,分为消化酶和非消化酶两大类。
消化酶指动物自身能够分泌的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等,在幼龄动物或特殊生理阶段时,动物也存在消化酶分泌不足需要外源供给的情况。
非消化酶是指动物自身不能够分泌或很少分泌,必须由外源供给的酶,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,主要有植酸酶、木聚糖酶、果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等。
2 常见的酶活测定方法通常酶制剂活性的检测是采用实验室分析手段来进行评价,它可以用来筛选优质酶制剂、确定复合酶制剂的最佳组方及确定产品的最佳添加量等,酶制剂实验室评价技术是目前饲料厂家应用最为广泛的一种方法。
其操作相对简单,检测所用时间短,便于生产实践应用。
酶活测定结果虽不能完全反映酶的使用效果,但通过检测至少可以避免使用劣质的酶制剂。
我国饲料工业标准中已经确立了饲用植酸酶(GB/T 18634)、纤维素酶(NY/T912)、β—葡聚糖酶(NY/T 911)的测定方法。
第六章饲用酶制剂第一节饲用酶制剂的作用机理及主要种类一.饲用酶制剂应用的生物学依据1、动物对酶的需要研究证实,幼龄畜禽消化道和酶系统的发育很不建全,消化酶、胃酸和消化液分泌不足,远不能适应其分解大分子营养物质的需要。
断奶、健康状况不佳或应激状态时,畜禽消化道内酶分泌量的降低,这些为外源性消化酶发挥作用创造了条件。
例如,仔猪出生后第一周,主要以乳中的脂肪为能量来源,消化道中脂肪酶较多,2~3周内乳糖酶分泌最多,随后急剧下降。
蛋白酶和淀粉酶随着乳糖酶分泌的减少而增多。
断奶时由于日粮变化和应激反应,除蛋白酶外其它酶的分泌量大大减少,需经2周左右才能恢复,消化酶活性在数周内仍保持较低水平,据报道,直至体重60~70千克,消化酶活性都是逐渐提高的。
所有这些都表明有必要给猪补充外源酶。
幼龄禽类同样存在消化酶发育的问题。
对于成年家禽则应以消除饲料中抗营养因子,提高饲料卫生条件,以及解决消化率为重点,也需要在饲料中添加酶,加酶不仅补充了体内酶的不足,还提供了体内不能产生的酶。
2、饲料对酶的需要植物性饲料是动物能量和蛋白质以及其他营养物质的主要来源,而它们含有复杂的三维结构构成的细胞壁,是营养成分的保护层,影响动物的消化吸收。
这些细胞壁由抗营养因子非淀粉多糖(NSP)组成,包括阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、戊聚糖、纤维素和果胶等。
单胃动物不分泌NSP酶,用外源性的酶摧毁植物细胞壁,有利于细胞内容物从其中释放出来,同时缓解NSP导致的食糜粘度过大。
3、酶作为一种蛋白质,对动物是安全的迄今为止,还未发现酶制剂有毒有害的报道。
但在发酵过程中,如果污染杂菌,就有可能产生有害物质。
另外,研究表明,因为外源酶是微生物酶,结构组成与动物分泌的酶不同,因而不会产生负反馈调节。
二.酶制剂的作用机理及应用效果1、破坏植物细胞壁,消除饲料中的抗营养因子,提高饲料的利用率。
通常配合饲料以玉米、大麦、饼粕、糠麸等植物性原料为主,这种饲料不仅粗纤维含量较高而且还含有较多的植物细胞壁,植物细胞壁由各种聚化物(纤维素和果胶等)组成,除草食动物外,其他动物自身不能合成可以分解细胞壁的酶,因此在饲料中适当添加含有纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等饲用复合酶制剂,可破坏饲料中存在的植物细胞壁,使细胞中的营养物质释放出来,提高动物对植物性原料的利用率。
除细胞壁中的多糖体外,饲料中还存在其它许多抗营养因子,而酶制剂的添加可部分或全部消除这些抗营养因子。
植酸具有很强的络合性,可络合一些阳离子如Ca2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+等形成稳定的复合物,从而降低这些营养物质的生物利用率。
许多试验表明,日粮添加植酸酶可使Ca2+、Fe2+等阳离子利用率提高。
