纖維素酶在動物飼料中的應用

纖維素酶是一類能將纖維素水解成葡萄糖的多組分酶系的總稱，又稱纖維素酶系。酶系之間發生協同作用，分解纖維素產生寡糖和纖維二糖，最終水解為葡萄糖。然而，在當前飼料行業面臨資源短缺的情況下，一方面地球上最豐富的可更新資源--纖維素沒有得到充分利用，另一方面反芻動物內源酶的不足降低了飼料的消化率和利用率。因此，纖維素酶作為一種高活性生物催化劑在反芻動物飼料生產中有著廣闊的應用前景。本文僅就纖維素酶的作用機制及其在反芻動物飼料的應用效果作一簡要闡述。

　　1纖維素酶的作用機制

　　1.1提高營養物質的消化吸收

　　纖維素酶除可以分解纖維素、半纖維素之外，還可以促進植物細胞壁的溶解，使更多的植物細胞內容物溶解出來，并能將不易消化的大分子多糖、蛋白質和脂類降解成小分子物質，有利于動物胃腸道的消化吸收。

　　1.2補充內源酶的不足

　　纖維素酶可以激活內源酶的分泌，補充內源酶的不足，并對內源酶進行調整，保證動物正常的消化吸收功能，起到防病、促生長的作用。

　　1.3消除抗營養因子的影響

　　半纖維素和果膠等部分溶于水后會產生黏性溶液，增加消化物的黏稠度，對內源酶造成障礙，而添加纖維素酶可降低黏稠度，增加內源酶的擴散，提高酶與養分的接觸面積，促進飼料消化，從而促進動物健康生長。

　　1.4纖維素酶系的協同作用

　　纖維素酶制劑是一種由蛋白酶、淀粉酶、果膠酶和纖維素酶等組成的多酶復合物，在這種多酶復合體系中，一種酶的產物可以成為另一種酶的底物，從而使消化道內的消化作用得以順利進行。即纖維素酶除直接降解纖維素、促進其分解為易被動物消化吸收的低分子化合物外，還和其它酶共同作用，提高奶牛對飼料營養物質的分解和消化。

　　2纖維素酶在反芻動物飼料中的應用效果

　　2.1提高青貯飼料的品質

　　青貯是通過有益微生物的增殖，將原料中的發酵底物（可溶性糖）轉化成乳酸等酸類物質，創造酸性環境，抑制有害微生物增殖，從而保存原料的營養成分的過程。研究表明，在青貯過程中添加纖維素酶制劑，通過纖維素酶對植物細胞壁的分解，促進乳酸發酵，降低青貯飼料中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，提高青貯飼料的消化率。

　　孫娟娟等（2007）報道纖維素酶能顯著降低羊草青貯飼料的pH，提高乳酸含量（P<0.05）。陳娥英等（2007）在象草青貯中添加綠汁發酵液與纖維素酶的復合物，可降低青貯的pH和氨態氮，提高干物質的回收率和粗蛋白含量，有利于提高青貯品質。薛艷林等（2007）的研究結果表明，在小麥秸黃貯飼料中添加纖維素酶能夠顯著降低小麥秸青貯飼料的pH、氨態氮、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量（P<0.05），同時顯著提高乳酸、總酸和粗蛋白含量（P<0.05）。

　　Sheperd等（1995）在青貯紫花苜蓿時添加纖維素酶和乳酸菌，結果發現：中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量顯著降低（P<0.05），同時也顯著降低了pH（P<0.05），而且在發酵完成后，由于酶解作用仍在進行，因此糖含量仍在繼續增加。

[NextPage]

　　2.2增加日增重，改善飼料消化率

　　日糧中添加纖維素酶，可以提高飼料消化率和利用率，增加動物對營養物質的吸收。鄧玉英等（2010）報道，斷奶羔羊日糧中添加0.5%纖維素酶，與對照組相比，試驗羊平均日增重提高4.22%（P>0.05），料重比降低5.20%，并且腹瀉率也明顯減少。王平等（2008）報道，添加纖維素復合酶對育肥綿羊生長有顯著的促進作用，可提高日增重43.98%（P<0.01），降低料重比30.55%（P<0.01）。祁宏偉等（2000）研究表明，基礎日糧中添加0.2%的復合纖維素酶，閹牛的日增重效果最好。其原因可能是適當的補充了牛瘤胃中內源酶的不足，從而改善了消化道環境及動物體生理機能，提高了動物對粗纖維及其他養分的消化吸收，促進畜體更好地生長發育。Knownlton等（2002）也有類似報道。李曉東等（2007）研究發現，低蛋白日糧加入0.2%復合纖維素酶制劑有提高粗纖維消化率的趨勢（P>0.05）；而低日糧能量水平添加加酶制劑，可以顯著提高（P<0.05）粗脂肪的消化率、鈣的吸收率。

