酶与微生物的组合对处理粗饲料和秸秆饲料的机制和原理

蒋春凤

  酶是一类高效生物催化剂，能在特定的温度、湿度和PH值等条件下有效地促进动植物生理生化反应，酶的理化性质上属于蛋白质，所以也具体蛋白质的所有特征。
      目前我们所获得的酶制品绝大多数是从微生物中诱导和提取出来的，而从植物中获得的酶制品则较少，主要是因为从植物中提取的成本极高，各种酶制剂的组合也可以对各种糟渣和粗饲料等进行处理，其作用与微生物对粗饲料的发酵相似，因为微生物对糟渣等的发酵实际上也是通过分泌胞外酶来进行的，所以二者有相似的地方，当然，相似之外也有很多本质的区别，这就是本篇将要阐述的内容。

那么，酶和微生物分别对粗饲料进行处理和发酵的区别是什么呢？

首先单独用酶对粗饲料的处理有几大特征：
① 单一的酶对作用的底物有高度的专一性
      即一种特定的酶只对特定的底物才会产生作用，通俗地说，一个萝卜一个坑，如直链淀粉酶只会对淀粉的直链部分的末端开始进行降解，而不会管其他的。
      再比如，由里氏木霉生产的纤维素酶其实是由一系列高度协同作用的酶所组成，统称为纤维素酶，典型的纤维素酶组合是：内切葡聚糖酶(Cx )、外切葡聚糖酶(C1 )、β一葡萄糖苷酶(βG )。等三类，第一，C1-酶：这是对纤维素最初起作用的酶，它破坏纤维素链的结晶结构，起水化作用。即C1-酶是作用于不溶性纤维素表面，使结晶纤维素链开裂、长链纤维素分子末端部分游离，从而使纤维素链易于水化。第二、Cx-酶：这是作用于经C1-酶活化的纤维素、分解β-1，4键的纤维素酶。主要包括内切-1,4-β-葡聚糖酶和外切-1,4-β-葡聚糖酶。前者是从高分子聚合物内部任意位置切开β-1,4键，主要生成纤维二糖、纤维三糖等。后者作用于低分子多糖，从非还原性末端游离出葡萄糖。第三、β-葡萄糖苷酶：即为将纤维二糖、纤维三糖及其它低分子纤维糊精分解为葡萄糖。
     上述三种纤维素酶在分解纤维素时，任何一种酶都不能裂解晶体纤维素，只有三种酶共同存在并协同作用时，才能完成降解过程。
      所以，从酶的专一性特征来看，酶与酶之间的合作是显得多么的重要。正是因为酶与酶要相互合作，才能获得最大催化效果，所以，我们在粗饲料降解剂产品中大量使用了辅酶系统制剂，由大量复杂种类繁多的代谢途径酶所组成的辅酶系统（主要由数十个微生物组成的菌种群，对特殊基料进行培养后获得的培养物），是高效率酶产品的基本保证之一。
      国内有一家生产处理秸秆饲料的酶产品的厂家，为了说明其产品对全价饲料也有较强的降解作用和促进消化作用，有这么一句宣传：“本品连秸秆都能分解，更何况全价饲料这样容易被分解的物料呢，用于全价饲料分解的效果更不用说了”。其实这是有违酶的专一性原理的，对于酶来说，是绝对不会大材小用的，或者说用宰牛的刀来杀鸡的，大材就是大用，绝对不会小用。这是酶的专一性特点决定的。
② 酶作用的高效率性
     即酶对生物催化反应的效率是非常高的，速度是极快的，也是您可能无法想象的。
     比如用粗饲料降解剂（含有高效纤维素组合酶和特效辅酶系统，及酶活助剂系统）来处理玉米秸秆粉，加水比为1比2后，只要处理几个小时，即可以达到30%以上的粗纤维降解率。而这个过程，要是用活力99生酵剂来发酵处理的话，需要一个月的时间。所以酶和微生物对物料的处理效率相差数百倍之多。
    例如，用活力99生酵剂来发酵微贮玉米秸秆粉，一般需要发酵半个月以上，最好是发酵30天以上，效果才明显，这是因为活力99生酵剂是以微生物为主的产品，它是靠微生物菌种来发酵秸秆的，接种后，微生物必须适应环境，有一个生长延滞期和启动期，先利用秸秆物料中的可利用的碳水化合物来获得能量，例如发酵时加入了玉米粉，则微生物分析环境后，分泌出淀粉酶等胞外酶进行淀粉的分解和利用，从而获得能量，进行生长，有了足够的能量和繁殖了一定数量的微生物细胞后，秸秆物料中的容易利用的能量利用完毕后，它才会再分析环境，被秸秆纤维诱导产生出纤维素酶来，这时才会正式进行纤维素的降解，这个过程是缓慢的，需要长达几十天的作用。
    这里需要强调的一点是，用微生物来发酵秸秆，其实最终还是要靠其中的微生物分泌的胞外纤维素酶来起作用，达到降解纤维的目的的。这也就是为什么用微生物来处理物料，比直接用酶来处理物料慢得多的原因之一。
    酶可以说是，自然界各种生物的终极工具。
③ 酶作用的环境，酶产生最大的效率，需要一定的温度、湿度、PH值，以及相应的微环境和介电环境。
