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1、饲用酶制剂饲用酶制剂第1页，本讲稿共39页20世纪90年代 动物营养学家们 配合饲料中 必须成分背景；第2页，本讲稿共39页优点：改善饲料的消化率降低原料营养价值的变异提高动物生产性能方面的作用特点：历史并不长，但是发展速度却很快提高饲料利用率节约粮食增重抗病的作用 第3页，本讲稿共39页本综述的主要内容本综述的主要内容一、酶制剂的概况 酶制剂产业 食品酶产业 纺织酶产业 三、饲用酶制剂的研究进展 组合酶和组合型复合酶 饲用酶制剂的划代 新型饲用酶制剂二、饲用酶制剂概况 种类及功能 应用原理 应用技术 生产方法四、饲用酶制剂的应用 和发展前景 畜牧业中的应用 动物营养中的合理应用 存在的问题与
2、分析 发展趋势与对策第4页，本讲稿共39页主要讲解内容主要讲解内容二、饲用酶制剂概况 应用原理 生产方法三、饲用酶制剂的研究进展 组合酶和组合型复合酶 饲用酶制剂的划代 新型饲用酶制剂第5页，本讲稿共39页第6页，本讲稿共39页酶制剂概况酶制剂概况 酶是由活细胞产生的、催化特定生物化学反应的一种生物催化剂。酶制剂是酶经过提纯、加工后的具有催化功能的生物制品。应用领域：食品（面包烘烤业、面粉深加工、果品加工业等）、纺织、饲料、洗涤剂、造纸、皮革、医药以及能源开发、环境保护等。第7页，本讲稿共39页酶制剂产业是知识密集型高技术产业，是生物工程领域的重要组成部分。目前为止，已报道发现的酶类有3000
3、多种，但其中已实现大规模工业化生产的只有60多种。酶制剂概况酶制剂概况第8页，本讲稿共39页第9页，本讲稿共39页第10页，本讲稿共39页第11页，本讲稿共39页第12页，本讲稿共39页饲用酶制剂概况饲用酶制剂概况饲料酶制剂是指添加到动物日粮中，目的是提高营养消化利用、降低抗营养因子或产生对动物有特殊作用的功能成分的酶制剂。有助于控制和预防动物疾病改善动物健康减少抗生素等对人体有害添加剂的使用对获得优质安全的动物产品有重要意义第13页，本讲稿共39页饲用酶制剂概况饲用酶制剂概况重大的意义：第一，缓解饲料资源的短缺：添加酶制剂消除饲料中的抗营养因子，提高饲料利用率，节约饲料资源。第二，减少环境污
4、染：减少畜禽排泄物中的有机物：氮和磷等的排放量，减轻对土壤和水体的污染。第三，提供更加安全的动物产品：生物生产的蛋白质，无毒副作用、无残留，绿色饲料添加剂。第14页，本讲稿共39页饲用酶制剂概况饲用酶制剂概况1、饲用酶制剂的种类及功能1.1单酶制剂：1.消化酶(内源酶)：淀粉酶、糖化酶、蛋白酶和脂肪酶 2.非消化酶(外源酶)：纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和-葡聚糖酶 第15页，本讲稿共39页饲用酶制剂概况饲用酶制剂概况1.2复合酶制剂：1.以-葡聚糖酶为主的饲用复合酶剂：消除饲料中的-葡聚糖等抗营养因子2.以蛋白酶和淀粉酶为主的饲用复合酶剂：用于补充动物内源酶的不足，降解多糖和蛋白质3.以纤维
5、素酶、木聚糖酶和果胶酶为主的饲用复合酶剂：破坏植物细胞壁，使细胞中营养物质充分释放出来4.植酸酶制剂：水解饲料中的植酸，消除植酸的抗营养作用第16页，本讲稿共39页饲用酶制剂概况饲用酶制剂概况2、饲用酶制剂的应用原理：提高畜禽消化道内源酶活性，补充内源酶的不足 破坏植物细胞壁，提高饲料的利用效率 消除饲料中的抗营养因子，促进营养物质的消化吸收 改善肠道内微生物区系，提高免疫功能第17页，本讲稿共39页第18页，本讲稿共39页饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂的生产方法一般来说，一个好的饲用酶制剂产品的生产过程大致需经过多酶系统的设计，酶配方的确定，酶源的发酵生产，后处理技术，复配技术等步骤方能形成
