譚 權(quán)，趙 劍，陶青燕，穆玉云

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所，四川成都 611130；2.諾偉司國際貿(mào)易（上海）有限公司，上海 200080）

蛋白質(zhì)營養(yǎng)的本質(zhì)是氨基酸營養(yǎng)，日糧中的蛋白質(zhì)要首先被蛋白酶降解成游離氨基酸或小肽，才能被機(jī)體吸收和利用。蛋白質(zhì)消化不良，不僅導(dǎo)致蛋白質(zhì)的浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致腸道健康問題?？茖W(xué)選擇和使用外源性蛋白酶制劑能夠挖掘原料價(jià)值、控制配方成本、提高蛋白質(zhì)消化利用率、促進(jìn)腸道健康、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能[1-2]。不同蛋白酶因其來源、性質(zhì)、酶活、工藝等存在差異，使用效果差異也很大。本文主要綜述外源性蛋白酶的作用方式及其對(duì)動(dòng)物生長性能和腸道健康的影響，以期為外源蛋白酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1 蛋白酶的種類及特性

蛋白酶的分類方法有許多種[3]。根據(jù)來源劃分，可分為動(dòng)物源性蛋白酶、植物源性蛋白酶、微生物源性蛋白酶；根據(jù)其作用的最適pH 來劃分，可分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶；根據(jù)其作用的最適溫度來劃分，可分為高溫蛋白酶、中溫蛋白酶和低溫蛋白酶；按蛋白酶水解多肽的方式來分，可以分為內(nèi)肽酶和外肽酶2 類；按其活性中心來分，可分為絲氨酸蛋白酶、巰基蛋白酶、金屬蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶。蛋白酶具有生物催化劑所共有的高效性、特異性、可調(diào)節(jié)性、易變性等特性。外源性蛋白酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用要綜合考慮飼料加工條件、原料組成、動(dòng)物生理等因素，重點(diǎn)關(guān)注蛋白酶的熱穩(wěn)定性、最適pH 范圍、作用位點(diǎn)、底物適配性及作用效率。目前飼料工業(yè)中應(yīng)用的外源性蛋白酶多為微生物來源的內(nèi)切蛋白酶。

2 外源性蛋白酶的功能

2.1 提高蛋白質(zhì)的消化率 蛋白質(zhì)的消化率取決于原料的可消化性和動(dòng)物的消化能力。合理使用外源蛋白酶，能協(xié)同內(nèi)源酶發(fā)揮作用，提高日糧蛋白質(zhì)消化率。奚剛等[4]研究表明，添加蛋白酶制劑可顯著提高絲毛烏骨雞對(duì)日糧粗蛋白質(zhì)的表觀消化率，并能提高胃蛋白酶、胰蛋白酶和總蛋白水解酶的活性。Ghazi 等[5]在肉雞上的研究表明，添加不同來源的蛋白酶可以提高日糧真代謝能和氮的消化率，但不同來源的蛋白酶差異較大。Liu 等[6]研究表明，添加蛋白酶可使高粱型肉雞日糧的氨基酸表觀消化率提高9.16%。在日糧中添加蛋白酶能夠提高斷奶仔豬[7]、虹鱒[8]的營養(yǎng)物質(zhì)消化率。

2.2 降解抗?fàn)I養(yǎng)因子 飼料中的蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子主要包括胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、凝集素等。豆粕中的球蛋白和β-伴球蛋白會(huì)導(dǎo)致仔豬腸道過敏性損傷和腹瀉[9]；豆粕蛋白酶抑制因子含量過高會(huì)降低蛋白酶活性和蛋白質(zhì)消化率、導(dǎo)致胰腺增生、增加內(nèi)源損失，造成家禽飼料便等腸道健康問題[10]。薛敏等[11]研究表明，添加蛋白酶DP100 可顯著降低鯽魚糞便中大豆球蛋白和β-伴球蛋白的含量。Wang 等[7]體外試驗(yàn)表明，蛋白酶DP100 對(duì)提純的球蛋白和β-伴球蛋白的降解率高達(dá)94.74% 和88.89%。譚權(quán)等[12]研究結(jié)果表明，DP100蛋白酶能有效降解豆粕中球蛋白和β-伴球蛋白，且降解效果明顯優(yōu)于其他2 種蛋白酶。

