正确评估和选择酶制剂
2005年08月09日 07:04 来源：畜牧科技
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现在酶制剂已广泛应用于各种畜禽及水产饲料中，但目前市场上酶制剂生产厂家及种类繁多，标准不一，产品良莠不齐，给使用者带来了诸多不便。怎样比较不同厂家的酶制剂、怎样选择优良适用的酶制剂，成为困惑选购者的问题。本文就影响酶活力的因素、如何评价酶制剂的质量问题进行讨论，供选用者参考。
1 酶的特点
1.1高效催化性
以发生反应的分子数表示，酶催化反应速度比非催化反应高108~1020倍；比化学催化剂的催化速度高107~1013倍。酶的高效催化性决定了酶能在动物体内新陈代谢中发挥有力的催化作用，如果没有酶的作用，动物体内的各种生化反应都将无法进行，生命无法延续。
1.2高度专一性
一种酶只作用于某一种或某一类特定的底物。例如：蛋白酶只对蛋白质水解起作用。酶的专一性要求酶制剂的选择要根据需要有的放矢，不能盲目使用。
1.3失活变性作用
蛋白质易于失活变性使酶具有不稳定性，凡能使蛋白质变性的因素都能破坏酶，使之丧失活性，如强酸、强碱、高温等。
1.4 可调控性
酶活力的调控方式多种多样，如抑制作用、诱导作用、酶原激活、共价修饰、激素调控等。这一性质对我们有两方面的意义：1）在特定条件下，动物的内源消化酶会缺乏，如应激状态（断奶、逆境）、疾病发生、动物幼年或老年时期等，需要外源酶调控；2）酶制剂生产中，在一定工艺条件下可诱导产生大量高活性的酶。
2 酶活力的测定
酶促反应可表示为：底物+H20 消化酶 >水解产物
酶活力常用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示。实际测定中以测定产物的增加量为好（因底物过量，变化量小不易测准，而产物从无到有可正确测定）。根据底物或产物的性质，可采用的方法有滴定法、比色法、电化学法、荧光法、同位素法等。
2 .1测定方法
2.1.1同种酶测定底物和产物的方法不同。例如：淀粉+水 淀粉酶 >可溶性还原糖。
测定底物的原理是：淀粉与I2液显蓝色，用蓝色消失的时间或速度来表示酶活力。
测定产物的原理是：还原糖与3，5-二硝基水杨酸反应产生棕红色物质，在540nm比色测定溶液显色深浅来测定酶活力。
2.1.2同种底物或产物可用不同方法测定。例如：木聚糖+水 木聚糖酶 >木糖等还原糖。产物还原糖可用3，5-二硝基水杨酸法、砷钼酸盐法、铁氰化钾法等测定，不同方法测定的结果可能不相同。
2.2 测定条件
2.2.1温度
不同酶有不同变性及催化反应的最适温度。同一酶样在不同温度下测定值有很大差异，见表1。
表1 同种酶制剂在不同温度下测定的酶活力
|
温度 |
酸性蛋白酶 |
木聚糖酶 |
纤维素酶 |
|
35℃
40℃
45℃
50℃
55℃
60℃ |
48706
49112
49910
50138
50021
49070 |
4851
4904
4967
5089
5203
4955 |
877
936
939
1027
962
893 |
2.2.2 PH值
不同酶的最适pH值不同，同种酶制剂在不同pH下测定的酶活力见表2。
表2 同种酶制剂在不同pH下测定的酶活力
|
|
酸性蛋白酶 |
中性蛋白酶 |
木聚糖酶 |
纤维素酶 |
|
PH3.0
PH4.0
PH5.0
PH6.0
PH7.0
PH8.4
PH9.0
PH10.0 |
50158
50034
49850
35075
20026
10125
8064
5591 |
20245
30184
35073
49218
5153
49507
38895
24032 |
2475
3586
4975
5088
50143
4263
3259
2748 |
895
1011
1054
923
805
628
436
259 |
2.2.3 底物种类
同种测定方法可采用不同底物测定。例如：纤维素+水纤维素酶还原糖。同样采用3，5-二硝基水杨酸法（DNS法）测定还原糖的增加量，用于反应体系中的纤维素底物可以是羟甲基纤维素（CMC）、滤纸纤维、棉花纤维等，用不同底物测定的酶活力数值不同，见表3。
表3 同种酶制剂用不同底物测定的酶活力
|
酶 样 | |||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
CMC
滤纸 |
969
92 |
1153
36 |
1266
31 |
1341
130 |
2113
28 |
2.3 酶活力定义
不同的定义，其酶活数值有很大不同。1961年，国际酶学委员会规定：在特定条件（25℃、最适pH及底物浓度）下，1min内转化1μmol底物（或底物中1μmol有关基团）所需的酶量，为1个酶活力单位。此酶活力单位又称国际单位，单位为μmol/min。
