水產(chǎn)動物飼用酶制劑的研究現(xiàn)狀

howlet · 發(fā)表于 2007-11-11 18:00:09

酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有特殊催化能力的蛋白質(zhì)，它廣泛存在于各種生物體內(nèi)，參與機體和各種生化反應(yīng)。
將生物體內(nèi)產(chǎn)生的酶經(jīng)過加工后的產(chǎn)品稱為酶制劑。目前，細(xì)菌、真菌等微生物是各種酶制劑的主要來源。最早記載科學(xué)描述外源性酶制劑在動物營養(yǎng)中的作用可追溯到20世紀(jì)20年代，在此后的30年里，科學(xué)家開始研究外源酶在家禽飼料中的應(yīng)用，并達(dá)到了廣泛應(yīng)用。但水產(chǎn)飼料中應(yīng)用酶制劑的研究才剛剛起步，且大部分研究是關(guān)于酶制劑作用效果的研究。本文主要總結(jié)了飼用酶制劑在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，并對將來酶制劑的在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用進行了展望。
1  主要飼用酶的種類及其功能
  世界上已發(fā)現(xiàn)的酶的品種有1700多種，生產(chǎn)用酶已達(dá)300多種，飼用酶亦有20多種。這些酶主要為消化性酶，多為水解系列酶。主要有纖維素酶(C1酶、Cx酶、p—葡萄糖昔酶)、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶(淀粉酶、糖化酶)、蛋白酶(中性蛋白酶、酸性蛋白酶)、植酸酶?，F(xiàn)把飼料中應(yīng)用較多，起作用較大的幾類纖維素酶酶種酶系介紹如下。
2 酶制劑的作用效果機理（略）
3  酶制劑在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用現(xiàn)狀
3．1  纖維素酶
國外學(xué)者于二十世紀(jì)七十年代末開始了免疫調(diào)節(jié)劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)p—葡聚糖、幾丁質(zhì)、左旋瞇陛等對控制疾病促進動物生長具有重要意義。
進一步研究發(fā)現(xiàn)葡聚糖中僅p—(1，3)—葡聚糖具有免疫促進作用和抗腫瘤活性。酵母葡聚糖對魚類的免疫激活作用國外學(xué)者已有許多報道，酵母葡聚糖能使大西洋鮭、斑點叉尾蛔、虎紋蝦對病原菌的抵抗力增強。p—(1，3)—葡聚糖能提高虹蹲魚、大西洋鮭和舌鮑體內(nèi)溶菌酶活性、補體活性和巨噬細(xì)胞殺菌活力，巨噬細(xì)胞和血細(xì)胞超氧化酶活力增強。膚聚糖是革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分，Matsuo等的實驗表明長期服用膚聚糖能夠促進幼虹蹲的生長和抗病能力；Takahashi YMkinoll等的研究表明用膚聚糖等喂養(yǎng)魚類和甲殼類動物，能夠C1酶：作用于不溶性纖維素表面，使結(jié)晶纖維素鏈開裂、長鏈纖維素分子末端部分游離和暴露，從而使纖維素鏈易于水化。Cx酶：作用于經(jīng)C1酶活化的纖維素、分解p—1，4鍵的纖維素酶。主要包括內(nèi)切—1，4—p，葡聚糖酶，主要生成纖維二糖、纖維三穩(wěn)等；外切—1，4—p—葡聚糖酶作用于低分子多糖，從非還原性末端游離出葡萄糖。 ·p—葡萄糖甘酶：將纖維二糖、纖維三糖及其他低分子纖維糊精分解為葡萄糖。