6、产品；而其应用对象则有猪、禽、反刍动物、水产动物等之分。第19页，本讲稿共39页饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂的生产方法 饲用酶制剂应有日粮和动物的针对性，这二个原则应为饲用酶制剂多酶系统设计的基本原则。根据饲料的特异性设计酶配方的原则 根据畜禽的特异性来设计酶配方的原则第20页，本讲稿共39页饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂的生产方法酶配方确定：充分了解，研究各单一酶种的功能、性质。采用精密的化学分析方法与甲基化分析技术，了解饲料结构、化学特性及其组分降解所需的酶系统。通过健康动物消化酶活性监测和模拟，摸清动物所需补充的酶系统。确定酶种以后，再根据酶学特性及消化生理的一般数据，建立方程，推导出
7、大致酶活范围。通过动物试验和体外消化试验，筛选最佳配方。第21页，本讲稿共39页饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂酶源的发酵法生产技术：饲用酶制剂酶源全面地讲来自于动物、植物、微生物。动、植物来源的酶一般是通过提取工艺制备的，然而含酶组织来源有限，价格较高，多作药用，大量用作饲料酶源有一定困难，因而饲用酶制剂的主要酶源是微生物发酵而获得的。第22页，本讲稿共39页饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂的生产方法 一般用于微生物发酵的产酶高产菌种情况如下：-淀粉酶：解淀粉芽孢杆菌BF-7658，地衣芽孢杆菌A.4041，米曲霉，黑曲霉，拟内孢霉等；糖化酶：黑曲霉，根霉，臭曲霉，泡盛曲霉，
8、红曲霉等；蛋白酶：枯草杆菌1398，栖土曲霉3.942，米曲霉3342，黑曲霉3350，宇佐美曲霉537等；脂肪酶：解脂假丝酵母415等；纤维素酶：里斯木霉，康氏木霉，绿色木霉等；果胶酶：黑曲霉CP85211，黑曲霉3.396-20-30等；木聚糖酶：黑曲霉，木霉，枯草杆菌等；植酸酶：黑曲霉，无花果曲霉，工程菌（工程细菌、工程酵母菌）等。第23页，本讲稿共39页饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂的生产方法生产工艺：适合作饲料酶用产酶高产菌株的筛选发酵种子的扩大培养发酵原料的配制灭菌 接种 发酵罐发酵 后处理 精料酶源 配工艺 产品 第24页，本讲稿共39页饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂的生产方法后
9、处理技术：饲用酶制剂的后处理技术，有别于生化工程中以提纯为目的后处理，是指以提高酶的稳定性（贮存稳定性，耐高温稳定性等）以及具有定点释放能力为目的后处理技术。后处理技术是否有效是衡量一个饲用酶制剂产品质量好坏的标准之一。第25页，本讲稿共39页饲用酶制剂的生产方法饲用酶制剂的生产方法3、饲用酶制剂的生产方法单一酶制剂 单一酶制剂是纯酶制剂加载体或稀释剂混合而成 工业化生产微生物液体发酵法：液态培养基 通风搅拌培养 充分生长繁殖并合成大量的微生物酶 酶分离（细胞破碎、抽提、离心、过滤、浓缩、干燥等）提取纯化 酶制剂第26页，本讲稿共39页饲用酶制剂概况饲用酶制剂概况复合酶：完全复配法：生产或购买
