饲用蜘蛛蛋白酶的研究和应用

付文友

饲用蜘蛛蛋白酶的研究和应用

（韩国英赛得科技有限公司）

国内外大量的研究结果表明，酶制剂能够提高畜禽的生产性能，改善动物健康，提高动物产品品质，提高饲料利用效率，从而提高畜牧业经济效益。因此，目前复合酶制剂在动物饲料中的应用已经非常普遍。在饲用酶制剂的生产过程中，了解和熟悉单一酶种的功能和性质是非常必要的。然而在国内外对高效单一饲用蛋白酶制剂的研究并不多，特别是金属蛋白酶制剂对畜禽生产性能方面的应用研究国内外的报道更少。因此，本文结合源自蜘蛛肠道内共生微生物HY-3所分泌的金属蛋白酶——蜘蛛酶（Arazyme®），综述此类酶制剂在畜禽饲料中的应用。

1 金属蛋白酶的在配合饲料中的应用特点

金属蛋白酶制剂具有强大的蛋白质分解能力，能有效的促进动物消化道内蛋白质等营养物质的消化与吸收，从而提高饲料利用效率，减少饲料浪费，降低营养性腹泻的发生，缩短饲养周期；提高机体免疫力、预防和控制疾病、能够快速消除炎症；消除抗营养因子，提高配合饲料的质量稳定性；减少环境污染，实现畜产品绿色、安全化生产。

2 金属蛋白酶在猪饲料中的应用

2.1仔猪

仔猪阶段其消化酶分泌不足，而断奶的应激会导致蛋白酶等内源消化酶的迅速下降，进而引发仔猪不能对饲料中的营养物质完全利用，这样就使未被消化的食物移向肠道后段，从而为大肠杆菌等微生物群落提供养分而迅速繁殖，进而产生腹泻。添加酶制剂可以使饲料在肠道前段被更好的分解，提高机体对营养物质的消化吸收，进而减少进入肠道后段的营养物质，降低营养性腹泻的发生。因此，酶制剂最早用于早期断奶仔猪。如美国饲养者用895头1～5周龄仔猪进行试验，在以大豆为主要蛋白来源的日粮中，添加胃蛋白酶，提高增重10～40%，饲料利用率提高80～110%[1]。日本的试验表明，在基础饲料中添加以蛋白酶为主的复合酶， 对21日龄仔猪连续饲喂6周，可提高增重16%～23%，采食量增加14%～20%。

王冬艳等通过饲养试验评价了复合酶制剂(蛋白酶、木聚糖酶等)和单一纤维素酶制剂对断奶仔猪生长性能和腹泻的影响，结果表明，其在一定程度上可以改善生长，提高饲料转化效率，降低腹泻率和提高猪群生长整齐度，且复合酶制剂比单一纤维素酶效果好。此外，后期试验(11d～21d)，复合酶制剂组和单纤维素组的饲料增重比与对照组相比，显著降低了16%和7.1%[2]。

由于饲料中添加的矿物质（主要是二价金属离子，尤其是断奶仔猪日粮中高剂量氧化锌的添加）会对一般的饲用酶制剂产生影响，降低酶活性，因此，能被金属离子激活的金属蛋白酶可以在此阶段更好的发挥作用。徐勇本等在20日龄的断奶仔猪中的添加蜘蛛酶，发现其能够明显地提高仔猪的平均日增重，全期可比对照组每头仔猪多增重53.55g/d；试验组全期料重比为1.37，相比对照组显著降低了13.84%；蜘蛛酶组仔猪腹泻率也低于对照组[3]。

文玉兰研究金属蛋白酶制剂对仔猪的生产性能结果也表明金属蛋白酶制剂可以显著地提高仔猪的饲料利用率，并且可提高粗蛋白、粗脂肪等营养物质的表观消化率。同时添加金属蛋白酶制剂的试验组仔猪毛色光亮、无分叉、肤色红润、肌肉丰满、体格发育良好[4]。

2.2生长肥育猪

生长肥育猪饲料的主要原料是植物性成分，特别是豆类植物，如豆粕中存在胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素等抗营养因子，其对饲料营养价值有很大影响。试验表明，许多微生物蛋白酶可以有效地降解动物消化道中胰蛋白酶抑制因子和凝集素等抗营养因子，消除它们的影响，减轻这些因子的抗营养作用，从而最大限度地发挥猪的生长潜力，减少饲料消耗，提高瘦肉率和胴体品质。

张涛等在猪生长发育的影响中发现含有蛋白酶的复合酶制剂能提高猪的生长性能[5]。

李洪龙等研究表明，金属蛋白酶制剂可提高育肥猪的日增重，同时可以提高粗蛋白、粗脂肪的表观消化率。同时金属蛋白酶制剂能显著提高胴体重、胴体长、里脊重、眼肌面积；金属蛋白酶制剂还能减少滴水损失率，差异显著，说明金属蛋白酶制剂可以增强肌肉的多汁性，提高肌肉的保水力，为生产优质猪肉的研究提供基础[6]。

