在20世纪80年代后期，植酸酶被引入饲料行业，用于帮助动物生产者(主要是荷兰的动物生产者)减少有害难消化的磷排泄到淡水水源中，从而避免支付“磷税”。在避免受到法律惩罚的同时，荷兰的动物生产者从较好的磷吸收率(磷是动物骨骼生长所需的重要矿物质)上获得了许多益处，且还减少了对无机磷的依赖性和创造了全球可持续发展的未来益处。世界各地的动物生产者随后开始警觉了起来并引起注意，动物饲料行业开始认真地使用饲用酶。大约在同一时间，能够裂解“粘性”谷物(如小麦、大麦和黑麦)中非淀粉多糖(Non-StarchPolysaccharides，NSP)的聚糖酶(如木聚糖酶、β-葡聚糖酶)成功地成为饲用酶的一员。

     20世纪90年代见证了动物饲料行业逐步认识到在含有多种不同原料的日粮中使用酶的重要性。引入的酶和服务经过精心调整以便最大限度地发挥添加酶的特定日粮，包括那些含高水平玉米的日粮生产性能。世纪之交见证了多项技术创新，包括引进了具有更高生物效应的大肠杆菌植酸酶，推出了更多的热稳定性酶制剂产品。过去十年又出现了新的挑战，饲用酶的生产商必须帮助动物生产者满足他们的需要。世界人口增长已急剧飙升到70多亿，在世界的某些地区人均收入也不断上升，导致对更多蛋白质的需求进一步增加。

     据荷兰合作银行(Rabobank)的预测，到2020年，70％～75％的肉类需求将来自亚洲和巴西，75％的鸡蛋需求将来自亚洲，而60％的乳品需求将来自印度、巴基斯坦和中国。虽然动物饲料行业已变得更具有全球化，能够确保生产水平的本地研发和技术支持需求将能满足食品安全目标。禽和猪日粮中植酸酶的使用也已逐渐增长，以应对来自动物粪便中磷(P)污染逐渐升级的担忧。由替代无机磷源所获得的经济效益正在耗尽全球的资源。欧盟禁止使用肉骨粉(磷的重要来源)是加速使用植酸酶的另一个因素。因此，微生物型植酸酶已经超过聚糖酶成为全球主要的饲用酶。如今，全球超过70％的禽肉、猪肉和鸡蛋是由饲喂含有植酸酶的日粮动物生产的。

     今天，家禽行业是饲用酶最大的用户。其高度的综合特性在这些年中已经驱使快速吸收饲用酶技术。猪、反刍动物和水产养殖业使用饲用酶也有逐步上升的趋势，特别是动物发育的关键阶段。幼龄猪因拥有不成熟的消化系统，其从饲用酶中的受益尤其明显。

     在过去，酶在反刍动物日粮中的使用很有限，因为人们认为酶在瘤胃的蛋白水解作用下不能存活。然而，过去十年中，越来越多的研究表明，酶制剂可有效地提高牛的泌乳量和生长性能。在水产养殖业中，寻找替代鱼粉的替代性蛋白质，以及鱼粉替代物中相对较低的养分消化率的担忧和存在多种抗营养因子，已导致人们对饲用酶以及研究最佳应用方法的兴趣日益增加。

     “利润、生产性能和地球”是如今和30年前的动物生产者面临的相同的基本问题。不过，应对原材料价格的波动已在过去的几年中成为一个重大问题。如今，由于不断上涨的原油价格和气候对作物产量的影响，导致饲料原料成本占据饲料生产成本的65％以上。饲用酶生产商已经迎接这些挑战，正在研究如何利用酶来改善饲料原料的消化率和性能，同时使用较便宜但含更多纤维的原料，如干酒糟及其可溶物(DistillersDriedGrainswithSolubles，DDGS)。DDGS是生物乙醇工业的副产品，可用来替代一些比较昂贵的饲料原料。

