纤维素酶在反刍动物饲料中的应用研究进展
纤维素酶在反刍动物饲料中的应用研究进展
摘要：纤维素酶(Cellulase)作为一种绿色饲料添加剂,能提高饲料的转化率以及动物的生产性能,从而为养殖业提供相当数量的饲料来源。本文章主要从纤维素酶的分类、作用机理、在反刍动物饲料生产中的应用及其应用前景等方面作了论述,以期为生产实践提供理论依据。
关键词：纤维素酶；反刍动物；应用
纤维素在植物体中的含量最多，约占植物干重的1/2，是自然界数量最大的可再生自然资源。纤维素是由2000～10000个葡萄糖分子组成的长链大分子，除反刍动物借瘤胃微生物可以利用纤维素外，其他高等动物几乎不能消化和利用纤维素，饲料资源匮乏阻碍了我国畜牧业的发展，因此，成功开发这一潜在饲料资源显得尤为迫切和重要。纤维素酶作为一种绿色饲料添加剂，能将饲料中的纤维素降解成可消化吸收的还原糖(如：二糖或葡萄糖)，提高饲料的营养价值。目前，纤维素酶在反刍动物生产应用中取得了良好的生产效益和巨大的经济效益。
本文从纤维素酶的分类、作用机理和在反刍动物中的应用现状等方面进行了论述，以期为生产实践提供理论基础。
1 纤维素酶的分类和来源
1.1 纤维素酶的种类
纤维素酶包括多种水解酶，纤维素酶是指能降解纤维素的一类酶的总称。是由多种水解酶组成的复杂酶系，主要来自于真菌和细菌。根据纤维素酶的不同功能，可分为三大类：内切纤维素酶、外切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶。还有分解纤维素的其他酶类，如木聚糖酶(Xylase)和果胶酶。
1.1.1 葡聚糖内切酶
又称为Cl酶，这类酶作用于纤维素内部的非结晶区，随机水解β-1，4-糖苷键，将长链纤维素分子截短，产生大量带非还原性末端的小分子纤维素。葡聚糖内切酶相对分子质量介于23～146ku，如真菌的异构酶ECI为54ku，EGIII约为49.8ku，而纤维粘菌EG有两种菌的内切酶相对分子质量只有6.3ku。
1.1.2 葡聚糖外切酶
这类酶作用于纤维素线状分子末端，水解l，4-β-D糖苷键，每次切下1个纤维二糖分子，故又称为纤维二糖水解酶(Cellobio-hydrolase，CBH)，外切酶的相对分子质量介于38～18ku，如木酶的CBH有2种异构酶，CBHI相对分子质量约为66ku，CBHI约为53ku。
1.1.3 β-葡萄糖苷酶
这类酶一般将纤维二糖和短链的纤维寡糖水解生成葡萄糖分子，一般不直接作用于纤维素分子，β-葡萄糖苷酶相对分子质量约为76ku。内切酶首先切割纤维素链使暴露出末端，然后外切酶连续切割纤维二糖单位，而β-葡萄糖苷酶通过水解纤维二糖或纤维糊精完成协同反应全过程。
1.2 纤维素酶的来源
纤维素酶按其来源主要有微生物来源，动物性来源和生物工程来源。
1.2.1 微生物来源
能分泌产生纤维素酶的微生物主要有霉菌、担子菌等真菌、也包括少量细菌、放线菌，人们研究的纤维素酶主要来自丝状真菌，如绿色木霉、李氏木霉、根霉、青霉等、其中木霉应用最为广泛。丝状真菌能产生大量的纤维素酶(20g·L-1)，其中尤以木酶属的产量最高。
真菌产生的纤维素酶三类酶都有、能分泌到菌体外、一般、但相互间发生强烈的协同作用不聚集形成多酶复合体。而细菌分泌的纤维素酶量少(低于0.1g·L-1)，而且产生的酶会吸附于细胞壁上难以分离、故很少用细菌作纤维素酶的产生菌种。
1.2.2 动物性来源
反刍动物依靠瘤胃微生物消化饲料中的纤维物质因此可以利用瘤胃液获得纤维素酶的粗酶制剂。在瘤胃微生态体系中，主要的纤维分解菌有产琉拍酸拟杆菌、黄化瘤胃球菌、和白色瘤胃球菌，溶纤维丁酸弧菌也可产生纤维索酶。
1.2.3 生物工程来源
生物技术的发展，使饲用纤维素酶有了新的来源。迄今，人们已从四十多种细菌和数种真菌中克隆纤维素酶基因，其中一些纤维素酶基因已在大肠杆菌和酵母在得到表达。
2 纤维素酶的营养机理
2.1 摧毁植物细胞壁，使营养物质能很好地被吸收利用 细胞内的营养物质由细胞壁包裹，植物细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和果胶组成，纤维素酶与半纤维素酶、果胶酶共同作用，以破坏植物的细胞壁，使胞内原生质暴露出来，由内源酶进一步降解，提高了胞内物质的消化率，由纤维素酶半纤维素酶和果胶酶的协同作用，可有效破坏植物细胞壁结构使细胞内容物溶解释放出来，由淀粉酶和蛋白酶进一步降解日，纤维素的结晶结构被打乱导致变形，使纤维素酶能深人纤维素分子界面之间，从而使纤维素孔壁、腔壁和微裂隙壁的压力增大。Savorv用14C标记单糖研究外源酶对饲料中植物细胞壁的降解作用，认为从纤维素中释放出的葡萄糖可能是酶降解细胞壁而促进能量利用的方式。韩东等在电子显微镜下观察到纤维素酶使部分细胞因胞间层的分解而离散，结构规则的细胞破解，用DNS法测定酶解后鼓皮中还原糖的含量，是未酶解前的两倍左右。水分子的介入又使纤维素分子之间的氢键被破坏，产生部分可溶性的纤维的微结品，利于进一步降解。
2.2 可补充草食动物内源酶的不足
