劉 干,姜 寧,張愛忠
(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院,黑龍江 大慶 163319)
近幾年,由于飼料工業(yè)的不斷發(fā)展,選用一種綠色無污染且能提高日糧營養(yǎng)物質(zhì)利用率的添加劑是人們首先要考慮的問題,因此酶制劑呈現(xiàn)出巨大的價值與作用。其中蛋白酶在全球酶制劑市場中的推廣銷售額高達60%[1]。應(yīng)用蛋白酶重要意義在于其能促進動物水解更多各種聚肽和蛋白質(zhì)為小分子的蛋白胨、肽和氨基酸。蛋白酶的種類繁多廣泛存在動植物體和微生物(主要為細菌、放線菌、霉菌)體內(nèi)。蛋白酶的應(yīng)用屬于外源性消化酶,大多數(shù)的蛋白酶來源于微生物,可以有效改善畜禽特別是幼齡畜禽的生產(chǎn)性能,可以提高動物機體的免疫力,促進內(nèi)源酶的分泌,降低日糧中抗?fàn)I養(yǎng)因子抑制作用。目前,由于蛋白酶的種類繁多,在AA肉雞中的實際應(yīng)用研究不深,試驗結(jié)論也不同。因此,本文以飼用蛋白酶的種類、作用原理及其在肉雞日糧中的應(yīng)用作為切入點,探究蛋白酶更深層次的生物學(xué)意義。
蛋白酶可按來源將其分為動物源性蛋白酶、植物源性蛋白酶和微生物源性蛋白酶3 種。動物源蛋白酶存在于牛、羊和豬的胰腺中。植物源蛋白酶主要分為木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶,存在未成熟的木瓜和菠蘿中。微生物源性蛋白酶主要通過細菌、霉菌、酵母和放線菌等培養(yǎng)提取而得[2]。由于動物源蛋白酶有攜帶病毒(如瘋牛?。╇[患,目前多飼料和食品中添加的蛋白酶是以植物源和微生源為主。作為飼料補充蛋白酶多是微生物源蛋白酶,因菌源的不同、制備方法和技術(shù)不同,活性與功能差別很大,動物應(yīng)用效果也不同。
在日糧中添加蛋白酶制劑可以有效提高動物對營養(yǎng)成分特別是蛋白質(zhì)的吸收與利用,提高其生長性能。由于幼齡動物早期的消化系統(tǒng)和酶系統(tǒng)發(fā)育還不夠完善,添加效果更為明顯。楊久仙等在斷奶仔豬日糧中添加角蛋白酶0.12%,結(jié)果表明,能顯著提高仔豬日糧中干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)的消化率,顯著提高仔豬日增重、飼料轉(zhuǎn)化率和清蛋白水平;外源性蛋白酶可以提高蛋白中營養(yǎng)成分的消化率,還可以補充內(nèi)源蛋白酶的不足增強內(nèi)源酶的活性[3]。Inborr 等認為,大多從細菌和真菌中發(fā)酵培養(yǎng)出來的酶,因其自身結(jié)構(gòu)的需求且分解的營養(yǎng)成分增加會反饋性刺激動物體內(nèi)源性酶分泌,從而有效提高動物生長性能,提高蛋白質(zhì)的利用率[4]。但對肉雞的應(yīng)用鮮有報道。
抗?fàn)I養(yǎng)因子(ANF)是日糧中營養(yǎng)物質(zhì)的代謝、消化、吸收和利用產(chǎn)生不利影響以及使動物產(chǎn)生不良生理反應(yīng)的物質(zhì)。胰蛋白酶抑制因子(KTI)、胰蛋白酶抑制劑(BBI)和大豆抗原蛋白等抑制因子存在于豆粕中,而玉米-豆粕型日糧也經(jīng)常在肉雞生產(chǎn)中被廣泛使用。
蛋白酶抑制因子抑制作用主要表現(xiàn)在降低蛋白酶活性及其消化率,引起胰腺增生、腫大,促進胰腺分泌,造成必需氨基酸內(nèi)源性損失,加劇氨基酸不平衡,降低飼料中干物質(zhì)、氮的消化率,危害動物的健康,抑制動物生長[5]。蛋白酶可有效降解豆粕中抗原蛋白,提高豆粕的營養(yǎng)價值。
蛋白酶通過降低抗原蛋白的變應(yīng)原性從而減少腸道炎癥。研究表明,在21 d 肉雞籠養(yǎng)試驗中,在豆粕型日糧中添加蛋白酶對抗原性大豆蛋白的先天免疫反應(yīng)使白細胞介素-8 在14 d 的表達量明顯升高,抑制白細胞介素-10的表達量,減少空腸中抗炎因子的產(chǎn)生及日糧引起的炎癥,從而提高動物機體免疫力[6]。
添加蛋白酶會使畜禽糞便中未被消化吸收的蛋白質(zhì)減少,在環(huán)境中釋放的氨氣和硝酸鹽會減少,氨氣揮發(fā)到大氣中會造成水體酸化,而硝酸鹽則能污染水源,對生物多樣性造成損害,并直接威脅人類健康[7]。
在肉雞日糧蛋白質(zhì)不足的情況下添加蛋白酶能起到補償作用,研究表明,在蛋白質(zhì)降低1%的玉米-豆粕型肉雞日糧中添加蛋白酶,1~21 d 肉雞生產(chǎn)性能可達到正常蛋白質(zhì)水平且可以提高抗氧化功能和生產(chǎn)性能[8]。周梁在21 d 肉雞低蛋白玉米-豆粕-肉骨粉型日糧(粗蛋白質(zhì)降低1.00%及代謝能降低83.68 kJ·kg-1)中添加外源蛋白酶0.02%,肉雞血清總抗氧化能力均有提高能改善由于蛋白不足抑制肉雞生長性能的問題[9]。由此可見,在肉雞日糧中添加不同梯度的蛋白酶能有效改善肉雞生產(chǎn)性能,提高養(yǎng)分消化率,且生長前期的生產(chǎn)性能、粗蛋白質(zhì)和氨基酸表觀消化率與蛋白酶量呈二次曲線關(guān)系。
隨著對蛋白酶研究的不斷深入,試驗證明,蛋白酶能改善肉雞生長性能,提高對養(yǎng)分的消化與吸收,促進內(nèi)源酶分泌及消化器官發(fā)育,降低動物糞便對環(huán)境污染的影響。隨著酶技術(shù)的發(fā)展,蛋白酶產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到加強,成本降低,在肉雞日糧中添加蛋白酶能提高經(jīng)濟效益。
從目前蛋白酶的應(yīng)用開發(fā)發(fā)展趨勢來看,作用機理及表達受體作用位點不是很明確,也不夠穩(wěn)定,生產(chǎn)工藝不明確,缺少一套規(guī)范統(tǒng)一的標準制度;就蛋白酶而言,其組合酶、復(fù)合酶的互作機制、互作關(guān)系的研究不夠深入;對蛋白酶用途在成年動物的方向開發(fā)不夠,酶用途較為單一。日糧中添加蛋白酶后對動物機體內(nèi)的消化酶的活性及其消化系統(tǒng),消化器官發(fā)育方面研究不多,應(yīng)用到肉雞生產(chǎn)中對其機體所產(chǎn)生的影響是否為良性作用也還不夠明確。隨著不斷的探索發(fā)展,相信蛋白酶會為飼料工業(yè)與畜禽業(yè)的發(fā)展做出貢獻。