     在一些国家，为了满足日益增长的动物蛋白需求，提高产量还伴随着对亚治疗抗生素(抗生素促生长剂或AGP)使用进行的新立法。肠道中稳定生活的微生物菌群作用长期以来一直被认为对家畜的健康和生产性能非常重要。但最近，人们支持使用AGP来对抗某些有害微生物。然而，日常使用抗生素的结果是，营养在建立和指导基础微生物以及同时在维持胃肠道(GastroIntestinalTract，GIT)功能和健康上所起的作用，受重视程度下降。由于担心细菌产生抗生素耐药性和抗生素在肉中的残留，AGP已在欧盟被禁用，最近韩国和更多的国家很可能会效仿。在追求肠道健康和改善免疫力时，优先考虑的是要实现营养的最佳化。营养和微生物载量之间的相互作用以及在GIT中的平衡是复杂的，且尚未完全被了解。但是，它们决定了GIT的发育、形态和功能以及宿主的营养利用，并最终决定动物的生产性能。

     那么，在酶的使用方面，未来十年将会带来怎样的挑战和变化？原料价格的波动仍将是一个大问题。处理由价格波动引起的饲料消化率的差异，以及其对动物生产力的影响，将是动物生产者和饲料行业面临的主要挑战。普遍接受的是，未消化养分含量上的变化会造成肠道菌群组成发生不良的改变，直接影响消化能力、饲料转化率和与肠道健康不良有关的消化紊乱。

     因此，当选择酶来改善日粮的消化率时，一个需考虑的重要因素是，该特定酶必须作用的底物，包括日粮中不能被动物自身(内源)的酶消化的抗营养成分。鉴于饲用酶与消化紊乱和慢性以及急性疾病有着明确联系，这将促使人们更加注意去更好地了解饲用酶的使用对肠道菌群组成的影响。

     使用被充分研究的饲用酶带来的重要益处之一是(并将继续是)可以降低主要饲料原料饲用价值固有的多变性及其对动物生产性能产生的变异性。饲用酶的使用可以提高饲料配方的精确度，并有助于降低成本。人们认识到，原料的饲用价值越低，酶作用的潜力越大。随着动物生产者寻求越来越复杂的日粮作为以较低成本获得较好生产性能的一种方式，他们需要考虑这些因素。如种植方式和收获条件不仅可以影响不同类型谷物的营养价值，而且还会影响原料中的底物水平，从而影响饲用酶的效应。了解这些相互作用对最大限度地提高能够在将来从饲用酶技术上获得的价值是至关重要的。

     例如，玉米是最常见的饲用谷物，但目前其饲用价值更多地被认为具有多变性(图1)，有时其多变性与“粘性”谷物，如小麦相似。造成其饲用价值多变的根本原因需要研究和确立，以便提供可以增加最大饲用价值的最佳酶解决方案。

  

     根据我们的经验，玉米饲用价值的多变主要随3个重要因素发生变化，包括与生俱来的淀粉消化率的多变、淀粉和蛋白质在谷物中的联系、收割和干燥条件。所有这些因素及其相互作用，会影响动物食用谷物时可获得的代谢能(Metabolisable

Energy，ME)。

     就玉米型日粮的酶解决方案而言，对作用于现有的植酸酶使用环境，木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶的联合使用是处理玉米ME多变性的最有效方法。木聚糖酶可以作用此类日粮中的纤维(如非淀粉多糖)成分，当日粮中添加纤维副产品(如DDGS)时尤为重要。而蛋白酶能够提高(外源性和内源性)淀粉酶对淀粉颗粒的作用效率。与此同时，添加蛋白酶还可以作用于日粮中的其他抗营养因子，如残留的胰蛋白酶抑制因子、豆粕中的凝集素以及一些其他植物性蛋白，同时也能提高主要存储蛋白自身的消化率。