在草食动物胃中虽有一定量的能分解纤维素的微生物存在，可以分解一定量的纤维素，但产生的纤维素酶量有限，使粗纤维的消化吸收受到限制。添加纤维素酶后，动物消化道酶系的组成、酶分泌量及活性可以得到改善，并改善消化道环境，增加酸度，激活胃蛋白酶。幼龄动物及病态和应激状态(如断奶、接种疫苗和环境应激)下的成年畜禽消化酶分泌量明显下降，因此，在日粮中添加纤维素酶以补充幼龄动物消化酶的不足。钱利纯也认为日粮中添加适宜的外源酶制剂可使胃肠道内环境发生变化，使肠壁变薄并减少肠道微生物数量，改善营养吸收。牛雪佳等通过研究不同水平纤维素酶对绵羊血液中生化指标的影响，试验结果表明日粮中添加0.2%纤维素酶没有损害绵羊各组织器官。
2.3 消除抗营养因子
果胶、半纤维素、葡聚糖和戊聚糖部分溶解在水中产生黏性，增加了动物胃肠道内容物的黏度，对内源酶而言是一个物理障碍，导致饲料消化吸收利用率降低，同时黏稠的消化道内容物容易引起有害微生物的滋生，增加胃肠疾病的发生率。添加纤维素酶可减低黏稠度，促进内源酶的扩散，增强养分的消化吸收，增大肠道内容物的流动性，有效降低有害微生物附着生长的可能性。在非淀粉多糖含量比较多的饲料中，添加多糖降解酶不仅可以将非淀粉多糖转化为营养物质还消除其抗营养作用。秸秆青贮添木聚糖酶是其中较为重要的一种酶。首先，它可以降低胃肠道内容物的粘性，而发挥促进生长和提高饲料转化率的作用。其次，它能够提高内源性消化酶的活性，促进养分的消化吸收，还能减少肠道微生物的数量，减少疾病，利于健康，并能减少粪便排泄物，降低污染。
2.4 维持小肠绒毛形态完整、促进营养物质吸收
纤维素酶可促进有益微生物生长，提高微生物对饲料的分解，同时增加单细胞蛋白含量，还具有维持小肠绒毛形态完整，促进营养物质吸收的功能。赵恒波等研究纤维素复合酶提高羔羊饲料消化率的消化道组织学基础，试验研究表明纤维素酶提高3月龄十二指肠肠绒毛的长度，并且纤维素酶有增加小肠隐窝深度和黏膜厚度的趋势，但未达到显著水平。
3 纤维素酶在反刍动物营养中的应用
3.1 对反刍动物瘤胃的影响
在瘤胃微生物中，对纤维素降解起主要作用的是瘤胃细菌。反刍动物利用其瘤胃中固有的细菌、原生动物和真菌来消化草料中的纤维，主要是通过这此细菌产生的大量的酶的作用来分解植物细胞壁。Nsereko等研究发现，在饲料中添加分解纤维素酶制剂可以显著增加瘤胃微生物数量，分解纤维一糖的细菌数猛增；分解木聚糖酶的细菌数量也剧增；不过，分解纤维素的瘤胃细菌数量变化不大。纤维素酶能与半纤维素酶、果胶酶，葡聚糖酶等其它内源酶酶协同作用改善瘤胃内环境。另外焦平林等在治疗患前胃迟缓的黄牛病例中，每天服纤维素40g有良好的治愈效果。
3.2 对反刍动物饲料消化率的影响
Manins等用来自黑曲霉和长枝木霉的纤维素酶处理青贮玉米和秸秆。结果表明，纤维素酶能提高青贮玉米可溶性干物质和粗蛋白含量，提高秸秆的酸性洗涤纤维和总氮水平，但不改变青贮玉米酸性洗涤纤维和总氨水平。在电镜下观察，纤维素酶的添加增加了细菌在粗料细胞壁上的定值，但对粗料细胞壁的降解和瘤胃降解没有明显影响。Pinos-Rodrcguez等添加外源性纤维素酶对不同混合比例的牧草以及羔羊消化和瘤胃发酵的影响，发现外源性纤维素酶能提高瘤胃对干物质和中性洗涤纤维的降解率。Avellaneda等用羊草饲喂装有瘤胃、十二指肠瘘管的萨福克羊羔，结果表明，纤维素酶降低了十二指肠中性洗涤纤维含量，促进了前胃对饲草的消化。反刍动物主要以粗纤维含量较高的植物茎叶等粗饲料为主要饲料，焦平林用阉牛作对照试验，在日粮中每头牛添加纤维素酶40g·d-1饲喂60d，结果加酶组日增重892.78g，对照组日增重746.8g，差异极显著。荷斯坦奶牛添加50g纤维素酶制剂时，产奶量提高6.17%。尹清强奶牛日粮中加入50g纤维素酶时，奶量提高8.30%，每千克产奶量的耗料量下降10%，同时纤维素酶对牛奶的营养成分无明显影响。苏辉在奶牛精料中添加50g纤维素酶，结果表明，在同等饲养管理条件下，纤维索酶能增强奶牛食欲，增加粗饲料的采食量，提高饲料的消化率、利用率，提高产奶，同时，还能降低奶牛消化道的发病率。李晓东等利用复合酶制剂对羔羊进行试验，结果表明在低能日粮基础上添加酶制剂并没有提高羔羊对于干物质、粗纤维的消化率及磷的吸收率，但能显著提高脂肪的消化率和对钙的吸收率。郑晓灵等研究表明，添加纤维素酶0.2 g·kg-1能显著提高青贮甘蔗梢干物质和粗灰分含量，同时提高了粗脂肪、无氮浸出物和可溶性糖的含量，降低青贮料粗纤维、粗蛋白质、钙、磷、氨态氮和游离水的含量，但对pH和乳酸无显著影响。饲用纤维素酶之所以具有提高反刍动物体增重、降低料肉比的功效，还因为纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物。在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物，从而使消化道内的消化作用得以顺利进行。纤维素酶除直接降解纤维素，促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外，还可与其他酶共同作用以提高反刍动物对饲料营养物质的分解和消化。
