酶制劑是指從生物中提取的具有酶特性的一類物質,主要作用是催化食品加工過程中各種化學反應,改進食品加工方法。中國已批準的有木瓜蛋白酶、α—淀粉酶制劑、精制果膠酶、β—葡萄糖酶等54種。酶制劑來源于生物,一般地說較為安全,可按生產需要適量使用。
1.淀粉酶類
淀粉一般是由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成。主要用于飼料工業的淀粉酶有a-淀粉酶、支鏈淀粉酶、葡萄糖淀粉酶。支鏈淀粉酶的特點是,能專一性的切開支鏈淀粉和糖原等分支點的a1-6糖苷鍵,形成直鏈淀粉。所以將該酶與其他淀粉酶配合使用,可使淀粉完全糖化。
微生物中產生支鏈淀粉酶的菌種非常廣泛,最早發現的是酵母菌,此外細菌如假單胞菌、芽孢桿菌、固氮菌以及某些放線菌。目前以芽孢桿菌屬的枯草芽孢桿菌和地衣形芽孢桿菌深層發酵生產為主,后者產生耐高溫酶。另外也用曲霉屬和根霉屬的菌株深層和半固體發酵生產。
近年來支鏈淀粉酶作為淀粉酶中的一個新品種應用于飼料工業和食品工業。目前飼料中的主要成分是玉米,其中支鏈淀粉難以利用,造成飼料的浪費。如添加一定的支鏈淀粉酶,再在動物內源和外源淀粉酶的作用下,就能很好的消化吸收,提高飼料利用率,降低成本。
2.蛋白酶類
蛋白酶是催化蛋白質水解的酶類,是農業上應用最多的酶制劑之一。蛋白酶制劑的種類很多,重要的有胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶,等等。蛋白酶廣泛存在于人和動物的消化道中,在植物及微生物中含量豐富。由于動植物資源有限,農業上用蛋白酶制劑主要通過微生物發酵來生產,所以飼用蛋白酶主要來源于微生物,生產蛋白酶的微生物種類很多,有細菌和真菌,如芽孢桿菌屬(Bacillus)、曲霉屬(Aspergillus)、青霉屬(Penicillum)。
在實際生產中用地衣形芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌以深層發酵生產細菌蛋白酶;用鏈霉菌、曲霉深層發酵生產中性蛋白酶和曲霉酸性蛋白酶。
在單胃動物飼料中添加蛋白酶主要有兩大作用,一是補充動物體內源蛋白酶的不足。幼豬和幼禽消化系統發育不完善,產酶不足,微生物活性較低,在飼料中添加蛋白酶就可以幫助幼齡動物對蛋白質的消化。二是消除抗營養因子的作用。飼料中植物性成分,特別是豆類植物,廣泛存在蛋白酶抑制劑和凝集素,它們對飼料營養價值有很大影響,不過對家禽而言,還有待進一步的研究。實驗表明,許多微生物蛋白酶可以降解動物消化道中對蛋白酶有抑制作用的蛋白酶抑制劑和凝集素,消除它們的影響,減輕這些因子的抗營養作用。
反芻動物既能利用植物性蛋白也能利用動物性蛋白,大部分植物蛋白和全部的非蛋白氮被瘤胃中微生物分解,合成菌體蛋白,菌體蛋白被動物分泌的蛋白酶消化吸收。
3.植酸酶
植酸酶是一種新型飼用酶制劑,它能水解飼料中的植酸或植酸鹽,釋放出磷酸根離子和被植酸螯合的大量鋅、銅、鈣、錳等礦物元素,使這些營養成分能被有效的吸收利用,提高動物對磷的利用率,減少磷對環境的污染。
植酸酶經近10 年發展,我國已經從一個完全依賴進口的國家發展成為全球最大的植酸酶生產國。根據中國飼料工業協會統計,2006 年我國飼用酶制劑總產量2.65 萬噸,2010年達到8.49 萬噸,年均復合增長率33.78%,其中,飼用復合酶總產量4.62 萬噸,飼用植酸酶總產量3.87 萬噸。
4.纖維素酶
纖維素酶是由多種水解酶組成的一個復雜酶系,在分解纖維素時起生物催化作用,自然界中很多真菌都能分泌纖維素酶。習慣上,將纖維素酶分成三類:C1酶、Cx酶和β葡糖苷酶。C1酶是對纖維素最初起作用的酶,破壞纖維素鏈的結晶結構。Cx酶是作用于經C1酶活化的纖維素、分解β-1,4-糖苷鍵的纖維素酶。β葡糖苷酶可以將纖維二糖、纖維三糖及其他低分子纖維糊精分解為葡萄糖。 纖維素酶廣泛存在于自然界的生物體中。細菌、真菌、動物體內等都能產生纖維素酶。一般用于生產的纖維素酶來自于真菌,比較典型的有木酶屬(Trichoderma)、曲霉屬(Aspergillus)和青霉屬(Penicillium)。
產生纖維素酶的菌種容易退化,導致產酶能力降低。不同來源的纖維素酶其結構和功能相差很大。由于真菌纖維素酶產量高、活性大,故在畜牧業和飼料工業中應用的纖維素酶主要是真菌纖維素酶。 3.5果膠酶
分解果膠的一個多酶復合物,通常包括原果膠酶、果膠甲酯水解酶、果膠酸酶。通過它們的聯合作用使果膠質得以完全分解。天然的果膠質在原果膠酶作用下,轉化成水可溶性的果膠;果膠被果膠甲酯水解酶催化去掉甲酯基團,生成果膠酸;果膠酸經果膠酸水解酶類和果膠酸裂合酶類降解生成半乳糖醛酸。
果膠酶能有效降解飼料中存在的非淀粉多糖等抗營養因子,摧毀植物細胞壁結構,促進細胞內營養物質釋放,提高飼料中營養物質的利用效率;促進蛋白質的合成,提高瘦肉率;抑制腸道有害微生物生長,增加有益菌的數量,維持動物腸道微生物的動態平衡等作用。 果膠酶的生產菌株主要包括曲霉屬、青霉屬、鐮孢屬、克魯維氏酵母等。
版權聲明