1、評(píng)價(jià)飼料酶質(zhì)量的5種指標(biāo)作者：陸文清， 文章來(lái)源：飼料工業(yè) 點(diǎn)擊數(shù)： 631 更新時(shí)間：2005-10-20目前，關(guān)于飼料酶的生產(chǎn)和應(yīng)用的報(bào)道很多，從報(bào)道的內(nèi)容分析，無(wú)論是生產(chǎn)水平還是質(zhì)量鑒別能力都比以前有很大提高，但是目前還有很多問(wèn)題需要研究。 目前廣泛使用的植酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和果膠酶都有很多同功酶。只要產(chǎn)酶的微生物不同（工程菌除外），酶蛋白的結(jié)構(gòu)通常也是不同的。根據(jù)最近的研究發(fā)現(xiàn)，植酸酶（可能是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的飼料酶）至少有30種的同功酶，它們的活力表現(xiàn)隨pH值的變化情況都是不同的。至于其它飼料酶，例如木聚糖酶，至少有200種同功酶。 很多飼料酶使用者希望能有一套類(lèi)似NRC的飼料酶使用

2、標(biāo)準(zhǔn)或模板，供行業(yè)參考。事實(shí)上這幾乎是不可能的，至少在最近的數(shù)十年內(nèi)這種設(shè)想還不成熟。飼料酶的質(zhì)量評(píng)判和選用涉及很多因素，遠(yuǎn)比普通的工業(yè)用酶復(fù)雜。一般的工業(yè)用酶，如淀粉酶和糖化酶，它們的使用場(chǎng)合比較固定，有比較確定的pH值、溫度、底物和作用時(shí)間，而且酶活成分也比較單一明確。但是對(duì)于飼料酶，由于飼料原料、加工要求和動(dòng)物消化道pH的多樣性，需要考慮的因素很多、很復(fù)雜。 動(dòng)物飼養(yǎng)試驗(yàn)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，同樣活力的飼料酶，使用效果會(huì)不一樣，而且有時(shí)差異還很大。如：同樣是5 000U/g的植酸酶，而且酶活定義和測(cè)定方法都符合GB/T186342002，為什么在蛋雞料中A酶需要添加100g/t才能達(dá)到與B酶添加60

3、g/t同樣的效果？為什么有的酶在蛋雞料中有效果而在生長(zhǎng)豬料中效果很小，而有些酶無(wú)論在豬料還是在雞料中都有較好的效果？為什么有些酶在仔豬料中有效果而在生長(zhǎng)豬料中沒(méi)有效果？要回答這些問(wèn)題，需要對(duì)飼料酶產(chǎn)品中酶活成分以及影響酶活力的因素進(jìn)行詳細(xì)的分析。分析的因素主要有：酶活力定義、pH值、溫度、反應(yīng)時(shí)間、底物性質(zhì)及其濃度、耐酸穩(wěn)定性等。關(guān)于酶活測(cè)定溫度、反應(yīng)時(shí)間比較容易理解。飼料酶的活力測(cè)定溫度一般都選擇在37 40，反應(yīng)時(shí)間選擇在1530min。關(guān)于酶活力的定義，目前已經(jīng)逐步改變了前幾年的混亂局面，多數(shù)使用國(guó)際單位，即每分鐘內(nèi)從底物溶液中降解釋放1mol還原產(chǎn)物所需要的酶量。需要重點(diǎn)考察的是pH值

4、、耐酸穩(wěn)定性和作用底物。1 pH值對(duì)酶活力的影響 由于動(dòng)物消化道食糜的pH值變化范圍很大，所以單純考慮在某個(gè)pH值條件下的酶活表現(xiàn)值是不全面的，最好能測(cè)定該酶活組分在比較廣泛的pH值范圍內(nèi)的活力表現(xiàn)。如圖1所示，兩種植酸酶A和B酶活比較。 植酸酶A在pH5.5時(shí)有一個(gè)高峰值，而在其它pH條件下表現(xiàn)活力都很低。當(dāng)pH值低于3.5以后基本沒(méi)有活力。但是植酸酶B不僅在pH5.5有一個(gè)峰值，在pH2.5時(shí)也有一個(gè)峰值，其作用范圍要比植酸酶A寬得多，使用效果也要優(yōu)于A(yíng)。顯然，要想達(dá)到同樣的使用效果，植酸酶A的添加量必須高于B。2 酶反應(yīng)底物的分析 底物的類(lèi)型對(duì)酶活的測(cè)定值有很大影響，比較典型的是纖維素酶

