刘瑞生

（甘肃省平凉市崆峒东路143号，甘肃 平凉 744000）

酶是动物机体活细胞产生的一种具有高效生物催化活性的蛋白质，可在细胞内或细胞外起催化作用。动物新陈代谢过程中的绝大多数反应都是由酶催化进行的，而且机体对代谢的调节作用也要通过酶进行。应用物理或化学方法将生物体内产生的酶提取出来制成产品即为酶制剂。酶制剂在饲料工业中的研究已经有60年的历史，20世纪80年代在饲料工业中开始应用。大量研究证实，饲料中添加外源酶制剂，能够帮助和促进动物消化吸收，降低饲料成本。现在酶制剂的种类越来越多，应用范围越来越广，在动物饲料中添加的酶制剂主要分为两类，一类是动物消化道可以分泌的内源性消化酶（蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等），另一类为动物本身不能产生的外源性消化酶（植酸酶、非淀粉多糖酶等）。从组成上划分，有单酶和复合酶。近年来酶制剂在养猪业上的研究与应用引起普遍关注和重视，取得很大进展，介绍如下。

1 酶制剂的作用机理

1.1 补充猪体内消化酶分泌不足，激活内源酶的分泌

仔猪消化系统尚未发育完全，消化机能尚不完善，消化道内各种消化酶缺乏，对人工配制饲粮、补充料不能充分利用，导致生长缓慢。在饲料中添加外源性消化酶（蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等），有助于改善消化机能，刺激内源消化酶的分泌，从而提高饲料消化率，减少肠道疾病的发生。另外生长肥育猪发病后或处于高温、寒冷、免疫、转群等各种应激条件下，容易出现消化机能紊乱，体内消化酶分泌减少，不能满足饲料消化需要，影响新陈代谢和生长发育。在饲料中添加外源消化酶，能够改善猪的消化能力，减少应激条件下生产性能下降。许梓荣等（1999）在含35%麦麸的饲粮中添加木聚糖酶、β-葡聚糖酶和纤维素酶组成的复合酶制剂30 mg/kg，使56日龄仔猪十二指肠内容物总蛋白水解酶和α-淀粉酶活性分别提高20.96%和5.66%[1]。许梓荣等（2003）在稻谷型饲粮中添加非淀粉多糖（NSP）酶饲喂长嘉二元生长猪，使十二指肠内容物中总蛋白水解酶、淀粉酶活性分别升高99.07%和18.41%，胃内容物中胃蛋白酶，十二指肠内容物中胰蛋白酶、脂肪酶，空肠黏膜和回肠黏膜中二糖酶、氨肽酶活性均有升高趋势[2]。苏继影（2006）在仔猪高能饲粮中添加脂肪酶能够提高内源酶活性，各处理组仔猪第2周胰脂肪酶活性比断奶第0天提高0.5～1.5倍，空肠中脂肪酶活性恢复到断奶前的水平；仔猪断奶后第2周，油脂2添加脂肪酶组、油脂1添加卵磷脂组肠道淀粉酶活性基本上恢复到断奶第0天的水平，蛋白酶活性均提高3～5倍[3]。周华杰（2010）在基础饲粮中添加复合酶制剂100、150、250和350 mg/kg饲喂断奶仔猪30 d，显著提高了仔猪十二指肠和回肠淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶及空肠淀粉酶和胰蛋白酶活性，对脂肪酶活性影响不显著[4]。余贵香（2016）发现低水平豆粕饲粮显著降低断奶仔猪空肠食糜中糜蛋白酶酶活，添加蛋白酶显著提高空肠食糜中胰蛋白酶与糜蛋白酶酶活，豆粕水平与蛋白酶水平对胰蛋白酶与糜蛋白酶有显著的互作效应[5]。

