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张泽虎:蛋白酶对猪氨基酸消化率的影响

日期:2017-09-05 10:24:01

作为动物本身可以分泌的内源酶的一种——蛋白酶,由于其特殊性、复杂性,一直以来都是作为复合酶的一个组分被使用。近年来由于养殖者对动物生产最大潜能的开发、蛋白原料价格的上涨以及由简单日粮向复杂日粮的转变,科研工作者对于单一蛋白酶和复合蛋白酶的研究也日渐增多。蛋白酶针对蛋白质中的肽键进行水解,最终的产物是氨基酸,因此外加蛋白酶改善动物生长性能的前提主要是其能否对动物氨基酸消化利用率产生有利影响。

蛋白酶在家禽上的研究开始较早,近年来在猪上的研究也显示添加蛋白酶可以降低豆粕中的大豆球蛋白和β伴大豆球蛋白抗营养因子进而减少仔猪腹泻、促进仔猪生长性能、改善仔猪和生长猪的氨基酸消化率。

1.对猪必需氨基酸(EAA)和非必需氨基酸(NEAA)消化率的影响

必需氨基酸的营养对养殖动物至关重要,而非必需氨基酸尤其是其中一些功能性的NEAA不足也会影响猪的免疫和生产性能。通过添加有效的蛋白酶不仅可以提高EAA的消化率,同时蛋白酶也可以提高NEAA的消化率(图1)。

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Wang et al.(2011)研究了两个不同剂量(0.05%Vs0.10%)蛋白酶处理组对32.3kg生长猪的氨基酸消化率的影响,发现EAA的平均AID由对照组的80.83%分别提高至83.56%和84.26%,改善了3.38%和4.24%;NEAA的平均AID由对照组的77.60%分别提高至80.00%和80.75%,改善了3.09%和4.06%。Guggenbuhlet al.(2012)对28日龄断奶仔猪进行了分阶段消化率的测定:第一阶段是从断奶开始并在第14天进行屠宰取回肠末端食糜测定,结果显示这一期蛋白酶对粗蛋白、总氨基酸、EAA、NEAA的AID影响都不显著;

第二阶段是断奶后第15-29天,于第29天测定,结果显示蛋白酶显著改善了粗蛋白、EAA、NEAA及支链氨基酸的AID,改善率分别为6.68%、5.24%、7.22%和5.81%。Yu et al.(内部资料)在13.5kg仔猪阶段添加包被的复合蛋白酶,显著提高了仔猪对粗蛋白、总氨基酸的消化率,改善率分别为5.90%和3.33%;平均EAA和NEAA的改善率分别为2.91%和5.17%。Yang et al.,(内部资料)对20.23kg的生长猪日粮添加包被的复合蛋白酶,显著的将粗蛋白的消化率由对照组的76.39%提升至82.85%,改善率为8.46%;总氨基酸的AID由73.34%显著升高到77.07%,改善了5.09%;平均EAA和NEAA的AID改善率分别为4.61%和5.46%。

2.对猪单一氨基酸消化率的影响


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图2 蛋白酶对猪日粮每种氨基酸消化率的影响

Wang et al.(2011)的试验中,两个蛋白酶梯度组对于氨基酸AID提升趋势相似,色氨酸、异亮氨酸、丙氨酸提升幅度较大,其中0.10%添加组对色氨酸提升幅度最高达到9.42%;其他显著改善的氨基酸还包括精氨酸、组氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、谷氨酸和脯氨酸。Guggenbuhl et al.(2012)的研究中第一阶段(断奶后1-14天)没有任何氨基酸被显著改善,第二阶段(断奶后15-29天)提升幅度最高的氨基酸分别是甘氨酸、缬氨酸和脯氨酸,改善率分别为12.41%、8.86%和8.65%;

其他被显著改善的氨基酸包括:总含硫氨基酸、精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸。作者在分析第一阶段蛋白酶没有发挥作用时给出的可能原因是该阶段正处于断奶后胰腺分泌蛋白酶的指数增长期,因此外加蛋白酶的活性可能被内源酶的新陈代谢所掩盖。但是这个解释也是值得商榷的,因为通过第二阶段的结果可以看出外加蛋白酶的水解位点与内源蛋白酶有区别,即使内源蛋白酶分泌处于指数增长,但是并不能对原料中的蛋白质完全分解,因此似乎不会出现这种现象。其原因值得进一步研究。

Yu et al.(内部资料)测定了包被的复合蛋白酶对仔猪18种氨基酸的AID,其中有9种得到显著改善,分别是异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸、胱氨酸、甘氨酸、丝氨酸;提高幅度最高的是胱氨酸、丙氨酸和苏氨酸,分别改善了18.25%、7.13%和6.40%。而Yang et al.(内部资料)在对生长猪的研究中证明该蛋白酶显著提升了组氨酸、酪氨酸、丙氨酸等,提升幅度最高的这三种氨基酸改善率都超过了10%。

3 展望

有效的蛋白酶可以提高动物对日粮氨基酸的消化率、促进生长性能、减少氮排放、提高疾病状态下动物的生长性能,也可以降低饲料成本、在低蛋白日粮中使用而不影响动物生长性能。未来对对饲用蛋白酶的研究应关注以下几个方面:

(1)单胃动物对蛋白质的消化主要在胃和小肠中进行,因此理想的外源添加蛋白酶应该是在两个消化部位都可以发挥活性,这就需要酸性蛋白酶和中性、碱性的蛋白酶共同作用(如果是中碱性蛋白酶还需要考虑胃酸的影响);

(2)考虑各种原料中蛋白质结构的不同,如大豆球蛋白和高粱醇溶蛋白等,这些动物内源分泌的蛋白酶并不能高效的对其降解,因此需要针对性的进行筛选,复合蛋白酶酶切位点更多、组成更为合理;

(3)大多数饲料都是需要高温制粒的,因此蛋白酶的热稳定性也不应该忽视;

(4)外源添加的蛋白酶只能是作为辅助手段弥补内源酶分泌不足或者不能高效降解的缺点,而不是通过盲目添加高蛋白酶活影响内源酶的分泌。总之,只有有效的蛋白酶才能成为“饲料中的多种氨基酸”。


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