5、活力的測(cè)定，見(jiàn)表1。纖維素酶是一種復(fù)合酶，天然的纖維素都是不溶解于水的高分子聚合物，降解這種聚合物需要多種酶活力的協(xié)同組合。根據(jù)目前的研究發(fā)現(xiàn)，有實(shí)際使用價(jià)值的纖維素酶至少含有4種活性（C1酶、Cx酶、纖維二糖酶和 -葡萄糖苷酶）。濾紙酶活（FPA）體現(xiàn)了各活性組分的復(fù)合效應(yīng)，比較符合纖維素酶的實(shí)際使用效果。CMCase（以羧甲基纖維素為底物的纖維素酶測(cè)定值）沒(méi)有體現(xiàn)C1酶的效應(yīng)（把天然的結(jié)晶纖維素分解為可溶于水的游離纖維素），而在實(shí)際使用過(guò)程中C1酶通常是限速反應(yīng)的關(guān)鍵酶。顯然，以FPA作為選擇飼料纖維素酶的依據(jù)比CMCase更合理（即選擇纖維素酶B比較好）。但是，準(zhǔn)確測(cè)定FPA比較困難，而

6、且數(shù)值也比較低，目前絕大多數(shù)纖維素酶產(chǎn)品的活力都是以CMCase來(lái)表示（包括國(guó)外）。木聚糖酶是第二大飼料用酶，對(duì)它的研究也很多。相對(duì)而言，木聚糖酶的結(jié)構(gòu)要比植酸酶復(fù)雜，影響的因素也更多。木聚糖酶主要有二大類(lèi)：造紙用木聚糖酶和飼料用木聚糖酶。造紙用的木聚糖酶的測(cè)定底物是樺木木聚糖（birchwood xylan），而飼料用木聚糖酶的測(cè)定底物是燕麥木聚糖（oat xylan）。因此根據(jù)表2的分析結(jié)果，選擇木聚糖酶A作為飼料用酶比較合理。那么如果都采用燕麥木聚糖（Sigma X0627）作為底物，其它測(cè)定條件也一樣。比較如下2種木聚糖酶C和D（見(jiàn)圖2），在pH值2.07.0的范圍內(nèi)，木聚糖酶C的表現(xiàn)

7、值始終高于木聚糖酶D，是否就可以確定木聚糖酶C優(yōu)于D呢？作者：陸文清， 文章來(lái)源：飼料工業(yè) 點(diǎn)擊數(shù)： 632 更新時(shí)間：2005-10-20用無(wú)淀粉麥麩作為實(shí)際作用底物進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與圖2顯示的結(jié)果相反，木聚糖酶D優(yōu)于C（見(jiàn)圖3）。在200ml醋酸-醋酸鈉緩沖液（pH5.5）中加入10.0g無(wú)淀粉麥麩和0.50g木聚糖酶，在40保溫8.0h。木聚糖酶D可以降解20.5%的麥麩，而木聚糖酶C只能降解18.7%的麥麩，其原因與纖維素酶的情況類(lèi)同。試驗(yàn)使用的木聚糖酶是一個(gè)復(fù)合酶，燕麥木聚糖（Sigma X0627）是溶于水的，而在飼料中存在的木聚糖絕大多數(shù)是不溶于水的。3 酶蛋白的耐酸穩(wěn)定性 飼

8、料酶的耐酸穩(wěn)定性也是考察飼料酶質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)，如圖4、圖5、圖6和圖7所示，比較米曲霉和黑曲霉發(fā)酵物中的酶活力。作者：陸文清， 文章來(lái)源：飼料工業(yè) 點(diǎn)擊數(shù)： 633 更新時(shí)間：2005-10-20除了果膠酶以外，黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)物中的各酶活幾乎都要比米曲霉發(fā)酵產(chǎn)物中的活性高。使用在仔豬料中，黑曲霉發(fā)酵物的效果要優(yōu)于米曲霉發(fā)酵物；但是，添加在生長(zhǎng)豬料中發(fā)現(xiàn)米曲霉發(fā)酵物要優(yōu)于黑曲霉發(fā)酵物。通過(guò)耐酸性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，米曲霉發(fā)酵物中酶蛋白的耐酸性要明顯優(yōu)于黑曲霉發(fā)酵物。在pH值2.5的條件下40保溫2h，米曲霉發(fā)酵物中的木聚糖酶、-葡聚糖酶和纖維素酶的酶活損失都不超過(guò)20%，而黑曲霉發(fā)酵物中的酶活損失幾乎都超過(guò)

