复合酶和能量的当量关系

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作者：杜思刚 王志祥 汪儆 张美英 来源：未知 时间：2009-3-14 18:56:54 查看次数：94 次

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    酶制剂在饲料工业和养殖业生产实践中的重要作用已日益凸现出来，复合酶制剂会在一定程度上影响畜禽的生产性能、表观代谢能、养分消化率等。然而，现阶段酶制剂的生产及应用技术尚不完善，酶制剂的使用依然存在着随意性，很多试验仍停留在验证酶制剂的效果上，所得到的试验结果存在片面性，对复合酶酶活效价评定过程中的各种标准存有争议，这些都制约着酶制剂作用的进一步发挥；而且酶制剂也并非是一种简单的饲料添加剂，随着其生产及应用水平的提高，越来越多的证据显示，饲用酶制剂将对传统的动物营养学说提出挑战，如饲料配方、原料选择和营养需要量等方面需要重新研究或修正。因此，如何合理高效地使用酶制剂，还需要在理论基础和实际应用中进行深人地探索和研究。本文主是通过对相关资料综合分析，对复合酶的能量当量问题作一探讨。

1  复合酶制剂和能量当量关系提出的背景

    Adams在1992年提出为酶制剂赋予一定的表观能值(AEV)的概念，以反映酶制剂改善饲粮养分消化率后饲粮能值的潜在增加部分，从而可使加酶饲粮的配制变得简便。然而这个概念并不全面，加上当时的研究数据有限，这一概念并没有形成一套有效的可操作的系统。酶制剂对饲料原料营养价值的提高首先最直接地反映在能量上，尤其是非淀粉多糖酶的应用，但随着检测技术及代谢理论的进一步完善，酶制剂对其他营养如肽、矿物质和维生素等方面的作用亦可以用某种指标来表示。酶制剂的表观价值(AV)如能以一个固定的数值参与饲料配方设计，将改变配方的灵活性，使其更适应实际情况。

    后来，人们对复合酶在饲料中的应用效果进行了大量研究，并取得一系列成果。然而，在复合酶的实际应用方面，由于复合酶的活性受到多种因素影响，再加上所采用的评价指标不一，因此，复合酶的应用效果在不同研究结果间缺乏可比性，这就给一定条件下酶的适宜添加量带来不少困难，从而大大限制了它的应用。为了解决这一问题，近年来有研究者提出了复合酶与能量当量关系的观点，酶制剂的代谢能当量值即为特定条件下，添加一定量酶制剂所提高的代谢能值。其核心是在酶与能量值之间针对某一指标建立的数学关系式，根据这一关系式可以确定特定条件下所需添加的复合酶量或可以取代的表观代谢能量。这样就可以使加酶饲粮的配制变得简便易行。

2  关于复合酶能量当量值确定的方法

    由于我国小麦NSP含量属于中等偏高水平，在酶制剂的实际应用过程中，人们对表观代谢能的变化进行了大量相关的研究，主要集中在肉仔鸡小麦日粮中添加酶制剂后代谢能值的改进及其代谢能当量值方面。主要采用2种方法将酶的效果进行量化。

    方法1：分别设计系列梯度的日粮营养水平和复合酶酶活水平，通过某一指标建立酶与能量之间一种相关关系，把日粮添加酶的作用效果及对表观代谢能(AME)的影响程度量化，确立一种酶与日粮代谢能之间的当量关系模型，通过回归方程得出日粮的AME应用到饲料配方中。

    这种方法相关的研究报道有：王金全和蔡辉益通过回归分析得到AME(Y)与小麦水平(X1)和木聚糖酶添加量(X2)之间的回归方程Y=14．142—2．76Xl+0．0478X2(R2=0．948，P<0．05)。通过此方程可以预测小麦日粮添加酶制剂的代谢能值，本试验中添加木聚糖酶可使日粮代谢能提高0．29％—6．69％。

    刘伟通过回归分析得到日粮回肠表观代谢能(Y)与小麦水平(X1)和木聚糖酶添加量(X2)之间的回归方程：Y=13．178—3．35X1+0．054 4X2(R2=0．940)，从方程中可以看出小麦产生负效应，木聚糖酶产生正效应。

