纖維素酶在畜牧業(yè)中的應(yīng)用研究

閆麗紅，于洪福

（1.黑龍江獸藥飼料監(jiān)察所，哈爾濱 150069；2.黑龍江畜禽屠宰管理所，哈爾濱 150036）

纖維素酶在畜牧業(yè)中的應(yīng)用研究

閆麗紅1，于洪福2

（1.黑龍江獸藥飼料監(jiān)察所，哈爾濱 150069；2.黑龍江畜禽屠宰管理所，哈爾濱 150036）

纖維素酶作為一種綠色飼料添加劑，可以改善畜禽的生產(chǎn)性能，提高飼料利用率。而在青貯中添加纖維素酶，則可以改善青貯品質(zhì)，從而為畜禽提供更有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的飼糧。文章對(duì)纖維素酶在畜禽生產(chǎn)及青貯飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用作以綜述。

纖維素酶；畜禽生產(chǎn)；青貯品質(zhì)；應(yīng)用研究

纖維素作為植物光合作用的主要多糖類產(chǎn)物，是最為豐富的可再生性天然資源。目前，糧食短缺、飼料資源匱乏和環(huán)境污染問題已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展，因此，開發(fā)和利用纖維素就成為了迫在眉睫的重要課題。纖維素酶可將纖維素水解成可供畜禽利用的還原糖，提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用率[1-8]。本文針對(duì)纖維素酶對(duì)畜禽生產(chǎn)及其在青貯飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用作以綜述，以期為高效利用纖維素酶提供理論依據(jù)。

1 纖維素酶

纖維素酶是指所有參與降解纖維素最終轉(zhuǎn)化為葡萄糖的各種酶的總稱，是由多種水解酶組成的復(fù)雜酶系，可分為內(nèi)切纖維素酶、外切纖維素酶和葡萄糖苷酶三類[9-10]。自然界中能夠分泌纖維素酶的微生物包括細(xì)菌、真菌、放線菌和一些原生動(dòng)物等。目前，研究及用于飼料的纖維素酶主要來(lái)自細(xì)菌和絲狀真菌，包括綠色木霉、李氏木霉、根霉、青霉、嗜纖細(xì)菌、產(chǎn)黃單孢菌、側(cè)孢菌等。纖維素酶作為一種生物酶，其降解纖維素的作用，受溫度、pH、酶液濃度、底物組成、酶的激活劑或抑制劑等諸多因素的影響。因此，飼料纖維素酶在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意根據(jù)動(dòng)物生理特點(diǎn)、營(yíng)養(yǎng)需要及飼料結(jié)構(gòu)選擇酶制劑；注意保持酶的穩(wěn)定性；飼用酶制劑反應(yīng)條件必需與動(dòng)物消化道生理?xiàng)l件相適應(yīng)；加工后應(yīng)盡快使用，盡量縮短貯存時(shí)間，放于干燥陰涼處，低溫貯藏。

目前，國(guó)內(nèi)外利用纖維素酶的方法有體外酶解法和體內(nèi)酶解法兩種。前者把纖維素酶和秸稈飼料拌勻，在一定溫度、濕度和pH下堆積或密封發(fā)酵一定時(shí)間，晾干后直接飼喂動(dòng)物。該法效果較好，但費(fèi)工費(fèi)時(shí)，成本高。后者則是把纖維素酶以添加劑的形式加到精料內(nèi)，拌勻后飼喂動(dòng)物，借助于動(dòng)物消化道內(nèi)環(huán)境發(fā)揮作用。該法簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣泛，但受飼料加工貯藏與動(dòng)物內(nèi)環(huán)境的影響較大。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常將纖維素酶與半纖維素酶、果膠酶、β-葡聚糖酶等組成復(fù)合酶添加到飼料中飼喂。

2 纖維素酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

纖維素酶能破壞植物細(xì)胞壁，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)能很好地被吸收利用，補(bǔ)充草食動(dòng)物內(nèi)源酶的不足，消除抗?fàn)I養(yǎng)因子，維持小腸絨毛形態(tài)完整，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收。研究表明，在畜禽飼糧中添加纖維素酶，可以提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能[11-16]。