1.2 破坏植物细胞壁，提高饲料利用率

猪饲料组分多为谷物及粕类，由纤维素和果胶等组成的植物细胞壁化学结构复杂，猪自然分泌的酶无法分解这类聚合物，阻止了细胞内部营养物质的释放，降低了养分的消化吸收。玉米、大麦等谷类以及麦麸、饼粕等加工农副产品添加复合酶或纤维素酶处理后，其细胞壁被分解破坏，使细胞内容物暴露出来，释放被包裹的蛋白质和淀粉等营养物质，与猪内源消化酶接触并被降解，从而使细胞壁中的养分更为有效地被猪消化利用，提高饲料利用率。李同洲等（1996）在玉米豆饼型饲粮中添加复合酶制剂，可提高断乳仔猪和肉猪前期饲粮中粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪以及肉猪后期饲粮中粗蛋白质消化率[6]。许梓荣等（1999）在含35%麦麸的饲粮中添加复合酶制剂30 mg/kg，使56日龄仔猪干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分表观消化率分别提高11.23%、10.49%、30.83%、66.13%和29.44%[1]。徐春生等（2004）在长白仔猪基础饲粮中分别添加0.1%和0.2%复合酶制剂饲喂，0.1%酶制剂组仔猪生长性能和消化率与对照组差异不显著，0.2%酶制剂组仔猪日增重、饲料转化率分别提高19.19%和26.92%，饲粮干物质、粗蛋白质、粗纤维和粗脂肪消化率分别提高10.05%、6.04%、20.50%和6.34%[7]。夏中生等（2006）以植酸酶250、500和750 U/kg分别取代基础饲粮中40%、60%和80%磷酸氢钙饲喂生长猪，蛋白质表观消化率分别提高3.50%、2.45%和2.32%，蛋白质生物学价值分别提高5.75%、6.29%和6.62%，粗纤维表观消化率分别提高30.09%、54.10%和13.07%，钙表观消化率分别提高4.02%、13.82%和2.20%，磷表观消化率分别提高8.20%、47.36%和13.39%，饲粮可消化能分别提高1.89%、7.69%和4.83%[8]。吕秋凤等（2010）在玉米-豆粕型饲粮中添加复合酶Ⅱ能显著提高断奶仔猪粗脂肪、粗纤维、钙和磷的表观消化率[9]。

1.3 消除饲料中的抗营养因子，提高营养价值

豆粕等饼粕类饲料中含有多种抗营养因子，如胰蛋白酶抑制因子（TIA）、植物血凝素和α-半乳糖苷等。TIA和小肠液中胰蛋白酶结合，生成无活性的复合物，降低胰蛋白酶活性，导致饲料蛋白质消化率下降。大豆中的大豆球蛋白和β-大豆半球蛋白能够引起断奶仔猪小肠暂时性过敏反应，表现为小肠绒毛萎缩、皮脂厚度增加、血清中大豆免疫球蛋白滴度升高和腹泻等。木聚糖是广泛存在于植物性饲料中的抗营养因子，可导致饲料养分利用率下降。饲粮中添加蛋白酶可以失活生大豆或大豆因加热不良而残留的蛋白酶抑制因子，减轻豆粕中抗营养因子的影响，促进饲粮消化吸收，提高营养价值。杨丽杰等（1998）在4周龄断奶仔猪饲粮中添加细菌来源蛋白水解酶，对生长和饲料利用率有积极作用，减弱大豆抗营养因子的负作用[10]。杨丽杰等（2000）在常温下用5种来自微生物的蛋白酶均能不同程度地失活生大豆（RS）和低热膨化全脂大豆粉（LTES）中的TIA和凝集素，其中细菌来源的蛋白酶E3在最适pH条件下使RS中的TIA降低到原来的38%，使糜蛋白酶抑制因子降低到原来的9%；在50℃下经6 h培养，E3使RS和LTES中的凝集素分别减少至17%和50%，从而使大豆中的抗营养因子失活[11]。在豆科饲料中添加α-半乳糖苷酶，可增加豆科饲料低聚糖的消化，减轻或消除消化紊乱。早籼稻中含大量可溶性NSP，在肠道中达到一定含量会提高内容物黏度，直接影响养分的消化和吸收。余东游等（2001）在早籼稻饲粮中添加NSP酶制剂使生长猪日增重提高11.18%，料重比降低9.42%；粗蛋白质、粗脂肪和粗纤维表观消化率分别提高18.76%、16.04%和108.57%；腹泻率、粪便大肠杆菌数分别下降37.00%、81.29%[12]。何中山（2004）将豆粕经体外酶解后还原糖含量和蛋白质水解度提高，用酶解豆粕饲喂断奶仔猪可以降低胃内pH和腹泻发生，在一定程度上改善能量和蛋白质利用率，但对仔猪生长性能无显著改善效果[13]。张慎忠等（2007）测定发现，木聚糖酶对豆粕、菜籽粕和棉籽粕3种蛋白质饲料的总木聚糖均有显著降解作用，对水溶性木聚糖有一定的降解作用，其中对菜籽粕的总木聚糖和水溶性木聚糖的降解作用均较大[14]。陈乃松等（2008）研究发现复合酶C3和C5对豆粕中的相关抗营养因子水解效果均呈现出不同程度的协同效应，说明使用复合酶制剂并适量添加CaCl2，体外水解豆粕中的相关抗营养因子是可行的[15]。