主要是將植物細(xì)胞中的半纖維素酶解為各種五碳糖，并可降低半纖維素溶于水后的粘度果膠酶可裂解單糖之間的糖甘鏈，并脫去水分子，分解包裹在植物表皮的果肢，降低腸道內(nèi)容物的粘度，并促使植物組織的分解。——淀粉酶為內(nèi)切酶，將淀粉大分子水解成易溶解的中等和低分子物質(zhì)。——將淀粉酶水解的一些低分子物質(zhì)進一步水解成葡萄糖徽一M路一糖酶對白緝幼魚脂肪合成酶及肝組成的影響。飼料中D—葡萄糖含量的增加，導(dǎo)致稚緝的血糖、血漿三酰甘油脂以及4種主要肝脂肪合成酶活性的提高。肝體指數(shù)、肝重及肝糖元水平均隨飼料中D—葡萄糖含量的提高而逐漸增加。
許國煥等在實驗室條件發(fā)酵并提純了2種多聚糖——p—葡聚糖和肚聚糖，研究了其對我國主要淡水養(yǎng)殖品種彭澤腳生長的影響及免疫激活作用。研究表明，兩種多糖對彭澤腳的生長率及成活率與對照組無明顯差異，僅略有提高。飼料中添加酵母細(xì)胞壁、p—葡聚糖、肚聚糖后均提高了血清溶茵酶活性，尤以p—葡聚糖最為顯著；酵母細(xì)胞壁、肚聚糖均能提高受免彭澤腳凝集抗體效價，但2種多聚糖對抗體形成動態(tài)影響有一定時差。肚聚糖能在更短的時間內(nèi)提高血清凝集抗體效價，增強特異性免疫功能。徐國武等在含大麥粉41．3％的飼料中添加p—葡聚糖酶飼喂鯉魚，結(jié)果表明，添加p—葡聚糖酶于含大麥(35％)的飼料中，能提高鯉魚的增重率和降低餌料系數(shù)。提高餌料粗蛋白、粗脂肪、干物質(zhì)的消化率。分析認(rèn)為：①大麥的胚乳細(xì)胞中含有大量的p—葡聚糖，這些p—葡聚糖可在腸道中部分溶解，使腸道食糜粘性增加，結(jié)果使腸粘膜表面不動水層增厚，營養(yǎng)物質(zhì)的擴散受阻。鯉魚腸道中缺乏p—葡聚糖酶，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收；②p—葡聚糖是大麥細(xì)胞壁的主要成分之一，不能被消化酶水解。大分子消化酶也不能通過細(xì)胞壁進入細(xì)胞內(nèi)，因而對細(xì)胞內(nèi)容物形成一種包被結(jié)構(gòu)。余年豐等(2001)在以豆餅、菜子餅為主的飼料中添加2400U／kg纖維素酶(由葡萄糖酶、葡萄糖內(nèi)切酶以及p—葡聚糖酶共同組成)飼喂團頭妨，提高了魚體對飼料營養(yǎng)物的利用率。說明纖維素酶能促進動物腸道蠕動，刺激內(nèi)源消化酶分泌。
3．2  木聚糖酶
木聚糖是植物細(xì)胞壁的主要成分之一，屬于非淀粉多糖，為一種廣泛存在于植物中的半纖維素，它是由p—1，4糖昔鍵連接而成的木糖聚合物。通常，木聚糖以異質(zhì)多糖形式存在并與纖維素結(jié)合在一起。木聚糖酶是木聚糖的專一降解酶。屬于水解酶類，包括內(nèi)切木聚糖酶、外切木聚糖酶和木糖昔酶三種。木聚糖酶耐熱性能較好，動物腸道內(nèi)的溫度、PH值對其活性影響不大，而且能耐受制粒過程中的高溫，這使其在動物飼料中的運用具有獨特優(yōu)勢(李蓮等，2003)。由于小麥、大麥、燕麥、黑麥等飼料原料中存在大量的非淀粉多糖，對動物消化吸收存在一定的抗?fàn)I養(yǎng)作用。它在動物胃腸道中與營養(yǎng)物質(zhì)的粘性結(jié)合降低了營養(yǎng)成分的吸收，與消化酶和膽汁酸結(jié)合而影響消化過程，會使糞便排出量因末消化物質(zhì)的增多而增加，還會導(dǎo)致動物胃腸道中微生物繁殖的增多，并對畜禽產(chǎn)品品質(zhì)造成不利影響。因而，在非淀粉多糖含量比較高的動物飼料中，添加多糖降解酶不僅可以將其轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)性物質(zhì)，還消除了其抗?fàn)I養(yǎng)作用。