養(yǎng)殖業(yè)脂肪酶運用范文

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脂肪酶(Lipase，EC3．1．1．3)，又稱三酰甘油酰基水解酶，是一類分解和合成脂肪的酶，它不僅可以催化酯水解反應(yīng)還可以催化酯合成反應(yīng)和轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。作為重要的工業(yè)用酶，廣泛應(yīng)用于食品加工及食品風(fēng)味改良、油脂工業(yè)、皮革絹紡原料脫脂、洗滌工業(yè)、醫(yī)藥、飼料工業(yè)及生物能源等方面。飼用脂肪酶屬于消化酶，在生物體內(nèi)具有相當(dāng)重要的生理功能，外源脂肪需要經(jīng)過脂肪酶消化分解后才能透過細胞膜。體內(nèi)脂肪的儲藏和動用也少不了脂肪酶，脂肪酶也參與細胞內(nèi)脂類代謝。由于脂肪酶結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的多樣性、穩(wěn)定性較差、底物不溶于水、提純困難，以及生產(chǎn)成本較高等問題，其研究和應(yīng)用相對蛋白酶和淀粉酶要少，在飼料中的應(yīng)用研究還處于起步階段。

1脂肪酶的來源

脂肪酶廣泛存在于許多動植物及微生物中，尤其在微生物中有著廣泛的分布，目前已知有細菌28個屬、放線菌4個屬、酵母菌10個屬、其它真菌23個屬共計達65個屬的微生物產(chǎn)脂肪酶。由于微生物脂肪酶種類多，作用溫度及pH值范圍比動植物脂肪酶廣，底物專一性高，且便于工業(yè)生產(chǎn)以獲得較高純度的酶制劑，已成為工業(yè)生產(chǎn)脂肪酶的主要來源，關(guān)于脂肪酶在工業(yè)應(yīng)用的研究也越來越多。

2脂肪酶的性質(zhì)

脂肪酶是一類具有多種催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些不溶性酯類的水解、醇解、酯化、轉(zhuǎn)酯化及酯類的逆向合成反應(yīng)。除此之外，還表現(xiàn)出其他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、膽固醇酯酶、酰肽水解酶活性等。脂肪酶不同活性的發(fā)揮依賴于反應(yīng)體系的特點，如在油水界面促進酯水解，而在有機相中可以酶促合成和酯交換。脂肪酶的催化反應(yīng)特性主要包括最佳溫度與pH值、溫度與pH值穩(wěn)定性、水解位點專一性與底物脂肪酸種類專一性等幾個方面。微生物脂肪酶一般易溶于水，不溶于乙醇，通常pH值3.5～7.5時水解能力較強，部分脂肪酶pH值2.0時仍有穩(wěn)定的活性。最適酶解溫度在38℃～45℃之間。脂肪酶的一個最顯著的特點是它不同于其他多數(shù)水解酶的催化特性，即該酶催化的水解反應(yīng)是一種非均相體系，水溶性的酶在底物(水不溶性)和水的界面上催化底物反應(yīng)，對水溶性底物不起催化作用。

3飼料中添加飼用脂肪酶的必要性

脂肪參與動物機體構(gòu)成，是重要的供能、儲能物質(zhì)，提供必需脂肪酸，具有調(diào)節(jié)機體代謝等營養(yǎng)生理作用，是動物必需的營養(yǎng)物質(zhì)。脂肪的能量含量是碳水化合物和蛋白質(zhì)的2．25倍，在動物飼糧中添加脂肪，不僅可以滿足動物對較高能量濃度的要求，而且還具有額外能量效應(yīng)，能提高飼糧能量利用效率，增加飼糧凈能值，提高動物生產(chǎn)性能，緩減冷熱環(huán)境應(yīng)激對動物生產(chǎn)性能的影響；同時，脂肪是脂溶性維生素、色素等的溶劑，可促進這些物質(zhì)的吸收和利用，有利于動物皮膚、腳脛、蛋黃的著色；添加富含多不飽和脂肪酸的特殊油脂還可使動物富集特殊的多不飽和脂肪酸如DHA、EPA而生產(chǎn)出具有特定保健價值的動物產(chǎn)品；添加脂肪不僅具有以上營養(yǎng)性功能，而且還具有一些非營養(yǎng)性功能，如減少飼料廠粉塵、改善飼料外觀、減少飼料機械的磨損、延長使用壽命、降低生產(chǎn)成本。因此，脂肪是幼齡、快速生長、高產(chǎn)動物飼料中必須的重要飼料原料。脂肪酶在脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用，是脂肪消化利用最基本的酶，能將脂肪水解為游離脂肪酸、甘油和甘油單酯供動物吸收利用。單胃動物自身能夠分泌脂肪酶，但幼齡動物消化機能不健全，內(nèi)源消化酶分泌不足，脂肪消化吸收率低，適當(dāng)補加蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等制劑補充其內(nèi)源酶的不足，可提高飼料的消化率。家禽出殼時胰腺脂肪酶活性很低，隨著日齡增長，其活性逐漸升高。Freeman報道，肉雞出殼時對動物脂肪的消化率很低，1～8周齡期間逐漸升高。與此同時，脂肪消化利用率還與脂肪酸鏈的長短、甘油三酯連接的位置以及油脂中脂肪酸的飽和程度相關(guān)。在飼糧中添加脂肪酶的價值在于靶向解決動物內(nèi)源消化酶不足，以提高脂肪消化吸收利用，減少動物腸道疾病發(fā)生，提高飼糧中脂肪能量利用率，促進脂溶性維生素吸收，發(fā)揮動物生產(chǎn)潛力、降低飼料成本。為此，關(guān)注飼料中油脂的消化吸收不僅僅是提高脂肪營養(yǎng)的效率，還是飼料整體效能提高的重要環(huán)節(jié)。

