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评价饲料酶质的五种指标

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

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    目前,关于饲料酶的生产和应用的报道很多,每年数以干计,从报道的内容分析,无论是生产水平还是质量鉴别能力都比以前有很大提高,但是目前还有很多问题需要研究。?
    
    目前广泛使用的植酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和果胶酶都有很多同功酶。只要产酶的微生物不同(工程菌除外),酶蛋白的结构通常也是不同的。根据最近的研究发现,植酸酶(可能是结构最简单的饲料酶)至少有30种的同功酶,它们的活力表现随pH值的变化情况都是不同的。至于其它饲料酶,例如木聚糖酶,至少有200种同功酶。
    
    很多饲料酶使用者希望能有一套类似NR.C的饲料酶使用标准或模版,供行业参考。事实上这几乎是不可能的,至少在最近的数十年内这种设想还不成熟。饲料酶的质量评判和选用涉及很多因素,远比普通的工业用酶复杂。一般的工业用酶,如淀粉酶和糖化酶,它们的使用场合比较固定,有比较确定的pH值、温度、底物和作用时间,而且酶活成分也比较单一明确。但是对于饲料酶,由于饲料原料、加工要求和动物消化道pH的多样性,需要考虑的因素很多、很复杂。
    
    pH值对酶活力的影响
    
    由于动物消化道食糜的pH值变化范围很大,所以单纯考虑在某个pH值条件下的酶活表现值是不全面的,最好能测定该酶活组分在比较广泛的pH值范围内的活力表现。?
    
    植酸酶A在pH5.5时有一个高峰值,而在其他pH条件下表现活力都很低。当pH值低于3.5以后基本没有活力。但是植酸酶B不仅在pH5.5有一个峰值,在pH2.5时也有一个峰值,其作用范围要比植酸酶A宽泛得多,使用效果也要优于A。显然,要想达到同样的使用效果,植酸酶A的添加量必须高于B。
    
    酶反应底物的影响
    
    木聚糖酶是第二大饲料用酶,对它的研究也多。相对而言,木聚糖酶的结构要比植酸酶复杂,影响的因素也更多。木聚糖酶主要有二大类:造纸用木聚糖酶和饲料用木聚糖酶。造纸用的木聚糖酶的测定底物是桦木木聚糖,而饲料用木聚糖酶的测定底物是燕麦木聚糖选择木聚酶糖酶A作为饲料用梅比较合理。
    
    那么如果都采用燕麦木聚糖作为底物,其他测定条件也一样。比较二种木聚糖酶C和D在pH值2.0的范围内,木聚糖酶C的表现值始终高于木聚糖酶D,是否就可以确定木聚糖酶C优于D呢?
    
    用无淀粉麦麸作为实际作用底物进行试验,发现结果木聚糖酶D优于C在200ml醋酸一醋酸钠缓冲液(pH5.5)中加入10.0g无淀粉麦麸和0.50g木聚糖酶,在40℃保温8.0h。木聚糖酶D可以降解20.5%的麦麸而木聚糖酶C只能降解18.7%,其原因与纤维素酶的情况类同。饲料用木聚糖酶也是一个复合酶,燕麦木聚糖是溶于水的,而在饲料中存在的木聚糖绝大多数是不溶于水的。
    
    酶蛋白的耐酸稳定性
    
    饲料酶的耐酸稳定性也是考察饲料酶质量的一个指标。笔者曾使用二种饲料用木聚糖酶进行动物饲养试验,一种是黑曲霉发酵产物,另一种是米曲霉发酵产物。使用在仔猪料和牛料中,黑曲霉发酵物的效果要优于米曲霉发酵物;但是添加在生长猪料中发现米曲霉发酵物要优于黑曲霉发酵物。笔者通过酶活分析发现,在中性和偏酸r生条件下(pH4.5~7.0),黑曲霉发酵物中的酶活力要高于米曲霉发酵物(高出65%左右),但是米曲霉发酵物中酶蛋白的耐酸性要明显优于黑曲霉发酵物。在pH值2.5的条件下40℃保温2h,米曲霉发酵物中的木聚糖酶活力损失不超过20%,而黑曲霉发酵物中的木聚糖酶活力损失超过了70%。显然,在生长猪的胃酸环境下,黑曲霉发酵物中的活力损失较大,进入肠以后酶活存留很少。但是米曲霉发酵物中的酶活损失较少,发挥作用的时间和区段对要大得多。
    
    关于液态发酵和固态发酵产品的分析
    
    目前,国内几乎所有液态发酵生产饲料酶的企业都宣传液态发酵的产品优于固态发酵的产品,很多从事动物营养学研究的科研工作者也赞同这个观点。事实上这个论点有很大的偏面性。固态发酵生产在中国、印度、巴西等发展中国家存在,在日本、荷兰等一些发达国家也很受重视(主要是能耗低和污染扫放少),固态发酵产品的质量也很好。如果产酶菌是霉菌(事实上天然的酶制剂高产菌大多数是霉菌),相对液态发酵而言,固态发酵的产品有以下二个方面的优势:
    
    酶蛋白属于次缓代谢产物霉菌的次级代谢产物通常是在霉菌进行分化时形成的。液态培养抑制霉菌分化,所以霉菌固态发酵单位体积的酶产量往往比液态发酵高5~10倍。
    
    固态发酵的原料比较粗放,终产物往往含有多种酶活性,很适合于用作饲料添加剂而液态发酵的酶系往往比较单一,往往只有一种酶活比较高,而其它组分的酶活很小。?
    
    饲料原料中含有很多非淀粉多糖,分解这些非淀粉多糖需要一组或多组酶系的共同协作才能完成。固态发酵生产的非淀粉多糖酶通常都含有多个亚基甚至多个酶系,固态发酵的底物基本上都是农副产品(主要是麦麸),底物的诱导效应使得发酵产生的酶系有很好的针对性。在酶活测定值相等的条件下,固态发酵生产的酶在饲料中显示的效果往往要比液态发酵生产的酶更为显著。
    
    耐热和储存稳定性
    
    耐热稳定性需要考察二种情况,一种是干物质的耐热性能,另一种是在水溶液中(或高水分条件下)的稳定性。笔者发现有些报道说某种饲料酶耐热性能很好,可以耐受饲料的高温制粒而
    
    不失活。这种说法是不全面的,有些酶在干物质条件下有很好的稳定性,但是在高温水溶液中(或含水量很高的物料中)会很快失活。笔者曾测试一种木聚糖酶,在干粉(含水量不超过10.0%)条件下,105℃保温2h,酶活损失不超过10.0%;但是在80℃水溶液中保温5分钟,酶活损失超过40.0%。进一步试验发现这种木聚糖酶在饲料的高温制粒(85-90℃)过程中活力损失通常要超过24.0%。当然,如果不考虑高温制粒,笔者建议优先选择价格比较低廉而且活力比较高的粉状饲料酶。
    
    饲料酶质量的评价涉及很多因素,很多科研工作者在这个领域进行了大量工作,积累了很多经验。但是由于问题的复杂性,目前还没有成型的公式可以参考。以前笔者曾设想通过实验室的酶活分析来推算其使用效果,并发表了一些这方面的言论,现在看来,有些观点是偏面的、甚至是错误的。关于饲料酶的研究,我们仅仅处于起步阶段,不知道的远多于知道的。
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