1.4 促进消化吸收，减少环境污染

玉米和豆粕中植酸磷含量丰富，但猪体内缺乏分解植酸的消化酶，因而不能利用饲料中的植酸磷。饲料中通过添加磷酸氢钙补充磷，满足猪的生长需要。每年我国从畜禽粪便中排出大量的磷，通过地表径流和渗透进入江河湖泊，造成水体富营养化，导致藻类和浮游微生物大量生长繁殖，使水体溶氧量降低，水质恶化，引起鱼类和其他水生动物大量死亡，对生态平衡造成很大影响。添加植酸酶可以催化饲料中的磷酸转化，释放植酸磷中的磷供猪利用，提高植酸磷的饲料利用率，减少或部分替代饲料中添加的磷酸氢钙等无机磷源，减少猪粪便中磷的排泄量，减轻集约化养猪场排泄物中磷对环境的污染。同时释放出植酸盐中被螯合的钙、锌、铜、铁等离子和与植酸盐结合的蛋白质，提高利用率。韩延明等（1995）在玉米-豆饼基础饲粮中分别添加1 200 PU/g微生物植酸酶（MP）或10%麦麸（WB），使生长猪增重和采食量均达到了与添加0.3%无机磷类似的水平，明显高于对照组；MP和WB使粪中磷排出量比对照组分别减少41%和10%，比无机磷组减少55%和31%，使饲粮中磷表观消化率比对照组分别提高14和7个百分单位[16]。熊国平等（2000）添加500 IU/kg植酸酶替代饲粮75%的磷酸氢钙饲喂断奶仔猪90 d，可提高猪增重和降低饲料消耗，降低铜、锌、铁、钙、磷等有害微量元素的排放量，其中磷的排放量与对照组差异极显著[17]。易中华等（2004）在4周龄杜长大断奶仔猪低磷水平的饲粮中分别添加500～750 PTU/kg植酸酶饲喂，显著提高了断奶到育成阶段猪的日增重和采食量，改善了血清无机磷、钙浓度，提高了饲粮中磷、钙消化率，降低了粪中磷排放量[18]。黄兴国等（2008）用植酸酶替代0.5%磷酸氢钙，日增重提高16.69%，料重比降低12.84%；干物质、蛋白质、钙、磷、能量表观消化率分别提高3.28%、5.17%、15.30%、15.58%和3.27%；粪磷和粪氮排泄量分别下降28.01%和25.19%[19]。方桂友等（2012）在低蛋白低磷饲粮中添加氨基酸和植酸酶饲喂肥育猪，粪氮排出量分别降低17.03%和28.33%，粪磷排出量分别降低23.23%和21.10%[20]。陈静等（2018）在高粱-豆粕型饲粮中添加200 mg/kg复合蛋白酶饲喂10周，可以提高仔猪生长前期的饲料利用率，显著提高氮的利用率和沉积率，降低粪氮和尿氮排泄量[21]。

