飼用蛋白酶分類及在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

馬文鋒 ， 陳曉晨， 劉蘆鵬， 朱艷芝， 陳曉宇， 曹忠洋

（1.河南科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河南洛陽(yáng)471023；2.河南仰韶生化工程有限公司，河南三門峽472000）

蛋白酶是催化分解蛋白質(zhì)肽鍵的一類酶的總稱，可以將大分子蛋白質(zhì)分解為蛋白胨、多肽及游離氨基酸 （Yin 等，2004）。 蛋白酶的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如飼料工業(yè)、食品工業(yè)、皮革和醫(yī)藥行業(yè)等。其中， 飼用蛋白酶的添加對(duì)畜禽的生長(zhǎng)具有重要作用， 可以緩解幼齡動(dòng)物機(jī)體蛋白酶分泌量不足的問(wèn)題（張立蘭等，2018）。 同時(shí)，蛋白酶可以鈍化蛋白質(zhì)原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如β-伴大豆球蛋白和胰蛋白酶抑制因子等， 進(jìn)而減少幼齡動(dòng)物的過(guò)敏反應(yīng)（Adebiyi 等，2015）。研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加適宜劑量的蛋白酶， 可以提高蛋白質(zhì)的消化利用率（Tactacan 等，2016），從而降低畜禽排泄物中氮的排放量，具有較好的環(huán)保意義。

1 蛋白酶的來(lái)源和分類

1.1 蛋白酶的來(lái)源 蛋白酶種類很多，根據(jù)來(lái)源主要分為三大類，分別為動(dòng)物源性蛋白酶、微生物源性蛋白酶和植物源性蛋白酶（陳曉春等，2017）。其中， 常見的植物源性蛋白酶為木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶； 微生物源性蛋白酶既能在真菌中發(fā)酵得到，如黑曲霉、米曲霉和酵母等，又能在細(xì)菌中提取得到，如枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等；動(dòng)物源性蛋白酶可以在畜禽的胰臟中獲得。

1.2 蛋白酶的分類 為了更好的區(qū)分不同蛋白酶的作用特點(diǎn)， 根據(jù)其最適的pH 范圍分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶，目前此類方法已在飼料工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用 （O’shea 等，2014）。 其中，堿性蛋白酶最適pH 為9 ～11，主要從動(dòng)物、植物、微生物中提取，最早發(fā)現(xiàn)于豬的胰臟中，優(yōu)先在小腸中發(fā)揮作用，在堿性環(huán)境下可以把蛋白質(zhì)水解成小分子肽（楊金龍等，2005）。酸性蛋白酶的最適pH 為2 ～4， 能夠水解蛋白質(zhì)肽鍵，從酶的活力-pH 曲線分析可知，酸性蛋白酶的活性部位中含有一個(gè)或更多的羧基。 中性蛋白酶則是一種可用于蛋白質(zhì)水解的內(nèi)切酶， 目前也已在飼料行業(yè)中廣泛應(yīng)用（喬偉等，2017）。

2 不同類型蛋白酶的特點(diǎn)

酸性蛋白酶的分子量為35 KD 左右，他的酶分子活性中心有兩個(gè)天冬氨基酸殘基，其最適pH為2 ～4， 但不同微生物所產(chǎn)酶的pH 有所不同。酸性蛋白酶最適溫度為30 ～60 ℃，一般在50 ℃以下比較穩(wěn)定， 而十二烷基硫酸鈉和重氮酮化合物是其主要抑制劑， 但并非所有酸性蛋白酶都會(huì)被胃蛋白酶抑制劑所抑制， 比如黑曲霉所產(chǎn)的酸性蛋白酶并不對(duì)其敏感。 在斷奶仔豬日糧中加入酸性蛋白酶，可以破壞食糜周圍的水化膜，增大食糜和小腸黏膜的接觸面積，加速養(yǎng)分消化吸收，并能夠去除原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子，減少營(yíng)養(yǎng)性腹瀉（吳天星等，2002）。

堿性蛋白酶的最適pH 為9 ～11， 因其活性中心含有絲氨酸， 所以堿性蛋白酶屬于絲氨酸蛋白酶。 堿性蛋白酶可以水解酰胺鍵、酯鍵和肽鍵，分子量一般為26 ～34 KD（喬偉等，2017）。 堿性蛋白酶具有高度專一性，只能水解蛋白質(zhì)肽鏈，不能水解脂肪、淀粉等其他物質(zhì)。 除此之外，不同種類的堿性蛋白酶對(duì)切開點(diǎn)的羧基側(cè)具有專一性，可將植物蛋白質(zhì)水解為容易被吸收利用的小肽。在發(fā)酵豆粕行業(yè)中， 添加堿性蛋白酶不僅能夠抑制大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子， 還可以將一些蛋白質(zhì)水解成末端為疏水氨基酸的小肽，使苦味降低，從而增加豆粕的適口性（孫玉明等，2015）。

中性蛋白酶屬于蛋白質(zhì)內(nèi)切酶， 其分子量為35 ～40 KD，最適溫度為45 ～50 ℃，最適pH 為6.8 ～7.0（侯玉煌等，2018）。 在食品行業(yè)中，中性蛋白酶的添加主要用于制備營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑或調(diào)味品。在飼料行業(yè)中，也可利用中性蛋白酶的酶促反應(yīng)，提高日糧蛋白質(zhì)的利用效率。