冯定远等(2000)将酶制剂(主要含木聚糖酶、β葡聚糖酶)加到以玉米-豆粕-麸皮为基础并含一定量米糠的日粮中,实验结果表明:酶制剂能明显提高日粮营养物质的消化率,其中粗纤维、粗蛋白、干物质的消化率分别提高了48%、16.5%、11.3%。
与此类似,王玲(2001)试验结果表明:酶制剂(主要成为分为木聚糖酶、β葡聚糖酶和纤维素酶)能使饲料干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维和粗灰分的表观消化率分别提高11.02%、11.63%、28.01%、49.83%、21.05%。
国外的实验表明,在生长猪的大麦型日粮中添加含有β葡聚糖酶的复合酶制剂,可使饲料的能量利用率提高13%,日粮的蛋白质吸收率提高21%。
2、改善生产性能,减少疾病的发生在畜禽日粮中添加酶制剂,可通过增加采食量和降低饲料消耗提高生产性能。
孙淑霞(2001)实验表明,种番鸭基础日粮中添加0.1%中性蛋白酶、0.1%植酸酶、0.05%中性蛋白酶+0.05%的植酸酶,比对照组产蛋量分别提高9.83%(P<0.05)、5.27%(P<0.05)、11.64%(P<0.01);受精率分别提高6.66%(P<0.05)、7.48%(P<0.05)、10.67%(P<0.01)。
由此也说明,复合酶制剂的效果优于单一的酶制剂。
在大麦基础日粮中添加1%的粗酶制剂,雏鸡饲料营养成分的吸收利用增强,生长速度加快,机体的细胞免疫明显提高(韩正康,1996)。
仔猪断奶后常出现消化不良和腹泻,添加酶制剂后,仔猪腹泻发生率显著减少。
近期有关资料证实,在日粮中使用木聚糖酶是防止和治疗动物结肠炎的一个重要措施。
NSP物质能结合大量的水,增加了消化道食糜的粘性,使营养物质和内源酶难以扩散,影响蛋白质、淀粉等物质的消化吸收,而且使畜禽产生粘性粪便。
饲料中添加酶在增加NSP消化的同时,降低了食糜的粘稠度,缩小胰脏和胃肠道的体积,减少粪便量。
3、减少环境污染,发展生态营养生态营养即给动物营养以全面系统观点,使用一切手段提高畜禽饲料利用率,以最小的饲料投入,获得最多的畜产品和最少的排泄物。
饲料中氨基酸的平衡性差,过多的蛋白质或太多不易消化的蛋白质,不仅造成资源的浪费,还会使环境恶化,添加酶制剂(如蛋白酶)有效地提高了饲料蛋白质的消化率,从而减少过多的氮排泄。
对于因磷污染环境而制约畜禽饲养业发展的国家,添加植酸酶具有特别重要的意义。
据格鲁姆日珥等报道,在猪的玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶,粪便中磷的排泄量减少了34%-54%。
此外,给瘤胃功能正常的成年奶牛和育成牛饲喂5天纤维素酶后,其粪便干物质减少30%,封闭式牛舍中氨含量下降70%左右,尿中尿素下降58.9%。
三.酶制剂的种类目前世界上已发现的酶有几千种,生产用酶已达300多种,饲用酶亦有20多种。
饲料用酶主要有各种淀粉酶、纤维素酶、葡聚糖酶、蛋白酶、脂肪酶、植酸酶等以及含有多种酶系的复合酶制剂,这些酶大致可分为以下两大类:(一)消化酶类指动物体内能够合成并分泌到消化道进行消化的酶类,主要包括淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶,能量主要以结构性碳水化合物的形成存在,此类酶制剂可直接分解淀粉、蛋白质和脂肪等营养物质,使其利用率和饲料的表观代谢能显著提高。
1、淀粉酶:主要包括α、β淀粉酶、糖化酶以及支链淀粉酶和异淀粉酶。
α-淀粉酶作用于α-1,4糖苷键,将淀粉水解为双糖、寡糖和糊精,只能水解直链淀粉和支链淀粉的直链部分。
β淀粉酶作用于淀粉的β-1,6糖苷键(支链淀粉分枝处),将支链淀粉水解为双糖、寡糖和糊精。
糖化酶水解线性的寡糖、双糖和糊精,生成葡萄糖和果糖,并从淀粉的非还原末端,依次水解α-1,4糖苷键生成葡萄糖。
2、蛋白酶:有酸性、碱性和中性之分,由于动物胃液多为酸性,小肠液多为中性,因此,饲料中大多添加酸性和中性蛋白酶,其主要作用是水解蛋白质为氨基酸。
3、脂肪酶:是水解脂肪分子中甘油酯键的一类酶的总称,微生物产生的脂肪酶通常在PH3.5~7.5时水解力最好,最适温度38~45℃,因此,微生物脂肪酶非常适用于饲料。
