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摘 要：外源性酶已广泛应用于家禽日粮中以提高其生产性能。然而，评价酶的功效及扩大酶的利用以调节家禽日粮的配方组成还有待进一步研究。植酸酶在提高家禽生产性能及减少磷对环境的污染方面尚未获得预期的效果，这部分归结于日粮中非目标纤维组分潜在的不利影响，亦或是对家禽日粮中磷的精确需要量研究不足和存在在日粮配方中使用过大安全限量的趋势。酶制剂在小麦、大麦或黑麦为基础成分的日粮中效果良好，但是在玉米、豆粕型基础日粮中作用不明显，可能主要是与这些谷物中的非淀粉多糖（NSP）组成不同有关。家禽日粮中亚麻籽使用的增加意味着需要扩大研究领域，以开发出能够消除亚麻籽中非淀粉多糖组分潜在不利影响的高效酶制剂。本文将介绍酶制剂开发过程中需面临的此类挑战及所获的成果。
关键词：酶制剂；家禽；生产性能；利用率
近年来，通过向饲料中添加外源性酶来提高其营养学价值已成为众人协力研究的领域。众多报道显示，在北美地区，向家禽日粮中添加合适的植酸酶、碳水化合物酶和其他酶类，可以提高玉米、豆粕和其他饲料原料的营养价值，进而提高经济回报。
通过添加酶制剂来提高日粮的生产价值可从以下几方面得到实现：⑴促使植酸水解以释放出磷；⑵解除植物细胞壁的营养包裹作用，进而提高能量和氨基酸的利用率；⑶溶解细胞壁中非淀粉多糖，提高其在动物后肠内的发酵效率，进而改善能量的综合利用率；⑷裂解某些类型的糖-蛋白链，提高氨基酸的利用率，⑸用酶的水解作用消除日粮中某些非淀粉多糖（NSP）的抗营养特性，使其成为益生类营养成分，进而可促进幼禽肠道的健康发育。
本文的目的是综述文献中有关酶在家禽日粮中的应用状况，进而证明并讨论与酶使用和功效有关的某些误解和不足。综合笔者所在研究小组及过去5～6年内在同行评议杂志中发表的数据，以阐明不同酶的作用模式，并证明酶和底物之间的作用关系。旨在说明酶的潜在功效（或不足），并研究出在玉米型和豆粕型日粮中更有效地应用酶制剂的策略。对在以增加蛋和禽肉中ω-3 脂肪酸含量为目的而使用亚麻籽仁的高纤维日粮中添加酶制剂提供某些建议。
1 植酸和植酸酶的功效
与植酸（Phytic Acid，PA）有关的不良作用在一定程度上可以通过使用外源性植酸酶得到减轻。研究表明，家禽日粮中添加植酸酶能提高磷的消化率和利用率，减少其向环境中的排放量（Applegate等，2003；Pennet等，2004；Angel等，2006；Leytem等，2007）。然而，多项研究表明，用植酸酶来释放植酸中的磷还远远不彻底，家禽日粮中的植酸磷释放比例平均仅为20 %（表1）。虽然普遍可接受的是添加酶后，肉鸡日粮中的有效磷能降低至少0.1个百分点或更多，但据此看来报道的植酸磷消化率值并没有证明这种程度的下降是正确的。
根据研究1和研究2的结果，植酸磷的释放程度似乎与外源性植酸酶的添加量无直接的关系，但很可能与植酸分子比较难以进行水解的这一事实有关。这很可能是因为形成了不溶性的植酸-钙复合体（Tamim等，2004）。植酸盐的水解主要发生在家禽的前胃（嗉囊、腺胃、肌胃）中，其腔内的pH值可增强植酸酶的活性和植酸盐的溶解性（Selle和Ravindran，2007），因此，消化道环境及食糜流过消化道的时间是植酸酶发挥功效的重要决定因素。
饲料制粒和储存温度等因素会影响植酸酶功效的发挥，该不良影响或可经包被处理、颗粒化或者在饲料制粒后添加加以消除。为解决这一问题，研究人员选用了位于加拿大西部的两个饲料加工厂生产的颗粒状及未处理的粉末状植酸酶产品进行酶的热稳定性比较研究。结果表明（表2），经过制粒过程后，两个厂家的两种酶产品活性损失率较高，其中颗粒酶损失率略低。有意思的是，该研究使用的调质温度还没有达到美国饲料加工厂的常用制粒温度。
在评价植酸酶功效时，要考虑酶颗粒的粒度大小。因为在经过上消化道关键部位的短时间内，大颗粒植酸酶会导致食糜中酶-底物的分布不均，影响植酸盐底物的有效水解，导致植酸磷释放的延迟。如表3所示，饲料中添加大颗粒植酸酶时，家禽需要摄入5 g饲料才能摄入1粒或1片颗粒酶B或酶C，而获得1粒酶A时需要摄入的饲料不及1 g。