3.3 对反刍动物生产性能的影晌
在瘤胃微生物区系结构正常的情况下，添加纤维素酶能以几倍的效率提高粗纤维和其他营养物质的酵解强度，提高其消化吸收水平。在瘤胃发生病理变化即微生物区系失去平衡进入腐解过程时，高活性纤维素酶能迅速调整微生物区系结构，恢复平衡关系和正常酵解、吸收、合成过程。张学成等以添加纤维素复合酶0.1%的玉米秸秆为粗饲料饲喂荷斯坦奶牛60d，奶牛的标准乳量提高了63.03%，平均乳脂率提高了18.29%；Beauchemm等对16头杂交奶牛进行研究发现，添加纤维素酶制剂的奶牛较对照组每天摄入干物质量增加1.6kg，且产奶量每天增加13kg，增幅为4.2%，在奶牛饲料中添加纤维素降解酶制剂不仅能提高饲料利用率，而且还能提高产奶量。刘建昌等在奶牛的精饲料添中加复合酶，测定每头奶牛平均日产奶量，试验组比对照组提高14.89%，差异较显著。在饲料中添加纤维素酶，在降低采食量的同时会提高产奶量，其主要原因是奶牛的摄食主要受血液内的挥发性脂肪酸(VFA)的浓度的调节，VFA是纤维素的分解产物。外源纤维素酶增加了瘤胃中VFA的生成量，而瘤胃对VFA的吸收较快，大量的VFA进入血液且随其浓度的升高反馈性作用于食物调节中枢，导致采食量下降。一般认为奶牛的产奶量和乳脂率呈负相关，而试验表明，在奶牛口粮中添加纤维素酶后，随着产奶量的上升乳脂率也呈上升趋势。这说明，纤维素酶通过提高奶牛血液中的各种营养物质的含量，增强乳腺细胞对各种营养物质的摄取能力，从而维持牛奶中的各种营养物质的含量始终处于平衡状态。Schingoelhe等报道了泌乳早期的奶牛饲喂草料前在草料中添加木聚糖酶和纤维素酶的混合物并没有影响奶牛的采食量，并且与饲喂没有用此方法处理的草料相比，消耗率是基本相似的，具体原因有待于进一步研究。
酶制剂在奶牛日粮中的研究与应用进展
第３１卷第３期 Ｖｏ１．３１ ＮＯ．３ 农业科学研究 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ２０１Ｏ年９月 Ｓｅｐ．２０１０
文章编号：１６７３—０７４７（２０１０）０３—００５９－０６
酶制剂在奶牛日粮中的研究与应用进展
何立荣， 李爱华
（宁夏大学饲料工程技术研究中心，宁夏银川 ７５００２１）
摘要：酶制剂能够提高泌乳奶牛的生产性能和机体免疫力，改善牛奶的品质．本研究综述了酶制剂的种类、来源 及作用机理，对酶制剂在奶牛饲养中的应用以及利用酶制剂改善饲料品质的研究进展作了概述． 关键词：酶制剂；奶牛日粮；生产性能；牛奶品质；机体免疫力 中图分类号：￥８１６．３ 文献标志码：Ａ
近年来，由饲料安全问题引发的食品安全问题
此起彼伏，疯牛病、口蹄疫、二恶英、瘦肉精等中毒事
件不断发生．饲料安全与公众健康紧密关联，饲料安
全等同于动物源性食品安全的概念也已深人人
心ｕｊ．饲料是养殖业的基础，饲料中存在的不安全或
具有安全隐患的因素，影响到动物源性食品的安全．
饲料安全是当前饲料工业的重要问题，非营养性促
生长添加剂大多为化学合成药物及激素，对人类健
康存在潜在或可能的危害．比如，病原微生物的抗药
性、动物自身免疫力降低、药物残留引起的人体健康
危害以及排泄物污染环境等，严重制约着饲料添加
剂行业的健康持续发展．酶制剂作为一种既无药残、
无污染，又能促进畜禽产品产量，提高经济效益的新
型绿色环保型饲料添加剂，在畜产品安全要求越来
越高的今天发挥着越来越重要的作用．
早在２Ｏ世纪６Ｏ年代，科研人员已经尝试在反
刍动物日粮中，应用酶制剂产品补充动物胃肠道内 源性消化酶活性，消除饲料中的抗营养因子［２］．粗饲
料是全世界反刍动物生产的支柱，但由于粗饲料细
胞壁消化率的限制，由粗饲料转化为肉和奶产品的
效率有限．植物细胞壁占常规粗饲料干物质含量的
４Ｏ ～７Ｏ ．即使在非常理想的饲喂条件下，细胞
酵母培养物在反刍动物饲料中的应用
酵母培养物在反刍动物饲料中的应用
酵母培养物（Yeast Culture，YC）是一种在特定工艺条件控制下由酵母菌在特定的培养基上经过充分的厌氧发酵后形成的微生态制品，它主要由酵母菌及其代谢产物以及经过发酵后变异的培养基和少量已无活性的酵母细胞所构成。YC在通过对瘤胃微生物调控提高反刍动物生产性能等方面具有重要作用。
1 酵母培养物作用机理
YC的作用机制目前尚不确定, 主要有控氧理论、小肽营养代谢扳机理论、营养理论。控氧理论认为酵母菌是耗氧菌，其在瘤胃中消耗氧气, 从而造成瘤胃的厌氧环境有利于瘤胃的发酵；营养理论认为YC中含有有机酸、维生素、钙、磷等营养成分，在瘤胃中可以对微生物起到营养作用，从而加大了发酵的力度；小肽营养代谢扳机理论认为，YC中可能含有一种结构类似于小肽的物质，对瘤胃内的微生物具有很大的刺激作用。
2 酵母培养物对反刍动物的作用
2.1 YC在反刍动物不同发育阶段的作用效果
