酶制剂与益生素组合作用原理的研究

张庆丽，张志刚，胡志松

（1.武汉新华扬生物股份有限公司，武汉 430074；2.山东省荣成市畜牧局，山东 荣成 264321）

酶是活细胞所产生的具有催化活性的蛋白质，能破坏或消除饲料中的抗营养因子，减少抗营养因子对营养物质的消化利用障碍，还能补充动物内源酶的不足，刺激内源酶的分泌，从而促进营养物质的消化吸收。酶制剂的作用机理主要为降低由阿拉伯木聚糖和葡聚糖引起的小肠消化物黏度；打破由纤维构成的细胞壁，使得细胞壁内养分更易被动物消化利用；提供更多的动物本身可产生的酶，从而保证动物对营养物质更完全地消化。益生素的作用机理主要有抵抗作用，即有益微生物占据病原微生物的靶上皮细胞或以菌群优势产生一种对病原微生物不利的环境，从而起到防御作用；免疫刺激作用，益生素与病原微生物有相同或相似的抗原物质，刺激动物对病原微生物产生免疫能力；益生素能分泌杀菌物质和防止有毒物质的积累；益生素能产生部分消化酶而促进饲料消化吸收。酶制剂与益生素协同应用时产生的效果优于单独添加一种添加剂的效果，本文对这种协同作用的原因进行了综述。

1 益生菌提高了酶制剂的活性

芽孢杆菌进入肠道可产生细菌并可以颉颃致病菌，产生的有机酸有利于乳酸菌等优势菌群的生长繁殖，维持微生态平衡。芽孢杆菌类益生素具有较高的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，同时还具有降解植物饲料中复杂碳水化合物的酶，有助于肠道对有机物质的消化作用，从而表现出良好的抗病力和促生长效应。益生菌不但在体内分泌各种消化酶，还可以激活机体自身的酶活性，从而提高动物的生产性能。使用芽孢杆菌制剂后，动物肠道内的α－淀粉酶及胰蛋白酶活性显著增强[1－3]。

2 酶制剂与益生素的协同作用

2.1 酶制剂对肠道微生态影响

研究表明，动物饲喂水溶性非淀粉多糖含量高的饲粮，肠内细菌数量增加，因为水溶性非淀粉多糖延长了小肠内食糜滞留时间，减少了消化道的氧气，有助于厌氧菌生物菌落的生长，而且黏性食糜通过消化道的速率降低，从而减低了菌群的移动，为细菌的生长、繁殖提供了一个稳定的环境，而使细菌得以在小肠上段大量定居下来，细菌的增殖增加了宿主和细菌之间获取养分的竞争；食糜黏性的增加，延缓了其通过肠道的时间，这也给病原菌如大肠杆菌的增殖提供了更多的时间[4]。研究人员研究了非淀粉多糖羧甲基纤维素（CMC）在肉仔鸡中的作用效果，结果表明，非淀粉多糖的黏性效应会增加大肠杆菌以及产气荚膜梭菌在肉仔鸡小肠中的定殖[5]。非淀粉多糖对肠道微生态的影响，一方面是因为其黏性效应所致，而添加非淀粉多糖酶后则降低食糜黏度，从而减少厌氧菌的定殖与繁殖；另一方面，添加非淀粉多糖酶可提高营养物质的消化率，减少进入肠道后段可供用于细菌繁殖的营养物质，从而减少细菌的数量，改善动物肠道微生态环境。

因此，酶制剂促进肠道健康的功能与酶制剂功能的物理作用有关，通过降低黏性；还与生化代谢作用相关，酶制剂生产的寡糖可促进肠道正常蠕动，促进有益菌增殖，抑制有害菌定植。酶制剂可以改善肠道微生态，还可以改善肠道绒毛正常发育，同时，这两方面也有关联。于桂阳等在日粮中添加不同水平的复合酶制剂（0%、0.1%、0.5%、1.0%），结果表明，可提高断奶仔猪日增重，降低料肉比，复合酶制剂提高了营养物质消化率，其中干物质、粗蛋白质和粗脂肪均达显著水平（P＜0.05），且随酶制剂水平的增加，腹泻频率表现出不同程度的降低，成活率提高[6]。赵京杨等试验也得到了相同的结果[7]。非淀粉多糖酶通过降低黏性，日粮中酶制剂的添加也可以通过改善肠道微生态环境，降低和消除了日粮中木聚糖对动物的抗营养作用，降低了小肠绒毛代偿性增生。冯定远等首次提出了“益生型酶制剂”的理念，就是对酶制剂具有促进肠道健康功能的深入探讨[8]。