2 酶制剂在养猪业上的研究与应用

2.1 哺乳仔猪

酶制剂在哺乳仔猪中的研究报道不多。在哺乳仔猪诱食料中添加酶制剂，能够增加体重和饲料利用率。研究在仔猪诱食料中添加0.1%胃蛋白酶（1∶3 000），5周龄体重和饲料利用率分别提高21%和17%，添加比例为0.25%时对克服下痢有效[22]。前苏联波尔达瓦养猪研究所C.M.巴科依等（1967）试验表明，当哺乳仔猪饲粮中添加蛋白分解酶制剂时取得良好效果，可提高增重8.5%[22]。许尧兴等（1993）研究发现，哺乳期仔猪使用复合酶效果更好，日增重比对照组提高11.62%[23]。李同洲等（1994）对仔猪从出生到35日龄断乳（7日龄开始补料）分别饲喂添加1%和0.5%复合酶制剂的玉米豆饼型饲粮，窝重分别提高12.23%和5.9%，个体重分别提高7.52%和5.86%，日增重1%组比对照组提高9.04%[24]。费笛波等（1997）将5 000 U/g酸性蛋白酶制剂以0.1%添加于乳猪及仔猪饲料中，日增重和饲料转化率分别提高7.77%和 4.71%[25]。涂国众等（2000）在 20～60日龄仔猪饲粮中添加0.2%复合酶制剂，能显著提高仔猪日增重，增重成本降低17.38%，头均盈利提高33.24%[26]。徐建雄等（2001）在饲粮中添加120 g/t NSP酶，对仔猪断奶前生长无明显影响，但对断奶后0～14 d生长有显著促进作用[27]。张石蕊等（2006）在杜长大三元杂交乳猪基础饲粮中添加150、180和200 g/t微丸型复合酶饲喂16 d，对乳猪诱食与生长效果影响不明显[28]。

2.2 断奶仔猪

仔猪早期断奶是提高母猪生产能力和规模养猪业中的关键技术之一，但是断奶应激不同程度地降低了仔猪胰腺和空肠内容物中胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性[29]，从而短时间内影响仔猪的消化能力，进而影响仔猪的生长发育。在断奶仔猪饲粮中添加酶制剂，能弥补酶分泌不足，帮助消化吸收各种营养物质，达到促进生长的作用，降低腹泻率和死亡率。在早期断奶仔猪饲粮中添加含蛋白酶、α-淀粉酶和β-葡聚糖酶的复合酶，能显著改善仔猪早期断奶后的日增重和饲料效率[30]。黄健等（1997）在35日龄断奶的长荣杂交仔猪基础饲粮单独或适当结合使用酸性蛋白酶、纤维素酶和糟化酶4周，可显著提高仔猪生长性能，提高程度随猪龄增长而降低；酶制剂适当结合使用的效果明显优于单一酶，后两周尤其明显[31]。吴天星等（2002）在断奶仔猪饲粮中添加0.2%酸性蛋白酶，显著提高饲料转化率，降低仔猪断奶后腹泻频率和结肠Coliform总数[32]。胡迎利等（2007）在三元杂交仔猪饲粮中添加5 000 U/g植酸酶100 g/t替代50%磷酸氢钙，日增重、日采食量和饲料转化效率分别提高8.85%、3.42%和5.08%，钙、磷表观消化率分别提高14.29%和18.83%，对粗蛋白质的表观消化率影响不大，粪中钙和磷排出分别减少21.05%和17.91%[33]。沈建明等（2011）在减少饲粮消化能0.23 MJ/kg的同时分别添加200 mg/kg脂肪酶A和B，日增重分别降低1.4%和提高9.5%，料重比分别降低10.3%和13.6%，采食量和腹泻率均降低，单位增重成本分别降低10.47%和13.42%[34]。梅宁安等（2015）在饲粮中添加蛋白酶能提高仔猪的抗腹泻能力，显著改善仔猪生长性能及养殖效益[35]。侯玉煌等（2018）在基础饲粮中添加0.2 g/kg酸性蛋白酶，提高苏淮断奶仔猪生长性能和营养物质表观消化率效果较好，添加0.2 g/kg中性蛋白酶和0.1 g/kg碱性蛋白酶减少营养性腹泻效果较好[36]。但是蔡青和等（2004）在断奶仔猪玉米豆粕型饲粮中添加植酸酶（300 U/kg），降低断奶仔猪采食量9.8%，猪日增重下降11.1%，对饲料效率影响不显著[37]。