(二)非消化酶类指动物体自身通常不能合成而消化道微生物可能分泌的酶类,主要包括植酸酶、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、果胶酶等,此类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。
1、β-葡聚糖酶:是由β-葡萄糖与β-1,3葡萄糖苷键连接而成的多糖,在大麦、燕麦等谷物中含量较多,其中60~70%可溶于水形成粘性凝胶,成为一种抗营养因子,β-葡聚糖酶可水解β-葡聚糖,降低肠道内容物粘度,促进消化吸收。
2、纤维素酶:包括C1酶、CX酶和β-1,4葡萄糖苷酶。
其中C1酶将结晶纤维素分解为活性纤维素,降低结晶度,然后经CX酶的作用,将活性纤维素分解为纤维二糖和纤维寡聚糖,再经β-1,4葡萄糖苷酶的作用生成动物可利用的葡萄糖。
3、半纤维素酶:包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和聚半乳糖酶等。
主要作用是将植物细胞中的半纤维素水解为五碳糖,并可降低半纤维素溶于水后的粘度。
4、果胶酶:果胶是高等植物细胞壁的一种结构多糖,主要成分是半乳糖醛酸(果胶酸),并含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖。
果胶酶可裂解单糖之间的糖苷键,并脱去水分子,分解包裹在植物表皮的果胶,降低肠道内容物的粘度,并促进植物组织的分解。
5、植酸酶:植酸是植物中磷的贮备形式,植酸中的磷难以被动物利用,是一种抗营养因子。
植酸酶属于磷酸单酯水解酶,水解植酸(盐)为正磷酸和肌醇衍生物,同时在胃肠道中被植酸螯和的大量锌、钙等离子也由于植酸的水解被释放出来被动物所利用。
四.酶制剂的生产目前在饲料工业中使用的酶制剂基本上是由微生物发酵生产的,要生产活性单位高又经济的酶制剂,选用合适的微生物和适当的培养基及培养方式是非常重要的。
(一)、产酶微生物的要求:要选用优良的酶生产菌种应注意以下几点:微生物生产繁殖旺盛,产酶量大,酶的活性高;营养要求低,原料来源广,价廉易得;产酶性能稳定,菌种不易退化,能保证高产;无毒无致病因素;若为细菌,则能抵抗菌体得侵蚀;产生得酶最适PH值最好为酸性,温度适应范围广,能适应于饲料加工和动物胃内环境;产生得酶易于分离,收率高;若生产复合酶制剂,则选用酶品种多,产量高得菌株。
(二)、培养基:培养基不同微生物的生长速度和酶形成能力不同。
在培养基中要提供适当而丰富的营养物质。
酶制剂生产中所用原料主要包括碳源(包括能迅速利用的单糖、双糖和缓慢利用的淀粉、纤维素等多糖)、氮源(豆饼粉、花生饼粕、鱼粉、酵母粉、玉米浆等有机氮源和铵盐、硝酸盐等无机盐)、无机盐和诱导物。
固体发酵还要加入一定量利用通风的载体如稻壳、玉米皮等。
实践证明,培养基中碳源和氮源的比值直接影响菌体的生长、繁殖和酶的生成。
当碳氮比过小时,即培养基中氮源过多,造成微生物生长过盛,而碳源不足,容易引起菌体衰老和自溶,造成氮源浪费和产酶量下降;如果碳氮比过高,氮源不足,微生物生长过慢,一方面易引起杂菌感染,另一方面由于没有足够的微生物产酶也会造成碳源浪费和产酶量下降。
因此应根据各种微生物的特性,选择适宜的碳氮比,是提高产酶量的重要措施。
各种无机盐和微量元素是微生物细胞结构的重要组成物质和酶的组成成分获维持酶的活性,能促进微生物生长、繁殖,刺激酶的生成,培养基中不可缺少。
饲料工业所用微生物酶大多为诱导酶类,因此,向培养基中添加诱导剂就会增加胞外酶的产量。
如加入槐糖能诱导木霉菌的纤维素酶的生成,木糖诱导半纤维素酶的生成。
氮诱导物价格往往较贵,实际生产中加入廉价的含有诱导物的的原料来代替。
如槐豆荚等某些植物的种子皮中含有槐糖,玉米芯中含有木糖。
(三)、发酵生产:生产工艺主要有固态发酵和液态发酵两种(国内生产的饲用酶制剂多采用固态发酵法)。
大体工艺是:通过选择、诱变、纯化筛选出具有分泌需要酶的微生物菌株,或通过基因重组技术,将产酶基因转移到成本低、能大规模发酵生产的微生物体内,进行菌种扩大培养,接种于灭菌原料中,液体或固体发酵,提取,浓缩,包被,载体吸附,干燥、粉碎,制成粗酶制剂,分装。