酶制剂的应用研究

酶制剂的应用研究
摘要:酶制剂是指从生物中提取的具有酶特性的一类物质，主要作用是催
化食品加工过程中各种化学反应，改进食品加工方法。酶制剂是一类从动物，
植物，微生物中提取具有生物催化能力的蛋白质，具有高效性，专一性，在适
宜条件下具有活性。酶制剂是一类无毒、无残留的新型高效绿色饲料添加剂，可
以通过有效调节动物消化道的营养生理、微生态平衡和食糜的理化性能改善动物
的生产性能，因此引起了饲料工业和养殖业的普遍重视和广泛应用，显示了良好
的经济和生态效益。它作为三大绿色饲料添加剂之一，能够部分解决饲料资源不
足的难题，它的研究开发与应用已成为动物营养界关注数的一个热点，本文就以
酶制剂来阐述一下它在中国饲料养殖界的应用研究进展。
引言:本文就以酶制剂的各种优点来阐述一下它在中国饲料界和中国的养
殖界优势，以及酶制剂在中国进一步的发展应用。
正文：酶制剂通常可分为两大类：一类是内源性酶，与消化道分泌的消化
酶相似，直接消化水解饲料的营养成分；另一类是外源性酶，它是消化道不能分
泌的类似酶，如纤维酶、果胶酶、植酸酶等。外源性酶不能直接消化水解大分子
营养物质，而是水解或水解饲料中的抗营养因子，间接促进营养物质的消化利用。
下面就简单介绍一下分蛋白氮在反刍动物中的研究进展
反刍动物中的瘤胃中当非蛋白氮饲料进入瘤胃,就被微的各种蛋白酶
脱氨酶等降解酶所包围,而迅速地溶解和水解,分解成氨气和二氧化碳。同时碳
水化合物在微生物酶的作用下生成挥发性脂肪酸和酮酸,紧接着氨气又与酮酸在微
生物酶的作用下结合成氨基酸。新合成的氨基酸被瘤胃微生物所吸收利用转化为菌
体蛋白。瘤胃微生物随着食糜和瘤胃液进入真胃和小肠,被胃蛋白酶和肠蛋白酶
分解为游离氨基酸进而被小肠所吸收提供给反刍动物个体其余部分被吸收经
血液循环至肝,在肝内经鸟氨酸循环,这种内源性尿素一部分经血液分泌于
唾液重新进入瘤胃;另一部分通过瘤胃上皮扩散到瘤胃内,其余随尿排出体
外。 NPN在反刍动物营养中具有重要的意义。NPN中的尿素由于成本低、效果
好，作为反刍动物饲粮氮源已有较长的历史，至今仍被广泛使用。有关尿素利用
的研究也是反刍动物营养中的重要内容。尿素含有碳、氢、氧、氮，动物本身无
法直接利用。尿素溶解度很高，在瘤胃中能迅速转化成氨，若大剂量饲喂，在瘤
胃中可能积聚大量的氨而引起致命性的氨中毒；若饲喂恰当，则是反刍动物很好
的氮源。
反刍动物饲粮中使用尿素应注意以下几点：
①瘤胃微生物对尿素的利用有一个逐渐适应的过程,一般需2――4周适应期；

②用尿素提供氮源时，应补充硫、磷、铁、锰、钴等的不足，因尿素不含这些元
素，且氮与硫之比以10-14:1为宜；

③当日粮已满足瘤胃微生物正常生长对氮的需要时，添加尿素等NPN效果不佳。
至于多高的日粮蛋白水平可满足微生物的正常生长并非定值,常随着日粮能量水
平、采食量和日粮蛋白本身的降解率而变，一般高能或高采食量情况下，微生物
生长旺盛,对NPN的利用能力较高。

④反刍动物饲粮中添加尿素还需注意氨的中毒，当瘤胃氨水平上升到800mg/L，
血氨浓度超过50mg/L就可能出现中毒。氨中毒一般多表现为神经症状及强直性
痉挛，0.5-2.5小时可发生死亡。灌服冰醋酸中和氨或用冷水使瘤胃降温可以防
止死亡。一般奶牛饲粮中尿素的用量不能超过饲粮干物质的1%，才能保证既安全，
又有良好的效果。如果饲粮本身含NPN较高，如青贮料，尿素用量则应酌减。
按照反刍动物新的蛋白质营养体系，不足的可降解蛋白质需要量，也可用尿
素补充，但需遵照上述使用原则及注意事项。