對畜禽動物的研究證明，添加木聚糖酶后，可以降低腸道內(nèi)容物的粘度，促進生長和提高飼料轉(zhuǎn)化效率；能夠提高內(nèi)源性消化酶的活性，促進養(yǎng)分的消化吸收；能減少腸道微生物的數(shù)量，減少疾病，利于健康；能夠破壞植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，減少糞便，降低污染。國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于木聚糖酶應(yīng)用效果的研究都集中在畜禽動物上，尚未見水產(chǎn)動物方面的應(yīng)用效果報道。
3．3  植駿酶
Ijnar(1998)、Storebakkon(1998)在鮭魚試驗，Jouni(1998)、I‘a(chǎn)na6(1998)、Ferster(1999)在虹蹲魚苗試驗，01iva—Teles(1998)在舌齒紗魚苗試驗中均證實，植酸酶對改善蛋白的營養(yǎng)價值和磷的利用率有明顯作用，大大降低了磷的排放量。
Jouni(2000)用植酸酶處理的大豆飼喂大鮭魚，發(fā)現(xiàn)加或不加植酸酶對體重由0．25kg生長至2kg的大鮭魚體增重沒有影響，且骨灰分的含量也無明顯增加。這一結(jié)論能否表明植酸酶的作用效果與魚的大小、消化道發(fā)育程度、消化道內(nèi)源植酸酶含量的多少有關(guān)，還有待進一步的研究證實。目前，國內(nèi)外對植酸酶的研究報道，在畜禽方面較多，也比較深入，生產(chǎn)的植酸酶多為適應(yīng)畜禽消化道特點的、最適PH在酸性范圍的植酸酶。魚的消化道與其它動物有較大區(qū)別：消化道較短，食物在消化道停留的時間短，酶的作用不完全；另外，魚分為有胃魚和無胃魚，它們對植酸的消化率不同，消化道內(nèi)的酸堿度差別也很大。無胃魚對植酸酶的利用率為8％；有胃魚如虹蹲為19％；有胃魚胃液中分泌鹽酸，PH較低，適用酸性植酸酶，無胃魚消化道pH為6．8—7．3，而曲霉菌植酸酶的最適pH為2．5—5．5，因此，對于無胃魚，與有胃魚使用相同的植酸酶不會使植酸有效降解(吉紅，1999)。
現(xiàn)階段對水產(chǎn)動物的研究，國外偏重于有胃魚，如虹蹲、鮭魚等，而對我國生產(chǎn)實踐中最常見的無胃魚如鯉魚及其它幾種家養(yǎng)魚則研究不夠充分。對于無胃魚，由于消化道PH值偏高，必需添加中性植酸酶，而適用于無胃魚的中性植酸酶，市場上雖已出現(xiàn)，但對其使用效果的研究遠(yuǎn)不充分。在無胃魚中使用植酸酶的另一有效方法是預(yù)先用植酸酶處理餌料，既可以避免餌料加工過程中過高的溫度對酶活力的破壞，又可以防止魚消化道內(nèi)過高的PH值對酶活力的破壞。余豐年等(2000)先在體外將豆粕用植酸酶進行處理，再加入到其余的飼料原料中，充分混合后進行分析，結(jié)果表明，在異育銀紉體外，植酸磷就已經(jīng)在植酸酶的作用下發(fā)生了有效的降解，添加植酸酶促進了異育銀卿對飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，提高了增重率。
3．4  復(fù)合酶
目前，國內(nèi)應(yīng)用于水產(chǎn)動物的酶制劑大多以復(fù)合酶的形式出現(xiàn)。關(guān)于復(fù)合酶的應(yīng)用效果報道也較多。
仲軍(1994)進行加酶飼料喂對蝦生產(chǎn)試驗和大水面養(yǎng)蝦生產(chǎn)試驗結(jié)果表明，添加1肋飼料酶，個體增重率提高12．13％，單產(chǎn)提高13．87％，飼料系數(shù)降低12．02％，經(jīng)濟效益提高23．06％。劉文斌等(1999)在異育銀娜飼料中添加0．75g／kg酶制劑，異育銀娜的增重率提高26．98％，餌料系數(shù)降低了19．85％。閻有利等(1994)在鯉魚飼料中添加酶制劑，其試驗組增重率比對照組提高11．96％，餌料系數(shù)降低16．36％。說明酶制劑具有促進生長，提高飼料利用率等作用。
