纤维素酶在奶牛生产上的应用研究进展.pdf
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收 稿 日 期 :2008204224纤 维 素 酶 在 奶 牛 生 产 上 的 应 用 研 究 进 展穆 天 龙(云 南 省 镇 雄 县 畜 牧 兽 医 站 ,云 南 镇 雄 657200)摘 要 本 文 综 述 了 国 内 外 有 关 纤 维 素 酶 在 奶 牛 生 产 上 的 应 用 研 究 概 况 关 键 词 纤 维 素 酶 ;奶 牛 ;进 展纤 维 素 酶 是 具 有 纤 维 素 降 解 能 力 酶 的 总 称 ,包括 葡 聚 糖 内 切 酶 、 葡 聚 糖 外 切 酶 或 纤 维 二 糖 酶 和 β 2葡 萄 糖 苷 酶 ,只 有 这 三 种 酶 共 同 存 在 并 协 同 作 用 才能 完 成 对 纤 维 素 晶 体 的 水 解 过 程 ( Irwin 等 , 1993年 ) ,在 单 胃 动 物 上 的 应 用 较 为 广 泛 近 年 来 ,纤 维素 酶 逐 渐 被 应 用 于 奶 牛 生 产 中 ,并 取 得 了 很 好 的 效果 ,但 由 于 酶 制 剂 在 反 刍 动 物 上 的 作 用 机 制 并 不 甚清 楚 ,利 用 效 果 不 稳 定 本 文 综 述 了 国 内 外 纤 维 素酶 在 奶 牛 生 产 上 的 最 新 进 展 。
1 纤 维 素 酶 的 作 用 机 理现 在 研 究 已 经 证 实 纤 维 素 酶 的 作 用 机 理 包 括 以下 及 几 个 方 面 : ① 纤 维 素 酶 促 进 纤 维 素 、 半 纤 维 素 分解 和 对 植 物 细 胞 壁 的 溶 解 ,并 能 将 不 易 消 化 的 大 分子 多 糖 、 蛋 白 质 和 脂 类 降 解 成 小 分 子 物 质 (熊 谱 成 ,1996) ; ② 激 活 内 源 酶 的 分 泌 ,补 充 内 源 酶 的 不 足 ,并对 内 源 酶 进 行 调 整 (张 国 立 ,1996) ; ③ 降 低 饲 料 中半 纤 维 素 和 果 胶 部 分 溶 于 水 后 产 生 的 粘 度 ,增 加 内源 酶 的 扩 散 ; ④ 与 其 它 酶 共 同 作 用 提 高 动 物 对 饲 料营 养 物 质 的 分 解 和 消 化 ; ⑤ 维 持 小 肠 绒 毛 形 态 完 整 ,促 进 营 养 物 质 吸 收 2 纤 维 素 酶 在 青 贮 饲 料 中 的 应 用2. 1 促 进 植 物 细 胞 壁 的 溶 解研 究 证 实 ,在 青 贮 时 添 加 纤 维 素 酶 有 助 于 植 物细 胞 壁 的 分 解 ,提 供 更 多 的 碳 水 化 合 物 以 促 进 青 贮发 酵 ,使 植 物 纤 维 成 分 含 量 下 降 ,改 善 牧 草 的 营 养 价值 。
添 加 纤 维 素 酶 降 低 玉 米 青 贮 NDF、 ADF 和 半纤 维 素 的 含 量 ,且 酶 的 剂 量 越 大 ,细 胞 纤 维 素 的 降 解越 多 (Sheperd ,1996) 刘 文 奇 等 (1998)在 玉 米 青 贮中 加 纤 维 素 酶 ,青 贮 中 性 洗 涤 纤 维 和 酸 性 洗 涤 纤 维分 别 下 降 2. 8 %和 2. 2 %2. 2 降 低 青 贮 的 p H青 贮 的 p H 的 高 低 直 接 影 响 到 青 贮 的 品 质 ,p H低 则 在 贮 存 期 内 稳 定 性 好 ,不 易 出 现 二 次 发 酵 在 青贮 原 料 中 添 加 纤 维 素 酶 ,乳 酸 含 量 明 显 升 高 ,p H 降 低(刘 文 奇 ,1998 ; Weinberg ,1995) Jaster (1998) 的 实验 表 明 在 含 水 量 为 45 %的 苜 蓿 青 贮 原 料 中 添 加 纤维 素 酶 可 使 青 贮 p H 由 4. 4 降 至 4. 2 酶 制 剂 对 含糖 量 高 、 老 化 程 度 轻 的 植 株 青 贮 作 用 效 果 明 显 (Na2kashima ,1996) 。