NPN对猪、禽、等非反刍动物基本上没有利用价值。对于猪，NPN基本无效， 仅
成年公猪在饲喂低蛋白质饲粮时有一定作用。母鸡在饲予必需氨基酸平衡很好的
饲粮基础上，能够用NPN合成一些非必需氨基酸，以补充非必需氨基酸的不足。
微生物从肠道释放的氨，也是无价值的。
对后肠微生物比较发达的非反刍草食动物，如马属动物、兔等，NPN的作用
则介于反刍
动物与猪禽之间，非反刍草食动物因其微生物的作用部位所限，尿素等NPN很难
直接到达后肠（盲肠或结肠），通常是在小肠被降解成NH3 而吸收入血，在肝脏
重新转化为尿素，少数经血液循环到达盲肠或结肠，而大部分则随尿排出体外，
非反刍草食动物对NPN的利用还与其能否接触微生物合成物有关。免等具有食粪
癖的非反刍草食动物，能有效地利用NPN，马接触粪便的机会不多，因而对NPN
利用的可能性小，但在采食低蛋白日粮情况下，也可通过食粪而增加体内氮贮留。

在反刍动物体内存在一个强大的蛋白质营养代谢稳衡控制机制来节约用氮虽然
说到目前为止这一机制是如何运转的还不清楚但每种营养素都有着自己独特的
代谢和营养稳衡机制。当给反刍动物饲喂比需要量更多的蛋白质时瘤胃中剩余的
氨气被吸收进入血液。继而在肝脏中转化为尿素后排出体外。而当过度向生产环
境中排放尿素会造成有害的后果。在集约化养殖业中过多的向环境排放氮对环境
造成的污染已经是一个特殊性的环保问题。其应用领域遍及轻工、食品、化工、
医药、农业以及能源、环境保护等方面。酶制剂行业是高技术产业，它的特点是
用量少、催化效率高、专一性强，是为其他相关行业服务的工业。中国酶制剂自
1965年建立的第一个专业酶制剂生产厂，酶制剂厂至今已有45个年头。目前全
国共有100余家生产企业，年生产能力超过40万吨，产量达到32万吨，产品品
种达到20余种，近20年间年产量的平均增长率超过20%。据有关部门统计，2001
年各种酶制剂产品的出口量为4812吨，出口额为2807万美元。但整体而言与国
外发达国家先进水平相比仍存在很大的差距和问题，主要表现在产品品种少，结
构不合理；生产规模小，生产水平低，产品质量差；开发能力差，精细化程度低。
在今后的发展中需要注重“生产集中，应用广泛”，要多品种，规模化生产。
生产的微生物。将酶加工成不同纯度和剂型（包括固定化酶和固定化细胞）的生
物制剂是酶制剂。动、植物和微生物产生的许多酶都能制成酶制剂。
植物由于生长地域、季节、气候等的影响，生产酶制剂的产、质量都不稳定。动
物产生的酶主要从屠宰牲畜的腺体中提取，来源有限；只有微生物生产的酶，可
满足任何规模的需求，产率高、质量稳定。微生物酶制剂既可取代性能相同的动、
植物主要酶制剂种类，又能生产出在100℃起催化作用的高 温-淀粉酶和在
pH10～12起作用的洗涤剂蛋白酶等品种。20世纪40年代，微生物酶制剂工业迅
速发展起来。现在酶制剂的生产是以深层发酵为主，以半固体发酵为辅，菌株产
酶的能力也有很大的提高。60～70年代发展起来的固定化酶和固定化细胞技术
使酶可反复使用和连续反应进行，其应用的范围也更加扩大。目前，除食品、轻
纺工业外，微生物酶制剂还用于日用化学、化工、制药、饲料、造纸、建材、临
床分析等方面，成为发酵工业的重要部门。

种类
国外：在饲料中使用的酶制剂主要有淀粉酶、β－葡聚糖酶、糖化酶、蛋白酶、
纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、脂肪酶、植酸酶、角蛋白酶、木聚糖酶等。
国内：市场主要的酶制剂有淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、β－葡聚糖酶、
植酸酶等。目前除植酸酶有单一产品外，其余饲用酶制剂大多是包含多种酶的复
合制剂。