2 水解非淀粉多糖（NSP）提高植酸酶功效的意义
家禽日粮中添加能够促进植酸酶释放磷的非淀粉多糖酶，已成为提高植酸酶功效的手段之一。研究表明，非淀粉多糖酶能够通过消除植物细胞壁对营养物质的包裹作用及降低食糜粘度来提高家禽的养分利用率。与此相似，多价阳离子可以和饲料及食糜中的植酸结合，而NSP又能结合多价离子，非淀粉多糖酶也可通过消除非NSP与植酸的螯合作用来提高植酸酶的功效（Kim等，2005）。但是，关于非淀粉多糖酶加入含植酸酶的日粮中能否影响植酸酶功效存在争议。由表4中磷的表观消化率结果可知，饲料中加入木聚糖酶或将木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶适当比例混合后进行添加，均没能提高植酸酶的功效，这可能与纤维组分的复杂性和更准确地说细胞壁结构（需要一种含更多品种的非淀粉多糖酶以使NSP得到有效的解聚）有关系。
最近，Woyengo等对玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶和NSP复合酶的加性效应进行了研究，以探讨解决NSP-纤维复合体的方法。表5显示，试验日粮处理组分为阳性对照组（PC）、阴性对照组（NC，低磷、不加植酸酶组）、植酸酶组（低磷 600 U/kg植酸酶）和复合酶组（低磷 600 U/kg植酸酶 碳水化合物复合酶——Superzyme OM）。结果（表5）显示，与3个低磷组相比，饲喂PC组日粮的家禽增重和胫骨灰分含量较高。日粮中加入植酸酶能够改善家禽的增重，其中复合酶组的家禽表现更为明显。与植酸酶组相比，复合酶组家禽的饲料转化率更高。研究人员注意到，饲料中加入植酸酶能够提高磷的回肠消化率，在加入碳水化合物复合酶后，复合酶组家禽的磷消化率可与阳性对照组的持平。相比较NC组，植酸酶组家禽的胫骨灰分含量升高，但在加入碳水化合物复合酶后没有继续出现显著升高。 3 补充植酸酶对磷排泄量和环境污染的
影响
近年来研究人员注意到，为增加磷的可溶性，在肉鸡日粮中只添加植酸酶而没有适当地减少非植酸磷的添加量，排泄物将增加土地中的磷含量，进而对环境带来不利影响（加速藻类植物和水生植物的生长）（Angel等，2005；McGrath等，2005）。导致日粮中磷过量添加的原因有：⑴饲料原料中非植酸磷含量的不确定性，⑵NRC推荐磷需要量的保守性，结果⑶加入植酸酶后饲料中磷添加量减少的程度不大，超出有效磷的安全剂量范围。例如，玉米的非植酸磷含量为0.03 %～0.15 %，豆粕为0.15 %～0.35 %，利用这些不同来源的原料时，其非植酸磷含量差异很大（Hubbell，1989；NRC，1994；Ewing，1997；IMC-Agrico，2000；Leeson和Summers，2005）。Manangi和Coon（2006）研究表明，从美国不同来源的多种原料中采集25种豆粕样本，测得其非植酸磷含量范围在0.23 %～0.47 %。另外，Waldroup等（2000）的研究结果显示，如果以胫骨灰分作为评价指标，肉鸡（1～21日龄）的非植酸磷需要量应为0.39 %，而不是普遍认为的0.45 %。
图1中磷沉积率数据展示了饲料中植酸酶添加与环境中磷污染的关系（Cowieson等，2006；Elkhalil等，2007；Leytem等，2008）。不考虑植酸酶活性水平的影响，阳性照组（磷水平适当）的磷沉积率平均值达51 %，阴性对照（低磷组）均值为50 %，阴性对照 植酸酶组均值为60 %，将这些数据用日粮中实际的磷含量来表示时（表6），阴性照组和阴性照组 植酸酶组磷保留率分别为0.30 %和0.34 %，磷排泻率分别为0.26 %和0.22 %。总体而言，磷排放量还是很高，这表明饲料原料中的有效磷及磷需要量有待进一步研究确定，可在肉鸡日粮中更准确地使用有效磷值及降低安全剂量范围，使得排放到环境中的磷最少化。
