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酶制剂的发展历史和应用
发布时间:2018-12-07

微生物酶制剂的研究生产始于19世纪末。但直到20世纪70年代,酶制剂才应用于饲料,随着现代生物技术,尤其是微生物的基因改造和发酵技术的迅速发展,生物酶制剂的生产成本越来越低。自20世纪90年代以来,已有多种酶制剂能够廉价地应用在饲料工业中。饲料用酶现有近20种。
饲用酶的研究开发和推广应用已成为生物技术在饲料工业中应用的重要领域。酶作为一种新型高效饲料添加剂,它可以提高畜禽生产性能,提高畜牧业经济效益。饲用酶制剂逐步取代饲用抗生素,从而缓解并解决使用抗生素在生产和消费中带来的问题。酶制剂缓解了因玉米使用量紧张而形成的能量危机。酶制剂还可以消除一些常规饲料中的抗营养因子,充分利用农业副产品,为开辟新的饲料资源提供了可能性。总之酶制剂的应用,充分体现了科技在生产中的优势,从而使饲料工业高效、环保和可持续发展成为可能。
自50年代Jesen首次将葡聚糖酶添加到以大麦为基础日粮中喂鸡提高肉鸡生产性能以来,酶制剂应用于非常规日粮(如大麦、小麦、黑麦等)的报道也日见增多,关于酶制剂的作用机理的研究也越来越深入。在畜牧生产中,酶制剂主要从以下方面作用:参与细胞壁降解,使酶与底物充分接触,增进现有养分的消化;水解NSP,降低消化道内容物的粘度;消除抗营养因子;补充内源酶的不足,提高内源酶的活性,改进动物自身肠道酶的作用效果;使某些成分在消化道内的消化位点转移,变大肠消化为小肠消化;改变消化道内菌群分布等。
正因为酶制剂的这种显著的作用,能提高日粮的代谢能水平、粗蛋白等营养物质的利用率,研究者们想到将酶制剂应用于饲料配方时,将一定的酶活所相当的营养物质的当量关系在配方中体现出来,从而降低最低饲料配方的成本,应用更为廉价的饲料原料,提高养殖业的经济效益。但酶制剂是一种生物活性物质,决定其效果的关键环节就是其活性。而相对于酶制剂而言,活性不但受众多因素的影响,而且随着时间的延长,其活性也有一定的半衰期,而且很短。因而酶活是一个不稳定的变数,从而在饲料中应用酶制剂而取代的一定的营养物质的量,这个当量关系也一直悬而未决。这就阻碍了酶制剂在饲料工业中的推广应用。
不但如此,在生产实践中,小面积的使用酶制剂的最佳用量问题,至今仍是一个有待解决的问题。因为这些问题的瓶颈都在于酶活这个变化的量。1961年,国际酶学委员会规定:在特定条件下(25度、最适PH及底物浓度)下,1min内转化1umol底物(或底物中1umol有关基因)所需的酶量,为一个酶活力单位。此酶活力单位又称国际单位,单位为umol/min。国际上还有一种酶活的标准表示单位:Katal,即一秒钟内转化一克分子底物所需的酶量规定为一个Katal,符号为Kat,1Kat=6*10的七次方I.U.。不同定义,酶活数值也有很大差异。目前所见的不同文献或生产厂对木聚糖酶活力定义达6种之多。而不同的测定方法,所得的酶活也不同。
酶催化活性的测定方法有定性、定量两方面,定性方法包括组织化学方法和试纸测定等,定量测定酶活性的方法是多种多样的,用的最多的是分光光度法、酸碱滴定、荧光法、碘量法、测压法、放射性同位素法以及气想色谱法等等。众多方法所得结果不一。而在实际应用中,饲料加工过程中的稳定性、贮存过程中的稳定性、动物年龄、动物消化道内环境、动物种类、动物生产类型、日粮因素、酶制剂与其它饲料添加剂的相互作用等因素均会影响酶制剂的作用效果
而众多研究者们大量的研究表明,复合酶制剂的有效能值为500MJ/kg,这个值并未确切指出酶活的量值、酶活的定义方法与酶活的测定方法。因而在实际推广中很难应用。周钦良(2002)等报道,小麦的代谢能值因加酶而提高了5%~6%,大致提高到13.38MJ/kg。氨基酸的消化率提高了10%。

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