YC在奶牛不同发育阶段所起的作用不同。在幼犊瘤胃发育过程中，细菌和底物间存在相互作用，YC对提高及稳定犊牛瘤胃与肠道pH值有重要作用。有报道认为,在犊牛开食料中添加啤酒酵母等可减轻反刍动物对日粮的应激，维持旺盛的消化代谢能力。这可能是由于YC组分中含有催化物质并能产生多种次生性代谢产物及其具有的酶的性质。成年反刍动物饲料中添加YC主要是稳定瘤胃内环境，提高瘤胃中纤维分解菌群和厌氧菌的浓度，提高VFA的产量和改变VFA比例，而起到营养与保健作用。在育成牛日粮中添加0.6%的YC可提高日增重13.6%, 料重比下降14.9%（金加明，2004）。在泌乳早期添加YC可使日平均产奶量增加0.48～1.74 kg(魏时来, 2000)。Kim等(2006)研究证实，YC对奶牛过渡期食欲减退有缓解作用，同时，也可降低由于干物质采食量下降对奶牛体况的影响（Erasmus等，2005）。YC在从干奶日粮到高能日粮的过渡阶段能发挥有效稳定瘤胃环境的作用，因此可以推测在泌乳早期(包括产前2周左右到产后4周)这段时间是饲喂的最佳时机。
饲用酶制剂及其在畜禽养殖业生产中的应用研究进展
青海畜牧兽医杂志 ４０
２０１０年第４０卷第５期（总第２０９期）
饲用酶制剂及其在畜禽养殖业
生产中的应用研究进展
解玉萍
（青海省畜牧兽医科学院，西宁，８１００１６）
摘要：本文就饲用酶的生产菌、作用机理和使用意义、在畜禽养殖业生产中的应用研究进展及发展展望做了较
详细的阐述。 关键词：酶制剂；生理功能；养殖业；应用研究
中图分类号：￥８１１．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－７９５０（２０１０）０５－００４０－０３
世界上已发现酶的品种多达１ ７００多种，能生产
应用的饲用酶亦有２０余种¨ 】。饲用酶制剂是由微
生物活性细胞发酵产生具有催化活性的一种蛋白质提
取加工后的产品；细菌、真菌等益生微生物是饲用酶的 主要产生源，被认为是目前使用最安全的一类饲料添
加剂 。饲用酶制剂的应用２０世纪６ｏ年代初就有 研究，但由于发酵工艺不够成熟、生产成本高、应用效
果差异大等因素，未能得到广泛应用。随着微生物制
取酶技术的日益完善和生产成本降低，饲用酶制剂作 为一种绿色促生长添加剂，在养殖业生产中的应用研
究得到关注。但饲用酶制剂的商品化生产还是近１０
多年的事 ，近几年兴起的生物固态发酵技术用于生
产专门适合于饲料原料的酶制剂，促进了商业化饲用 酶产品在畜禽养殖业生产中应用的进程，能使饲料消
化率得以大限度提高，从而提高畜禽的增重和饲料利 用率，减少粪尿排出量，具有较好的经济和环保效 益 。此外，随着对饲用促生长抗生素禁止使用，饲
用酶制剂作为一种新型高效饲料添加剂能提高畜禽生
产性能和产品品质，使饲料工业高效环保和可持续发 展成为可能。本文就饲用酶的生产菌及分类、作用机
理及意义、在畜禽养殖生产中的应用研究及发展展望 做一概述。 ．
１饲用酶制剂的生产菌及其分类 目前市场上商品化的饲用酶制剂种类较多，按使
用对象归纳起来主要有四类：牛、羊用复合酶、猪用复 合酶、家禽用复合酶和鱼类用复合酶。它们主要产生
酶制剂在动物营养上的应用研究进展
维普资讯 Ｂａｓｓ等（１９９６）研究表明，在猪饲料中使用Ｂｉｏｆｅｅｄ酶制剂， 可使粗蛋白消化率提高９．０％，千物质消化率提高１１．３％。冯 定远（１９９７）在玉米——豆粕——麸皮型日粮中添加玉 米——豆粕型复合酶，以３２ ｋｇ生长猪做试验，粗纤维 消化率提高４８．９％，粗蛋白消化率提高１６．５％，干物质 消化率提高Ｊ，１１．３％。 ４．２在家禽生产上的应用：习海波等在复合酶制剂对肉 鸡生产性能的影响试验中，肉仔鸡４～１０【］龄日均生长率 达到１９％，１４～２１日龄日均生长率住１３％－１４％，而胰 腺内淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和脂肪酶活性分别在 １０，７，２１，１０日龄时达到峰值，肠道内各种消化酶在１０ 日龄时达到峰值。 在给２～５周龄肉鸡高纤维日粮中添加酶制剂的结 果表明，添加酶制剂组增重和采食镑显著高于对照组， 粗蛋白、粗脂肪和粗纤维的表观消化率显著高于对照组 （Ｅｕｓｔａｅｅ等，２００５）；王修启等（２００４）研究表明，在小麦为 基础日粮的饲料中添加木聚糖酶可使蛋鸡平均产蛋率 提高６．１７％，平均蛋重提高５．２４％，料蛋比降低ｌ１Ｉ３％。 钱利纯等（２００５）在番鸭高米糠粕日粮中添加酶制 剂的研究结果表明，添加０．１％酶制剂使番鸭日增重 提高１０．３８％，饲料利用率提高１０Ｉ３５％，肝重率提高 １６．８７％，腹脂率降低１０．３８％．．添』ＪＩ１酶制剂有利于番鸭 利毛 长，防止啄羽。 杨桂芹等（２００５）的研究表明，仵雏鹅饲粮ｔｆｌｌ添加纤 维素酶制剂能显著提高粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗 涤纤维、下物质、粗蛋白质的表观利用率 ４．３在反刍动物中的应用：传统反，，ｊ动物黄养婵论观点 认为，瘤胃内微生物所产生的酶足以川来降解日粮中 的纤维及其他饲料养分。同时认为添加在反刍动物１３ 粮中的外源酶易受瘤胃内蛋白质分解菌破坏（卢庆萍 等，２００２）。