由于金属蛋白酶促进了蛋白质等营养物质的消化和吸收，因此，其可以有效地降低猪粪便中排放出来的NH3-N等有害气体含量。在生长猪的饲料日粮中添加了蜘蛛酶后，发现试验组猪粪便中释放出的NH3 和H2S分别比对照组改善了21.19%和91.95%（内部资料，见表1）。因此，在猪日粮中添加金属蛋白酶制剂可以有效地降低猪舍中有害气体含量、减少对猪只呼吸道的刺激，同时也可以减少猪场粪尿水中含氮量，降低其对周围水环境的污染。

表1 金属蛋白酶对生长猪粪便中NH3 和H2S排放量的影响

	气体	对照组	蜘蛛酶	改善率
气象色谱分析峰面积	H2S	3,827,037	308,015	91.95%
	NH3	472	372	21.19%

2.3母猪

养好母猪，也就是提高饲养母猪的单产效益，即是要求仔猪育成头数多，断乳窝重大，母猪繁殖周期缩短。采取有效措施，缩短母猪哺乳期和母猪断奶到再配种的间隔时间，提高母猪的窝产活仔数、仔猪成活率和断乳窝重，就能达到提高母猪年生产力的目的，进而达到提高饲养母猪经济效益乃至整体养猪生产的经济效益。

王洪伟，李洪龙等研究表明在妊娠和哺乳期间于母猪日粮中添加0.01%蜘蛛酶可明显增加仔猪的出生重、断奶重和日增重，可明显降低仔猪的腹泻率和母猪粪便异常率[7]。

黑龙江某种猪场在试验组基础日粮中添加0.01%蜘蛛酶，试验期从母猪分娩前30天至分娩后28天。试验证明蜘蛛酶可以提高仔猪出生头均重，试验组比对照组每头平均重0.39kg；明显提高仔猪断奶头均重，试验组的哺乳仔猪平均断奶重为7.08kg，而对照组为6.42 kg，改善率达10.4%；试验组仔猪日增重比对照组每头每天多增长10g；仔猪腹泻率改善了70.9%；另外，对照组仔猪死亡率为5.46%，而试验组没有出现仔猪死亡（内部资料）。

3   金属蛋白酶在禽饲料中的应用

由于家禽不具备反刍动物在消化道前段就能利用微生物分解植物性物质的能力,且肠道较短,微生物又很少,很难提供足够的酶来分解饲料中营养成分,影响了营养物质的消化吸收。因此,有必要在日粮中添加酶制剂。

3.1蛋禽和种禽

目前在家禽日粮中对酶制剂的研究主要集中在非淀粉多糖酶(NSP酶)上，这些报道表明，NSP酶具有可以降低家禽肠道食糜黏性等特点。例如木聚糖酶可以水解木聚糖降低食糜黏度、增加养分与肠粘膜的接触面积，还可以释放被细胞壁包裹的蛋白质等营养物质，间接地提高了机体对营养物质的消化利用率。而金属蛋白酶由于可以直接降解胶原质、弹性蛋白、角蛋白、凝胶等易引起食糜黏性的蛋白质，因此也可以改善肠道黏度。在蜘蛛酶对33周龄海兰褐产蛋鸡肠道内容物黏度的影响试验结果显示：蜘蛛酶可以降低产蛋鸡肠道黏度（见表2）。

表2 蜘蛛酶对产蛋鸡肠道粘性的影响

	对照组	蜘蛛酶0.05%	蜘蛛酶0.10%
黏度,Pas	11.56±2.00	9.01±0.82	8.76±2.04

在蛋鸡和种鸡中应用金属蛋白酶，还可以提高产蛋率、提高蛋重、降低破蛋率、改善鸡蛋品质。韩国檀国大学研究表明产蛋鸡饲料内添加蜘蛛酶对饲料摄入量不产生明显影响，但是产蛋率、日产蛋量与蛋重明显增加。刘珂飞等研究发现肉种鸡饲料中添加蜘蛛酶后，可以提高产蛋率，降低死淘率、破蛋数和软蛋数。

另外由于蜘蛛酶可以提高蛋鸡对日粮中营养物质的消化、吸收利用率，降低了因消化不良而产生的应激；以及其消炎功效使得蛋鸡在疾病过后，身体炎症迅速被消除，产蛋机能迅速恢复；从而使蜘蛛酶在对鸡蛋品质的提高方面也具有比较好的效果。在韩国Noksan农场，于发生过疾病的产蛋鸡日粮中添加蜘蛛酶，通过使用蛋壳颜色比色扇对鸡蛋的蛋壳颜色进行评价，发现：试验7天后，蛋壳颜色由最初的8.3分提高到10.3分；15天后，“色斑蛋”和“砂壳蛋”状况消失。

