酶在菜籽粕日粮中的应用研究进展

蒋德秀

       油菜是我国主要的油料作物之一，主要分布在我国的四川和安徽，约占我国油料作物总产量的1/4。目前我国油菜产量在500万t左右，居世界第一位，榨油后的菜籽粕约为320万t。菜籽粕粗蛋白含量较高(38%～42%)，是丰富的蛋白质饲料资源。但菜籽粕中含有多种有毒物质(如硫葡萄糖苷、芥子碱、芥子酸以及其他有害物质等)和抗营养因子(NSP、植酸和单宁等)，限制了菜籽粕在畜禽日粮中的使用。日粮中高比例的菜籽粕易引起畜禽采食量和生产性能下降，甚至导致畜禽中毒和死亡。近年来，我国在菜籽粕脱毒方法方面进行了大量的研究，如坑埋法、添加剂法、微生物发酵法和水助剂法，同时也对双低型菜籽粕进行了培育，这些方法均能够不同程度地降低菜籽粕中硫葡萄糖苷、芥子碱和芥子酸及其它有害物质的含量，但处理后的菜籽粕仍含有相当数量的NSP、植酸和单宁等抗营养因子。利用微生物酶可消除这些抗营养因子。下面就NSP酶、α-半乳糖苷酶、蛋白酶和淀粉酶、植酸酶等在菜籽粕日粮中的应用效果加以概述。
　   1 NSP酶对菜籽粕中养分消化和畜禽生产性能的影响
　   低毒菜籽粕中NSP水平含量较高，而NSP的存在是降低日粮代谢能值的一个主要原因(Bell等，1989)。利用NSP酶提高麦类日粮的代谢能值已经取得了成功，但其在菜籽粕日粮中的应用还处在研究阶段。麦类日粮中的NSP主要是可溶性的木聚糖和葡聚糖，而菜籽粕中的NSP多为不溶性，只有将这些不溶性的NSP消除才能达到提高菜籽粕营养价值的目的。
　  1.1 提高菜籽粕日粮中NSP的消化率 Slominski等(1990)用菜籽粕日粮饲喂产蛋鸡，发现菜籽粕中NSP的消化率仅有3％，而添加Novozyme249(Novo Nordisk Co.)后， NSP的消化率增至37％。Slominski等(1992)体外试验研究表明，添加果胶酶、纤维素酶和蛋白酶可使低硫葡萄糖苷菜籽粕日粮中的NSP水解数量提高到20％，产蛋鸡采食添加这些酶的菜籽粕半纯化日粮，NSP 利用率提高了13％，而且干物质消化率也有提高的趋势。
  　1.2 提高动物的增重及饲料利用率 Alloui等(1994)报道，利用NSP酶在体外处理菜籽粕10h后，蛋白质、中性和酸性洗涤纤维的溶解率均被提高；用加NSP酶的菜籽粕日粮饲喂肉仔鸡，不仅提高了中性和酸性洗涤纤维的表观消化率，而且肉仔鸡的体重、饲料利用率也提高了。Simbaya等(1996)体外试验研究也表明NSP酶具有水解菜籽粕日粮中细胞壁多聚糖的效果，并能改善肉仔鸡生产性能。Rasmussen等(1997)试验表明，尽管豆粕－高粱－菜籽粕日粮的代谢能值低于豆粕－高粱日粮，但添加NSP酶后使增重和饲料利用率分别比豆粕－高粱日粮提高了12.5％和14.1％，与不加酶的豆粕－高粱－菜籽粕日粮相比，增长速度提高了25％。但仅凭添加NSP酶不一定能提高动物生产性能，还与添加酶的种类、比例及日粮类型等因素有关。如Slominski等(1997)报道，在菜籽粕日粮中添加果胶酶(0.05％)可使肉仔鸡的增重显著提高(P<0.05)，但对饲料转化率无影响；而以1.5：2.5：1.0的比例添加果胶酶、淀粉酶和纤维素酶，肉仔鸡增重和饲料转化率均有提高。再如，添加果胶酶可提高饲喂低赖氨酸和中等赖氨酸水平日粮肉仔鸡的生产性能，但对正常赖氨酸水平的日粮则无影响(Cowan等，1999)。
　  1.3 提高菜籽粕日粮氨基酸、能量消化率 Cowan等(1999)报道，果胶酶可增加肉仔鸡(14日龄)对豆粕－葵花粕或菜籽粕日粮的能量和氨基酸消化率；Bell等(1989)报道，在体重为23～57kg猪的菜籽粕日粮中添加葡聚糖酶和木聚糖酶，提高了日增重和采食量，能量消化率由75.8%增至76.8％，但也有NSP酶对蛋白质和氨基酸消化率以及表观代谢能值无影响的报道(Alloui等，1994)，这可能与畜禽品种、日粮类型不同有关。