但实际应用中酶活力的定义，有些是出于应用方便，有些是沿用习惯。例如：目前所见的不同文献或生产厂商对木聚糖酶活力的定义达6种之多，其酶活力数值大小迥异，见表4。
表4 木聚糖酶活力数值不同定义方法的不同
|
|
国际单位(IU)
μmol/min |
其他定义所使用单位及换算值 | ||||
|
μmol/h |
μmol/s |
nmol/min |
nmol/s |
μg/min | ||
|
与IU换算系
数酶活力 |
1
1000 |
60
60000 |
1/60
16.7 |
1000
1000000 |
1000/60
16700 |
150
150000 |
从表4中数据可见，虽然不同定义的酶活力数值差异很大，但只要测定方法和测定条件相同，换算后就可以直接比较。
3 酶制剂的质量评价及选择
3.1质量评价
应用酶制剂的目的是帮助动物充分消化吸收饲料中的营养物质，提高饲料利用率，降低饲料成本，减少粪便对环境的污染。评价一种酶制剂优劣的主要指标是看它能否达到酶制剂的使用目的，因此主要从以下几方面评价：1）酶活性高低；2）酶的种类和组成比例是否能够满足所饲养的动物的需要；3）酶制剂是否能在动物消化道中对所使用的饲料发挥预期的作用。
3.2 酶种类选择
3.2.1 根据动物种类选择
不同动物对酶种的要求有差别，见表5。
表5 不同动物对酶的要求
|
|
猪 |
家 禽 |
反刍动物 |
水产动物 |
|
需添加的主要酶种 |
内源消化酶、降解抗营养因子的酶 |
内源消化酶、降解抗营养因子的酶（要求更高酶活力） |
以纤维素酶为主 |
内源消化酶为主，草食性种类补充半纤维素酶和纤维素酶 |
3.2.2根据动物生理需要选择
在同种动物不同生理状况下对酶有不同需求：1）消化机能尚未健全的幼年动物、由于疾病或衰老引起消化酶分泌不足的动物必须添加酶制剂帮助消化；2）健康成年动物当自身所产酶能完全满足充分消化之需要时不需添加；3）当饲料中某些成分过多、有抗营养因子存在，阻碍正常消化过程，自身所产生的酶不能将底物完全消化时应该添加酶制剂。生产实践表明，我国的高品质饲料中，仍有30%干物质、25%总能、50%总氮和55%磷不能被健康成年动物消化吸收，从粪便中排泄掉了，说明即使是健康成年动物对高品质精饲料的消化吸收，也不完全，有必要添加酶制剂。由于健康成年动物的消化不良多由饲料中抗营养因子引起，因此只添加助消化的酶制剂效果不明显，必须加入降解相应抗营养因子的外源酶消除抗营养因子，这样动物的内源消化酶才能充分发挥作用。加入外源酶种类主要根据日粮类型、日粮中抗营养因子的种类来选择。
3.2.3根据降解日粮中抗营养因子的不同，有针对性地添加不同的外源酶。
玉米-豆粕型日粮是我国的常规日粮，通用的消除抗营养因子的最适酶种主要为木聚糖酶、果胶酶、纤维素酶。若饲料中添加了其他非常规原料，则需补充相应酶种。在我国玉米是主要的能量饲料，目前面临着玉米短缺问题，我国有丰富的小麦资源，若用小麦代替玉米作能量饲料，添加木聚糖酶可产生可观的经济效益和社会效益。
3.3酶特性选择
应根据动物消化道的生理条件来选择适合的酶。动物消化道的生理条件及酶的最适作用条件见表7、表8。
表7 动物消化道的生理条件
|
生理条件 |
猪 |
禽 | ||||
|
胃 |
十二指肠 |
空肠 |
腺胃 |
十二指肠 |
空肠 | |
|
pH 值 |
2.5~4.5 |
6~6.2 |
≈6.5 |
2~2.5 |
5.8~6.2 |
6~6.5 |
|
温度 |
38-40℃ | |||||
表8 不同酶的最适作用条件
|
|
酸性蛋白酶 |
中性蛋白酶 |
木聚糖酶 |
纤维素酶 |
α-淀粉酶 |
|
最适温度
最适pH |
50~75℃
2.5~4.3 |
30~50℃
6.5~9 |
40~60℃
4.5~10.5 |
40~60℃
2.5~5.5 |
50~90℃
3.6~6.9 |
最好选择最适温度及pH都与动物消化道的生理温度及pH相同或相近的酶，差异太大的酶不宜使用。如耐高温淀粉酶在90℃时酶活高，碱性蛋白酶能耐受强碱，但在生理条件下他们的活性往往很低。所以，要全面衡量在体内条件下的酶活力，而不应片面追求酶对高温或酸碱的耐受性。当酶的最适条件与动物消化道的生理条件差别较大时，很可能因在试管中采用最适条件测定酶活性很高，而应用时酶活性却很低。
3.4 酶活力大小比较
1）不同测定方法所得数值不可比较；2）同种测定方法在不同温度、pH、底物种类等条件下测定所得数值不可直接比较，加以分析可作定性比较，最好在完全相同条件下重新测定；3）在完全相同条件下测定，但对酶活力的定义不同时，需换算后再作比较；4）在完全相同条件下测定，且对酶活力的定义相同时，可直接比较。
总之，酶种选择搭配合理、既适用于饲养对象又适合于所用日粮种类、酶活力大小既能满足需要又不造成浪费的酶制剂，才称得上是优良的酶制剂。
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