图1 蜘蛛酶对蛋壳颜色和蛋壳质量的影响

注： b（绿色）表示蛋壳表面有斑点； c (黄色)表示具有粗糙表面的蛋壳

3.2肉禽

张志群等在黑麦基础肉鸡饲粮中添加复合酶（木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶），增重提高了16%，料肉比下降了14.4%（P＜0.01）[8]。Ghazi等在肉鸡饲料中添加蛋白酶提高了消化率和饲料利用率[9]。Zanella等在肉鸡玉米-豆粕日粮中添加蛋白酶制剂时，可提高日增重和回肠内的氨基酸含量[10]。

韩国檀国大学研究结果显示：通过调整Ross肉鸡的日粮（降低粗蛋白0.5%,禽代谢能75 kcal/kg）,添加蜘蛛酶，可以明显提高低营养组仔鸡21日龄的体重，与高营养组差异不显著（待发表）。王述柏通过在AA肉鸡日粮中添加蜘蛛酶和木聚糖酶，利用代谢试验评定酶制剂对饲料能量利用率的改善幅度，结果表明：试验组能明显提高肉鸡对饲料表观代谢能的利用率，且随添加量升高作用效果有增加的趋势，提高幅度在70-160 kcal/kg禽代谢能（待发表）。

4   金属蛋白酶在奶牛饲料上的应用

奶牛乳房炎是奶牛业世界性难题，其中隐性乳房炎的发病率更高，且常常不被养殖户重视，该病给养牛业造成危害更为严重，不仅引起奶牛产奶量的下降，而且能导致乳汁成分发生变化，影响牛奶的品质和风味。

蜘蛛酶具有很好的消炎活性，通过减弱血浆激肽酶系统抑制缓激肽的产生，减少凝结级联反应中间体，抑制纤维蛋白形成，有效显著降低乳中体细胞数，降低乳房炎的发生，从而提高奶牛产奶量，改善乳品质。

刘大程等研究表明：高活性生物蛋白酶（蜘蛛酶）能够较好地维持泌乳高峰，有效缓解泌乳中期奶量的下降；能提高奶牛乳品质，极显著地降低乳中体细胞数，增强奶牛机体免疫力，对保护乳腺健康有良好的作用[11]。

黄香，文信旺研究表明从治疗效果分析,蜘蛛酶对隐性乳腺炎和临床型乳腺炎都有一定的治疗作用,能改善乳房内环境,修复乳腺机能,减少乳汁体细胞数和乳腺炎的发生[12]。

5   金属蛋白酶在水产养殖上的应用

配合饵料在水产养殖中的大量使用会引起环境污染，重要原因之一是营养物质消化不彻底。因此，适合水产动物消化生理特点的酶制剂有着更广泛的意义。但在水产养殖上应用酶制剂的历史不长，试验报道较少。

乌兰等研究在基础饲料中分别添加不同浓度的金属蛋白酶，饲喂奥尼罗非鱼56d，测定奥尼罗非鱼的生长、消化率及血清溶菌酶活力和超氧化物歧化酶活力（SOD） 。结果表明，添加0.10%的金属蛋白酶显著提高了奥尼罗非鱼的增重率，降低了饵料系数；添加金属蛋白酶显著提高了奥尼罗非鱼对蛋白质的表观消化率，并且显著提高奥尼罗非鱼对干物质的表观消化率；在血清酶活力方面，添加金属蛋白酶组SOD活力比对照组高[13]。

谢骏等通过在南美白对虾配合饲料里添加蜘蛛酶，饲喂60天，结果显示：添加0.15%蜘蛛酶可以显著提高对虾体重、降低饵料系数；添加0.10%和0.15%蜘蛛酶可以显著提高成活率、降低水体亚硝酸态氮、氨氮、COD值；所有处理组中对虾的血清酸性磷酸酶和溶菌酶含量都显著提高（待发表）。

综上所述,金属蛋白酶在妊娠和哺乳母猪日粮中添加可以预防母猪乳房炎，提高母猪泌乳量，改善母乳品质，减少乳猪的黄白痢，从而提高仔猪的成活率和断奶窝重；在生长猪日粮中添加可以提高其对蛋白质的利用率，提高日增重，降低料肉比，减少营养性和细菌性腹泻的发生，可以使疾病之后的猪只快速恢复，同时还可提高猪只的免疫能力。同时在禽类、反刍动物和水产动物也可提高其生产性能,提高饲料转化率,减少疾病,减少环境污染,提高经济效益。