2. 3 对 青 贮 饲 料 有 机 物 质 消 化 率 的 影 响Tengerd (1991) 用 添 加 纤 维 素 酶 的 苜 蓿 青 贮 ,纤 维 消 化 率 从 68 %提 高 到 77 % ,但 NDF 的 消 化 率从 40 %减 少 到 36 % ,青 贮 牧 草 的 效 果 好 于 玉 米 青 贮(Chen 等 ,1993) 唐 新 仁 (1999)研 究 表 明 加 酶 降 低了 玉 米 青 贮 中 粗 纤 维 含 量 ( P < 0. 05) 但 报 道 不一 ,Selmerolsen (1993)青 贮 禾 本 科 和 豆 科 牧 草 的 混合 物 ,添 加 纤 维 素 酶 降 低 了 青 贮 粗 纤 维 的 含 量 ,但 对消 化 率 无 影 响 3 对 奶 牛 生 产 性 能 的 影 响3. 1 提 高 产 奶 量纤 维 素 酶 通 过 提 高 奶 牛 血 液 中 的 各 种 营 养 物 质·37·养 殖 与 饲 料 2008 年 第 5 期 专 论 综 述的 含 量 ,增 强 乳 腺 细 胞 对 各 种 养 物 质 的 摄 取 能 力 ,从而 维 护 牛 奶 中 的 各 种 营 养 物 质 的 含 量 始 终 处 于 平 衡状 态 。
Stokes 和 Zheng (1995) 在 饲 喂 前 喷 洒 纤 维素 酶 在 干 草 表 面 上 , DMI 增 加 2. 0 kg/ d , 提 高10. 7 % ;产 奶 量 增 加 4. 2 kg/ d ,提 高 14. 7 % Yanget al. (1998) 报 道 在 大 麦 基 础 日 粮 上 喷 洒 纤 维 素 酶和 木 聚 糖 酶 复 合 酶 能 显 著 提 高 营 养 物 质 消 化 率 ,产奶 量 提 高 3. 6 kg/ d Rode 等 (1999)研 究 结 果 表 明 ,在 奶 牛 泌 乳 早 期 的 精 料 中 添 加 1. 3 g/ kg 纤 维 素 酶和 木 聚 糖 酶 ,产 奶 量 由 35. 9 g/ d 增 至 39. 5 g/ d ,但乳 脂 率 和 乳 中 蛋 白 的 含 量 略 有 降 低 刘 建 昌 (2001)在 荷 斯 坦 奶 牛 的 配 合 精 料 中 添 加 0. 1 %的 纤 维 素 酶制 剂 ,经 过 60 d 的 试 验 观 察 ,产 奶 量 提 高 了 14. 89 %( P < 0. 05) 呼 和 等 (2001) 在 奶 牛 日 粮 中 添 加 以 纤维 素 酶 为 主 的 复 合 酶 ,结 果 表 明 乳 脂 率 ,乳 蛋 白 ,乳糖 ,乳 中 干 物 质 并 不 随 产 奶 量 的 增 加 而 下 降 ,而 略 有提 高 或 保 持 不 变 。
3. 2 对 饲 料 消 化 率 的 影 响研 究 证 实 外 源 性 细 胞 溶 解 酶 可 改 善 纤 维 在 瘤 胃中 的 消 化 ,提 高 饲 料 利 用 率 (Lewis ,1999 ; Rode etal. ,1999 ; Yang et al. ,2000a) Yang et al. (1999)使 用 含 有 高 活 性 的 木 聚 糖 酶 和 纤 维 素 酶 的 复 合 酶 ,奶 牛 OM、 NDF 的 全 消 化 道 消 化 率 提 高 Beauche2min (1995) 给 肉 牛 日 粮 的 苜 蓿 干 草 添 加 纤 维 素 酶 ,提 高 了 有 机 物 质 的 全 消 化 道 消 化 率 ,日 增 重 提 高35 % ,饲 料 转 化 率 提 高 10 % Beauchemin (1997) 给育 肥 期 肉 牛 日 粮 中 添 加 高 活 性 的 木 聚 糖 酶 ,饲 料 转化 率 提 高 11 % ,日 增 提 高 6 % ,采 食 量 降 低 5 % 但结 果 并 不 都 是 这 样 的 ( Yang et al. ,1999) ,给 奶 牛饲 料 中 添 加 外 源 性 纤 维 素 酶 可 改 变 采 食 行 为 和 唾 液分 泌 量 ,增 加 瘤 胃 发 酵 速 度 ,导 致 瘤 胃 p H 降 低 ,纤维 消 化 率 下 降 ( Russell ,1996 ;Lewis et al. ,1996) 。