2.1 反芻動(dòng)物

纖維素酶可以改善反芻動(dòng)物的瘤胃內(nèi)環(huán)境，提高飼料轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)性能。國(guó)春艷研究表明，在后備牛日糧中添加外源復(fù)合酶（木聚糖酶、纖維素酶）有利于瘤胃內(nèi)底物的降解；添加復(fù)合酶可以增加后備牛的腹圍和胸圍，促進(jìn)后備牛的生長(zhǎng)；添加復(fù)合酶可以增加瘤胃液中總揮發(fā)性脂肪酸和乙酸含量，提高乙酸/丙酸，改善瘤胃發(fā)酵水平；提高后備牛全混合日糧的中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和總能表觀消化率[17]。劉建昌等在荷斯坦奶牛精飼料中添加纖維素酶0.1%，結(jié)果表明，添加纖維素酶可顯著提高奶牛日產(chǎn)奶量（P＜0.05），對(duì)乳脂率的影響不顯著（P＞0.05），但可提高奶牛養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益[18]。牛雪佳等研究表明，在綿羊日糧中添加纖維素酶，對(duì)血液T3、T4的影響不顯著（P＞0.05），但可以顯著提高血液中胰島素和血糖濃度（P＜0.05）[19]。李曉東等在薩?？搜蚺c小尾寒羊雜交羔羊的飼糧中添加纖維素酶，研究其對(duì)羔羊消化性能的影響，結(jié)果表明，在低蛋白質(zhì)日糧中添加纖維素酶，可以提高粗纖維消化率，但對(duì)粗蛋白質(zhì)和鈣、磷消化率無(wú)顯著影響（P＞0.05）[20]。此外，纖維素酶還可以治療草食性家畜胃腸疾病，纖維素酶通過促進(jìn)飼料中纖維素和半纖維素的分解，可直接降低其致病因素，還能使可溶性物質(zhì)含量增加，促進(jìn)有益微生物的活動(dòng)。同時(shí)，所形成的其他一些物質(zhì)可調(diào)整胃腸道菌群平衡，促進(jìn)廢物和一些有害物的排出。

2.2 禽類

研究表明，纖維素酶可以提高禽類的生產(chǎn)性能，調(diào)節(jié)腸道菌群，改善脂質(zhì)代謝和抗氧化能力，對(duì)蛋和肉的品質(zhì)也有改善的作用。毛倩倩等在高纖維五龍鵝飼料中添加果膠酶和纖維素酶，結(jié)果表明，在基礎(chǔ)飼糧中添加果膠酶5 000 U·kg-1+纖維素酶40 000 U·kg-1可極顯著提高鵝的屠宰率、半凈膛率、胸肌率和腿肌率（P＜0.01），顯著提高肉色亮度（P＜0.05），極顯著降低了鵝肉的失水率（P＜0.01），改善鵝肉品質(zhì)[21]。王麗娟在玉米-豆粕型蛋雞日糧中添加植酸酶和纖維素酶，結(jié)果表明，添加纖維素酶1%可顯著降低海賽克蛋雞只日耗料量（P＜0.05)，顯著提高日糧粗纖維的表觀利用率（P＜0.05），極顯著提高鈣的表觀利用率（P＜0.01），極顯著提高了堿性磷酸酶的活性（P＜0.01），顯著降低脛骨灰分絕對(duì)重量（P＜0.05）[22]。夏素銀等研究了在高水平苜蓿草粉飼糧中添加纖維素酶對(duì)海蘭褐蛋雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)及養(yǎng)分利用率的影響，結(jié)果表明，添加纖維素酶對(duì)蛋雞的產(chǎn)蛋率和蛋重均無(wú)顯著影響（P＞0.05），添加纖維素酶0.2%和0.3%可顯著提高蛋殼強(qiáng)度、哈夫單位和蛋黃顏色（P＜0.05），添加纖維素酶0.3%可使蛋雞的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、酸性纖維消化率分別增加14.79%、8.48%、15.91%[23]。夏素銀等研究了纖維素酶對(duì)蛋雞脂質(zhì)代謝、抗氧化能力及腸道菌群的影響，結(jié)果表明，日糧中添加纖維素酶顯著提高了血清中甘油三酯和總膽固醇含量（P＜0.05），蛋雞血清、肝臟及肌肉中的超氧化物歧化酶活性顯著提高（P＜0.05），蛋雞血清、肝臟及蛋黃中的丙二醛（MDA）含量均顯著下降（P＜0.05），盲腸和回腸中大腸桿菌數(shù)量下降，乳酸桿菌數(shù)量上升[24]。

