■楊彧淵 馬永喜

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100000）

近年來，小麥作為能量飼料得到了廣泛的應(yīng)用。2012～2013年，我國配合飼料、豬、肉禽、蛋禽分別消費(fèi)小麥及其副產(chǎn)物2 339萬、1 986萬、837萬、863萬噸（中國飼料行業(yè)年鑒）。與玉米相比，小麥具有一定的營養(yǎng)優(yōu)勢（見表1），主要體現(xiàn)在高蛋白、氨基酸含量、鈣磷含量以及內(nèi)源植酸酶含量上。

表1 玉米和小麥的營養(yǎng)優(yōu)勢比較

但與玉米相比，小麥含有更多的抗?fàn)I養(yǎng)因子，主要包括NSP和植酸。單位動(dòng)物靠自身無法利用這些物質(zhì)，而且這些物質(zhì)還會影響其他養(yǎng)分物質(zhì)的消化吸收，最終影響動(dòng)物的生長。隨著飼料工業(yè)的快速發(fā)展，酶制劑在飼料工業(yè)中的應(yīng)用規(guī)模以及范圍都有了很大程度的提升，成為破解這些抗?fàn)I養(yǎng)因子作用的高效手段。

1 小麥中的抗?fàn)I養(yǎng)因子

小麥等麥類作物中均含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，其中NSP和植酸是最重要的兩類。

1.1 NSP

NSP是小麥中最主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子，主要是阿拉伯木聚糖。除此之外，還包括β-葡聚糖、甘露聚糖等。Choct等（1999）測試發(fā)現(xiàn)，小麥中木聚糖、葡聚糖、纖維素、甘露聚糖、半乳糖和糖醛酸的含量依次為8.1%、0.8%、2.0%、痕量、0.3%和0.2%，而小麥中的木聚糖含量受種類、品種、產(chǎn)地、環(huán)境、氣候、收割時(shí)間、儲存、加工等因素的影響。李春喜等（2002）測定了我國不同品種小麥的戊聚糖含量，平均為7.462 1%，變化幅度為6.61%～8.23%。NSP的物化特性和抗?fàn)I養(yǎng)作用目前研究的已經(jīng)比較清楚，主要是由于其中富含不能被單胃動(dòng)物降解的β-糖苷鍵，從而形成物理屏障、增加食糜黏度、形成生理學(xué)屏障、破壞腸道微生態(tài)平衡，最終影響生長性能（譚權(quán)等，2008）。

1.2 植酸

小麥中植酸磷占總磷的65%左右，植酸磷不能被動(dòng)物消化吸收，而且對金屬離子 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+等有很強(qiáng)的絡(luò)合性，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物植酸鹽，從而阻礙礦物元素的消化吸收。植酸鹽還能與蛋白質(zhì)、淀粉結(jié)合，并使內(nèi)源性淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶活性降低，使整個(gè)日糧養(yǎng)分的消化率降低(齊莉莉等，2001)。

1.3 其他抗?fàn)I養(yǎng)因子

小麥中還含有抗胰蛋白酶、凝集素等抗?fàn)I養(yǎng)因子，均可降低小麥飼料消化率。

2 常見的小麥酶制劑及其作用原理

為了解決小麥中抗?fàn)I養(yǎng)因子帶來的負(fù)面效應(yīng)，人們通過添加對應(yīng)的酶制劑來解決該問題。當(dāng)前的酶制劑可以分為三種：植酸酶制劑、消除NSP抗?fàn)I養(yǎng)作用的酶制劑、內(nèi)源性消化酶制劑。

2.1 植酸酶制劑

植酸酶廣泛存在于動(dòng)植物組織與微生物中。許多谷物飼料中含有一定數(shù)量的植酸酶，如小麥來源的植酸酶，它可以使含小麥日糧中的植酸磷降解，但小麥中酶活性變異很大。Viveros等（2000）報(bào)道，小麥中植酸酶含量大約在1 500 U/kg。通過在小麥日糧中添加植酸酶制劑，可以水解植酸，使植酸磷中的磷釋放出來成為無機(jī)磷，并釋放出螯合的微量元素（袁忠彪，2001）。微生物來源的植酸酶還能使其它養(yǎng)分從與植酸的結(jié)合狀態(tài)中釋放出來，因此植酸酶還能改善氮的沉積和消化、某些氨基酸和鈣磷的消化和沉積（賀建華，2005）。

2.2 NSP酶制劑

NSP酶包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶等，而小麥中各NSP的含量決定了小麥中應(yīng)用最多的NSP酶是木聚糖酶，此外其他酶也有應(yīng)用。NSP酶作用機(jī)制主要是通過破解細(xì)胞壁屏障，釋放營養(yǎng)物質(zhì)，并且將木聚糖降解為小分子寡糖，降低食糜黏度，增加消化酶與營養(yǎng)物質(zhì)的接觸，從而提高營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率。最終通過破碎細(xì)胞壁、降低食糜黏度、減少后腸道有害微生物數(shù)量和調(diào)節(jié)代謝激素的分泌等方面提升動(dòng)物生長性能（譚權(quán)，2008）。