4飼料中添加脂肪酶的意義

脂肪酶能有效地提高豬、雞、鴨、魚等在生長過程中對于脂肪的吸收和利用，提高動物飼糧中能量的利用率，同時補充部分必需營養(yǎng)物質(zhì)如必需脂肪酸、脂溶性維生素、色素等。①補充動物內(nèi)源消化酶的不足，尤其幼齡動物，胃腸道發(fā)育不完善，脂肪酶分泌不足，補充脂肪酶，可提高幼齡動物的消化能力，為后期的生長奠定基礎(chǔ)。研究表明，家禽胰腺中的脂肪酶活性及膽汁分泌量隨日齡的增加而升高，1～8周齡時消化脂肪的能力逐漸提高。在畜禽飼糧中添加脂肪酶，有利于補充特殊生理階段動物內(nèi)源消化酶的不足，特別是在幼禽、幼畜日糧中添加外源性脂肪酶，能補充因消化機能尚未發(fā)育健全，內(nèi)源性消化酶分泌量的不足。②提高飼料脂肪消化利用率，提高飼料轉(zhuǎn)化率。外源性脂肪酶可提高飼料中的脂肪消化率，特別是可顯著提高含脂量高的飼料，如全脂米糠、高油玉米、干苜蓿粉、血餅、餅粕等，可提高能量飼料原料的表觀消化能5％～11％，豬、禽增重速度4％～10％，飼料利用率2%～7%，減少糞便排泄量。③減少仔豬斷奶應(yīng)激，顯著降低仔豬腹瀉率，減少仔豬消化道疾病。提高仔豬成活率。④飼料中添加脂肪酶可改善動物的皮毛狀態(tài)，使毛皮看起來更有光澤度。⑤高脂肪含量的飼料中，容易造成顆粒料生產(chǎn)加工困難，更容易造成家禽對脂肪的利用不全，導(dǎo)致動物拉稀等癥狀，因此更有必要在高能飼料中添加脂肪酶，以提高動物對脂肪的利用，保障動物健康，提高日增重和生產(chǎn)性能。⑥促進脂溶性維生素和其他微量元素的吸收利用，改善肉蛋奶產(chǎn)品質(zhì)量。

5飼用脂肪酶應(yīng)用效果

飼料中合理添加脂肪酶可提高飼料利用率，降低飼料和養(yǎng)殖成本，提高經(jīng)濟效益。在禽飼料中添加脂肪酶可以使仔雞對脂肪的表觀利用率顯著提高，脂肪的能量價值提高，可以直接沉積在體脂內(nèi)，減少由日糧碳水化合物合成體脂的能量消耗。奚剛等報道，酶制劑能提高脂肪的表觀利用率，混合酶制劑對絲毛烏骨雞的粗脂肪利用率顯著提高可達到86％。李杰等認為肉雞具有較快的生長速度不僅與采食量有關(guān)，較高的能量和粗蛋白質(zhì)利用率也是促進快速生長的重要因素，添加脂肪酶可以提高蛋白質(zhì)的消化率。因此，脂肪酶可以提高肉仔雞對飼料養(yǎng)分的利用率，促進養(yǎng)分的消化吸收，從而促進肉仔雞的生長。飼用脂肪酶(脂寶酵素)在對肉雞、肉鴨等進行飼喂效果研究表明：在降低飼料代謝能的前提下添加脂肪酶綜合效益最高，可以保持與常規(guī)日糧的生產(chǎn)性能基本一致，甚至略優(yōu)于常規(guī)日糧。適量添加脂肪酶可提高肉雞、肉鴨等的生長性能，降低料肉比，降低飼料成本，據(jù)估算每噸飼料可節(jié)約成本10～30元，對于大型飼料廠和養(yǎng)殖戶無疑具有可觀的前景。Knarreborg等研究了雞體外和體內(nèi)胰脂肪酶活性與非共軛膽汁酸，以及腸道pH值間的相互關(guān)系。結(jié)果表明非共軛膽汁酸能明顯地抑制脂肪酶的活性，而且具有pH值依賴性。這為進一步研究脂肪酶進入動物體內(nèi)的作用機理奠定了基礎(chǔ)。有研究表明，仔豬斷奶后內(nèi)源消化酶分泌量普遍下降。添加外源脂肪酶、蛋白酶等消化酶被認為是緩減仔豬斷奶營養(yǎng)應(yīng)激引起的“仔豬斷奶綜合征”的有效手段，國內(nèi)外已有較多的相關(guān)實驗報道。Dierick等用4種中鏈脂肪和6種脂肪酶，在模擬胃環(huán)境(37℃，pH值3～6，3小時)下的組合水解試驗表明，適量添加脂肪酶能部分釋放中鏈脂肪酸，這些中鏈脂肪酸對一些消化道要害徽生物的生長具有顯著的抑制作用，起到類似抗生素的作用。由此推測，脂肪和脂肪酶的合理組合可能起到降低仔豬飼料中抗生素使用量的作用。