2.3 豬

纖維素酶可提高豬的生長(zhǎng)性能，提高飼料消化率，改善胴體品質(zhì)和豬肉品質(zhì)。畢晉明等研究表明，纖維素酶處理雜交狼尾草可顯著提高育肥豬天冬氨酸、丙氨酸、鮮味氨基酸、水解氨基酸總和（P＜0.05），顯著降低飽和脂肪酸含量（P＜0.05），顯著提高不飽和脂肪酸含量（P＜0.05），表明纖維素酶處理雜交狼尾草可提高育肥豬生產(chǎn)性能，改善肉品質(zhì)[25]。王榮蛟等研究表明，在生長(zhǎng)豬日糧中添加纖維素酶0.2%可提高日增重和飼料利用率[26]。申瑞玲等研究表明，在苜蓿草粉日糧中添加復(fù)合纖維素酶可提高生長(zhǎng)育肥豬的飼料利用率和日增重，改善豬胴體品質(zhì)[27]。遠(yuǎn)德龍等研究不同菌種來(lái)源的纖維素酶組合對(duì)杜×魯煙白生長(zhǎng)豬生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明，添加纖維素酶0.15%可極顯著提高豬的日增重（P＜0.01），顯著降低料重比（P＜0.05），且纖維素酶在杜×魯煙白生長(zhǎng)豬5.8%酸性洗滌纖維（ADF）水平的高纖維日糧中的適宜添加量為0.15%[28]。

2.4 水產(chǎn)動(dòng)物

研究表明，在水產(chǎn)動(dòng)物飼糧中添加纖維素酶，可以提高水產(chǎn)動(dòng)物的生產(chǎn)性能和免疫功能。秦搏等研究表明，在幼刺參飼糧中添加纖維素酶0.025%～0.100%可以顯著提高幼刺參的特定生長(zhǎng)率（P＜0.05），降低飼料系數(shù)（P＜0.05），添加纖維素酶0.100%可顯著提高干物質(zhì)表觀消化率（P＜0.05）和粗蛋白質(zhì)表觀消化率（P＜0.05），添加纖維素酶0.100%～0.200%可提高幼刺參腸道中的超氧化物歧化酶和酸性磷酸酶活性（P＜0.05），具有提高幼刺參生長(zhǎng)性能和免疫功能的作用[29]。余豐年等研究飼料中添加纖維素酶對(duì)團(tuán)頭魴生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，試驗(yàn)組魚體增重率和飼料效率都有所提高[30]。