9、了70%（見(jiàn)表3）。但是在pH值大于4.0的條件下，這2組酶系均有很好的穩(wěn)定性。在pH4.0的條件下40保溫2 h，酶活力損失均不超過(guò)20%（見(jiàn)表4）。生長(zhǎng)豬胃酸較多，pH值很低，對(duì)黑曲霉發(fā)酵物的活性成分破壞較大。而仔豬胃酸較少，pH值在4.0左右，對(duì)黑曲霉發(fā)酵物的活性破壞較少。4 關(guān)于液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品的分析 目前，國(guó)內(nèi)幾乎所有液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)飼料酶的企業(yè)都宣傳液態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)品優(yōu)于固態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)品，很多從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究的科研工作者也贊同這個(gè)觀(guān)點(diǎn)。事實(shí)上這個(gè)論點(diǎn)有很大的片面性，固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)在中國(guó)、印度、巴西等發(fā)展中國(guó)家存在，在日本、荷蘭等一些發(fā)達(dá)國(guó)家也很受重視（主要是能耗低和基本沒(méi)有污染排放），

10、固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量也很好。如果產(chǎn)酶菌是霉菌（事實(shí)上天然的酶制劑高產(chǎn)菌大多數(shù)是霉菌），相對(duì)液態(tài)發(fā)酵而言，固態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)品有以下2個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：酶蛋白屬于次級(jí)代謝產(chǎn)物。霉菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物通常是在霉菌進(jìn)行分化時(shí)形成的。液態(tài)培養(yǎng)抑制霉菌分化，所以霉菌固態(tài)發(fā)酵單位體積的酶產(chǎn)量往往比液態(tài)發(fā)酵高510倍；固態(tài)發(fā)酵的原料比較粗放，終產(chǎn)物往往含有多種酶活性，很適合于用作飼料添加劑。而液態(tài)發(fā)酵的酶系往往比較單一，往往只有一種酶活比較高，而其它組分的酶活很小。 飼料原料中含有很多非淀粉多糖，分解這些非淀粉多糖需要一組或多組酶系的共同協(xié)作才能完成。固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的非淀粉多糖酶通常都含有多個(gè)亞基甚至多個(gè)酶系，固態(tài)發(fā)酵的底物

11、基本上都是農(nóng)副產(chǎn)品（主要是麥麩），底物的誘導(dǎo)效應(yīng)使得發(fā)酵產(chǎn)生的酶系有很好的針對(duì)性。在酶活測(cè)定值相等的條件下，固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的酶在飼料中顯示的效果往往要比液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的酶更為顯著。 固態(tài)發(fā)酵最大的缺點(diǎn)是機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，很難進(jìn)行細(xì)菌和酵母的培養(yǎng)。目前高產(chǎn)酶的基因工程菌基本上都是酵母菌和細(xì)菌，只能采用液態(tài)發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵主要有托盤(pán)式、厚層通風(fēng)式和轉(zhuǎn)鼓式3種。托盤(pán)式產(chǎn)量最小，但是具有投資少、操作簡(jiǎn)便和產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)采用這種方式，利潤(rùn)空間也比較大。托盤(pán)式發(fā)酵生產(chǎn)一噸成品原曲需要耗費(fèi)3236個(gè)勞動(dòng)日，這在西方發(fā)達(dá)國(guó)家是難以承受的，但是在發(fā)展中國(guó)家目前還是可以操作的。5 耐熱和儲(chǔ)存穩(wěn)定

12、性 耐熱穩(wěn)定性需要考察二種情況，一種是干物質(zhì)的耐熱性能，另一種是在水溶液中（或高水分條件下）的穩(wěn)定性。有報(bào)道說(shuō)某種飼料酶耐熱性能很好，可以耐受飼料的高溫制粒而不失活，這種說(shuō)法是不全面的，有些酶在干物質(zhì)條件下有很好的穩(wěn)定性，但是在高溫水溶液中（或含水量很高的物料中）會(huì)很快失活。筆者曾測(cè)試一種木聚糖酶，在干粉（含水量不超過(guò)10.0%）條件下，105保溫2h，酶活損失不超過(guò)10.0%，但是在80水溶液中保溫5min，酶活損失超過(guò)40.0%。進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種木聚糖酶在飼料的高溫制粒（8590）過(guò)程中活力損失通常要超過(guò)24.0%。當(dāng)然，如果不考慮高溫制粒，筆者建議優(yōu)先選擇價(jià)格比較低廉而且活力比較高的粉狀飼料酶。 儲(chǔ)存穩(wěn)定性對(duì)于某些酶產(chǎn)品是必須考慮的。有些霉菌產(chǎn)纖維素酶的能力很強(qiáng)，但是產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性很差。即使在冬季（環(huán)境溫度不超過(guò)15）存放3個(gè)月，活力損失也要超過(guò)5