4 植酸酶对家禽生长性能和养分利用率
的影响
许多研究指出，低磷日粮中添加植酸酶能提高家禽的生长性能和养分利用率，但是和添加适宜磷的正对照组相比，影响不显著或影响极小。近年来的研究表明，肉鸡日粮中添加植酸酶对其生长性能和蛋白质及氨基酸的利用率影响很小（表7），而且Martinez-Amezcua等（2006）和Cowieson等（2006）的研究指出，添加植酸酶组的赖氨酸消化率和对照组相比差异也不显著。在蛋鸡日粮中添加植酸酶后的影响结果汇总如表8所示，跟适量加磷组相比，低磷日粮中添加植酸酶后获得相同的生产性能。Hughes 等（2008）研究发现，即使在磷添加量很低的日粮中加植酸酶也能获得相同的产蛋量；因此，蛋鸡日粮中的磷需要量有待进一步研究，蛋鸡日粮的高钙含量一直被认为会对植酸酶的作用产生一定的负面影响，使用不适于加热的粉状饲料也可能成为获得以上结果的限制因素。
5 非淀粉多糖和非淀粉多糖酶
非淀粉多糖是家禽日粮中传统纤维型原料的主要组分，由纤维素和非纤维素多糖组成。谷物类粮食（如玉米）中的非淀粉多糖主要由阿拉伯木聚糖和β-甘露聚糖组成，而豆粕和菜籽粕中的非淀粉多糖主要由阿拉伯半乳聚糖、半乳聚糖、半乳糖甘露聚糖、甘露聚糖和果聚糖组成。大麦、黑麦和小麦中的可溶性粘性β-甘露聚糖和阿拉伯木聚糖能够阻碍消化酶和营养物质的接触，并阻碍食糜的运动和水解产物向肠道粘膜的输送，导致动物生产性能的下降（Graham和Aman，1991）。另外，研究证明，粘性粪便与β-甘露聚糖和阿拉伯木聚糖的高持水力有直接的关系。为消除抗营养因子，在过去30年里已经研制出β-甘露聚糖酶和木聚糖酶，除了降低粘度外，非淀粉多糖组合酶还能有效地减少细胞壁对营养物质的包裹作用，提高蛋白质、淀粉和能量的利用率。
近年来研究人员将木聚糖酶和甘露聚糖酶应用于肉鸡或火鸡的玉米-豆粕型日粮中，以研究酶对家禽生长性能的影响。玉米或豆粕中的非淀粉多糖不会造成粘度问题，也可以将多种碳水化合物酶结合起来用于有效降解细胞壁。日粮中添加酶制剂后对肉鸡和火鸡的体重和耗料增重比有少量的提高（表9），但对蛋鸡的产蛋性能没有影响（表10）。
6 针对玉米-豆粕型日粮的酶制剂
在家禽和猪的饲料市场中，玉米和豆粕占主导地位，因此在玉米-豆粕型日粮中加入酶制剂可能具有一定的经济效益。到目前为止，专门针对玉米型-豆粕型日粮的两种主要成分及其NSP组分的蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶的研究尚未取得成功。
致力于研究专门针对玉米-豆粕型日粮的酶制剂是有必要的，在此过程中可作如下假设：⑴玉米豆粕中的水溶性非淀粉多糖不会引起粘度问题；⑵淀粉能够充分消化，不过不能完全消化；⑶寡糖含量相对较高，并可作为能量来源被有效利用；⑷非淀粉多糖，包括阿拉伯木聚糖、葡聚糖、纤维素、甘露聚糖、半乳甘露聚糖和果聚糖，均能作为能量来源，且有利于肠道健康；⑸豆粕中的一些糖蛋白可能无法被动物有效利用。
已完成的多项研究以玉米和豆粕中的NSP为研究对象。利用多种碳水化合物复合酶在体外能使玉米和豆粕中NSP的明显解聚的原理（Meng等，2005），因此进行了一项试验以测定NSP酶在饲喂半纯合的玉米型和玉米-豆粕型肉鸡日粮中的酶解效应（表11）。结果，添加酶可使玉米型日粮组的肉鸡增重提高（P=0.054）），料重比显著改善（P<0.05）；而玉米-豆粕型日粮组的肉鸡体重（P=0.07）和料重比（P=0.08）均无明显改变。这表明，与半纯合日粮（单独加入大豆蛋白）相比，豆粕型日粮中含有一些不可被利用的营养物质。由表12可知，酶制剂对日粮非淀粉多糖的消化率和真代谢能值有显著（P<0.001）的影响，而对淀粉消化率的影响不明显（P>0.05）。玉米型日粮中添加酶制剂，对淀粉的回肠消化率有极显著的影响（P<0.001），玉米-豆粕型日粮中添加酶制剂对蛋白的消化率有极显著的影响（P <0.001）。