生产工艺
生产酶制剂的微生物有丝状真菌、酵母、细菌3大类群，主要是用好
酶制剂
气菌。几种主要工业酶的菌种和使用情况如下：

淀粉酶类
淀粉酶水解淀粉生成糊状麦芽低聚糖和麦芽糖。以芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌和
地衣形芽孢杆菌深层发酵生产为主，后者产生耐高温酶。另外也用曲霉属和根霉
属的菌株深层和半固体发酵生产，适用于食品加工。-淀粉酶主要用于制糖、纺
织品退浆、发酵原料处理和食品加工等。葡糖淀粉酶能将淀粉水解成葡萄糖，现
在几乎全由黑曲霉深层发酵生产，用于制糖、酒精生产、发酵原料处理等。

蛋白酶
使用菌种和生产品种最多。用地衣形芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌以
深层发酵生产细菌蛋白酶；用链霉菌、曲霉深层发酵生产中性蛋白酶和曲霉酸性
蛋白酶，用于皮革脱毛、毛皮软化、制药、食品工业；用毛霉属的一些菌进行半
固体发酵生产凝乳酶，在制造干酪中取代原来从牛犊胃提取的凝乳酶。葡糖异构
酶
70年代迅速发展起来的一个品种。先用深层发酵取得链霉菌细胞，待固定用曲
霉、木霉半固体发酵生产的纤维素酶;用曲霉生产的果胶酶、半纤维素酶;曲霉和
青霉深层发酵生产的葡糖氧化酶和过氧化氢酶；用假丝酵母、曲霉深层发酵生产
的脂肪酶等；用黑曲霉深层或半固体发酵生产的葡糖淀粉酶、葡糖氧化酶、过氧
化氢酶、脂肪酶、乳糖酶等；用米曲霉生产的淀粉酶、蛋白酶、核糖核酸酶；用
芽孢杆菌生产的蛋白酶、-淀粉酶。
中国从 1964年开始生产细菌－淀粉酶。至今除有－淀粉酶（枯草芽孢杆菌）,
蛋白酶（芽孢杆菌、曲霉、链霉菌），葡糖淀粉酶（黑曲霉）等主要酶制剂品种
外，还有脂肪酶（假丝酵母）、葡糖氧化酶（青霉）、天冬酰氨酶（大肠杆菌）及
用固定化技术生产的葡糖异构酶（链霉菌）、青霉素酰化酶、天冬氨酸酶、多核
苷酸磷酸化酸化酶（大肠杆菌）、富马酸酶（假丝酵母）等多种酶制剂品种。
遵守条件
工业酶制剂生产菌种除要不断进行选育外，还应遵守以下条件：①尽可能多生产
所需要的胞外酶；②菌种特性要稳定，如产酶能力、半固体发酵用菌株的生孢子
能力等不能减退或波动；③用廉价的工业原料；④不产生干扰生产或影响产品的
副产物（如胶状物、色素等）；⑤不能使用产毒素的菌种和它们的近缘种。
每个微生物细胞有产生2500种以上酶的能力。现在开发的只是以水解酶类为主
的很小一部分，而且在生产上使用的菌种数也很有限。因此，在酶的种类和剂型
上都很有开发的潜力。在技术上，除诱变育种外，已开始采用融合、杂交等细胞
工程和基因工程等技术来培育性能更优良的新型菌种。

小结：虽然非蛋白氮饲料的开发和利用目前还处于探索阶段,但其综合开发利用
能够节约大量的天然动植物蛋白质饲料,可以缓解世界蛋白质饲料资源不足的矛
盾。因此,不断开发安全、饲喂效果好、成本低廉的非蛋白氮饲料将有广阔的发
展空间。
参考文献：［１］陈立华．饲料添加剂的新丁———寡糖［Ｊ］．新农业，２０１
０，（３）：３０．［２］罗佳捷．大豆低聚糖对樱桃谷鸭肠道微生物群落结构影
响的
动态学研究［Ｄ］．湖南农业大学：硕士生学位论文，２０１０．［３］张建斌，
车向荣，杨华．大豆寡糖替代抗生素对蛋雏鸡生产性
能和肠道菌群的影响［Ｊ］．饲料工业．［１１］李兆勇，杨在宾，杨维仁，等．益
生素和低聚木糖对仔猪生长和养分消化性能的影响［Ｊ］．西北农林大学学报（自
然科学版），［１２］张学峰，瞿明仁，王立阁，等．大豆寡糖对瘤胃微生物区系
的影响［Ｊ］．动物营养学报，［１３］刘兵，瞿明仁，张学峰，等。