3 蛋白酶在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的作用

近年來(lái)， 飼用蛋白酶的研究和應(yīng)用都取得了很大進(jìn)展。其作為一種綠色環(huán)保的飼料添加劑，已在養(yǎng)豬生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 （O’shea 等，2014）。研究表明，在豬飼料中添加一定劑量的蛋白酶，可以激活內(nèi)源酶的分泌， 提高飼料養(yǎng)分的生物利用率，消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子（Zuo 等，2015），同時(shí)可減少飼養(yǎng)動(dòng)物糞、尿中氮等的排放，從源頭上提高氮素利用率進(jìn)而減少對(duì)環(huán)境的污染。

3.1 酸性蛋白酶在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的研究 郭建來(lái)等（2007）在日糧中添加0.1%水平的酸性蛋白酶發(fā)現(xiàn)，仔豬日增重和采食量顯著提高，料重比和仔豬腹瀉率顯著降低，酸性蛋白酶可提高干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、鈣、磷的表觀消化率。 吳天星等（2002）研究發(fā)現(xiàn)， 在玉米-豆粕-乳清粉型日糧中， 添加0.2%酸性蛋白酶可以顯著提高飼料轉(zhuǎn)化率、降低仔豬腹瀉頻率， 同時(shí)蛋白酶的添加與仔豬采食量存在互作效應(yīng)；費(fèi)笛波等（1997）選用活力單位為5×103U/g 的酸性蛋白酶為試驗(yàn)材料， 按照0.1%的水平添加于乳豬及仔豬飼料中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，仔豬日增重比對(duì)照組提高了7.77%， 飼料轉(zhuǎn)化率比對(duì)照組提高了4.71%；趙玉印等（2018）以1 ～5 周齡的小豬作為研究對(duì)象， 驗(yàn)證酸性蛋白酶對(duì)仔豬的作用效果，結(jié)果表明，酸性蛋白酶可以提高仔豬日增重和飼料消化率；祝國(guó)強(qiáng)等（2011）試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果， 添加酸性蛋白酶組仔豬平均日增重提高了11.94%，飼料利用率提高了15.18%。張秀江等（2018）研究了酸性蛋白酶在生長(zhǎng)肥育豬階段的應(yīng)用效果，研究發(fā)現(xiàn)，在日糧無(wú)抗生素的基礎(chǔ)上， 添加0.02%酸性蛋白酶生長(zhǎng)肥育豬平均日增重提高8.3%，平均日采食量提高5.76%，料重比降低2.3%。戴騰飛等（2006）對(duì)酸性蛋白酶在生長(zhǎng)豬階段的研究，也獲得了相似的結(jié)果。

3.2 中性蛋白酶在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的研究 周芬（2008）研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬日糧中分別添加1.5×104U/g 和3×104U/g 的中性蛋白酶，可以提高仔豬的日增重、飼料轉(zhuǎn)化率、空腸黏膜堿性磷酸酶活力和消化道酶活。胡忠澤等（1998）以35 ～40 kg 閹公豬為研究對(duì)象，采用全收糞法進(jìn)行消化試驗(yàn)，研究日糧中添加復(fù)合酶（含中性蛋白酶）對(duì)養(yǎng)分表觀消化率的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，添加酶制劑顯著提高了生長(zhǎng)豬的生產(chǎn)性能和日糧養(yǎng)分表觀消化率；與對(duì)照組相比，日增重提高了8.29%，飼料轉(zhuǎn)化率提高了8.89%，粗纖維表觀消化率提高了36.76%，粗蛋白質(zhì)表觀消化率提高17.23%， 干物質(zhì)表觀消化率提高9.75%。 王元元（2006）用中性蛋白酶對(duì)斷奶仔豬日糧進(jìn)行酶解處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)仔豬日糧的水解度和三氯乙酸氮溶指數(shù)顯著提高，該日糧飼喂仔豬后顯著提高了仔豬的生長(zhǎng)性能。

3.3 堿性蛋白酶在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的研究 堿性蛋白酶的用途十分廣泛，多用在制藥、釀造、洗滌劑和食品等行業(yè)中。近年來(lái)，堿性蛋白酶逐漸在養(yǎng)豬生產(chǎn)中開始得到應(yīng)用，但相關(guān)的研究報(bào)道較少。侯玉煌等（2018）以蘇淮仔豬為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)日糧中添加堿性蛋白酶可以顯著提高斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率，同時(shí)腹瀉率有所降低。 然而，并非所有試驗(yàn)均能檢測(cè)到堿性蛋白酶對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能的改善作用。胡鳳明等（2017）在斷奶仔豬日糧中添加酶菌復(fù)合制劑（啤酒酵母菌、地衣芽孢桿菌、堿性蛋白酶等）發(fā)現(xiàn)，酶菌制劑對(duì)斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能無(wú)明顯影響，但是可以提高血清總蛋白和免疫球蛋白含量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在豬日糧中添加蛋白酶，可以有效改善豬的生產(chǎn)性能，提高豬對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率。然而，蛋白酶的研究尚存在諸多問(wèn)題，如不同類型蛋白酶pH 作用范圍狹窄、酶活檢測(cè)方法不穩(wěn)定等，造成不同試驗(yàn)間結(jié)果存在一定差異。因此，需要更深入的對(duì)蛋白酶的生產(chǎn)工藝及應(yīng)用進(jìn)行研究，使其在畜牧生產(chǎn)中發(fā)揮更重要的作用。