2.3 促進(jìn)腸道健康 蛋白酶主要通過3 個(gè)方面影響腸道健康：①提高蛋白質(zhì)利用率，減少后腸蛋白質(zhì)異常發(fā)酵帶來腸炎等腸道健康問題；②降解致敏蛋白和抗?fàn)I養(yǎng)因子，緩解腸道過敏性損傷，維護(hù)腸道結(jié)構(gòu)和功能；③減少蛋白質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生氨、組胺、毒素等刺激性物質(zhì)，減緩腸道損傷。Wang 等[13]發(fā)現(xiàn)，在玉米-豆粕型肉雞日糧中添加蛋白酶DP100，可增加肉雞腸絨毛高度，降低隱窩深度，改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)。Wang 等[7]研究表明，添加DP100 可顯著提高日糧蛋白質(zhì)消化率，降低斷奶仔豬腸道食糜中氨態(tài)氮的含量，改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，降低有害菌的數(shù)量，增加有益菌的數(shù)量，促進(jìn)腸道微生態(tài)平衡，說明DP100 能促進(jìn)斷奶仔豬腸道健康。

2.4 提高生產(chǎn)性能 外源性蛋白酶與內(nèi)源蛋白酶協(xié)同作用可提高日糧蛋白消化率，將更多的可消化氨基酸被動(dòng)物用于機(jī)體維持需要和蛋白質(zhì)合成，進(jìn)而提升動(dòng)物生產(chǎn)性能。消化率提升使后腸異常發(fā)酵減少，有益菌群平衡和腸道健康，提高動(dòng)物健康水平和生產(chǎn)性能[13]。Odetallah 等[14]在玉米-豆粕型肉雞日糧中添加角蛋白酶，提高了肉仔雞的生長性能，且在較低蛋白水平的日糧中作用更明顯。Wang 等[15]研究表明，肉雞日糧中添加角蛋白酶提高了1～21 日齡肉雞的體增重，改善了1～42 日齡肉雞的飼料轉(zhuǎn)化率。費(fèi)笛波等[16]在乳仔豬日糧中添加蛋白酶使仔豬日增重和飼料轉(zhuǎn)化率分別比對(duì)照組提高了7.77% 和4.71%。盧晨等[17]研究表明，中性和酸性蛋白酶可顯著改善斷奶仔豬前期、后期和全期的日增重和飼料效率。

3 外源性蛋白酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用

3.1 外源性蛋白酶在豬上的應(yīng)用 斷奶仔豬消化功能尚不完善，受斷奶應(yīng)激的影響，臨床上常常出現(xiàn)失重、腹瀉甚至死亡。因此，外源性蛋白酶在乳仔豬上的應(yīng)用研究相對(duì)較多，其效果主要表現(xiàn)為提高日糧蛋白質(zhì)消化率、降低腹瀉率、改善生長性能等。Caine 等[18]研究表明，蛋白酶可以提高豬對(duì)豆粕中可溶性物質(zhì)和可溶性蛋白的消化率，也可以降低豆粕中胰蛋白酶抑制劑的含量。吳天星等[19]研究表明，添加酸性蛋白酶能提高仔豬的蛋白質(zhì)表觀消化率[19]，降低腹瀉率及提高仔豬的生長性能[19-20]。張耕等[21]研究發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬日糧中添加外源蛋白酶能顯著減輕斷奶應(yīng)激對(duì)仔豬的影響，提高斷奶仔豬增重。李元鳳等[22]研究表明，添加角蛋白酶能顯著降低斷奶仔豬腹瀉率，提高日糧干物質(zhì)、粗蛋白和粗脂肪的表觀消化率，提高仔豬生長性能。李艷紅[23]研究表明，復(fù)合蛋白酶可以提高斷奶仔豬的生長速度、改善營養(yǎng)物質(zhì)消化率，降低斷奶仔豬糞便氨氣含量。