    何丽霞等研究表明添加木聚糖酶对提高家禽饲料的能值有较好的效果。在产蛋鸡日粮中，酶A的代谢能当量值在0．21—0．38 MJ／kg，酶B的代谢能当量值在0．25～0．45MJ／kg。

    倪志勇等试验发现复合酶的AEV受饲粮营养水平的影响，表现为饲粮营养水平降低，酶的AEV提高。在饲粮中添加0．1％复合酶，营养水平降低5％、8．02％和11．51％时，复合酶的AEV分别为343．2、451．2、585．6 MJ/kg，平均值为460 MJ／kg；然而，由于酶制剂产品本身的差异，各种酶的AEV之间可比性值得怀疑。王金全等”’试验的结论中赋予酶的AEV是36 750 MJ／kg酶，与前人得出的结论有所不同，原因可能是他的试验所采用的酶为高纯度、高酶活的木聚糖酶，推荐添加量只有5～10 g／t饲料，其他酶的添加量大约在0．1—1 kg／t饲料。所以，要统一或者标准化酶的AEV，应该是建立在单位酶活基础上的AEV，并且这种单位酶活定义是国际通用的。

    方法2：确认酶能够提高其他物质(如小麦、大麦等)的营养价值，从而提高该物质的能量值，在配制饲料时适当降低饲料营养水平，或者将小麦(大麦)的代谢能值提高一定比例。这样使该原料成为质量较优的原料而其成本不变。

    赋予酶一定的表观能值AEV后，可使酶制剂在饲料中的应用更加简便，但是由于酶本身并不是一种营养型添加剂，AEV只代表着酶制剂提高养分消化率后饲料能值提高的部分。酶制剂的AEV受到酶、饲料、营养水平、动物等多方面因素的影响，在配方应用中要根据实际情况经过大量的严密控制和可重现试验才能来确定。

3  复合酶与能量当量关系研究进展

    Choct等比较小麦、黑麦、小黑麦、大麦、高粱、大米和玉米7种日粮的AME时发现，各种饲料原料的AME值与其中阿拉伯木聚糖含量之间存在着强的负相关关系，与其中总的非淀粉多糖(阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖之和)含量之间也存在着强的负相关关系。

    添加酶制剂降解了单胃动物本来几乎不能利用的多糖，从而提高了日粮的代谢能值。酶制剂对日粮代谢能有不同程度地提高，提高幅度与具体日粮成分和酶制剂配比及浓度有关。

 

    呙于明等提出了一个概念，营养改进值(1NV)或营养当量(NE)，即在加酶日粮配方制作时，应用酶制剂特定的INV或NE值对饲料营养参数进行一定的修正，已达到量化酶制剂效果的作用。这一研究将酶制剂的营养理念应用到了实际研究中，并得出了一些重要的数据。呙于明等也提到：如果酶制剂供应商能够在充分科学试验基础上，提出某种酶制剂所能改进的饲料养分消化率的大小或相当的营养价值(1NV或NE)，在制作配方时应用这些INV或NE对经典的饲养营养参数进行调整后再进行计算，就可以达到较高的精准度，实现真正的优化。

    冯定远等提出了“有效营养改进值”(ENIV)的概念，并得出了一些常见原料的ENIV估测值。上述这些理念的提出，无疑为酶制剂的研究和应用提供了明确的思路。就目前而言，关键的问题是建立一个简便、精确的酶制剂效果当量模型以及相匹配的一些技术规程。

    王修启等试验评定添加0．12％木聚糖酶对鸡AME值和养分消化率的影响。结果显示，木聚糖酶使鸡的AME(干物质基础)分别提高7．07％(P<0．05)和6．53％(P<0．01)；干物质消化率分别提高7．10％(P<0．05)和7．67％(P<0．01)；有机物消化率分别提高6．07％(P<0．05)和7．23％(P<0．01)。