2.3 生长猪

酶制剂能显著改善生长猪消化道结构和功能，提高饲料养分的消化吸收，促进其生长。楼洪兴等（1993）在含17%稻谷饲粮中添加0.05%～0.1%复合酶喂18～35 kg猪多增重11.9%，少耗料3.3%，加酶提高了生长猪饲粮中稻谷的饲用价值；在生长猪饲粮中添加0.1%复合酶增重速度较快，添加0.075%复合酶饲料报酬较高，添加0.075%～0.1%复合酶经济效益较好[38]。郑黎等（1999）在生长猪玉米-大麦-豆粕饲粮中添加0.1%β-葡聚糖酶，对猪日增重、料重比有改善趋势，从而接近玉米-豆粕饲粮的效果[39]。罗有文等（2006）在生长猪基础饲粮中添加0.075%酶制剂饲喂，平均日增重和饲料转化率提高19.3%和19.2%；在蛋白质水平降低1个百分点、能量降低0.5 MJ/kg的负对照组饲粮中添加0.075%酶制剂，平均日增重和饲料转化率比基础饲粮组、负对照组分别提高15.6%和18.9%、13.1%和12.5%；正负对照+酶明显改善了养殖经济效益[40]。陈爱民等（2011）试验结果表明，复合NSP酶制剂和植酸酶有效提高生长猪的生长性能，通过改善对饲料中氮、磷的利用，降低养猪粪便排放污染，是新型环保猪饲料必须使用的高效饲料添加剂[41]。王苑等（2014）在基础饲粮中分别添加复合酶A、复合酶B和复合酶C饲喂生长猪30 d，平均日增重分别提高10.69%、12.59%和15.31%，料重比分别降低6.86%、3.28%和7.78%，能量、粗蛋白质、粗纤维、钙和磷表观消化率分别不同程度提高[42]。王晶等（2017）在玉米-豆粕型低磷饲粮中添加植酸酶能够显著改善生长猪的生长性能、提高养分表观消化率、减少粪便中矿物元素的排泄量[43]。但是占秀安等（2011）用8%双低菜粕代替玉米-豆粕型饲粮配方中7%豆粕，同时添加0.03%专用复合酶制剂饲喂生长猪32 d，与饲喂玉米-豆粕型饲粮、用8%双低菜粕代替玉米-豆粕型饲粮配方中7%豆粕处理饲粮对生长猪的生长和饲料利用无显著影响[44]。