2.3 消化酶

消化酶在小麥日糧中的作用機(jī)理和效果與在其他日糧中類似，主要是補(bǔ)充內(nèi)源消化酶不足，提升對營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率。在小麥日糧中添加蛋白酶和淀粉酶可以促進(jìn)蛋白質(zhì)和淀粉的消化率，但是由于小麥日糧中抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在，消化酶與NSP酶的組合使用才能更好地發(fā)揮效果（Ravindran等，1999）。

3 酶制劑對小麥日糧飼用價(jià)值的影響

3.1 體外評價(jià)

由于無法實(shí)時(shí)觀察到酶制劑在動(dòng)物體內(nèi)的作用情況，因此可以用體外試驗(yàn)來預(yù)測酶制劑在體內(nèi)的作用效果。體外評定酶制劑作用效果的方法包括測定酶制劑活性、測定酶制劑對日糧黏度降解作用等。王前光（2006）在小麥日糧中添加了1 174.3 U/g的木聚糖酶，在體外酶解生成了2.90 mg/g的還原糖。Mccracken等（1998）使用體外試驗(yàn)較好地反映了加酶后小麥的淀粉消化率。但是，影響酶制劑效果的因素很多（王繼強(qiáng)等，2004），導(dǎo)致體外試驗(yàn)往往與相應(yīng)的生長代謝試驗(yàn)結(jié)果不夠吻合，所以體外評定酶制劑效果方法的說服力仍然有待討論。

3.2 對動(dòng)物生長性能的影響

酶制劑可以提升飼喂小麥日糧的家禽的生長性能已經(jīng)取得了比較好的一致性，但是在豬等動(dòng)物中卻沒有取得比較一致的結(jié)果（見表2）。這可能是由于家禽消化道更加簡單，缺乏水分，微生態(tài)環(huán)境也更加單一所致。總而言之，酶制劑對動(dòng)物的生長性能影響方面具有正面的作用。

表2 酶制劑在飼喂小麥日糧動(dòng)物上的研究

3.3 對養(yǎng)分消化代謝率的影響

雖然酶制劑在提升飼喂小麥日糧豬的生長性能效果方面仍然存在爭議，但是在對養(yǎng)分消化的改善方面已經(jīng)取得了比較好的一致性。研究普遍認(rèn)為，在畜禽小麥日糧中添加植酸酶制劑可以顯著提升蛋白質(zhì)、鈣磷和微量元素的消化率，也可以增加總能和表觀代謝能水平。賀建華等（2005）發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加植酸酶500 U/kg以上時(shí)可觀察到酶水平與磷消化率改善之間的線性增長關(guān)系。但超過1 000 U/kg飼料時(shí)，幾乎無繼續(xù)改善的作用，且飼料中的磷消化率很難超過70%?？偟膩碚f，在小麥日糧中添加植酸酶可以顯著改善鈣磷的消化和存留率，而NSP酶制劑對各物質(zhì)消化率均有提升作用。

3.4 對動(dòng)物生理的影響

酶制劑在影響著小麥日糧飼料養(yǎng)分消化代謝的過程中，同時(shí)也會對動(dòng)物的各項(xiàng)生理功能造成影響。NSP復(fù)合酶也有良好的飼養(yǎng)效果，在蛋雞小麥日糧中添加可以降低臟蛋率(王利等，2012）。在生長豬小麥日糧中添加木聚糖酶可以顯著提高生長豬血清葡萄糖、三碘甲腺原氨酸、四碘甲腺原氨酸和D-木糖含量，極顯著降低血清尿素氮含量，影響豬腸道微生物菌群組成（王利等，2012）。王金偉（2013）發(fā)現(xiàn)，NSP酶制劑可以提升小麥日糧仔豬的血清球蛋白，這可能是因?yàn)樾←溞惋暭Z中添加NSP酶后有效降解了飼料中大部分NSP，食糜中蛋白質(zhì)消化吸收加強(qiáng)，導(dǎo)致血液中總蛋白、球蛋白含量升高，從而改善機(jī)體的免疫機(jī)能。Sebastian等（1998）認(rèn)為，植酸酶可以促進(jìn)家禽的骨骼發(fā)育，這一點(diǎn)在仔豬中也得到了確認(rèn)(郝瑞榮等，2009)。王金全(2004)發(fā)現(xiàn)，在家禽小麥日糧中添加酶制劑降低了消化器官的重量，增加了免疫器官相關(guān)重量，最終改善消化和免疫能力。Wu等(2004a、b)報(bào)道，小麥-豆粕型飼糧中添加木聚糖酶和植酸酶可分別降低家禽小腸相對重量和長度，影響腸絨毛高度、杯狀細(xì)胞數(shù)量及隱窩深度。陳清華等(2003)和楊玉芬等（2003）在豬中也觀察到了類似的現(xiàn)象。

