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首页 > 学术论文库 > 农科论文 酶制剂在畜牧生产中的应用效果与前景研究论文

酶制剂在畜牧生产中的应用效果与前景研究论文

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2024-11-21 16:26:38    来源:    作者:liziwei

摘要:畜牧业生产中,以提升饲料利用效率、增强动物生产性能及减少环境污染为主要任务,而酶制剂的发现在解决上述问题中展现出巨大的潜力和应用价值。酶制剂可高效分解饲料中的抗营养因子,以提高饲料利用率和营养价值,进而显著提升畜牧生产效率和经济效益。改善动物的肠道健康状况,有助于减少疾病的发生,以提高动物福利。该文主要分析酶制剂的种类及其在动物生产中的应用,同时分析在畜牧生产中的应用效果与前景,为酶制剂在畜牧生产中的高效应用提供参考建议。

  摘要:畜牧业生产中,以提升饲料利用效率、增强动物生产性能及减少环境污染为主要任务,而酶制剂的发现在解决上述问题中展现出巨大的潜力和应用价值。酶制剂可高效分解饲料中的抗营养因子,以提高饲料利用率和营养价值,进而显著提升畜牧生产效率和经济效益。改善动物的肠道健康状况,有助于减少疾病的发生,以提高动物福利。该文主要分析酶制剂的种类及其在动物生产中的应用,同时分析在畜牧生产中的应用效果与前景,为酶制剂在畜牧生产中的高效应用提供参考建议。

  关键词:酶制剂;畜牧业;生产

  0引言

  随着全球人口的持续增长,对畜牧产品的需求持续增加,不可避免地对畜牧效率和动物健康带来双重挑战。随着畜牧业在追求高效率同时,面临着饲料成本高昂、动物易受疾病侵袭及对环境污染等一系列问题。这些挑战不仅影响了畜牧业的可持续发展,也威胁到了动物食品安全和生态平衡。而生物化学酶制剂的出现有效缓解该压力,酶制剂是从动物、植物、微生物中提取的具有提高饲料消化的一类物质。它既具有酶自身的高效性,高度的专一性,在适宜条件下可调控的特点,又克服了酶所具有的易变性、易失活等一些缺点。因此酶制剂在提高畜牧业生产效率、增强动物健康以及降低对环境的影响方面展现出巨大潜力。然而酶制剂在实际生产中的应用效果不稳定、经济可行性以及长期对环境影响等方面仍不确定,因此需要深入研究和讨论。本文通过分析当前酶制剂的种类及其在动物生产中的应用,为畜牧生产从业提供参考建议。

  1酶制剂的分类及应用

  1.1水解酶

  水解酶中以蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维酶等消化酶为主要酶,通过催化如蛋白质、淀粉、脂肪和纤维素等生物大分子的水解反应,分解成小分子,促进生物体的吸收与利用。主要包括以下几类:①蛋白酶:蛋白酶负责催化饲料中蛋白质分解成小分子的氨基酸,以便于动物吸收利用。对于促进动物的生长发育、提高肉质和产蛋率等有着直接影响。②淀粉酶:淀粉酶在动物体内催化淀粉和多糖类物质分解成简单糖,如葡萄糖,对于提供动物日常活动和生长所需的能量至关重要。③脂肪酶:脂肪酶有助于动物分解饲料中的脂肪成分,产生脂肪酸和甘油,这对动物的能量产生、维持细胞结构和生产某些激素具有重要作用。④纤维酶:纤维酶能够分解饲料中的纤维素和半纤维素,对于提高粗饲料的消化率和利用率尤为重要。

  1.2打消抗营养因子的非消化酶

  动物生产中,除促进营养物质分解的消化酶外,还有一类重要的非消化酶,作用于打消抗营养因子,以提高饲料的营养价值和动物的生长性能。

  1.2.1木聚糖酶、果胶酶、葡聚糖酶、木聚糖酶

  当前我国动物饲料中仍以玉米—豆粕型日粮为主,而木聚糖酶、果胶酶、乙型甘露聚糖酶和p-葡聚糖酶等饲用酶对于打消抗营养因子具有显著效果,这些酶种适宜用于常规畜禽日粮,以提高营养物质的利用率并优化动物的生长性能。玉米和豆粕型日粮中的主要抗营养因子包括木聚糖、果胶和乙型甘露聚糖,这些成分的存在会降低动物消化道内的黏度,从而影响日粮中营养物质的吸收和利用。

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  1.2.2纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶

  在高纤维日粮中,粗纤维、果胶和乙型甘露聚糖常被视为主要的抗营养因子,其高含量增加了饲料中粗纤维含量,降低了饲料的消化率和营养价值。针对这一问题,利用在饲料中添加纤维素酶和果胶酶,破坏植物细胞壁结构,分解饲料中的纤维素和果胶,从而达到提高饲料利用率的目的,使得在高纤维日粮和饼粕日粮中的应用显得尤为重要。纤维素酶具有分解植物细胞壁中纤维素成分的能力,释放出更多的营养物质,而果胶酶则专门针对果胶类物质,降低饲料的粘度,改善营养物质的释放和吸收。这2种酶的联合应用,能够显著提升日粮中纤维素和果胶的消化率,优化饲料的营养价值。

  1.2.3植酸酶

  植酸普遍存在于植物性饲料中,如谷类和豆粕,它能与多种矿物质,尤其是磷,形成难溶的复合物,从而显著降低了这些矿物质的生物可利用率。通过引入植酸酶,这些复合物被分解,释放出磷和其他矿物质,从而提高了饲料的营养价值,确保畜禽能更有效地吸收和利用饲料中的无机磷及其他营养素。

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  2酶制剂在畜牧养殖业中的应用效果

  2.1酶制剂在猪生产中的应用

  酶制剂在猪生产中的应用已成为提高生产效率、促进环境可持续发展的关键技术之一。通过添加特定的酶制剂,如纤维素酶、β-葡聚糖酶、植酸酶等,可以有效分解猪饲料中的抗营养因子和难以消化的纤维素,从而提高饲料的消化率和营养价值。这不仅有助于提升猪的生长速度和肉质,还能减少饲料残留和排泄物中营养素的损失,降低对环境的危害。冷来福等[1]研究发现,与对照组相比较,在生长猪饲料中添加蛋白酶(活力36 000 U/g)和淀粉酶(中温α-淀粉酶活力1 000 U/g、普鲁兰酶活力100 U/g、糖化酶活力8 000 U/g)组成的复合酶,可提高其生长性能和免疫水平,进一步改善肉品质中的肌肉pH值、降低了滴水损失。胡广英等[2]研究发现,与对照组相比较,在三元猪饲粮中添加由木聚糖酶、纤维素酶、蛋白酶制成的复合酶制剂可提高其平均日增重(12.12%)、降低其料重比(18.36%),进一步改善猪生产性能。其次对肉品质中的背膘厚度、眼肌面积显著升高,进而起到改善肉品质的目的。随着猪饲料配方优化和酶制剂研发的不断进步,酶制剂在猪生产中的应用将更加广泛和深入。不仅能够提高饲料利用效率,还能通过改善猪的肠道健康和肌肉品质,促进猪更健康、更高效的生长。

  2.2酶制剂在鸡生产中的应用

  酶制剂在鸡生产中的应用已经成为提升饲料效率和改善家禽健康的有效手段。通过向鸡饲料中添加如植酸酶、β-葡聚糖酶、蛋白酶等特定酶制剂,可以显著提高饲料中营养素的可利用性,特别是对于高纤维或含有抗营养因子的饲料原料。这些酶制剂能够分解饲料中难以消化的成分,减少抗营养因子的负面影响,从而提高饲料转化率,促进鸡的生长发育和产蛋性能。杜金娥等[3]研究发现,与对照组相比较,饲喂植酸酶、淀粉酶、纤维酶和木聚糖酶的复合酶对产蛋后期蛋鸡生产性能无负面影响,但对其粗脂肪的表观利用率显著提高,还改善了空肠、十二指肠内容物中的蛋白酶和脂肪酶的活性。植酸酶的使用尤为关键,它通过分解饲料中的植酸盐,释放出绑定的矿物质如磷,进而提高了饲料中磷的利用率,减少了对外源磷添加剂的依赖,同时降低了磷的环境排放。此外,β-葡聚糖酶和蛋白酶等的添加,可以改善肠道健康,增强鸡的免疫力,减少疾病发生率,从而提高整体的生产性能。王普阳等[4]研究发现,与对照组相比较,饲喂100 U/kg浓度的耐热植酸酶B的日采食量和日增重均显著优于对照组,此外添加植酸酶可有效降解饲料中的植酸含量,提高肉仔鸡对饲料中磷的利用率。张现玲等[5]研究发现,降低基础日粮中的磷添加水平会降低磷的表观消化率,而在日粮中添加500~2 000 U/kg普通植酸酶或250~500 U/kg耐热植酸酶可显著提高磷的表观消化率,效果显著优于对照组。因此,酶制剂的合理利用对于实现高效、健康、可持续的家禽生产具有重要的实际意义。

  3酶制剂的局限与前景研究

  3.1酶制剂的局限性

  3.1.1成本与稳定性问题

  尽管饲料酶制剂在提高饲料效率和动物生长性能方面显示出巨大潜力,但其生产和应用成本相对较高。高成本限制了酶制剂在广泛商业化应用中的普及,尤其是在对成本敏感的市场和小规模养殖业中。酶制剂的活性在饲料加工(如高温、高压和湿度变化)和储存过程中可能降低,这影响了其最终效果。因此,开发具有高稳定性的酶制剂是当前的一个主要研究方向。