6飼用脂肪酶制劑研究開發(fā)和推廣應(yīng)用中存在的問題

6.1現(xiàn)有脂肪酶制劑的活性低、成本高。與國外相比，我國對脂肪酶的研究和開發(fā)較晚，而且前期工業(yè)化的微生物脂肪酶制劑種類有限，技術(shù)相對落后，存在酶活不高、穩(wěn)定性較差以及生產(chǎn)成本較高等問題，因此在飼料中的應(yīng)用研究還處于起步階段。如果能開發(fā)出更多如禾本脂寶酵素的高酶活產(chǎn)品，必將會降低脂肪酶制劑生產(chǎn)和使用的成本，促進其在我國大規(guī)模的推廣與應(yīng)用。

6.2飼用脂肪酶穩(wěn)定性有待提高。酶制劑本身的穩(wěn)定性是影響飼用酶制劑產(chǎn)品質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。影響酶穩(wěn)定性的因素主要包括水分活度、飼料顆粒化過程高溫、高壓、高濕的影響以及消化道內(nèi)pH值。由于對熱不穩(wěn)定，在生產(chǎn)后處理、儲存、運輸?shù)冗^程中有較大的損失，造成了其應(yīng)用的局限性，因此研究和改善酶分子的穩(wěn)定性具有重大的理論和應(yīng)用價值。對飼用脂肪酶(脂寶酵素)進行耐溫性和儲存穩(wěn)定性試驗表明：該酶在85℃制粒后酶活殘留率達到85％以上；儲存1年仍能保持90％左右的酶活力，說明了飼用脂肪酶具有較好的熱穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性。同時，現(xiàn)有很多商品化脂肪酶產(chǎn)品，其pH值穩(wěn)定性多在中性偏堿范圍內(nèi)，對酸的耐受性較差，而添加于飼料中的脂肪酶必須要經(jīng)過胃腸道的酸性條件及達到內(nèi)源酶的水解作用位點，并能夠在作用位點的pH值范圍內(nèi)具有較高的活性，因此，絕大多數(shù)已實現(xiàn)商品化生產(chǎn)的脂肪酶并不適合于飼料工業(yè)。通過對飼用脂肪酶最佳pH研究表明：該脂肪酶pH活性范圍廣，在pH3～11之間都有較高酶活(酶活殘留率80％以上)，最適pH為7.5，因此能在動物消化道內(nèi)更好的發(fā)揮作用。此外，研究表明，飼料中添加脂肪酶可能加快飼料中原有脂肪的分解，影響飼料的儲存穩(wěn)定性以及飼料風(fēng)味，這有待后續(xù)研究證實。

6.3根據(jù)畜禽種類、畜禽年齡、日糧脂肪組成等研究合理的脂肪酶應(yīng)用方案。不同動物品種和不同生長階段，動物體內(nèi)的酶種類和數(shù)量并不相同，因此根據(jù)不同動物和不同生長發(fā)育階段及不同生產(chǎn)用途，適時適量的選用脂肪酶制劑；根據(jù)不同類型日糧的特點，設(shè)計飼用脂肪酶的酶種組成和活性含量。

6.4完善脂肪酶制劑活力檢測方法。目前許多酶制劑產(chǎn)品的酶活性檢測方法不統(tǒng)一，不同產(chǎn)品缺乏可比性，尤其是飼料產(chǎn)品加工生產(chǎn)后的酶活性測定方法。因此，建立全行業(yè)通用的標準化的酶活測定方法是開發(fā)可比較的飼用酶制劑產(chǎn)品的關(guān)鍵。

7展望

飼料酶制劑已在新型飼料資源開發(fā)利用、降低飼料配方成本、提高飼料消化率和減少畜禽污染物排放等方面發(fā)揮了巨大作用，但其潛能尚遠未發(fā)揮，特別是脂肪酶在飼料中的應(yīng)用正處于起步階段。添加脂肪酶有利于補充特殊生理階段動物內(nèi)源消化酶的不足，提高飼料脂肪的消化，緩解營養(yǎng)應(yīng)激，促進動物生長。脂肪酶來源不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的多樣性、不穩(wěn)定性，使脂肪酶研究進展較慢。因此，篩選具有新特性的活力高、產(chǎn)量高的脂肪酶菌種，優(yōu)化發(fā)酵及后處理加工工藝降低生產(chǎn)成本，同時深入開展脂肪酶在飼料中的應(yīng)用研究是十分必要的。