但２０世纪９０年代中期以后，发现纤维素酶、 木聚糖酶等并不为瘤胃或小肠中蛋 酶所水解（Ｈｒｉｓｔｏｖ 等，１９９８），而ｎ添加复合酶往往能取得明显的效果 （Ｂｅａｕｃｈｅｍｉｎ等，１９９６），故复合酶在反刍动物中的推广 应用和作用机制研究愈来愈多． 大键研究表明，在反刍 动物口粮中添加纤维素酶，可增加产奶镀和日增重。生 产性能的增加是由于饲料消化率提高的结果。大量研 究报道反刍动物使用酶制剂能提高饲料干物质和纤维 的消化率（张建文等，１９９８；Ｋｒａｕｓｅ等，１９９８；Ｒｏｄｅ等， １９９９； Ｙａｎｇ等，１９９９；Ｂｅａｕｃｈｅｍｉｎ等，２０００；Ｋｕｎｇ等， ２０００）。如在基础日粮中添加０．１０４％格林酶或０．０２２％ 康能酶饲喂荷斯坦高产泌乳奶牛，均能 著提高奶牛 产奶量（Ｐ＜０．０５），提高幅度分别为７．０％和２６．８％；平 均日产奶量分别增加１．０３ ｋｇ和３．９７ ｋｇ（李长慧等， ２００６） ５影响酶制剂作用的因素 惘蛾意怒 ＿ 一ｌｌ ＿薯 氍 质，会被过热、强酸、强碱等因素破坏；②专一性。任何一 种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这叫作酶对底 物的专一性。由于酶制剂有易变性和专一性的特性，所 以，在使用中极易受到影响而降低使用效果。主要影响 因素有以下几点。 ５．１ 需要使用酶制剂的动物：不同动物在不同生理阶段 其消化生理不同，因此在使用酶制剂时要考虑特定阶段 动物的消化能力（胃酸分泌能力和内源消化酶活力）来 决定是否需要添加消化酶。幼龄动物消化道发育不完 善，胃酸分泌能力弱，内源消化酶分泌不足，对营养物质 的消化力弱，需要额外添加消化酶。而成年动物消化道 发育完善、胃酸较多，能很好地消化营养物质，因此添加 消化酶的作用不如幼龄动物明显。 ５．２饲料原料组成：根据酶的专一性，即任何一种酶只 作用于一种或一类相关的化合物，因此应根据饲料中 特定底物的含最来决定是否添加相应的酶及其添加量。 一般来讲，饲料配方中植酸磷含量大于０．１５％时，使用 植酸酶才有意义。 ５Ｉ３饲料的加Ｘ－Ｘ－艺：酶是一种蛋白质，在高温条件下 会失去活力。鱼饲料的制粒温度一般在９０℃以上，因 此，要考虑添加酶制剂的饲料是否会经过制粒等高温过 程，选厢的酶是否耐高温，以及采用何种添加方式为宜 等因素。 ５．４酶活性的检测：有人认为酶的活性越高越好，这种 观点太片面。在选择酶制剂时，一定要了解其酶活定义 的条件（温度、ｐＨ值）是否与使用动物的消化道生理条件 基本一致。如果酶活定义的条件与动物实际消化道生理 条件相差太远，那么该种酶的酶活再高都是没有实际价 值的。
阴离子盐对牛的作用
阴离子盐对奶牛的作用
作用机理
奶牛由于胎儿生长、产犊和产后泌乳消耗了大量的钙，而产后钙的动用机制不能适应产后高钙的需要，造成产后低血钙，低血钙后果是产褥热、乳房炎、酮血症、难产、胎衣不下、子宫脱出、子宫炎和真胃移位等代谢疾病发病率高，产奶量减少，产奶寿命缩短。在现代奶牛生产中，产后低血钙现象普遍存在。
上世纪九十年代，营养学家发现改善奶牛日粮酸碱平衡可防治产后低血钙。日粮酸碱平衡与日粮阴离子和阳离子有关：饲料中硫、磷、氯等元素进入体内分别变成硫酸根、磷酸根、盐酸根等酸基；钠、钾、钙、镁等元素进入体内分别变成其阳离子碱基。体内碱基总当量多于酸基总当量时，体液呈碱性，反之为酸性。日粮是否为碱性或酸性很大程度上决定于阳阴离子当量之差。
奶牛日粮酸碱平衡计算时，只考虑主要的阳离子(Na和K)和阴离子(Cl和S)。当产犊前干奶牛日粮的阳阴离子差降至-50至-150毫当量/每千克干物质时，血液中的游离钙浓度达到最佳值。然而，常规干奶牛日粮中阳阴离子差为+50至+300毫当量/每千克干物质。因此需要添加主要阴离子(Cl和S)的盐类，使体液呈酸性，从而增加血液中的游离钙浓度，减少低血钙及相关病症的发生。
应用效果
阴离子盐对减少产后疾病的发生具有良好的效果。在代谢病发病率高的奶牛群中,饲喂阴离子盐是减少产褥热、酮病、胎衣滞留和真胃移位的主要防治措施。即使在管理良好、产褥热和酮病等代谢病发病率较低的奶牛群体, 饲喂阴离子盐可避免亚急性低血钙，从而增加泌乳期产奶8%至10%以上。
饲喂阴离子盐使繁殖性能明显改进,受胎率明显提高,空怀期缩短，使用寿命延长。 另外，饲喂阴离子盐还有提高乳脂率,降低体细胞数，提高乳品质量的作用。下面是一些阴离子盐产品在奶牛生产试验中的效果：
喂阴离子型日粮及补Ca对奶牛产后健康状况的影响
项目 头数 产乳热 亚临床性低血钙 胎衣不下 乳房水肿 真胃移位
对照组 12 0 4 6 3 0
阴离子盐对奶牛的作用
阴离子盐对奶牛的作用
作用机理
奶牛由于胎儿生长、产犊和产后泌乳消耗了大量的钙，而产后钙的动用机制不能适应产后高钙的需要，造成产后低血钙，低血钙后果是产褥热、乳房炎、酮血症、难产、胎衣不下、子宫脱出、子宫炎和真胃移位等代谢疾病发病率高，产奶量减少，产奶寿命缩短。在现代奶牛消费中，产后低血钙现象普遍存在。