     美国、东南亚和南非的家禽生产者已经用低成本的小麦替代高成本的玉米。原则上，这些生产者应该评估相对于玉米的小麦质量和营养价值，并应用酶来提高营养水平。然而，小麦的代谢能和可消化养分含量可能较玉米的更多变。

     例如，McNab(1991)发现源自同一国家(英国)的72个小麦样本的总代谢能差异高达8%。此外，传统的思维模式认为多变的黏度是导致小麦饲用价值变异的首要因素。然而，最近的研究数据表明，其他因素，如胚乳硬度、灰分含量对小麦淀粉的消化率和肉鸡生产性能也有重要作用(Carré等,2002；Pirgozliev等，2003)。

     众所周知，植酸生来就不能被充分消化，应用植酸酶是对能量和氨基酸消化率产生积极影响的公认方法。然而，在选择最佳的植酸酶剂量或确定与酶相关的基础值时，植酸底物水平通常不被考虑。同样，源自“糖酶”的能量反应由5种底物决定：淀粉、非淀粉多糖、糖、蛋白质和脂肪，且并非“一成不变”。例如，未消化的淀粉和蛋白质占玉米/大豆型日粮中底物的最大比例。

     不过，对主要以小麦为基础的日粮而言这将变异较大。蛋白酶对氨基酸消化率的影响并不恒定。不过，研究证明它们依赖于日粮中每一种氨基酸的水平及其固有的消化率。

     消化率和代谢能的较大差异表明，在选择酶的时候，重要的是不仅要考虑饲料原料底物的内在质量，还要考虑以下几点：

     ●动物消化能力的成熟度，淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶是肠道中主要的酶，它们多半发生联合作用而非单独作用。

     ●影响内源性分泌的日粮因素。

     ●GIT各个部位的pH值。

     例如，猪消化道内的饲料排空时间长于家禽肠道内的时间，这使得它们有更多的时间来提取营养物质。此外，肠道的较大容量意味着猪受食糜粘度特性的影响较小。这就是为什么猪不会遭受小麦和大麦中日粮非淀粉多糖的影响而出现消化效率低下的原因。

     在家禽中，嗉囊可为某些酶在饲料抵达腺胃的酸性环境之前提供一个平衡激活的环境。一些证据表明，发育良好的肌胃可以提高酶的反应，为家禽创造酶反应的有利条件。只有将所有这些因素都考虑在内时，我们才能预测出有意义的、科学的准确基础值，并以此测量酶的性能水平。这是一个彻底的改变，因为该行业传统上使用不变的消化率系数，且通常采用“黑盒子”方法来确定酶产品贡献的建议能量。

     过去几年间，我们对植酸在动物营养上的作用在理解上已经发生了很大的变化。植酸的抗营养作用对日粮氨基酸和能量消化率的影响很大，这提高了植酸酶对终端用户的价值，而不再仅仅是磷(钙)营养的一个贡献者。充分了解不同剂量的植酸酶与其他用于日粮中的外源性酶以及其他饲料添加剂之间的相互作用将是一个重要的关注点。

     新的植酸酶具有较高的生物活性，正不断地进入动物饲料行业。甚至在考虑到严格的调控过程后，仍将帮助饲料行业从它们提高饲料原料的饲用价值中获益。

     酶热稳定性技术的进一步发展将会给饲料行业在蒸汽调质的和制粒饲料中使用酶带来更强的信心。这些发展是酶较高的固有热稳定性与先进的包被技术相结合的结果。通过这种方式，客户可以确信酶产品说明书上的声称能在大规模的商业应用中得到彻底支持。

     在未来，酶技术仍将给使用较便宜的和非传统的饲料原料提供机会(图2)。在杜邦公司，动物营养事业部和生物炼制业务部正在合作，以改良第一和第二代生物乙醇工艺产生的原料品质，使之能用于动物饲料。这一领域上取得的进展将有助于减少对价格波动的依赖性，并有助于实现可持续的动物蛋白生产。

   

(翁善钢,译;王晶晶,校;陈琳,制图表)