纖維素酶在反芻動物飼料中的應用

孫 偉

（冠縣畜牧局，山東聊城 252500）

纖維素酶在反芻動物飼料中的應用

孫 偉

（冠縣畜牧局，山東聊城 252500）

纖維素酶作為一種綠色飼料添加劑，能將飼料中的纖維素降解成可消化吸收的還原糖（如：二糖或葡萄糖），提高飼料的營養(yǎng)價值。本文將對纖維素酶的種類來源進行簡單介紹，并對其作用機制和在反芻動物飼料中的應用效果進行闡述，最后提出了所存在的問題和展望。

纖維素酶；反芻動物；飼料

1 纖維素酶的分類和來源

1.1 纖維素酶的種類

纖維素酶是指能降解纖維素的一類酶的總稱。是由多種水解酶組成的復雜酶系，主要來自于真菌和細菌。根據(jù)纖維素酶的不同功能，可分為三大類：內(nèi)切纖維素酶、外切纖維素酶和β-葡萄糖苷酶，還有分解纖維素的其他酶類，如木聚糖酶和果膠酶。

1.2 纖維素酶的來源

（1）微生物來源

絲狀真菌能產(chǎn)生大量的纖維素酶（20g·L-1），其中尤以木酶屬的產(chǎn)量最高。真菌產(chǎn)生的纖維素酶三類酶都有、能分泌到菌體外、一般、但相互間發(fā)生強烈的協(xié)同作用不聚集形成多酶復合體。而細菌分泌的纖維素酶量少（低于0.1g·L-1），而且產(chǎn)生的酶會吸附于細胞壁上難以分離、故很少用細菌作纖維素酶的產(chǎn)生菌種。

（2）動物性來源

反芻動物依靠瘤胃微生物消化飼料中的纖維物質(zhì)因此可以利用瘤胃液獲得纖維素酶的粗酶制劑。在瘤胃微生態(tài)體系中，主要的纖維分解菌有產(chǎn)琉拍酸擬桿菌、黃化瘤胃球菌、和白色瘤胃球菌，溶纖維丁酸弧菌也可產(chǎn)生纖維素酶。

（3）生物工程來源

生物技術的發(fā)展，使飼用纖維素酶有了新的來源。迄今，人們已從四十多種細菌和數(shù)種真菌中克隆纖維素酶基因，其中一些纖維素酶基因已在大腸桿菌和酵母在得到表達。

2 纖維素酶的作用機制

2.1 提高營養(yǎng)物質(zhì)的吸收消化

纖維素酶除可以分解纖維素、半纖維素之外，還可以促進植物細胞壁的溶解，使更多的植物細胞內(nèi)容物溶解出來，并能將不易消化的大分子多糖、蛋白質(zhì)和脂類降解成小分子物質(zhì)，有利于動物胃腸道的消化吸收。

2.2 補充內(nèi)源性酶的不足

在草食動物胃中雖有一定量的能分解纖維素的微生物存在，可以分解一定量的纖維素，但產(chǎn)生的纖維素酶量有限，使粗纖維的消化吸收受到限制。添加纖維素酶后，動物消化道酶系的組成，酶分泌量及活性可以得到改善，并改善消化道環(huán)境，增加酸度，激活胃蛋白酶，幼齡動物及病態(tài)和應激狀態(tài)（如斷奶、接種疫苗和環(huán)境應激）下的成年畜禽消化酶分泌量明顯下降，因此，在日糧中添加纖維素酶以補充幼齡動物消化酶的不足。

2.3 消除抗營養(yǎng)因子的影響

半纖維素和果膠等部分溶于水后會產(chǎn)生黏性溶液，增加消化物的黏稠度，對內(nèi)源酶造成障礙，而添加纖維素酶可降低黏稠度，增加內(nèi)源酶的擴散，提高酶與養(yǎng)分的接觸面積，促進飼料消化，從而促進動物健康生長。