      这需要我们制造出相应的良好的微环境，才能让酶产品发挥最大的功效。而自然界的环境尤其是是等待处理的物料的微环境是千差万别的，如果能让所有待处理物料（如木薯渣、玉米秸秆粉、酒糟、豆渣、酱油渣等等），在作适当调整后，达到一个统一的环境，则可以发挥产品的最大功效。粗饲料降解剂产品中即有这一类的缓冲剂和微介电元素，能尽可能地创造出酶作用的最佳微环境。
④ 酶具有可修饰性，酶活性的可调节性等
    有些酶可在其他酶的作用下,将酶的结构进行共价修饰,使该酶活性发生改变,这种调节称为共价修饰调节,这类酶称为修饰酶。
    还有在生产某种酶之前，对产酶菌株进行基因方面的某些改造，使其最终产生的相应的酶的活性发生变化，如活性更高，或更耐酸或碱性等。
    一些化学元素也可以使酶的活性更强和更为适应环境，这也就是为什么我们强调在用粗饲料降解剂和活力99生酵剂处理和发酵糟渣时，要加入一些磷酸氢钙或过磷酸钙的原因之一，磷酸元素，在粗饲料降解剂中和活力99生酵剂处理和发酵糟渣时，可以起到部分激化活性的作用，效果是很显著的。同时，在厌氧环境下，磷元素对活力99生酵剂在无氧环境下最大限度地获得生长和代谢的能量是有极大帮助的。
在粗饲料降解剂中，我们大量使用了杂萜环类螯合微量元素，实验表明，对酶活性的强化有极大的帮助。
⑤ 酶催化反应产物，反过来对催化反应的抑制作用。酶反应的可逆性等。
     即产物抑制效应，即一个生物反应在酶的催化下进行，产生的产物，反过来又抑制这个生物反应的继续进行下去。这是生物进化的一个特征之一，即自然界的生物，在周围环境中获得食物时，有保存和保留食物的趋向，通俗地说，够用了即可以了，不必继续分解下去了。
     但是这个特点对于我们用粗饲料降解剂等来处理糟渣和纤维秸秆饲料是不利的，因为产物的抑制效应，使降解处理过程不能继续下去，反应停滞不前，比如，用纤维素酶降解秸秆粉，反应开始后，即产生了产物葡萄糖，而产物葡萄糖反过来又抑制纤维素酶继续降解秸秆粉。这个酶的特点，我们必须加以解决，不然的话，会严重影响粗饲料降解剂产品的降解功效。
    我们采用加入嗜糖型微生物和合成菌体蛋白能力强的菌株，进行与酶制剂的组合，同时加入微量元素（或建议处理前，由用户加入微量元素和钙磷等），这样，在处理物料时，如处理玉米秸秆粉时，产生的葡萄糖马上被这类微生物吸收利用，用来合成菌体蛋白，或把葡萄糖改性为葡萄糖酸及其微量元素复合物等，这样，不断地去除产物葡萄糖，使发酵和处理能不断地进行下去，这样的产品才会有高效率降解作用。
    单独用酶来处理物料粗饲料等是有很大的局限性的，效果也不大。这是因为酶有专一性等多种特征，他们就象听从指挥的军队，只做自己份内的事，不会管其他的事，而且作用条件苛刻，也不会自己创造出条件来，例如，单一用纤维素酶来处理玉米秸秆粉，加水加酶后，它们马上直接对秸秆粉中的纤维进行分解，如果没有辅酶的帮助，则它们在遇到与木质素或半纤维素缠绕的纤维素时，就无法起到作用，因为与纤维素缠绕在一起的木质素等阻碍了它的工作，而另外在产生出一定葡萄糖后，由于产物抑制效应，它们就停止分解了，不再劳动了，这些就是直接用市场上的酶制剂加到待处理物料中产生的效果，可以肯定地说，效果极其微小，不信，大家尽可以从市场上买来酶制剂产品，也包括世界级的跨国大公司的酶产品，来试一试就知道了。
     另外单独用酶来处理秸秆饲料，还有一个局限性，就是处理好的秸秆饲料无法长期保存，超过几天后，就会腐败变质发臭，这是因为没有微生物有益细菌的参与，不能保鲜。
     而对于产物抑制效应而言，除非您不断地去除酶反应的产物如葡萄糖，它们才会继续分解，比如，加水加酶处理几小时后，又用水洗一次秸秆粉，洗掉葡萄糖，再加水再加酶，处理几小时后，又用水洗掉葡萄糖，又加水加酶，如此反复，但这只有实验效果，没有实用性而已。
     当然，在动物的小肠中有这样一个机制，即不断地去除酶反应产物，如纤维素酶进入动物小肠后，纤维素酶分解秸秆粉后产生的葡萄糖，马上被小肠绒毛壁吸收到细胞中，再通过血液进入各个动物器官，从而这样就去除了产物葡萄糖，使纤维素酶能继续分解秸秆粉，不断地分解下去。这也就是为什么有些市场上的酶产品，强调其体内分解效果好于体外的效果的原因吧。
    总之，综上所述，单一或单独用酶制剂来体外降解秸秆粉等物料，效果是极其微小的，是有限的，酶对物料体外降解的这种局限性，通俗地说：酶体外降解是非常呆滞的。
    而粗饲料降解剂由于加入了微生物菌种，与微生物结合起来，同时加入了辅酶系统制剂、和酶活助剂系统（微介电及微元素、缓冲剂等），则彻底解决这酶作用的这些局限性，使其具有强大的降解功效。