　　另外，纖維素酶的另一種添加方式為體外酶解法，即把纖維素酶與秸稈或其他粗飼料拌勻后，在一定的溫度、濕度和pH值下堆積或密封發酵一定時間后，晾干或直接飼喂動物。金加明等（2007）報道，使用纖維素酶酶解的小麥秸稈飼喂小尾寒羊，每只試驗羊平均日增重148g，比對照組提高68.2%（P<0.05）；盈利56.1元，比對照組高32.7元，經濟效益提高139.7%。姜桂俠和薛白（2007）采用兩種方法，分別將5g纖維素酶制劑加到精料中和噴灑在麥秸稈草上，研究其對牦牛的應用效果。結果表明：兩個試驗組均顯著提高了干物質的消化率和平均日增重（P<0.05），分別比對照組提高了4.57%、6.18%和42.85%、35.71%，但兩個試驗組差異不顯著（P>0.05）。張蘇江等（2007）報道，粗飼料經FE808纖維素復合酶處理后，有利于提高DM消化率和CF、CP、Ash利用率，并且對駱駝刺、苜蓿和鹽穗木效果較好，對棉稈也有一定的效果。

　　2.3增加反芻動物產奶量，改善奶品質

　　大量研究表明，將纖維素酶添加到粗飼料、谷物或精料中，可以提高反芻動物的產奶量，改善奶品質。王照忠等（2007）在奶牛日糧中添加1%的纖維素復合酶，試驗組平均乳脂率較對照組提高了1.03個百分點，提高了22.1%（P<0.01）。馬雙青等（2008）的試驗結果表明：奶牛日糧中添加占精料量1%的復合纖維素酶制劑，可顯著提高產奶量（P<0.05）；乳脂率略有提高，但無明顯差異。周利芬等（2006）報道，荷斯坦奶牛日糧中添加不同劑量的纖維素酶制劑，結果發現：試驗組平均日產奶量分別比對照組提高1.05kg（5.73%）、0.88kg（4.84%）、0.66kg（3.62%）、0.51kg（2.81%），但差異均不顯著（P>0.05），其中50g/t的纖維素酶A效果最好。呼和等（2001）在奶牛日糧中添加0.1%以纖維素酶為主的復合酶，奶牛產奶量比試驗組平均提高2.5kg，提高9.47%（P<0.05），試驗組的乳脂率、乳蛋白、乳糖、乳中干物質并不隨產奶量的增加而下降，而略有提高或保持不變，且經濟效益顯著提高。劉建昌等（2001）在荷斯坦奶牛的配合精料中添加0.1%的纖維素酶制劑，經過60d試驗后發現，試驗牛日均產奶量提高了14.89%（P<0.05），試驗組每頭牛每日多收入5.41元。尹清強等（1991）報道，奶牛日糧加入50g/（頭?d）纖維素酶后，可以提高產奶量8.30%，每千克產奶量的飼料消耗下降10.0%，其經濟效益非常明顯。

　　朱國生和李中利（2002）采用體外酶解法，使用添加纖維素酶制成的玉米秸青貯料，飼喂奶山羊后發現，試驗組比對照組泌乳量提高6.9%，乳脂率略有升高（P>0.05）。

　　2.4改善瘤胃發酵功能

　　關于纖維素酶對瘤胃發酵功能的研究，目前報道較少。井長偉等（2006）在裝有永久性瘤胃瘺管的小尾寒羊日糧中添加不同劑量的嗜熱毛殼菌纖維素酶，研究其對瘤胃發酵功能的影響。結果表明：各組試羊瘤胃乙酸、丙酸及總VFA濃度的變化規律基本相同，即喂料后逐漸上升，其中乙酸和總VFA濃度在2h后達到最高點，丙酸濃度在4h達到最高點，隨后平穩下降于飼喂前降至最低點，再次采食后又重復出現此規律。其中0.6%水平組在08:00、09:00、14:00、17:00、20:00、21:00和23:00的乙酸和總VFA產量顯著或極顯著高于對照組（P<0.05或P<0.01）；并且0.6%纖維素酶制劑在10:00和23:00同對照組相比顯著降低了瘤胃pH值（P<0.05）；尹清強和陳樹興（1998）研究結果表明，30g/（d?只）纖維素酶可明顯地提高綿羊瘤胃液中蛋白酶和CMC酶活力，并提高乙酸、丙酸和丁酸的產量（P>0.05）。

　　3結束語

　　目前，纖維素酶的研究已引起國內外學術界的廣泛關注，涉及領域不僅包括飼料行業，還有食品、紡織、生物能源開發等行業。因此，纖維素酶作為一種高效、安全的生物催化劑，它的應用前景是非常廣闊的。但是，飼料行業中纖維素酶仍然存在菌種產量低、成本高，易失活，添加量和添加方式不明確等一系列問題。今后必須對上述問題進行進一步研究和探討，加速纖維素酶的生產和推廣應用，保證其應用效果，從而促進反芻動物飼養業的健康發展。-