　  1.4 与其他多种酶的协同作用 除上述提到的NSP酶在菜籽粕日粮中的作用外，NSP酶还与其它许多酶具有协同作用，如蛋白酶、淀粉酶等消化酶。Simbaya等(1996)试验发现，添加在低磷小麦－菜籽粕日粮中的植酸酶、碳水化合物酶及蛋白酶之间具有协同作用。Lacki等(1998)发现，利用多酚氧化酶, 戊聚糖酶和纤维素酶可使菜籽粕85%细胞壁多聚糖被水解，处理16h后，多酚化合物就被彻底消除，而单独使用多酚氧化酶效果不明显。可见，NSP酶的使用提高了多酚氧化酶的作用效果。关于NSP酶与其它酶之间相互作用的方式、机理如何还需深入研究。
　  2 α-半乳糖苷酶对菜籽粕中α-半乳糖苷和养分消化的影响
　  α-半乳糖苷是蔗糖与半乳糖通过1-6糖苷键连接而成的低聚糖，主要以棉籽糖、水苏糖和花蕊糖等三种低聚糖的形式普遍存在于植物性饲料中。豆科植物中α-半乳糖苷含量最高，菜籽粕中含量居中，而谷物中的含量最低。单胃动物的消化道内不能分泌分解α-半乳糖苷的酶，所以这类低聚糖也不能够为动物提供能量，而是被大肠中的微生物发酵产生气体，引起肠胃胀气，并产生多种抗营养作用。Slominski等(1992)报道，在低硫葡萄糖苷菜籽粕日粮中添加α-半乳糖苷酶，提高了鸡小肠内半乳寡糖的消化率(P<0.05)，如果将α-半乳糖苷酶和蔗糖酶结合使用，则这种提高作用更为显著。Slominski等(1994)用添加α-半乳糖苷酶和蔗糖酶的豆粕(20％)日粮饲喂肉仔鸡，发现日粮中88％的半乳寡糖被降解；同时用体外法进一步证明了二者结合使用降解豆粕和菜籽粕中半乳寡糖的有效性。但Slominski和Campbel等(1994)认为，α-半乳糖苷不是引起菜籽粕代谢能低的主要原因，因为添加α-半乳糖苷酶和蔗糖酶对菜籽粕的氮校正真代谢能值没有影响。
　  以上研究表明在菜籽粕日粮中添加α-半乳糖苷酶可水解α-半乳糖苷，尤其是当α-半乳糖苷酶和蔗糖酶同时添加更为有效。但α-半乳糖苷不是引起菜籽粕代谢能低的主要原因。有关α-半乳糖苷酶和蔗糖酶等对畜禽生产性能影响的报道较少，还有待于进一步研究。
　  3 植酸酶对菜籽粕中植酸磷利用的影响
　  植酸也是菜籽粕中的一种抗营养物质，菜籽粕中植酸磷含量为0.65％(中国饲料成分表，1997)。Denbow等(1995)报道，在玉米－豆粕－菜籽粕日粮中添加植酸酶似乎具有改善适口性的作用，提高了肉仔鸡的采食量、体增重以及趾骨和胫骨中灰分含量与强度，肉仔鸡的死亡率也相应降低。
　但未发现饲料转化率提高。Slominski等(1997)发现，添加植酸酶(500U/kg)可使肉仔鸡菜籽粕日粮中有效磷添加量降低0.1％。由此可见，植酸酶可以分解菜籽粕中的植酸磷，释放其中的磷，提高磷的利用。
　  4 蛋白酶和淀粉酶对菜籽粕中养分消化和畜禽生产性能的影响
　  在日粮中添加蛋白酶、淀粉酶等可以补充畜禽内源消化酶的不足，从而提高畜禽对日粮养分的利用。Beltranena等(1987)研究发现，饲喂小公鸡添加蛋白酶和淀粉酶的菜籽粕日粮对菜籽粕的真代谢能值无影响，但蛋白酶显著提高了氮沉积(P<0.05)。Szczurek等(1998)报道，肉仔鸡采食添加蛋白酶的菜籽粕日粮后，蛋白质消化率提高，生产性能提高。但不同来源的蛋白酶对畜禽的作用效果也不同。Simbaya等(1996)报道，当链霉蛋白酶和胰酶与微生物蛋白酶同时使用时，蛋白质水解程度大于单独使用链霉蛋白酶和胰酶；当在肉仔鸡的菜籽粕半纯化日粮中添加酸性蛋白酶时，肉仔鸡的生长状况有很大程度地改善。试验还发现，添加在低磷小麦－菜籽粕日粮中的植酸酶、碳水化合物酶和蛋白酶之间具有协同作用，也就是说，在植酸酶、NSP酶消除菜籽粕日粮中的抗营养因子的前提下，蛋白酶的作用可以充分发挥。
　  总之，在菜籽粕日粮中添加NSP酶、α-半乳糖苷酶、植酸酶等，可消除菜籽粕中抗营养因子，提高其营养价值，改善畜禽生产性能。添加蛋白酶等消化酶有助于提高畜禽对菜籽粕中蛋白质的利用。但各种酶之间的协同作用还有待于进行系统研究，以便开发出更为有效的酶制剂产品。
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