3.2 外源性蛋白酶在禽上的應(yīng)用研究 家禽消化道短，食糜排空較快，而禽料粗蛋白質(zhì)水平高、原料可消化性差，蛋白質(zhì)消化率問題突出。合理使用外源性蛋白酶制劑能提高家禽日糧蛋白質(zhì)利用率，改善家禽腸道健康、提高家禽生產(chǎn)性能。Yu 等[24]證實(shí)，在玉米-豆粕型日糧中添加蛋白酶可以提高肉雞的生長性能、改善飼料轉(zhuǎn)化率。Peek 等[25]報(bào)道，添加蛋白酶可以顯著改善受球蟲感染的肉雞的體增重。孫得發(fā)等[26]研究表明，小麥豆粕日糧中添加角蛋白酶能提高粗蛋白質(zhì)利用率，減少氨氣排放，降低造肉成本。譚權(quán)等[27]研究表明，添加角蛋白酶能降低蛋雞日糧配方成本，提高生產(chǎn)性能，提升經(jīng)濟(jì)效益；角蛋白酶的作用效果具有劑量效應(yīng)，隨著添加量的增加可進(jìn)一步提高蛋雞生產(chǎn)性能及經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 外源性蛋白酶在水生動(dòng)物上的應(yīng)用研究 由于消化生理和營養(yǎng)需求的差異，水生動(dòng)物消化能力較畜禽更低，而蛋白質(zhì)需要量高于畜禽，因而水產(chǎn)飼料中的蛋白質(zhì)消化率問題尤為重要。提高水產(chǎn)飼料蛋白質(zhì)消化率對(duì)于降低配方成本、提高生長性能、降低水體污染具有重要意義。劉鼎云等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在低魚粉飼料中添加蛋白酶AG 能改善凡納濱對(duì)蝦的生長性能，但對(duì)對(duì)蝦的肌肉成分則無顯著影響。冷向軍等[29]也證實(shí)添加蛋白酶AG 可提高鯉魚前腸組織和食糜蛋白酶活性，提高鯉魚魚種生長性能。薛敏等[11]研究表明，低魚粉低蛋白日糧中添加角蛋白酶DP100 可提高鯽魚的增重率，改善飼料利用率，鯽魚生長性能與高魚粉高蛋白日糧相當(dāng)。陳秀梅等[30]研究表明，用羽毛粉替代10%魚粉并添加蛋白酶，對(duì)異育銀鯽的生長性能、飼料利用率和機(jī)體抗氧化能力無不良影響。

3.4 外源性蛋白酶在原料處理方面的研究 蛋白酶在原料處理上主要集中于降解抗?fàn)I養(yǎng)因子和提高原料可消化性，進(jìn)而改善適口性和飼喂價(jià)值。在豆類蛋白原料上的研究表明，蛋白酶可降解該類原料中的抗原蛋白、胰蛋白酶抑制因子、凝集素等蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子[12]。體外試驗(yàn)表明，角蛋白酶DP100 對(duì)豆粕的球蛋白和β-伴球蛋白有較好的降解作用，其作用效果受底物類型和添加劑量的影響[7]。周智旋[31]研究結(jié)果表明，角蛋白酶在體外能夠降解豆粕中的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白，酶解豆粕能降低斷奶仔豬腹瀉率。

畜禽副產(chǎn)品和谷物副產(chǎn)品（如羽毛、蹄甲、皮膚、血液、肉骨粉、雜粕等）原料來源廣、價(jià)格低、蛋白質(zhì)含量高，是潛在的飼料蛋白質(zhì)資源。但由于這類原料中的蛋白主要是角蛋白、膠原蛋白、醇溶蛋白、球蛋白等，具有分子量大、二硫鍵多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、交聯(lián)度大等特性，不易被動(dòng)物內(nèi)源蛋白酶所降解，消化率較低，限制了其在飼料工業(yè)中的應(yīng)用。在飼料生產(chǎn)或原料處理中，添加高效的外源性蛋白酶可以提高這類原料的蛋白質(zhì)消化率，提升其營養(yǎng)價(jià)值[32]。

4 展 望

科學(xué)使用外源性蛋白酶對(duì)于控制配方成本、挖掘原料價(jià)值、提高蛋白質(zhì)消化率、促進(jìn)腸道健康、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、節(jié)約蛋白質(zhì)資源、減少環(huán)境污染等方面都有積極作用。然而市場上飼用蛋白酶種類多、質(zhì)量良莠不齊、宣傳形式多樣，不同蛋白酶產(chǎn)品因其來源、菌種、技術(shù)手段、性質(zhì)、酶活、工藝、品控等的差異，其使用效果差異很大。飼用蛋白酶的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究還任重道遠(yuǎn)，未來應(yīng)充分利用現(xiàn)代生物技術(shù)，篩選、改造和設(shè)計(jì)產(chǎn)蛋白酶含量高的菌種，以生產(chǎn)耐熱性好、底物適用性廣、作用效率高的飼用蛋白酶。