现有的研究证明，当通过收集排泄物进行淀粉消化率测定时，饲喂玉米型日粮的肉鸡有较高的淀粉消化率；但在回肠水平上，此类肉鸡的淀粉消化较低。这表明淀粉在家禽小肠中的消化不完全，但在后肠中因受微生物的发酵而被完全消化。因此，可以得知在回肠水平上测定淀粉的消化率能够更好地反映出酶制剂的作用效果。同时还可以得知，非淀粉多糖酶可以提高玉米的营养价值。这些结果还表明，在以玉米为饲料成分的饲料中进行针对其他组分的酶制剂研究时，添加酶产生的某些有益功效可能部分来自酶制剂中含有针对玉米中非淀粉多糖组分的酶。因此，玉米-豆粕型日粮中添加复合酶制剂能够提高肉鸡的生长性能和养分利用率。 7 ω-3脂肪酸、亚麻籽仁和酶技术
为使鸡蛋富集ω-3不饱和脂肪酸，在产蛋鸡日粮中使用亚麻籽仁已成为越来越普遍的方法（Gonzalez-Esquerra和Leeson，2001）。亚麻籽仁富含ω-3不饱和脂肪酸（油脂中含量为48 %～58 %），其中亚麻酸（C18：3n3）可作为在肝脏中通过去饱和链伸长途径合成二十碳五烯酸（EPA；C 20：5n3）和二十二碳六烯酸（DHA；C 22：6n3 ）的前体，而EPA和DHA均可在鸡蛋和肉产品中沉积，随后对人类健康产生潜在的益处。然而，将磨碎的亚麻籽仁加入家禽日粮中后会造成能量利用率、生长性能和饲料转化率的下降。达不到最佳的能量利用率可能是油脂利用受限的结果，因为亚麻籽仁中大部分油脂由细胞壁中非淀粉多糖包裹。另外，不推荐将磨碎的亚麻籽仁储存起来，因为这样易导致油脂氧化，并可能引起火灾，存在一定的安全隐患。因此，饲料制粒和添加酶制剂已成为提高ω-3 脂肪酸在家禽产品中沉积的一种受关注的日粮调控手段。
笔者所在实验室的研究表明，具有可降解细胞壁活性的碳水化合物酶能够有效降解亚麻籽仁细胞壁中的非淀粉多糖，并促进全脂亚麻油的能量利用（Slominski等，2006）。由表13所示，在果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶和半乳糖甘露聚糖酶复合酶的作用下，亚麻籽仁中非淀粉多糖的降解率平均达到37.6 %。同一复合酶用于成年公鸡日粮，以利用真代谢能（TMEn）方法分析能量利用率。结果和不加酶时相比，加酶后亚麻籽仁的TMEn含量增加明显，同时脂肪和非淀粉多糖消化率出现类似的情况。蛋鸡试验获得了相似的研究结果（表14），添加酶制剂可提高产蛋量、饲料转化率、蛋壳品质和蛋中ω-3脂肪酸的沉积量（Jia等，2008）。
8 结论
8.1 植酸酶有效性
鉴于过去几年中被用于植酸酶研究的饲料资源规模，在植酸中磷释放和磷沉积量的提高上的成功程度还是令人失望的。根据回顾的多项研究，似乎存在以下几方面的原因：饲料类型及饲料加工过程引起酶的有效添加量不足，如高温调质过程导致酶活性损失；饲料及原料中磷含量估测过于保守；小肠中植酸酶很难与植酸结合。就目前的研究结果和能够显示植酸酶和各种碳水化合物酶添加效应的新数据而言，如果能实现理想的经济回报，我们似乎可以重新考虑将植酸酶应用到商业化饲喂方案中。
8.2 非淀粉多糖酶
在谷物原料是家禽日粮主要组成成分的这部分国家中，酶制剂已经成功地用于家禽生产中。然而，当这些酶用于玉米-豆粕型日粮中时，并不能取得最佳的生产性能。在对玉米和豆粕的非淀粉多糖组分进行分析后发现，要想获得理想的生产性能，需要加入多种碳水化合物酶。这也是在玉米-豆粕型家禽日粮中单独添加木聚糖酶、β-甘露聚糖酶或者混合添加木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶后，日粮性能改善不大的原因。需要加入复合酶制剂来解聚日粮中的NSP，以最终使家禽的增重、饲料转化率和营养物质的消化率达到可预见的改善目标。因此，要在商业化家禽饲喂方案上实现可行的且一致的经济回报，必须使用含有对纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶和半乳糖甘露聚糖酶经正确混合的复合酶制剂。