上世纪九十年代，营养学家发现改善奶牛日粮酸碱平衡可防治产后低血钙。日粮酸碱平衡与日粮阴离子和阳离子有关：饲料中硫、磷、氯等元素进入体内分别变成硫酸根、磷酸根、盐酸根等酸基；钠、钾、钙、镁等元素进入体内分别变成其阳离子碱基。体内碱基总当量多于酸基总当量时，体液呈碱性，反之为酸性。日粮是否为碱性或酸性很大程度上决定于阳阴离子当量之差。
奶牛日粮酸碱平衡计算时，只考虑主要的阳离子(Na和K)和阴离子(Cl和S)。当产犊前干奶牛日粮的阳阴离子差降至-50至-150毫当量/每千克干物质时，血液中的游离钙浓度到达最正确值。然而，常规干奶牛日粮中阳阴离子差为+50至+300毫当量/每千克干物质。因此需要添加主要阴离子(Cl和S)的盐类，使体液呈酸性，从而增加血液中的游离钙浓度，减少低血钙及相关病症的发生。
应用效果
阴离子盐对减少产后疾病的发生具有良好的效果。在代谢病发病率高的奶牛群中,饲喂阴离子盐是减少产褥热、酮病、胎衣滞留和真胃移位的主要防治措施。即使在管理良好、产褥热和酮病等代谢病发病率较低的奶牛群体, 饲喂阴离子盐可防止亚急性低血钙，从而增加泌乳期产奶8%至10%以上。
饲喂阴离子盐使繁殖性能明显改进,受胎率明显进步,空怀期缩短，使用寿命延长。 另外，饲喂阴离子盐还有进步乳脂率,降低体细胞数，进步乳品质量的作用。下面是一些阴离子盐产品在奶牛消费试验中的效果：
喂阴离子型日粮及补Ca对奶牛产后安康状况的影响
工程 头数 产乳热 亚临床性低血钙 胎衣不下 乳房水肿 真胃移位
对照组 12 0 4 6 3 0
纤维素酶的发展与应用
纤维素酶的发展与应用
季月月 16班 12720328
摘 要: 纤维素酶作为一种重要的酶产品，它是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶，内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成。目前纤维素酶已被广泛应用于饲料、酒精等领域，因此被国内外业内人士看好。它将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，发展前景非常广阔 1。
关键字: 纤维素酶；机理；结构变化；饲料；酿造业；水产业
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纤维素简介
纤维素酶（cellulase)是指能降解纤维素的一类酶的总称，在分解纤维素时起生物催化作用，它是可以将纤维素分解成单糖或多糖的蛋白质或RNA,纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中，细菌、真菌、动物体内等都可以产生纤维素酶。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木酶属(trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium） 1。
它不是单种酶，而是其协同作用的多种酶份体系，按照微生物对纤维素酶的分泌性和所产纤维素酶系活性间关系可分为：一、对天然木质纤维素分解较弱，但可大量合成可分泌到胞外的纤维素酶，如木霉等的纤维素酶系；二、对木质纤维素分解力强，但分泌到胞外的纤维素酶活力较低，如担子菌纤维素酶系；三、对木质纤维素分解能力强，但其纤维素酶基本不分泌到胞外，而是存在于细胞壁上，如细菌的纤维素酶系。一个完整的酶系，通常由作用方式不同而能相互协同催化水解纤维素的3类酶组成，即内切葡聚糖苷酶（C1）、外切葡聚糖苷酶（Cx)、β-葡萄糖苷酶 2。
目前，大规模用于工业生产纤维素酶的菌株主要包括康宁木霉，绿色木霉，里氏木霉和黑曲霉。也有学者开始研究低温纤维素酶，由于其在再燃稳定性有较高的酶活和催化效率，可大大缩短处理时间和费用，因此在工业上具有广阔的发展前景。7
2 纤维素酶的作用机理
纤维素酶在养牛业中的应用进展
矸维素酶在乔斗业申 庄用进展
向白菊（重庆市石柱县畜牧局４０ ９１ ００）
牛肉和奶产品最主要的成本来源于饲料，因而提高饲料 的利用率对于增加赢利和稳定养牛业至关重要。纤维素在植 物体中的含量最多，约占植物干重的Ｉ／２ 是最丰富，最廉价 的自然赘锅【：据报道，全球每年通过光台怍用产生的纤维索超 过８５０亿吨“】，但设作为饲料利用的极少．成功开发这一潜在 饲料资源对于降低养牛业成本提高经济效益具有重要意义。 一个有效的方法就是利用纤维素酶（Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ）对饲料进行 处理，以补充反刍动物内源酶的不足，提高反刍动物对纤维 素的利用率。对反刍动物添加外源酶在以前一直不为人们所 接受，因为许多人认为外源酶会被瘤胃所降解 。