3.5 酶制劑對動(dòng)物消化道內(nèi)環(huán)境的影響

由于腸道的內(nèi)環(huán)境對動(dòng)物健康的重要影響已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注。而NSP由于其在前腸道未被消化，在后腸道大量發(fā)酵的特點(diǎn)，為后腸道有害菌提供了營養(yǎng)物質(zhì)，易導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡，而小麥中又恰恰含有大量的NSP，所以，在小麥中添加NSP酶制劑不僅可以改善飼料的利用價(jià)值，更對動(dòng)物的健康有著重要的作用。其次，在小麥飼料中添加內(nèi)源酶，也可以幫助幼齡動(dòng)物盡快建立起腸道菌群，促進(jìn)腸道發(fā)育（Kiarie E，2013）。

4 影響酶制劑對小麥日糧作用的因素

4.1 影響酶制劑對小麥日糧作用的因素

酶制劑作為一種活性物質(zhì)，其作用效果受到多方面因素影響。家禽的消化道由于更短、缺乏消化液，對抗?fàn)I養(yǎng)因子和纖維的耐受能力比家畜要差，所以在家禽小麥日糧中添加酶制劑通常效果更明顯；同種動(dòng)物而言，大齡動(dòng)物對高小麥含量日糧的耐受能力要強(qiáng)于幼齡期。此外，黃金秀等（2008）認(rèn)為，日糧中木聚糖含量越高，NSP酶制劑的作用也會越明顯。此外，酶制劑之間的相互作用也會對其作用效果產(chǎn)生影響。Parkkonen等(1997)在體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，木聚糖酶增加了細(xì)胞壁的滲透性，釋放的植酸磷更易接近植酸酶。關(guān)于酶制劑的協(xié)同作用的效果目前仍有待商榷（Juanpere，2005；Moehn，2007；Nortey，2007）。

4.2 酶制劑在小麥日糧中作用效果的評價(jià)

由于酶制劑作用效果影響因素的復(fù)雜性與不可避免性，如何選擇有效的酶制劑效果評價(jià)方式就成了重中之重。通常在試驗(yàn)中我們通過設(shè)立正對照組來比較差距，但是王金偉等（2013）報(bào)道，NSP酶制劑在小麥中的作用要大于玉米，這意味著日糧本身就成為了變量。而體外法也存在著不能完全模擬消化道環(huán)境，數(shù)據(jù)缺乏說服力的問題（王前光，2006）。目前有學(xué)者提出了使用當(dāng)量法評價(jià)酶制劑效果，即用酶制劑可以節(jié)省或提升的營養(yǎng)物質(zhì)數(shù)量來表示其作用效果（見表3）。這一方法相對于添加量表示法更加直觀、便于理解，但是也存在問題，如不同日糧、不同酶制劑、不同動(dòng)物，乃至同一動(dòng)物的不同生理生化指標(biāo)的相應(yīng)程度均不同（姜潔凌，2006）。玉米-豆粕型日糧已經(jīng)建立了諸多酶當(dāng)量與各項(xiàng)指標(biāo)的回歸方程，但在小麥日糧的相關(guān)關(guān)系方面仍然有待進(jìn)一步研究。

5 尚需要解決的問題

表3 酶制劑在小麥日糧中的當(dāng)量關(guān)系研究結(jié)果

近年來酶制劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是在研究和運(yùn)用上仍然存在不少問題。

首先，制粒失活仍然是高效應(yīng)用酶制劑亟需解決的一個(gè)問題。不僅如此，酶制劑還需要經(jīng)歷腸胃中的酸性環(huán)境，長時(shí)間的儲存及易于檢測等考驗(yàn)，并盡可能降低成本。

其次，影響酶制劑在小麥中作用效果的因素較多，如何快速有效地評價(jià)在不同日糧、不同動(dòng)物、不同來源的酶制劑效果是一大難題。從按照質(zhì)量添加到按照酶活添加再到酶當(dāng)量，雖在進(jìn)步但是目前的酶當(dāng)量除了上文中提到的問題外，還存在如何取得與試驗(yàn)條件的一致性以及實(shí)際應(yīng)用性的問題。而體外試驗(yàn)評價(jià)酶制劑的結(jié)果表明，體外試驗(yàn)雖與消化試驗(yàn)有一定的相關(guān)性，但往往不能解釋或替代生長代謝試驗(yàn)。

再者，雖然多數(shù)酶制劑的生化作用機(jī)理已經(jīng)比較清楚，但是其生理作用方式仍然有待研究。比如其在腸道中的作用位點(diǎn)，在不同腸段對各營養(yǎng)物質(zhì)的消化程度，發(fā)酵過程，對腸道微生物的影響等。有研究認(rèn)為，超量添加酶制劑可以提升生長性能，但其原因和可靠性還有待確定。

最后，雖然酶制劑在家禽的消化試驗(yàn)和生長試驗(yàn)之間取得了較好的一致性，但在生長育肥豬的酶制劑的瘺管試驗(yàn)、消化代謝試驗(yàn)和生長試驗(yàn)之間卻并非如此。綜上所述，酶制劑對小麥日糧飼用效果的影響尚需要建立一套完整規(guī)范體系。