由于家禽日粮采用新的饲料原料变得越来越普遍，根据已知的难消化饲料组分，为玉米-豆粕型日粮开发酶制剂也可采用相同的策略。随着增值型家禽产品市场的发展，亚麻籽仁也成为家禽饲料中能量和ω-3脂肪酸的首选来源。此外，存在高水平的不可消化NSP已经限制了其在家禽日粮中的应用。然而，一旦这些抗营养因子通过添加合适的复合酶得到消除，亚麻籽仁的营养值及其利润将会得到显著提升。
关键词：酶制剂；家禽；生产性能；利用率
近年来，通过向饲料中添加外源性酶来提高其营养学价值已成为众人协力研究的领域。众多报道显示，在北美地区，向家禽日粮中添加合适的植酸酶、碳水化合物酶和其他酶类，可以提高玉米、豆粕和其他饲料原料的营养价值，进而提高经济回报。
通过添加酶制剂来提高日粮的生产价值可从以下几方面得到实现：⑴促使植酸水解以释放出磷；⑵解除植物细胞壁的营养包裹作用，进而提高能量和氨基酸的利用率；⑶溶解细胞壁中非淀粉多糖，提高其在动物后肠内的发酵效率，进而改善能量的综合利用率；⑷裂解某些类型的糖-蛋白链，提高氨基酸的利用率，⑸用酶的水解作用消除日粮中某些非淀粉多糖（NSP）的抗营养特性，使其成为益生类营养成分，进而可促进幼禽肠道的健康发育。
本文的目的是综述文献中有关酶在家禽日粮中的应用状况，进而证明并讨论与酶使用和功效有关的某些误解和不足。综合笔者所在研究小组及过去5～6年内在同行评议杂志中发表的数据，以阐明不同酶的作用模式，并证明酶和底物之间的作用关系。旨在说明酶的潜在功效（或不足），并研究出在玉米型和豆粕型日粮中更有效地应用酶制剂的策略。对在以增加蛋和禽肉中ω-3 脂肪酸含量为目的而使用亚麻籽仁的高纤维日粮中添加酶制剂提供某些建议。
1 植酸和植酸酶的功效
与植酸（Phytic Acid，PA）有关的不良作用在一定程度上可以通过使用外源性植酸酶得到减轻。研究表明，家禽日粮中添加植酸酶能提高磷的消化率和利用率，减少其向环境中的排放量（Applegate等，2003；Pennet等，2004；Angel等，2006；Leytem等，2007）。然而，多项研究表明，用植酸酶来释放植酸中的磷还远远不彻底，家禽日粮中的植酸磷释放比例平均仅为20 %（表1）。虽然普遍可接受的是添加酶后，肉鸡日粮中的有效磷能降低至少0.1个百分点或更多，但据此看来报道的植酸磷消化率值并没有证明这种程度的下降是正确的。
根据研究1和研究2的结果，植酸磷的释放程度似乎与外源性植酸酶的添加量无直接的关系，但很可能与植酸分子比较难以进行水解的这一事实有关。这很可能是因为形成了不溶性的植酸-钙复合体（Tamim等，2004）。植酸盐的水解主要发生在家禽的前胃（嗉囊、腺胃、肌胃）中，其腔内的pH值可增强植酸酶的活性和植酸盐的溶解性（Selle和Ravindran，2007），因此，消化道环境及食糜流过消化道的时间是植酸酶发挥功效的重要决定因素。
饲料制粒和储存温度等因素会影响植酸酶功效的发挥，该不良影响或可经包被处理、颗粒化或者在饲料制粒后添加加以消除。为解决这一问题，研究人员选用了位于加拿大西部的两个饲料加工厂生产的颗粒状及未处理的粉末状植酸酶产品进行酶的热稳定性比较研究。结果表明（表2），经过制粒过程后，两个厂家的两种酶产品活性损失率较高，其中颗粒酶损失率略低。有意思的是，该研究使用的调质温度还没有达到美国饲料加工厂的常用制粒温度。
在评价植酸酶功效时，要考虑酶颗粒的粒度大小。因为在经过上消化道关键部位的短时间内，大颗粒植酸酶会导致食糜中酶-底物的分布不均，影响植酸盐底物的有效水解，导致植酸磷释放的延迟。如表3所示，饲料中添加大颗粒植酸酶时，家禽需要摄入5 g饲料才能摄入1粒或1片颗粒酶B或酶C，而获得1粒酶A时需要摄入的饲料不及1 g。
2 水解非淀粉多糖（NSP）提高植酸酶功效的意义
