反刍动物饲料酶制剂作用模式及其技术体系的建立

② 酶调节瘤胃理化环境。维持瘤胃的良好的理化环境非常重要，特别是使用高精料时，淀粉类在异常发酵情况下，容易产生酸中毒。淀粉酶、糖化酶等，让可溶性糖水解直接吸收（如葡萄糖），减少淀粉类发酵产生丙酸、乳酸等，影响瘤胃作为天然发酵罐的功能，酸中毒影响微生物的活性，也影响瘤胃组织功能，对于需要维持比较长的利用年限的奶牛特别重要（相对而言，肉牛、肉羊考虑比较少）。对于高浓度的低纤维日粮而言，纤维分解酶显著改善了饲喂高谷物日粮的牛的饲料消化率（Krause等，1998）和生产性能（Beauchemin等，1997；Iwaasa等，1997）。对此种现象的解释，在于比较瘤胃生物产生的纤维分解酶需要的最佳pH环境，和由厌氧性真菌产生的纤维分解酶所需要的最佳pH环境。pH低于6.2时，抑制纤维分解菌的生长（Russell等，1980），纤维消化率大大降低（Hoover等，1984）。许多瘤胃微生物本身功能产生的纤维分解酶的最佳pH超过了6.2（Greve等，1984；Matte等，1992）。如果外源酶制剂与瘤胃微生物有协同作用，则更能提高瘤胃对纤维的消化。表明外源性酶制剂具有媒介活性，这种活性在降解植物细胞壁上受到瘤胃微生物的限制。植物细胞壁在瘤胃内的消化受到限制可能是因为瘤胃微生物所产生的酶的类型和量不足、降解酶不能与底物很好地互作或者瘤胃中的状况并非酶发挥作用的最佳条件（如瘤胃pH过低等）。

③ 酶产生微生物需要的益生元。单胃动物方面，外源酶制剂影响仔鸡肠道菌群发生了变化（Hock等，1997；Vahjen等，1998）。部分酶产物成为瘤胃微生物的益生元，酵母细胞壁是近年来在反刍动物特别是奶牛应用比较多的产品，其中一个重要作用是提供瘤胃微生物需要的营养底物。酶制剂具有益生功能，我们专门提出了“益生型酶制剂”的理念（冯定远等，2020），就是酶制剂的降解产物，部分可以作为肠道微生物的益生元，调节肠道健康和微生态正常。这方面真正有重要价值的是在反刍动物肠道微生物，特别是瘤胃的细菌营养底物，米曲霉的浸提物能增加瘤胃细菌的数量（Newbold等，1992a，b）。木聚糖酶能够将日粮的木聚糖原位产生瘤胃细菌需要的益生元（主要是木寡糖），但是一些复杂的木聚糖，特别是玉米等来源的木聚糖，由于含有支链或者侧链，影响了木聚糖酶发挥作用，需要使用一些我们称之为“辅效酶”的酶制剂，如阿魏酸酯酶、阿拉伯呋喃糖苷酶，与主效酶（木聚糖酶）配合，才能降解木聚糖酶，产生细菌需要的益生元。这些已被雷钊（2017）和郑达文（2019）在单胃动物试验所证实。生物技术进展很快，纤维素酶、木聚糖酶和β-葡聚糖酶等已被广泛应用，但是我们提到的反刍动物酶制剂技术体系其他重要的酶，如阿魏酸酯酶、角质酶、乙酸基木聚糖酯酶、阿拉伯呋喃糖苷酶等“辅效酶”还没有被充分认识。

反刍动物饲料酶制剂技术体系除了以上4方面方案外，还需要有特别的评价体系，特别是多年生产的奶牛，与一般单胃动物不同，不能仅仅考虑常规的生产性能指标，还需特别注意兼顾瘤胃健康、消化道健康和整个动物机体的健康，减少酮病等代谢类疾病。以奶牛为例，评价饲料酶制剂效果的指标应该包括两方面：一是生产性能，包括产奶量、牛奶质量、饲料效率；二是健康与利用年限，包括瘤胃微生物生物量与活性、代谢病指标、奶牛产奶周期与利用年限等。其中一个指标明显就是有价值的奶牛饲料用酶，至于经济价值就需要考虑酶制剂的成本了。

总之，反刍动物瘤胃消化道的特点和复杂性（如有很多微生物菌落，能产生很多内源性酶制剂），使得外源酶制剂在反刍动物体内的作用机制更加复杂。必须考虑酶作用的靶底物，设计特异的复合酶，或者组合酶、配合酶，甚至是各种酶、各类酶的集合，并且是依据特定粗料、干草、目标底物的成熟程度以及结构性障碍而设计，特别考虑外源酶对体内酶特别是瘤胃微生物酶的补充、外源酶产生原位益生元维持瘤胃微生态、多种形态酶制剂的集合解决的复杂饲料原料消化、大体积粗饲料的酶预处理结合精饲料的酶制剂添加、过瘤胃技术让部分酶制剂在瘤胃后段肠道发挥功效等作用模式。提出有别于单胃动物的反刍动物饲料酶制剂技术体系，就是基于反刍动物瘤胃的复杂性和粗饲料的粗劣性，该体系包括4个作用模式：“体外酶预处理与体内添加酶结合”“过瘤胃酶处理”“集合酶”“酶菌同构”方案。这些方案“四位一体、组合运用”，这些作用模式及技术方案并不需要同时考虑，在不同条件下可以组合，同时，施加了这些方案也不一定达到期望的生产效果，这是一种潜力和可能性，高产奶牛的产奶前期应用效果更明显。

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