3 纖維素酶在青貯飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用

青貯是指以新鮮的青綠飼料作物、牧草等為原料，利用厭氧微生物的發(fā)酵作用，長(zhǎng)期保存青綠多汁飼料的營(yíng)養(yǎng)特性，擴(kuò)大飼料來(lái)源的一種簡(jiǎn)單、可靠而經(jīng)濟(jì)的方法。青貯過程中添加纖維素酶有助于植物細(xì)胞壁的分解，提供更多可發(fā)酵性的碳水化合物以供發(fā)酵，并使植物中的纖維素含量下降，從而提高牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用率。韓立英等研究纖維素酶對(duì)鵝觀草青貯發(fā)酵品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的改善效果，結(jié)果表明，真空密封條件下貯藏90 d后，添加纖維素酶的處理組pH、丙酸、丁酸和氨態(tài)氮含量均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），乳酸、乙酸、粗蛋白質(zhì)和可溶性糖水化合物含量均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）[31]。興麗等研究了乳酸菌和纖維素酶對(duì)全株玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)和微生物菌落的影響，結(jié)果表明，添加纖維素酶可使ADF和NDF的含量分別下降6.09%和5.28%，降低氨態(tài)氮與總氮質(zhì)量比，大幅度減少有害微生物數(shù)量[32]。張英等研究了綠汁發(fā)酵液與纖維素酶對(duì)王草青貯品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，在整個(gè)青貯過程中，各添加組的pH均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），乳酸、乙酸、丙酸和總揮發(fā)性脂肪酸的含量以及AN/TN值隨著貯藏時(shí)間的增加而升高，混合添加綠汁發(fā)酵液與纖維素酶還可以提高粗蛋白質(zhì)含量，降低中性洗滌纖維含量，增加可溶性碳水化合物含量，且以混合添加綠汁發(fā)酵液與纖維素酶對(duì)王草青貯發(fā)酵品質(zhì)的改善效果最好[33]。席興軍等研究了纖維素酶和乳酸菌對(duì)玉米秸稈青貯飼料品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，添加纖維素酶可使玉米秸稈青貯飼料中氨態(tài)氮與總氮質(zhì)量比和丁酸與總酸摩爾比分別下降28%和100%，ADF質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降20%，顯著提高了玉米秸稈青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；而乳酸菌和纖維素酶的共同作用使玉米秸稈青貯飼料的干物質(zhì)消化率提高8%，氨態(tài)氮與總氮質(zhì)量比降低33%，丁酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低82%，同時(shí)使NDF、ADF含量降低10%和7%，因此綜合考慮，混合添加乳酸菌和纖維素酶對(duì)玉米秸稈的青貯效果最好[34]。萬(wàn)里強(qiáng)等研究表明，苜蓿青貯時(shí)添加乳酸菌和纖維素酶能顯著降低青貯料的pH和氨態(tài)氮含量（P＜0.05），顯著提高粗蛋白質(zhì)和乳酸含量（P＜0.05）[35]。李靜等研究表明，添加纖維素酶使稻草青貯料的pH降低了3.52%（P＜0.01），BA和NH3-N含量分別降低了28.74%（P＜0.01）和22.23%（P＜0.01）；LA、CP和WSC含量分別提高了19.93%（P＜0.01）、3.82%（P＜0.05）和6.43%（P＜0.05）；有機(jī)物體外消化率提高了2.67%（P＜0.05），因此纖維素酶可提高稻草的青貯品質(zhì)[36-37]。

4 小結(jié)

纖維素酶作為一種綠色飼料添加劑，具有提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、調(diào)節(jié)腸道菌群、改善脂質(zhì)代謝和抗氧化能力、提高畜產(chǎn)品品質(zhì)的作用。纖維素酶還可以有效發(fā)酵畜禽糞便，改善由畜禽糞便造成的環(huán)境污染，應(yīng)用前景十分廣闊。但在實(shí)際生產(chǎn)中還存在許多問題，包括生產(chǎn)纖維素酶的菌株產(chǎn)量低，造成成本偏高；纖維素酶在不同動(dòng)物飼糧中的添加量、添加方式和添加時(shí)間有待進(jìn)一步研究；對(duì)纖維素酶活性的檢測(cè)方法尚未有明確的規(guī)定。相信隨著生物技術(shù)的發(fā)展和酶應(yīng)用技術(shù)的深入研究，必將加速纖維素酶在飼料工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。

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The Study on Application of Cellulase in Animal Husbandry

YAN Lihong1,YU Hongfu2
（1.Heilongjiang Province Veterinary Medicine Feed Monitoring Institute,Harbin 150069,China；2.Heilongjiang Province Livestock and Poultry Slaughter Management Office,Harbin 150036,China）

As a green feed additive,cellulase can improve the production performance of animal,increase the feed efficiency.And the application of cellulase in forage,can improve the silage quality,can provide more nutritive value for animal feed.This paper reviewed applicationof cellulase in animal productionandsilage production.

cellulase;animal production;silage quality;application research

S816.7；S814

A

1001-0084（2017）01-0022-04

2017-01-04

閆麗紅（1977-），女，黑龍江哈爾濱人，高級(jí)獸醫(yī)師，主要從事飼料檢測(cè)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究。