家禽日粮中添加能够促进植酸酶释放磷的非淀粉多糖酶，已成为提高植酸酶功效的手段之一。研究表明，非淀粉多糖酶能够通过消除植物细胞壁对营养物质的包裹作用及降低食糜粘度来提高家禽的养分利用率。与此相似，多价阳离子可以和饲料及食糜中的植酸结合，而NSP又能结合多价离子，非淀粉多糖酶也可通过消除非NSP与植酸的螯合作用来提高植酸酶的功效（Kim等，2005）。但是，关于非淀粉多糖酶加入含植酸酶的日粮中能否影响植酸酶功效存在争议。由表4中磷的表观消化率结果可知，饲料中加入木聚糖酶或将木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶适当比例混合后进行添加，均没能提高植酸酶的功效，这可能与纤维组分的复杂性和更准确地说细胞壁结构（需要一种含更多品种的非淀粉多糖酶以使NSP得到有效的解聚）有关系。
最近，Woyengo等对玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶和NSP复合酶的加性效应进行了研究，以探讨解决NSP-纤维复合体的方法。表5显示，试验日粮处理组分为阳性对照组（PC）、阴性对照组（NC，低磷、不加植酸酶组）、植酸酶组（低磷 600 U/kg植酸酶）和复合酶组（低磷 600 U/kg植酸酶 碳水化合物复合酶——Superzyme OM）。结果（表5）显示，与3个低磷组相比，饲喂PC组日粮的家禽增重和胫骨灰分含量较高。日粮中加入植酸酶能够改善家禽的增重，其中复合酶组的家禽表现更为明显。与植酸酶组相比，复合酶组家禽的饲料转化率更高。研究人员注意到，饲料中加入植酸酶能够提高磷的回肠消化率，在加入碳水化合物复合酶后，复合酶组家禽的磷消化率可与阳性对照组的持平。相比较NC组，植酸酶组家禽的胫骨灰分含量升高，但在加入碳水化合物复合酶后没有继续出现显著升高。 3 补充植酸酶对磷排泄量和环境污染的
影响
近年来研究人员注意到，为增加磷的可溶性，在肉鸡日粮中只添加植酸酶而没有适当地减少非植酸磷的添加量，排泄物将增加土地中的磷含量，进而对环境带来不利影响（加速藻类植物和水生植物的生长）（Angel等，2005；McGrath等，2005）。导致日粮中磷过量添加的原因有：⑴饲料原料中非植酸磷含量的不确定性，⑵NRC推荐磷需要量的保守性，结果⑶加入植酸酶后饲料中磷添加量减少的程度不大，超出有效磷的安全剂量范围。例如，玉米的非植酸磷含量为0.03 %～0.15 %，豆粕为0.15 %～0.35 %，利用这些不同来源的原料时，其非植酸磷含量差异很大（Hubbell，1989；NRC，1994；Ewing，1997；IMC-Agrico，2000；Leeson和Summers，2005）。Manangi和Coon（2006）研究表明，从美国不同来源的多种原料中采集25种豆粕样本，测得其非植酸磷含量范围在0.23 %～0.47 %。另外，Waldroup等（2000）的研究结果显示，如果以胫骨灰分作为评价指标，肉鸡（1～21日龄）的非植酸磷需要量应为0.39 %，而不是普遍认为的0.45 %。
图1中磷沉积率数据展示了饲料中植酸酶添加与环境中磷污染的关系（Cowieson等，2006；Elkhalil等，2007；Leytem等，2008）。不考虑植酸酶活性水平的影响，阳性照组（磷水平适当）的磷沉积率平均值达51 %，阴性对照（低磷组）均值为50 %，阴性对照 植酸酶组均值为60 %，将这些数据用日粮中实际的磷含量来表示时（表6），阴性照组和阴性照组 植酸酶组磷保留率分别为0.30 %和0.34 %，磷排泻率分别为0.26 %和0.22 %。总体而言，磷排放量还是很高，这表明饲料原料中的有效磷及磷需要量有待进一步研究确定，可在肉鸡日粮中更准确地使用有效磷值及降低安全剂量范围，使得排放到环境中的磷最少化。
4 植酸酶对家禽生长性能和养分利用率
的影响