10、各种单一酶制剂，按配方复配，再加分散剂、稀释剂而成。固体发酵法：也称麸陆培养法，该法是利用麸皮或米糠为主要原料，另视需要添加其他成分，加水拌成含水量适度的固态物料作为培养基，供做微生物繁殖和产酶用。第27页，本讲稿共39页饲用酶制剂概况饲用酶制剂概况固体发酵法：单菌种固体发酵，补加酶法：采用单一菌株发酵，再复配一定种类一定量的纯酶制剂 多菌株混合固体发酵，自然互补酶系法：大多数微生物菌株只有1个酶活性突出，因而可采用几个菌种混合发酵、互补产酶，让每个菌株最大产酶性能发挥出来第28页，本讲稿共39页第29页，本讲稿共39页饲用酶制剂的研究进展饲用酶制剂的研究进展第30页，本讲稿共39页饲用酶制剂
11、的研究进展饲用酶制剂的研究进展1、组合酶和组合型复合酶所谓组合酶(Combinative Enzymes)是指由催化水解同一底物的来源和特性不同，利用酶催化的协同作用，选择具有互补性的两种或两种以上酶的配合而成的酶制剂。蛋白酶组合酶制剂：木瓜蛋白酶和黑曲霉蛋白酶，甚至其他来源的蛋白酶；木聚糖酶组合酶制剂：真菌木聚糖酶和细菌木聚糖酶的组合；纤维素酶组合酶制剂：木霉纤维素酶和青霉纤维素酶组成。第31页，本讲稿共39页饲用酶制剂的研究进展饲用酶制剂的研究进展组合酶的组合原则：根据不同酶的最适特性、作用特点和抗逆性的互补有机组合。第32页，本讲稿共39页饲用酶制剂的研究进展饲用酶制剂的研究进展饲料组合
12、酶一般应具备四个方面的特性：催化水解同一底物酶的来源多样性(在一定程度体现经济性)；酶的催化反应的配合性(催化水解位点的不同和配合)；酶最适条件和抗逆特性的互补性；酶的应用效果的高效性。第33页，本讲稿共39页饲用酶制剂的研究进展饲用酶制剂的研究进展组合型复合酶：一个典型的组合型复合酶制剂产品应该包括催化水解多种底物，而且催化水解同一底物的酶制剂有几种来源不同的单酶组成 例如，应用大量杂粕和麦类的非常规原料的日粮，可以设计含有真菌木聚糖酶、细菌木聚糖酶、木霉纤维素酶和青霉纤维素酶等组成的组合型复合酶制剂。第34页，本讲稿共39页饲用酶制剂的研究进展饲用酶制剂的研究进展2、饲用酶制剂的划代 2.
13、1 第一代饲料酶制剂 把以助消化为目的的一类酶制剂称为第一代饲料酶制剂。由于主要目的是补充体内消化酶，一般也称为外源性营养消化酶。如：蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、乳糖酶和肽酶等。外源性营养消化酶主要是水解大分子化合物为小分子化合物或其基本组成单位，如：寡肽、寡糖、一酰（二酰）甘油、氨基酸、葡萄糖和脂肪酸。第35页，本讲稿共39页饲用酶制剂的研究进展饲用酶制剂的研究进展2.2 第二代饲料酶制剂：以降解单一组分抗营养因子或毒物为目的的酶制剂，可以称为第二代饲料酶制剂，如：木聚糖酶、-葡聚糖酶和纤维素酶等，这类酶同样也是水解酶类。与第一代饲料酶制剂不同，其目的是去除抗营养因子。第36页，本讲稿共39页饲
14、用酶制剂的研究进展饲用酶制剂的研究进展2.3 第三代饲料酶制剂：以降解多组分抗营养因子为目的的酶制剂，如：-半乳糖苷酶、-甘露聚糖酶、果胶酶、壳聚糖酶和木质素过氧化物酶，可称之为第三代饲料酶制剂。第37页，本讲稿共39页饲用酶制剂的研究进展饲用酶制剂的研究进展3、新型饲用酶制剂：壳聚糖酶分布于细菌、放线菌、真菌和动植物等广泛的生物群中，其主要作用在于-1,4-氨基葡萄糖苷键，以内切作用方式水解壳聚糖生成其低聚产物。甲壳素酶比壳聚糖酶分布更广泛，其对线性结构的乙酰胺基葡萄糖苷键有专一性水解作用，水解最终产物是甲壳二糖。分解木质素是依靠一个复杂的胞外过氧化物酶系统，这一系统主要由3种酶构成：木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶。第38页，本讲稿共39页The endBye bye09生技一班齐琦第39页，本讲稿共39页