2.4 肥育猪

饲料中添加酶制剂可改善肥育猪的生长性能、胴体性状、肉品质和肌肉中脂肪酸含量和组成，提高肌肉抗氧化能力。楼洪兴等（1993）在菜饼-玉米饲粮中添加0.1%复合酶喂肥育猪，增重加快3.3%，饲料效率提高8.4%，饲料成本降低6.25%，改善了菜饼喂猪的饲用效果[38]。张建文等（2000）在肥育猪饲粮中添加0.287 5%酶制剂饲喂91 d，日增重提高10.7%，饲料消耗降低8.03%，经济效益增加36元/头[45]。李洪龙等（2006）在肥育猪饲粮中分别添加0.05%和0.1%蛋白酶制剂饲喂40 d，日增重分别提高38.83%和16.50%，可提高猪眼肌面积、里脊重、胴体重、屠宰率和猪肉中豆寇酸、花生酸、十七碳酸、棕榈油酸、油酸含量，降低棕榈酸、总饱和脂肪酸含量[46]。闫俊浩等（2009）在杂粕型低磷饲粮中添加750 U/kg植酸酶可以提高肥育猪生长性能，提高钙磷表观消化率，对粗蛋白质表观消化率无显著影响；常磷饲粮添加植酸酶对猪的生长性能和养分表观消化率均无显著影响；不添加磷酸氢钙会降低猪生长性能和钙磷表观消化率[47]。容庭等（2012）在基础饲粮中添加0.1%复合酶饲喂肥育猪58 d，试末均重、平均日增重分别提高4.9%和12.45%，料重比降低11.2%；背膘厚显著低于对照组、瘦肉率显著高于对照组，皮厚、板油重及肥肉率略低于对照组，眼肌面积略高于对照组；肉失水率显著低于对照组，大理石纹评分显著高于对照组[48]。魏立民等（2016）在基础饲粮中分别添加0.5%、1.0%和1.5%复合酶制剂饲喂海南黑猪阉公猪40 d，日增重分别提高6.50%、10.54%和8.11%，采食量分别提高4.49%、5.71%和4.15%，料重比分别降低1.77%、4.30%和3.54%；宰后24 h的pH均显著高于对照组，屠宰率、滴水损失和熟肉率各组差异不显著[49]。但是李祥等（2006）在肥育猪阶段饲料中添加酶制剂对日增重和饲料转化率无显著影响[50]。

2.5 母猪

饲料中添加酶制剂能够提高母猪采食量，满足营养物质需要，减少母猪哺乳期间背膘和体重损失，提高断奶仔猪重，缩短母猪断奶至发情时间。侯万文等（1994）在2月龄母仔猪饲粮中添加250 mg/kg复合酶制剂，平均日增重和饲料利用率分别提高20.97%和14.42%，增加经济效益41.79元/头[51]。田宏民（2006）在农村传统饲喂方式的母猪饲料中添加一定量的植酸酶具有明显促进饲料中磷的利用，降低粪磷排放的作用，对饲料中钙利用率提高效果不明显[52]。Hill等（2008）在泌乳母猪饲粮中添加15%可溶性干玉米酒精糟和500 FTU/kg植酸酶，高产母猪在减少粪便植酸磷含量的同时能维持泌乳性能[53]。蔡友忠（2007）在妊娠和哺乳母猪饲粮中添加0.1%复合酶饲喂哺乳母猪，可显著增加仔猪初生重、断奶窝重和日增重，对减少母猪哺乳期失重效果显著[54]。杨俊琦等（2013）以小麦完全取代玉米的饲粮中分别添加低酶、中酶和高酶饲喂母猪，产活仔数、初生重、初生窝重、健仔率、母猪断奶1周内发情配种率显著或极显著高于对照组，仔猪日增重、断奶窝重、断奶成活率均明显提高，降低了饲养成本，提高了生产效益[55]。吴先华等（2014）在夏季妊娠80 d的经产母猪饲粮中添加2%脂肪粉及0.03%脂肪酶饲喂至分娩后结束，对母猪产仔性能、体况以及断奶发情间隔方面效果最好[56]。方桂友等（2016）将饲粮蛋白质降低1.5～3个百分点和总磷降低0.1%并同时添加植酸酶，对泌乳母猪采食量和哺乳仔猪日增重无显著影响，母猪泌乳期体重损失显著减少，粪氮和磷的排放量显著减少[57]。

综上所述，酶制剂在养猪业上具有广阔的应用前景。今后应该改进饲用酶制剂产品性能，加强后处理工艺技术研究，提高饲用酶制剂耐高温、耐酸和胃蛋白酶抗逆性，增强有效酶活性，开发具有特殊功能的酶制剂，建立饲用酶制剂数据库，构建不同饲料配方的酶制剂组合应用最佳方案，促进酶制剂在养猪业上的推广应用。