许多研究指出，低磷日粮中添加植酸酶能提高家禽的生长性能和养分利用率，但是和添加适宜磷的正对照组相比，影响不显著或影响极小。近年来的研究表明，肉鸡日粮中添加植酸酶对其生长性能和蛋白质及氨基酸的利用率影响很小（表7），而且Martinez-Amezcua等（2006）和Cowieson等（2006）的研究指出，添加植酸酶组的赖氨酸消化率和对照组相比差异也不显著。在蛋鸡日粮中添加植酸酶后的影响结果汇总如表8所示，跟适量加磷组相比，低磷日粮中添加植酸酶后获得相同的生产性能。Hughes 等（2008）研究发现，即使在磷添加量很低的日粮中加植酸酶也能获得相同的产蛋量；因此，蛋鸡日粮中的磷需要量有待进一步研究，蛋鸡日粮的高钙含量一直被认为会对植酸酶的作用产生一定的负面影响，使用不适于加热的粉状饲料也可能成为获得以上结果的限制因素。
5 非淀粉多糖和非淀粉多糖酶
非淀粉多糖是家禽日粮中传统纤维型原料的主要组分，由纤维素和非纤维素多糖组成。谷物类粮食（如玉米）中的非淀粉多糖主要由阿拉伯木聚糖和β-甘露聚糖组成，而豆粕和菜籽粕中的非淀粉多糖主要由阿拉伯半乳聚糖、半乳聚糖、半乳糖甘露聚糖、甘露聚糖和果聚糖组成。大麦、黑麦和小麦中的可溶性粘性β-甘露聚糖和阿拉伯木聚糖能够阻碍消化酶和营养物质的接触，并阻碍食糜的运动和水解产物向肠道粘膜的输送，导致动物生产性能的下降（Graham和Aman，1991）。另外，研究证明，粘性粪便与β-甘露聚糖和阿拉伯木聚糖的高持水力有直接的关系。为消除抗营养因子，在过去30年里已经研制出β-甘露聚糖酶和木聚糖酶，除了降低粘度外，非淀粉多糖组合酶还能有效地减少细胞壁对营养物质的包裹作用，提高蛋白质、淀粉和能量的利用率。
近年来研究人员将木聚糖酶和甘露聚糖酶应用于肉鸡或火鸡的玉米-豆粕型日粮中，以研究酶对家禽生长性能的影响。玉米或豆粕中的非淀粉多糖不会造成粘度问题，也可以将多种碳水化合物酶结合起来用于有效降解细胞壁。日粮中添加酶制剂后对肉鸡和火鸡的体重和耗料增重比有少量的提高（表9），但对蛋鸡的产蛋性能没有影响（表10）。
6 针对玉米-豆粕型日粮的酶制剂
在家禽和猪的饲料市场中，玉米和豆粕占主导地位，因此在玉米-豆粕型日粮中加入酶制剂可能具有一定的经济效益。到目前为止，专门针对玉米型-豆粕型日粮的两种主要成分及其NSP组分的蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶的研究尚未取得成功。
致力于研究专门针对玉米-豆粕型日粮的酶制剂是有必要的，在此过程中可作如下假设：⑴玉米豆粕中的水溶性非淀粉多糖不会引起粘度问题；⑵淀粉能够充分消化，不过不能完全消化；⑶寡糖含量相对较高，并可作为能量来源被有效利用；⑷非淀粉多糖，包括阿拉伯木聚糖、葡聚糖、纤维素、甘露聚糖、半乳甘露聚糖和果聚糖，均能作为能量来源，且有利于肠道健康；⑸豆粕中的一些糖蛋白可能无法被动物有效利用。
已完成的多项研究以玉米和豆粕中的NSP为研究对象。利用多种碳水化合物复合酶在体外能使玉米和豆粕中NSP的明显解聚的原理（Meng等，2005），因此进行了一项试验以测定NSP酶在饲喂半纯合的玉米型和玉米-豆粕型肉鸡日粮中的酶解效应（表11）。结果，添加酶可使玉米型日粮组的肉鸡增重提高（P=0.054）），料重比显著改善（P<0.05）；而玉米-豆粕型日粮组的肉鸡体重（P=0.07）和料重比（P=0.08）均无明显改变。这表明，与半纯合日粮（单独加入大豆蛋白）相比，豆粕型日粮中含有一些不可被利用的营养物质。由表12可知，酶制剂对日粮非淀粉多糖的消化率和真代谢能值有显著（P<0.001）的影响，而对淀粉消化率的影响不明显（P>0.05）。玉米型日粮中添加酶制剂，对淀粉的回肠消化率有极显著的影响（P<0.001），玉米-豆粕型日粮中添加酶制剂对蛋白的消化率有极显著的影响（P <0.001）。现有的研究证明，当通过收集排泄物进行淀粉消化率测定时，饲喂玉米型日粮的肉鸡有较高的淀粉消化率；但在回肠水平上，此类肉鸡的淀粉消化较低。这表明淀粉在家禽小肠中的消化不完全，但在后肠中因受微生物的发酵而被完全消化。因此，可以得知在回肠水平上测定淀粉的消化率能够更好地反映出酶制剂的作用效果。同时还可以得知，非淀粉多糖酶可以提高玉米的营养价值。这些结果还表明，在以玉米为饲料成分的饲料中进行针对其他组分的酶制剂研究时，添加酶产生的某些有益功效可能部分来自酶制剂中含有针对玉米中非淀粉多糖组分的酶。因此，玉米-豆粕型日粮中添加复合酶制剂能够提高肉鸡的生长性能和养分利用率。 7 ω-3脂肪酸、亚麻籽仁和酶技术