  3.1.2特异性与应用条件限制

  酶制剂的作用高度特异,针对特定底物的活性限制了其在不同饲料组成中的通用性。在动物消化道中,酶的效果还受到pH值、温度和底物浓度等多种因素的制约,使得在实际应用中要达到最佳效果变得更加复杂和具有挑战性。

  3.1.3法规、环境及市场接受度

  各国对饲料添加剂的法律法规不同,加之消费者对饲料添加剂的接受度有限,这对酶制剂的市场准入和推广构成了障碍。同时,尽管酶制剂被视为环境友好的选择,其生产和使用过程中的环境安全性仍需受到关注和评估,以确保操作人员的健康和环境的安全。

  3.2酶制剂的应用前景

  3.2.1环境友好和可持续发展

  随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视,饲料酶制剂以其提高饲料利用率、减少饲料资源浪费和降低环境污染的潜力,成为了推动畜牧业可持续发展的重要工具。首先,酶制剂能显著提高饲料的消化吸收率。在饲料中添加特定的酶制剂,如纤维素酶、木聚糖酶和蛋白酶等,可以帮助动物更有效地分解和利用饲料中的营养成分,尤其是那些传统上难以消化的成分。这不仅提高了饲料的转化率,减少了饲料消耗,同时也减轻了因饲料生产带来的环境压力。其次,酶制剂的使用有助于减少动物生产过程中的废物排放。通过提高饲料的利用效率,动物排泄的无机物和有机物量显著减少,这直接减轻了畜禽养殖对水体和土壤环境的污染。某些酶制剂还能够分解畜禽排泄物中的有害物质,进一步降低环境污染风险。最后,酶制剂还能促进动物生产系统的循环利用。

  3.2.2技术进步和创新

  随着技术进步和创新技术的应用,正推动酶制剂应用迈向新高度。基因工程和分子生物学的发展使得科学家能够设计出具有更佳性能的新型酶制剂,如更高的催化效率和更强的底物特异性,这些优化降低了成本,使酶制剂的应用更加广泛和经济。技术创新还促进了酶制剂与饲料中其他成分的协同作用研究,开发出能有效提高动物对营养吸收和利用的复合饲料添加剂。此外,针对动物肠道微生态的研究表明,特定酶制剂的添加可以改善肠道健康,减少抗生素使用,有利于动物健康并且减轻环境污染压力。

  3.2.3动物福利与伦理标准

  酶制剂在动物生产中的应用不仅提高了效率和生产力,而且在动物福利和伦理标准方面展现了重要价值。通过添加特定的酶制剂来优化动物饲料,可以改善畜禽的消化效率,减少因不良饲养条件导致的健康问题。这种方法不仅提高了动物的生活质量,还减少了对抗生素的依赖,这是动物福利中一个日益关注的问题。此外,使用酶制剂的饲料添加剂可以通过更有效的营养吸收,减少粪便和尿液中的有害排放,从而减轻对环境的影响。这不仅符合可持续农业的原则,也体现了对生态环境的尊重,进一步强化了动物福利和伦理标准。

  4结束语

  饲料酶制剂技术体系的发展前景十分广阔,其应用领域和市场空间将继续扩大。随着环保法规的逐步完善和人们对健康饮食的关注,饲料酶制剂将成为饲料添加剂领域的一大热点。随着环保法规的不断加强和社会对健康饮食重视程度的提升,预计饲料酶制剂在饲料添加剂领域的地位将日益重要,成为推动畜牧业可持续发展的关键因素之一。

       参考文献:

  [1]冷来福,包世利,邱小宇,等.复合益生菌和酶制剂对猪生长性能、肉品质、抗氧化性能及肠道短链脂肪酸的影响[J].中国畜牧杂志,2024,60(3):207-212.

  [2]胡广英,曹日亮,刘华栋.酶制剂和中草药对育肥猪生长性能与猪肉品质的影响[J].饲料研究,2022,45(21):29-33.

  [3]杜金娥,董志岷,王贵.酶制剂对蛋鸡产蛋性能、消化酶活力及相关基因表达的影响[J].中国饲料,2018(24):25-29.

  [4]王普阳,龚月生,杨明明,等.日粮磷水平及磷限制日粮中添加不同浓度植酸酶对肉用仔鸡生长性能影响的研究[J].家畜生态学报,2018,39(9):27-31.

  [5]张现玲,梁陈冲,于会民,等.新型耐热植酸酶对肉仔鸡营养物质表观消化率及胫骨灰分含量的影响[J].饲料工业,2012,33(24):21-24.