    汪儆等试验结果表明：小麦或次粉日粮中添加戊聚糖酶制剂可有效地提高日粮的AME值及肉仔鸡的生产性能；添加0．1％的酶后，小麦日粮AME值提高6．6％，饲料转化率提高1．4％；次粉日粮加酶后，AME值提高1．5％，日增重提高5．1％，饲料转化率提高1．0％。

    周晓容研究表明：饲粮木聚糖和木聚糖酶水平对肉鸡饲粮养分利用率和代谢能值的影响存在一定的数量关系。饲粮木聚糖含量每增加1个百分点，代谢能(DM)、粗蛋白(CP)、能量的真利用率分别下降1．84、3．12、2．09个百分点。木聚糖含量为4．05％时，饲粮中添加木聚糖酶对养分真利用率和能量改善不大，木聚糖含量达到6．39％时；饲粮干物质和能量真利用率显著降低；木聚糖达7．43％时，饲粮DM、CP和能量的真利用率极显著降低。木聚糖酶对饲粮养分真利用率提高效应在高木聚糖水平饲粮中更明显。

    Kocher等研究显示，在玉米豆粕基础日粮中短期添加复合酶没有产生显著的效果；在低能量和蛋白水平的玉米豆粕日粮中添加复合酶可以显著地提高AME；而在高能量和蛋白水平的玉米豆粕基础日粮中添加复合酶并未能提高。

    由此可见，有关复合酶能量当量的研究已取得一系列进展，不同研究结果间仍存在差异。

4  有待研究的问题

    复合酶对提高动物生产性能、改善动物日粮中养分的利用率已经得到人们的广泛认同，但在复合酶的能量当量值测定方面，目前不同研究间还存在很大差异，这主要与不同研究间日粮结构、所采用的评价指标、酶制剂产品本身的差异以及动物品种、年龄及生理状况等不同有关。同时由于研究的局限和材料的缺乏，目前复合酶能量当量值关系的研究还不完善，还存在不少的问题有待进一步研究。

    (1)全面系统地确定影响酶有关的因素和定量酶与能量的当量关系问题；目前对复合酶活性有关因素的研究相对较少，如基础日粮结构是否对酶的活性产生影响，具体影响程度如何；外界的环境条件以及动物的年龄、性别等因素可影响到动物消化道中的生理环境，它们与处于消化道中的酶与能量当量之间的关系如何等。值得注意的一点是，由于不同条件下各种指标(如生长性能、养分的表观消化率、总的木聚糖降解率等)反映体内酶的效果灵敏度是不一样的，因此，应该选择最敏感指标来建立回归方程，获得酶与能量的当量值。

    (2)理论所估计出来的能量当量值是否符合实际情况，特别是原来营养价值与酶制剂能量当量值相加时，是否可以简单的直接累加。目前由于缺乏非常规饲用原料具体成分的数据，尤其是添加酶制剂对其成分的确切影响情况，因此在酶制剂的使用量上缺乏明确的指导。

    (3)是否可以体外试验与体内试验相结合来进行研究。近年来，随着离体消化技术的日渐成熟，离体法估测饲料生物效价的实用性和简捷性得到了研究者的青睐。特别是目前在酶制剂效果评定和酶谱筛选的动物试验中存在着试验处理组过多、试验周期太长、试验开支大的突出难题；体外试验快速、简单，且条件易控，可用于饲用酶制剂作用效果的快速评价，对体内试验有一定的指导作用。但由于动物体的消化代谢生理过程很复杂，且受许多因素的影响，体外试验确定的酶水平是否适宜，并不一定完全和动物试验相一致，因此还需要用动物试验进一步验证，只有经过严密控制的和可重复的动物试验才能摸索出某一特定的酶，针对特定的饲料、特定的动物并处于特定的生理阶段时的表观能量值或这种酶与营养浓度之间的当量关系。

    加酶日粮能量当量的提出，为酶制剂的开发应用，特别是在实用日粮中推广使用，提供了一种有一定意义的新思路和新理念。可以预见，随着对酶制剂作用认识的进一步深入，人们将重新审视传统的饲料配方工艺。