然而，后来 Ｆｏｎｔｅｓ等¨０报道一些术聚糖酶在瘤胃当中是扳其稳定的，而 且，ＨｒｉｓｔｏｖＩ 人报道在反刍动物瘤胃中直接添加的纤维素 酶能保持部分活力 后来的许多研究也证明纤维素酶可提高 饲料利用率，改善粗饲料的营养价值、降慨饲料成本，具有 广阔的应用前景 纤维索酶是具有纤维素降鹪能力酶的总称，它们协同作 用分解纤维素，所有能利用晶体纤维索的微生物都能或多或 少地分泌纤维素酶，这些酶具有不同的特异性和作用方式 不同的纤维素酶能更有效地降解结构复杂的纤维素 纤维素 酶主要来自真菌和细菌，真菌的纤维素酶产量较高 纤维素 酶一般丹为三类：①葡聚糖内切酶，能在纤维索酶分子内部 随机水解Ｄ一【，４糖昔键：②葡聚精外切酶或纤维二精酶， 能 纤维分子的非还原端依次裂解Ｂ １，４精苷键释放出纤 维二糖分子；＠Ｄ一葡萄精苷酶，能将纤维二糖及其他低分 纤维糊精分解为葡萄搪。这三类纤维索酶在分解纤维索时． 任何单独一种都不能裂解晶体纤维索，只有三种酶共同存在 １９０ 《畜牧市蚜 ２００６年第８期 井协同作用时才能完成水解过程
一．在动物饲料中添加纤维素酶的作用机制 １）补充内源酶的不足．刺激内源酶分泌 不同动物消化道的酶系组成不同。牛羊等反刍动物消化道 中虽有・一定量的微生物存在，但产生的纤维素酶数量有限，使 纤维索的消化吸收受到一定限制。添加纤维素酶可补充内源酶 的不足、提高动物对粗纤维的利用率。同时，还可改善消化道 酶系的组成、酶量及活性。 ２）破坏植物细胞壁．促进营养物质的消化吸收 植物的细胞壁由纤维素、半纤维素、术质紊和果胶等组 成 它们在细胞外形成一层稳定而坚固的外壳，阻止了畜禽 对细胞内营养物质的吸收。纤维紊酶可在半纤维索酶、果胶 酶等的协同作用下，破坏植物的细胞壁，使细胞内容物裸露 出来．被淀粉酶和蛋白酶进一步降解，提高营养物质的吸收 利用率 ３）消除抗营养因子．提高饲料营养价值 目粮中舔加纤维素酶 后 在半纤维素酶，果胶酶、Ｄ 葡聚精酶等的共同作用下，可将纤维紊、半纤维素、果胶 虎 糖等大分子物质降解为单糖和寡糖，使消化道内容物的黏度降 低．增加内源酶的扩散，增大酶与营养物质的接触面积，提高 营养物质的消化利用率 ４）改善动物胃中微生态环境 纤维素酶可促进有益微生物生长，提高微生物对饲料的分 解，同时增加单细胞蛋白含量。
粗纤维对反刍动物的营养作用
养殖技术顾问2011.7饲料与添加剂誄我国粗饲料资源丰富，但长期以来人们对纤维素营养研究不多。过去一直认为是饲料中难以消化利用的物质，而未很好地加以利用，不仅浪费资源，而且由于焚烧和任其腐烂，严重污染了环境。直到20世纪70年代，人们才认识到日粮纤维对动物生产有重要意义。粗饲料是反刍动物的重要营养源，占反刍动物日粮的40%~80%，其中的粗纤维大部分是经瘤胃微生物发酵，形成挥发性脂肪酸、二氧化碳、甲烷等产物。形成的挥发性脂肪酸不仅为反刍动物提供能量，而且参与各种代谢形成产品。此外，粗纤维还为反刍家畜提供数量不等的矿物质元素、维生素等。1促进唾液分泌干草的粗纤维含量与奶牛的咀嚼时间有一定的相关性。随着粗纤维含量的增加，咀嚼的时间也会增加，从而促进唾液的大量分泌，唾液的分泌对奶牛有重要的意义。纤维和淀粉是瘤胃内挥发性脂肪酸的主要底物，纤维水平过低，淀粉迅速发酵，大量产酸，降低瘤胃pH值，抑制纤维分解菌的活性，严重导致酸中毒。饲粮粗纤维刺激咀嚼和反刍，促进反刍动物唾液分泌增加，维持瘤胃正常pH值，有利于纤维的消化。适量的粗纤维是防止酸中毒、瘤胃黏膜溃疡和蹄病不可缺少的。此外粗纤维为动物提供大量的能源，可维持奶牛较高的乳脂率和产奶量。饲粮粗纤维能结合氢离子，本身是缓冲剂，其缓冲力比籽实高2~4倍。唾液的pH值在8以上，可以起到缓冲瘤胃液的重要作用，使瘤胃内的pH值稳定在一定水平，有利于瘤胃微生物的正常生长和繁殖，保证瘤胃对饲料的正常消化与吸收。当瘤胃pH值下降到6以下时，纤维分解菌对酸性极其敏感，其活性就会受到不同程度的抑制；当pH值降为5.6时，纤维分解菌完全失活，纤维素的分解将会被完全抑制。2促进肠道的蠕动和微生态平衡肠道正常蠕动是影响养分吸收的重要因素。粗纤维可刺激胃肠道，促进胃肠蠕动和粪便的排泄，从而提高采食量。此外，粗纤维还能维持肠道微生物正常的生长、发育和繁殖，保证肠道正常的功能。3为奶牛提供养分和能量营养水平不足将严重影响产奶量，而营养水平过高将导致奶牛脂肪过度沉积于乳腺组织，降低产奶量。因此，必须控制乳房发育期奶牛的营养水平。粗纤维富含易消化可溶性碳水化合物，有利于乳腺的发育和促进乳房的健康发育。另外，围产期母牛在粗饲料品质差、采食量不足、营养缺乏的情况下，很容易造成体重的下降、能量代谢紊乱、发病率高。在奶牛围产前期，若精料的喂量过高，会导致瘤胃酸中毒等病的发生，也会导致奶牛过肥，不利于奶牛分娩和产后生产性能的正常发挥。所以应该调节粗饲料和精料的比例，适当增加粗料的饲喂量，而减少精料的饲喂量。对于围产后期的奶牛，泌乳高峰期出现在产后40~50天，而采食高峰期出现在产后80~90天，营养供给量跟不上泌乳营养需要，母牛将处于营养与能量负平衡状态，导致奶牛体况下降、繁殖率低下。缓解负平衡的有效措施便是提高饲料干物质的采食量，适当补喂粗饲料。瘤胃微生物消化利用纤维的基础是可以产生纤维素酶类，借助微生物产生的β-糖苷酶，消化宿主动物不能消化的纤维性物质，将其降解为乙酸、丙酸、丁酸，这3种物质简称为挥发性脂脑酸（VFA），增加饲料中总能量的可利用程度。