2.2 木聚糖酶对肠道微生态的影响

木聚糖酶的应用可有效促进益生菌的增殖而抑制病原菌的增殖。木聚糖酶作用效果主要是通过将木聚糖降解为木寡糖来实现的。低聚木糖很难被动物的消化酶系统所分解，动物的唾液、胃液与肠液等各种消化液几乎不能分解低聚木糖，因而绝大部分低聚木糖可直接到达大肠，供大肠中细菌利用。木寡糖，可提高选择性促进乳酸菌与双歧杆菌的增殖，产生挥发性脂肪酸（VFA），降低肠道pH，进一步抑制有害菌繁殖及病原菌的定植，而低聚木糖对双歧杆菌、乳酸菌等有益菌有高选择性增殖效果，且对病原菌等有明显的抑制作用。大鼠体内试验表明，低聚木糖在肠道内对双歧杆菌有高选择性增殖效果，不仅可增殖其数量，而且可延长其存活时间。有研究表明，益生型木聚糖酶的开发设计应使饲料原料中存在木聚糖酶水解的底物；木聚糖酶系多为复合酶系，含有内切木聚糖酶，具备将木聚糖水解成2～9个单糖分子寡糖的能力；动物肠道具有大量微生物，其中益生菌具有利用部分低聚糖达到自身增殖的能力；内切产生的低聚木糖具有明显的益生功能，即木聚糖酶具有间接通过发挥益生元的功能来调控动物微生态平衡的功能；木聚糖酶系中还有木二糖苷酶，其具有进一步水解寡糖破化功能型寡糖结构的问题，可通过现有分离纯化技术将其有效去除，进而定向设计有利于调控微生物系统平衡的木聚糖酶系中功能酶的组成和比例；有益菌的定植和增殖之后形成优势菌群，加强了有益微生物的代谢，增加了乙酸、丙酸等有机酸的产量，进一步维护了乳酸菌等有益菌稳定定植于肠道的酸性环境。皮可军等在仔猪日粮中添加不同水平的复合酶制剂（0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%），结果表明，不同程度的提高了干物质、粗蛋白质、粗纤维、粗灰分、粗脂肪和无氮浸出物的消化率[9]。王冬艳等试验表明，在断奶仔猪日粮中添加复合酶制剂（蛋白酶、木聚糖酶等）和单一纤维素酶制剂，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，且复合酶制剂要比单一纤维素酶制剂效果好[10]。可使益生型酶制剂产品既能水解产生功能性寡糖或寡肽，且产量能发挥影响动物肠道有益微生物增殖而达到调控微生态平衡目的的酶及其制剂。

2.3 甘露聚糖酶对肠道微生态的影响

大多数病原菌表面具有可吸附性纤毛，纤毛可使病原菌吸附并定植于肠道上皮细胞表面，而吸附位点即含有甘露寡糖成分，甘露聚糖酶可降低甘露聚糖生成甘露寡糖，甘露寡糖可选择性与病原菌表面的吸附性纤毛相结合，阻止病原菌在肠道上皮细胞的定殖与繁殖。Gutierrez等和Ishihara研究证实，甘露寡糖与沙门氏菌细胞表面的吸附性纤毛相结合，从而抑制其在肠上皮细胞的结合与定植。此外甘露寡糖还可降低小肠黏膜腺窝深度，促进肠道的发育[11－12]。

2.4 酶制剂与益生素的协同作用

酶制剂是通过各种特殊微生物发酵而获得的生物制品，包括胞外酶和胞内酶。益生素是通过调整动物肠道微生物环境，选择性地直接增加有益菌或刺激有益菌群的增殖，抑制有害菌的生长，从而达到助消化、促生长及预防疾病的作用。益生菌不仅是酶制剂的重要来源，而且对提高酶制剂活性具有重要意义。

酶制剂在一定程度上通过与肠道微生物菌群的互作来改善动物生产性能，另外可以直接通过增加饲料营养成分的消化，从而减少消化道内有害菌群的发酵腐败基质，与益生素起到协同作用[7]。同时，酶制剂保证了益生菌生长所需要的营养物质，两者的协同作用为微生物制剂和酶制剂的进一步的开发利用提供了广阔的前景。从微生态学观点来看，益生菌提高了酶制剂的活性，促进动物的消化吸收，另外，被消化的营养物质又为益生菌提供了能量来源。此外，益生菌还能够刺激动物机体产生干扰素，提高免疫水平、增加抗病力，同时益生菌在动物肠道定植后能够产生消化酶提高消化水平，改善饲料利用率。

3 小结

两种益生菌添加剂合用时，有助于有益微生物繁衍，能有效抑制大肠杆菌、沙门氏菌等繁殖，减少或避免仔猪、肉鸡腹泻和肠炎的发生。目前，“益生型酶制剂”概念的提出，创新性的把饲料酶与动物肠道微生态和黏膜屏障健康系统联系起来，把酶制剂消除抗营养因子等功能范围进行了有效的扩展，具有创新性开发功能性饲料酶制剂的重要作用。

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