另 外 外 源 性 的 纤 维 素 酶 通 常 饲 喂 前 添 加 于 日 粮 中 ,会 导 致 潜 在 的 摄 取 前 效 应 ,引 起 还 原 性 糖 的 释 放( Hristov et al. ,1996) ,在 一 些 实 验 中 还 发 现 NDF和 ADF 溶 解 ( Krause et al. ,1998) 另 外 由 于 纤 维素 酶 通 过 瘤 胃 时 受 到 瘤 胃 微 生 物 的 作 用 而 降 解 ,活性 降 低 4 影 响 酶 制 剂 应 用 效 果 的 因 素大 量 的 研 究 证 实 酶 制 剂 作 用 效 果 不 一 ,这 与 酶的 种 类 、 制 剂 方 式 、 添 加 方 式 、 剂 量 、 添 加 酶 的 日 粮 组分 及 奶 牛 的 生 理 状 况 等 有 关 系 4. 1 与 剂 量 的 关 系L . Kung , et al. (1999)使 用 了 两 个 剂 量 的 液 态酶 处 理 粗 饲 料 (玉 米 青 贮 和 苜 蓿 干 草 ) 饲 喂 泌 乳 奶牛 ,低 剂 量 酶 处 理 组 (每 1 kg 含 3 500 单 位 纤 维 素酶 和 16 000 单 位 木 聚 糖 酶 ) 和 高 剂 量 酶 组 (包 含 8800 单 位 纤 维 素 酶 和 40 000 单 位 木 聚 糖 酶 ) ,结 果 低剂 量 酶 组 趋 于 提 高 产 奶 量 (39. 5 kg/ d) ,高 于 对 照 组(37. 0 kg/ d)和 高 剂 量 酶 组 (36. 2 kg/ d) ,高 剂 量 酶组 乳 蛋 白 和 乳 脂 肪 产 量 降 低 ,虽 然 添 加 酶 制 剂 与 否对 乳 脂 率 和 乳 蛋 白 率 的 影 响 差 异 不 显 著 ,但 是 在 数值 上 添 加 酶 制 剂 组 较 低 。
Beauchemin et al. (1999)研 究 了 复 合 酶 (包 括 β 2葡 聚 糖 酶 ,木 聚 糖 酶 、 纤 维 素酶 )全 消 化 道 消 化 率 和 产 奶 量 等 指 标 的 影 响 ,发 现 不论 酶 浓 度 的 高 低 均 提 高 采 食 量 ,但 只 有 低 剂 量 组 全消 化 道 消 化 率 提 高 ,低 剂 量 组 摄 入 的 可 消 化 物 质 高于 高 剂 量 组 ,但 由 于 实 验 奶 牛 均 处 于 能 量 正 平 衡 ,添加 酶 虽 然 提 高 了 可 消 化 物 质 的 采 食 量 ,但 是 并 没 有增 加 产 奶 量 和 乳 成 分 的 含 量 说 明 酶 处 理 干 草 可 以提 高 产 奶 量 ,但 剂 量 很 关 键 ,如 果 掌 握 不 当 会 适 得 其反 最 佳 用 量 是 每 1 t 粗 饲 料 (DM 基 础 ) 添 加 1. 25L 的 复 合 酶 制 剂 (2 ∶ 1 的 纤 维 素 酶 和 木 聚 糖 酶 )(Nussio et al. ,1997 ;chingoet he et al. ,1997 ;Schin2goethe et al. ,1997) ,大 约 是 每 1 kg 干 物 质 的 粗 饲料 添 加 3 500 单 位 的 纤 维 素 酶 和 13 350 单 位 的 木 聚糖 酶 。
4. 2 与 添 加 方 式 的 关 系酶 制 剂 添 加 于 精 料 中 或 者 干 草 上 比 添 加 于 全 混合 日 粮 中 效 果 好 ( Rode ; Yang ,1。