周小秋等(2001)在含豆粕、萊粕、棉仁粕為主的飼料中添加酶制劑，提高了飼料利用率，降低了鯉魚消化道的粘性，有利于營養(yǎng)物質(zhì)吸收。對鯉魚的增重、餌料系數(shù)有權(quán)顯著和顯著的影響，而對攝餌量、養(yǎng)殖期間和運輸?shù)某苫盥蕸]有影響。
張滿隆等的試驗結(jié)果表明，紉魚飼料中添加酶制劑(含纖維素酶王3000U／g，木聚糖酶王4300U／g，蛋白酶王2500U／g)能使魚的生長速度明顯加快，餌料系數(shù)降低。在草魚飼料中添加1％，試驗組的生長速度比對照組提高了6．6％，飼料系數(shù)降低了0．29。試驗組的魚體粗蛋白質(zhì)比對照組略高；而粗脂肪略低。試驗組的每1kg魚飼料成本比對照組降低8．93％。該酶制劑使草魚對無機鹽轉(zhuǎn)化利用率提高，對各種營養(yǎng)物質(zhì)的吸收均衡有效，表明該酶制劑能促進魚體內(nèi)各種生化反應(yīng)，增強魚體內(nèi)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率。
喬秀亭等研究了添加酶制劑后，對鯉魚消化酶活性的影響。添加復(fù)合酶制劑后各實驗組酶活性均比對照組有所提高，起到減少蛋白質(zhì)作為能量消耗，間接節(jié)約蛋白質(zhì)的作用。
4  酶制劑在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用存在的問題及建議
4．1  研究有待深入
酶制劑在水產(chǎn)動物中應(yīng)用的研究不多，且大部分停留在定性方面研究，即添加酶制劑對水產(chǎn)動物有無促生長作用，能否提高飼料利用率，降低餌料系數(shù)，減少磷排出，而對酶制劑的定量研究較少，周小秋等(2001)在鯉魚，劉文斌等(1999)在異育銀娜，陳應(yīng)華(2001)在彭澤娜對酶制劑添加量有所研究。而在酶制劑對水產(chǎn)動物生理影響方面的研究如胰島素、甲狀腺素等幾乎沒有涉及。
4．2  酶制劑的作用機制
酶制劑的作用機制及促生長機理不太清楚，消化生理等方面有待深入研究。
4．3  水產(chǎn)酶制劑種類及活性測定問題
在畜禽方面應(yīng)用的酶制劑很多，主要有復(fù)合酶，也單獨使用某一種酶，如植酸酶、纖維素酶等，而在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用的專用水產(chǎn)酶制劑不多，大部分嘗試應(yīng)用畜禽酶制劑，效果不是很好，畢竟水產(chǎn)動物不同于畜禽動物，這樣，開發(fā)水產(chǎn)飼料必須考慮水產(chǎn)動物的消化生理特點及對水產(chǎn)飼料的要求，不能完全照搬畜禽上那一套，而且作為一個水產(chǎn)大國，對商品酶制劑的需求很大，這樣必須加大對水產(chǎn)飼料酶制劑的研究，開發(fā)更多的商品酶制劑產(chǎn)品以滿足水產(chǎn)飼料的發(fā)展需要。酶制劑活性測定是評價酶作用的一個重要指標(biāo)，但目前酶制劑活性測定方法各異，不統(tǒng)一，這樣不利于學(xué)術(shù)交流和開展科研，從而限制了酶制劑的開發(fā)與應(yīng)用。而且在體外酶活性的測定不能完全反映動物體內(nèi)源酶的真實活性，因為影響酶制劑活性因素很多，諸如溫度、PH值、飼糧類型等，因此，應(yīng)規(guī)范酶制劑測定方法和統(tǒng)一酶制劑測定標(biāo)準(zhǔn)。