日粮纤维在瘤胃内发酵产生的VFA是反刍动物主要能源物质。反刍动物采食量的调节以物理调节为主，化学调节为辅，饲料磨碎和颗粒化可增加采食量。粗纤维由于体积大，吸水性强，有强烈的填充作用，使动物产生饱感。纤维素降解产物也有一定的化学刺激作用，产生化学调节，其中乙酸和丙酸对采食量影响较大。4维护正常的生产性能如果日粮纤维水平过高，会导致动物热增耗增加和饲料利用率下降。如果控制在适宜的水平，则有利于肉牛的育肥，提高奶牛的产乳量和维持较高的乳脂率。反刍动物体内主要的生糖物质是丙酸，主要生糖器官是肝和肾，VFA中如果丙酸比例增加，则有利于育肥。如果乙酸比例增加，则有利于提高乳脂率。一般情况下，VFA的比例为乙酸70%、丙酸20%、丁酸10%。但受日粮组成、饲料加工方法和饲料添加剂等因素的影响，饲喂青贮、苜蓿或干草时，乙酸比例较高，有利于提高乳脂率。粗纤维对反刍动物的营养作用马德芳1王英微2（1.哈尔滨市道里区太平镇政府畜牧站150079，2.哈尔滨市道里区太平镇永和村150079）
纤维素酶及其应用研究进展
江西饲料 ２００８年第４期
江西省农科院熊立根柴士名 李 旺 摘要：综述了纤维素酶的结构、来源，以及纤维素酶在反刍动物、猪禽、水产动物饲养和饲料加工 调制领域的应用。概述了纤维素酶在其他领域的应用以及纤维素酶基因的克隆与表达。 关键词：纤维素酶；应用；饲养 中图分类号：￥８１６．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－６１３７（２００８）０４—００２３—０５ 随着能源危机、食物短缺、环境污染等问题 正日益严重地困扰着整个世界，寻找开发新能 源、节省粮食、减少环境污染显得越来越重要。纤 维素是植物材料的主要成分，也是地球上最丰富 的可再生资源。植物通过光合作用使光能以生物 能的形式固定下来，其生成量每年高达２０００亿 吨，这些能量相当于全球人类每年能源消耗量的 ２０倍，食物中所含的能量的２００倍，是永远不会 枯竭的可再生资源。纤维素在一定条件下可以被 水解成单糖，单糖可再通过微生物发酵生产各种 有用的产品，如饲料、燃料、化工原料、食品、药品 等，并且可取代目前的淀粉原料发酵生产的各种 产品，以及由化工燃料合成生产的部分有机产 品。 １纤维素酶简介 纤维素酶（Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ）是把纤维素降解成葡萄 糖的一组酶的总称。按照纤维素酶的作用机理一 般也可以将其分为三类：（１）内切１３—１，４一葡聚糖酶 （ｅｎｄｏ一３－１，４一ｇｌｕｃａｎａｓｅ，（ＥＣ３．２．１．４，也称Ｃｘ酶）； （２）外切ｐ一１，４一葡聚糖酶ｅｘｏ—ｐ一１，４一ｇｌｕｃａｎａｓｅ， ＥＣ３．２．１．９１，也称Ｃｌ酶）；（３）纤维二糖水解酶（ｃｅ１． １ｏｂｉｏｈｙｄｒｏｌａｓｅ，ＥＣ２．１．２１，简称ＣＢＨ）。纤维素酶要 与纤维素紧密接触并吸附到纤维素上才有可能 对其降解。纤维素酶吸附到纤维素上，使纤维素 的连接键断裂，纤维素酶的断键机理与溶菌酶一 样，遵循双置换机制。 最终由内切ｐ一１，４一葡聚糖酶、外切ｐ一１，４一葡 聚糖酶、纤维二糖水解酶３种不同功能的纤维素 酶协作完成分解过程。外切酶作用于不溶性纤维 表面，使结晶结构的纤维素长分子链开裂，长链 分子末端部分发生游离，从而使纤维素易于水 化；内切酶作用于经外切活化的纤维素，分解其 ｐ一１，４一键，产生纤维二糖、三糖等短链低聚糖，纤 维二糖酶进一步对产物进行分解。该协同作用顺 序不是绝对按各酶的功能固定不变的。纤维素的 结晶结构被打乱变形，使纤维素酶能深入纤维素 分子界面之间，从而使纤维素孔壁、腔壁和微裂 隙壁的压力增大，水分子的介入又使纤维素分子 之间的氢键被破坏，产生部分可溶性的纤维微结 晶，以利于进一步降解。 纤维素酶广泛存在于微生物和植物中，一些 真菌和细菌体内具有复杂的纤维素水解系统，可 以有效地水解纤维素，如梭状芽孢杆菌（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉ． ｕｍ ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ）中有多纤维素酶体。在植物中， 纤维素酶在植物发育的不同阶段发挥着水解细 胞壁的作用，如果实成熟、蒂柄脱落等过程。对于 动物来说，最初认为动物能分解纤维素，是因为 其消化系统中存在大量的原生动物以及共生的 细菌和真菌能够分泌纤维素酶分解纤维素。后 来，人们经过许多实验，从动物体内得到了纤维 素酶的基因，从而证明纤维素酶也广泛存在于线 虫、白蚁、贻贝、鲍鱼、甲虫、福寿螺等动物体内。 但是动物体内的纤维素酶基因多数存在着难于 表达的问题。 ２纤维素酶应用 目前纤维素酶的应用还主要集中在微生物 纤维素酶的应用上。现在这类纤维素酶已被广泛 地应用于畜牧业、食品、酿酒、饲料加工、纺织、洗 衣等多个领域中。 ２．１ 纤维素酶在反刍动物饲养上的应用 －２３——