2.4 改善腸道形態(tài)結(jié)構，促進動物健康

由于纖維素復合酶能提高養(yǎng)分的消化率，進入后腸可供微生物發(fā)酵的養(yǎng)分減少，抑制了細菌繁殖。還可使腸道形態(tài)結(jié)構發(fā)生有利于營養(yǎng)物質(zhì)消化、吸收的改變。即小腸絨毛高度和微絨毛高寬比、密度有所提高。

3 纖維素酶在反芻動物飼料中的應用效果

3.1 提高青貯飼料的利用率

青貯是通過有益微生物的增殖，將原料中的發(fā)酵底物（可溶性糖）轉(zhuǎn)化成乳酸等酸類物質(zhì)，創(chuàng)造酸性環(huán)境，抑制有害微生物增殖，從而保存原料的營養(yǎng)成分的過程。研究表明，在青貯過程中添加纖維素酶制劑，通過纖維素酶對植物細胞壁的分解，可促進乳酸發(fā)酵，降低青貯飼料中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，提高青貯飼料的消化率。

3.2 增加日增重，改善飼料消化率

日糧中添加纖維素酶，可以提高飼料消化率和利用率，增加動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。另外，纖維素酶的另一種添加方式為體外酶解法，即把纖維素酶與秸稈或其他粗飼料拌勻后，在一定的溫度、濕度和pH值下堆積或密封發(fā)酵一定時間后，晾干或直接飼喂動物。

3.3 增加反芻動物產(chǎn)奶量，改善奶品質(zhì)

大量研究表明，將纖維素酶添加到粗飼料、谷物或精料中，可以提高反芻動物的產(chǎn)奶量，改善奶品質(zhì)。王照忠等在奶牛日糧中添加1%的纖維素復合酶，試驗組平均乳脂率較對照組提高了1.03個百分點，提高了22.1%。

3.4 改善瘤胃發(fā)酵功能

在瘤胃微生物區(qū)系結(jié)構正常的情況下，添加纖維素酶能以幾倍的效率提高粗纖維和其他營養(yǎng)物質(zhì)的酵解強度，提高其消化吸收水平。在瘤胃發(fā)生病理變化即微生物區(qū)系失去平衡進入腐解過程時，高活性纖維素酶能迅速調(diào)整微生物區(qū)系結(jié)構，恢復平衡關系和正常酵解、吸收、合成過程。

4 存在的問題和展望

在反芻動物應用中，添加纖維素酶來提高反芻動物飼料中纖維素的利用率越來越受到重視。目前大量研究和生產(chǎn)實際已表明酶制劑對反芻動物生產(chǎn)性能的提高有明顯的促進作用，但這些結(jié)果往往很不穩(wěn)定，可能是由于酶制劑的種類、配比、作用底物、添加方式、添加量等眾多因素的影響。纖維素酶對反芻動物的作用機理還沒有完全弄清楚，大部分人認為添加外源纖維素酶可與瘤胃內(nèi)微生物分泌的內(nèi)源酶形成協(xié)同作用，從而提高飼料的利用率。因此，在使用纖維酶和評價酶作用效果時，要充分考慮維素酶中每個組分的底物特異性及其作用機制，從而可以充分有效地發(fā)揮各組分的作用，并通過彼此間的協(xié)同作用使纖維素得以充分水解。因而全面科學地評價纖維素酶在反芻動物飼養(yǎng)中的作用效果，為纖維酶在反芻動物實踐生產(chǎn)中的合理應用提供科學可靠的理論依據(jù)。

5 總結(jié)

纖維素酶是一種無毒、無害、無副作用的綠色生物制劑，是可再生的重要資源和能源，它的應用前景是非常廣闊的。但是，飼料行業(yè)中纖維素酶仍然存在菌種產(chǎn)量低、成本高、易失活、添加量和添加方式不明確等一系列問題，需進一步研究和探討。

[1] 王照忠，晁生玉，尚有安.日糧中添加纖維素復合酶對奶牛乳脂率影響的試驗報告[J].養(yǎng)殖與飼料，2007，（10）：69-71.