酶:饲料应用的新视角
酶在单胃动物日粮中的应用已发生了显著的变化。但是,持续不懈的研究使我们在如何高效使用酶和哪些因素会影响酶的作用机制方面有了新的发现。
文/Emmy Koeleman
这是帝斯曼/诺维信联盟最近主办的第一届饲用酶制剂论坛得出的结论。帝斯曼/诺维信联盟成立于2001年,它结合了两家公司全球领先的研发能力和技术,为客户提供饲用酶制剂的创新型产品。在此联盟中,诺维信公司专注于酶的筛选和研发、酶产品的配方设计和酶的生产,而帝斯曼公司则负责动物营养和饲料技术,并通过其技术营销队伍发挥其在饲料行业的全球影响力。该联盟召集了来自世界各地的专家,共同分享饲用酶制剂的最新科技进展。
RONOLab简介
在第一届全球饲用酶制剂论坛上,一种正在开发中的新型工具——RONOLab——被提了出来。此工具/平台能够测定特定的酶。在此工具中,第一个推出的分析方法是为HiPhos植酸酶设计的。这意味着此分析方法不能检测样品中的其他植物性植酸酶或其他商业性植酸酶。整个检测过程大约需要1 h,其中包括40 min的孵育。试验结果以FYT/kg为单位,一个FYT(植酸酶)单位被定义为在pH为5.5、温度为37 ℃的条件下每分钟从植酸钠中释放出1 μmol无机磷所需要的酶量。与其他检测方法相比,该工具能够测定样品中活性酶的量而非活性。
酶的使用:许多新的见解
饲用酶制剂对于畜禽日粮来说十分重要,因为植酸酶、蛋白酶和碳水化合物酶等重要的酶制剂可以确保饲料中的营养成分在被动物摄入后能够为其消化和吸收。但是,日粮在不断进化,随着越来越多的原料被用于动物日粮中,越来越多的饲料添加剂也以混合物的形式被添加入动物日粮中。另外,饲料加工(制粒)工艺也在不断提高,人们对于饲料对动物肠道健康的影响以及反过来如何影响肠道不同部位的饲料原料的消化能力有了更深一步的了解。最后但并非最不重要的是,动物日粮必须是永不过时的,例如消除集约化养殖对环境带来的挑战,以及经受得住正在全球发生的禁抗运动的考验。所有这些因素使我们重新审视、评估并改革我们使用酶制剂的方式。在全球饲用酶制剂论坛上,大约55名专家齐聚一堂,探讨最近完成的一些研究所面临的挑战和结果。其中的一些观点已在All About Feed杂志上与读者进行了分享。
猪与家禽在消化上的差异
酶制剂的正确应用及其使用剂量的精准把握需要营养师全面深入地了解动物的消化过程,这是美国普渡大学Layi Adeola教授进一步研究的一个课题。他谈到了我们该如何看待猪与家禽对氨基酸消化率的差异,以及猪和家禽是如何以不同的方式应对这一问题的。“首先,我们要测定氨基酸的回肠消化率,因为如果我们仅仅测定猪和家禽的氨基酸粪便消化率,那么我们将会得到一个不完美的氨基酸组成。”在研究不同的氨基酸和不同的饲料原料的消化率时,Adeola先生和他的研究小组提出了猪和家禽的氨基酸消化率是否会有所不同的问题。“例如,我们发现猪和家禽对赖氨酸的消化率不同。对于苏氨酸来说,猪对苏氨酸的标准回肠消化率(Standardised Ileal Digestibility,SID;%)似乎比家禽的更高。然而,我们发现,肉鸡对全脂菜籽/溶液萃取后的菜籽粕和压榨提取后的菜籽粕有更高的消化率。我们将进行更多的试验来进一步研究这些差异。”Adeola先生解释道。
钙磷比:
这在动物营养上有意义吗
Rosalina Angel提出了动物营养中的另一个重要的问题:钙磷比。她在报告中指出,她们通过深入了解钙和石灰石来研究能够优化磷消化率的方法。“研究总的钙磷比有意义吗?”Angel问道。她认为,唯一重要的是能被动物利用/代谢的磷和钙的数量。“总值是没有任何意义的。”因此,新的研究将着重于验证钙磷的推荐量,并调整它们正在使用的比例。“因此,我们还研究了钙和磷所用类型的作用。在家禽的玉米型基础日粮中,我们以石灰石的形式添加了0.04%的钙和磷。我们在含有或不含有石灰石的日粮中添加了不同水平的植酸酶。我们还研究了不同粒度的石灰石的作用。我们发现不同粒度(0.015 mm对0.806 mm)的石灰石会影响植酸酶的作用。”Angel女士解释道。
制粒对营养消化率的影响
新西兰梅西大学的Reza Abdollahi主要研究饲料的加工工艺。“对于营养物质的回肠消化率来说,颗粒饲料和粉料之间还存在着差异。饲料制粒需要消耗大量的热量,这些热量会对饲料中的营养物质产生不良的影响。例如,制粒会降低高粱型基础日粮中淀粉、脂肪和钙的消化率。在小麦型基础日粮中,制粒几乎会减少所有营养物质的消化率。”他解释道。所以,为什么我们还要对饲料进行制粒加工呢?“我们只是简单地看到了饲料制粒后动物采食量有了提高,这进而会提高动物增重,然而营养物质的损失比你能够预期的要多得多。”他进一步指出,制粒可能会影响家禽肠道的发育,因此这对营养学家来说是一个挑战。“研究发现,颗粒饲料会减小消化道的大小 (%)。这意味着所有的食物需要穿过更小的肠道,这对肠道健康也是一大挑战。”美国西弗吉尼亚大学的Joe Moritz深入研究了饲料加工工艺对日粮营养物质消化率的影响。他的研究小组对3种不同的植酸酶进行试验后发现,当调质机中的温度升高时,动物的增重和外源植酸酶活性降低。因此,另一种选择是在制粒后喷涂液态植酸酶,但这会导致植酸酶在饲料颗粒上分布不均匀,而这种不均衡的分布也会在家禽水平体现出来。
氨基酸有效酶
帝斯曼公司营养产品首席科学家Aaron Cowieson以一个饲料原料的挑战和影响如何关乎着动物日粮中酶的命运的综述对研讨会进行了总结。他从根本上解释了酶的作用。“底物都是有特异性的,需要特定的酶,但是酶的作用结果在动物上的体现会有重叠,例如,当你使用蛋白酶或植酸酶时。”举个例子来说,不同种类酶的重叠效应包括脂肪、蛋白质和钙有更好的消化率。Cowieson先生还指出,重要的是要尽可能多地了解饲料原料的质量和价值。 “只有那个时候你才能评估酶的功效。”他进一步解释了木聚糖酶、植酸酶和蛋白酶对氨基酸消化率的影响。氨基酸是蛋白酶作用的一种重要底物,但对其他酶并不重要。许多研究论文都对此进行了研究,主要的结论是木聚糖酶可以提高所有氨基酸的消化率,而植酸酶则表现出不同的影响力,并且对苏氨酸的消化率似乎有更明显的影响。(相比于木聚糖酶),蛋白酶也表现出一种更为明确的作用模式,不过这与植酸酶的作用模型不同。