为使鸡蛋富集ω-3不饱和脂肪酸，在产蛋鸡日粮中使用亚麻籽仁已成为越来越普遍的方法（Gonzalez-Esquerra和Leeson，2001）。亚麻籽仁富含ω-3不饱和脂肪酸（油脂中含量为48 %～58 %），其中亚麻酸（C18：3n3）可作为在肝脏中通过去饱和链伸长途径合成二十碳五烯酸（EPA；C 20：5n3）和二十二碳六烯酸（DHA；C 22：6n3 ）的前体，而EPA和DHA均可在鸡蛋和肉产品中沉积，随后对人类健康产生潜在的益处。然而，将磨碎的亚麻籽仁加入家禽日粮中后会造成能量利用率、生长性能和饲料转化率的下降。达不到最佳的能量利用率可能是油脂利用受限的结果，因为亚麻籽仁中大部分油脂由细胞壁中非淀粉多糖包裹。另外，不推荐将磨碎的亚麻籽仁储存起来，因为这样易导致油脂氧化，并可能引起火灾，存在一定的安全隐患。因此，饲料制粒和添加酶制剂已成为提高ω-3 脂肪酸在家禽产品中沉积的一种受关注的日粮调控手段。
笔者所在实验室的研究表明，具有可降解细胞壁活性的碳水化合物酶能够有效降解亚麻籽仁细胞壁中的非淀粉多糖，并促进全脂亚麻油的能量利用（Slominski等，2006）。由表13所示，在果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶和半乳糖甘露聚糖酶复合酶的作用下，亚麻籽仁中非淀粉多糖的降解率平均达到37.6 %。同一复合酶用于成年公鸡日粮，以利用真代谢能（TMEn）方法分析能量利用率。结果和不加酶时相比，加酶后亚麻籽仁的TMEn含量增加明显，同时脂肪和非淀粉多糖消化率出现类似的情况。蛋鸡试验获得了相似的研究结果（表14），添加酶制剂可提高产蛋量、饲料转化率、蛋壳品质和蛋中ω-3脂肪酸的沉积量（Jia等，2008）。
8 结论
8.1 植酸酶有效性
鉴于过去几年中被用于植酸酶研究的饲料资源规模，在植酸中磷释放和磷沉积量的提高上的成功程度还是令人失望的。根据回顾的多项研究，似乎存在以下几方面的原因：饲料类型及饲料加工过程引起酶的有效添加量不足，如高温调质过程导致酶活性损失；饲料及原料中磷含量估测过于保守；小肠中植酸酶很难与植酸结合。就目前的研究结果和能够显示植酸酶和各种碳水化合物酶添加效应的新数据而言，如果能实现理想的经济回报，我们似乎可以重新考虑将植酸酶应用到商业化饲喂方案中。
8.2 非淀粉多糖酶
在谷物原料是家禽日粮主要组成成分的这部分国家中，酶制剂已经成功地用于家禽生产中。然而，当这些酶用于玉米-豆粕型日粮中时，并不能取得最佳的生产性能。在对玉米和豆粕的非淀粉多糖组分进行分析后发现，要想获得理想的生产性能，需要加入多种碳水化合物酶。这也是在玉米-豆粕型家禽日粮中单独添加木聚糖酶、β-甘露聚糖酶或者混合添加木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶后，日粮性能改善不大的原因。需要加入复合酶制剂来解聚日粮中的NSP，以最终使家禽的增重、饲料转化率和营养物质的消化率达到可预见的改善目标。因此，要在商业化家禽饲喂方案上实现可行的且一致的经济回报，必须使用含有对纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶和半乳糖甘露聚糖酶经正确混合的复合酶制剂。
由于家禽日粮采用新的饲料原料变得越来越普遍，根据已知的难消化饲料组分，为玉米-豆粕型日粮开发酶制剂也可采用相同的策略。随着增值型家禽产品市场的发展，亚麻籽仁也成为家禽饲料中能量和ω-3脂肪酸的首选来源。此外，存在高水平的不可消化NSP已经限制了其在家禽日粮中的应用。然而，一旦这些抗营养因子通过添加合适的复合酶得到消除，亚麻籽仁的营养值及其利润将会得到显著提升。