详解纤维素酶在反刍动物饲料中的应用
3 纤维素酶在反刍动物营养中的应用
3.1 对反刍动物瘤胃的影响
在瘤胃微生物中,对纤维素降解起主要作用的是瘤胃细菌。反刍动物利用其瘤胃中固有的细菌、原生动物和真菌来消化草料中的纤维,主要是通过这此细菌产生的大量的酶的作用来分解植物细胞壁。Nsereko等研究发现,在饲料中添加分解纤维素酶制剂可以显著增加瘤胃微生物数量,分解纤维一糖的细菌数猛增;分解木聚糖酶的细菌数量也剧增;不过,分解纤维素的瘤胃细菌数量变化不大。
纤维素酶能与半纤维素酶、果胶酶,葡聚糖酶等其它内源酶酶协同作用改善瘤胃内环境。另外焦平林等在治疗患前胃迟缓的黄牛病例中,每天服纤维素40g有良好的治愈效果。
3.2 对反刍动物饲料消化率的影响
Martins等用来自黑曲霉和长枝木霉的纤维素酶处理青贮玉米和秸秆。结果表明,纤维素酶能提高青贮玉米可溶性干物质和粗蛋白含量,提高秸秆的酸性洗涤纤维和总氮水平,但不改变青贮玉米酸性洗涤纤维和总氮水平。在电镜下观察,纤维素酶的添加增加了细菌在粗料细胞壁上的定值,但对粗料细胞壁的降解和瘤胃降解没有明显影响。
Pinos-Rodrcguez等添加外源性纤维素酶对不同混合比例的牧草以及羔羊消化和瘤胃发酵的影响,发现外源性纤维素酶能提高瘤胃对干物质和中性洗涤纤维的降解率。Avellaneda等用羊草饲喂装有瘤胃、十二指肠瘘管的萨福克羊羔,结果表明,纤维素酶降低了十二指肠中性洗涤纤维含量,促进了前胃对饲草的消化。反刍动物主要以粗纤维含量较高的植物茎叶等粗饲料为主要饲料,焦平林用阉牛作对照试验,在日粮中每头牛添加纤维素酶40g•d-1饲喂60d,结果加酶组日增重892.78g,
3.3 对反刍动物生产性能的影响
在瘤胃微生物区系结构正常的情况下,添加纤维素酶能以几倍的效率提高粗纤维和其他营养物质的酵解强度,提高其消化吸收水平。在瘤胃发生病理变化即微生物区系失去平衡进入腐解过程时,高活性纤维素酶能迅速调整微生物区系结构,恢复平衡关系和正常酵解、吸收、合成过程。张学成等以添加纤维素复合酶0.1%的玉米秸秆为粗饲料饲喂荷斯坦奶牛60d,奶牛的标准乳量提高了63.03%,平均乳脂率提高了18.29%;Beauchemm等对16头杂交奶牛进行研究发现,添加纤维素酶制剂的奶牛较对照组每天摄入干物质量增加1.6kg,且产奶量每天增加1.3kg,增幅为4.2%,在奶牛饲料中添加纤维素降解酶制剂不仅能提高饲料利用率,而且还能提高产奶量。刘建昌等在奶牛的精饲料添中加复合酶,测定每头奶牛平均日产奶量,试验组比对照组提高14.89%,差异较显著。在饲料中添加纤维素酶,在降低采食量的同时会提高产奶量,其主要原因是奶牛的摄食主要受血液内的挥发性脂肪酸(VFA)的浓度的调节,VFA是纤维素的分解产物。外源纤维素酶增加了瘤胃中VFA的生成量,而瘤胃对VFA的吸收较快,大量的VFA进入血液且随其浓度的升高反馈性作用于食物调节中枢,导致采食量下降。一般认为奶牛的产奶量和乳脂率呈负相关,而试验表明,在奶牛口粮中添加纤维素酶后,随着产奶量的上升乳脂率也呈上升趋势。这说明,纤维素酶通过提高奶牛血液中的各种营养物质的含量,增强乳腺细胞对各种营养物质的摄取能力,从而维持牛奶中的各种营养物质的含量始终处于平衡状态。Schingoelhe等报道了泌乳早期的奶牛饲喂草料前在草料中添加木聚糖酶和纤维素酶的混合物并没有影响奶牛的采食量,并且与饲喂没有用此方法处理的草料相比,消耗率是基本相似的,具体原因有待于进一步研究。
4 纤维素酶在生产应用中存在的问题与展望
纤维素酶作为绿色饲料添加剂,其应用前景非常广阔,但在目前推广应用中还存在如下问题:
a.生产纤维素酶的菌株产量低,成本偏高。要加强菌种选育和发酵提取工艺等基础研究工作,提高产酶活性,降低生产成本,特别注意利用基因重组技术选育高活性菌株。
b.纤维素酶对饲料的作用机制尚未清楚,对不同饲料最佳添加量、添加时间和方式也不十分清楚。国内外有关纤维素酶应用的研究报道很多,但纤维素酶对畜禽消化生理的影响,对于不同酶活性的产品、不同动物种类、不同发育阶段动物消化酶系的变化及纤维素酶添加后对内源酶活力影响的研究尚不够深入,因此在实际应用中往往因用量不当而影响应用效果。
c.稳定性问题纤维素酶是一种微生物制剂,对温度、湿度、酸和碱等敏感,处理不当易失活,而对其进行稳定化处理的研究还不多,导致饲用效果不稳定。
d.没有统一的纤维素酶活性标准与检测方法,其生物学评价试验方法不规范。因此,须加强科研部门间的协作,尽快制定我国统一的纤维素酶质标准和检测方法。
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