肉鸡生物饲料添加剂生产与应用技术新进展
蔡辉益，刘国华，常文环，张姝，闫海洁
（中国农业科学院饲料研究所，北京100081）
摘要：生物饲料添加剂是目前全球研究开发热点，是生产绿色、有机等高端畜产品的主要手段。文章对饲用酶制剂、微生物饲料添加剂（益生素）、益生元、天然植物提取物等生物饲料添加剂领域重点产品的生产与应用技术研究进展及发展趋势进行了综述。
关键词：酶制剂；益生素；益生元；天然植物提取物；生产技术；应用技术中图分类号：S816.7 文献标识码：A 文章编号：1004-6364（2015）04-37-03生物饲料添加剂是目前全球研究开发的热点，是生产绿色、有机等高端畜产品的主要手段。对开发我国饲料资源、保障饲料安全和畜产品安全，促进污染减排、解决环保问题等诸多方面都显示了极大前景，具有重大战略意义。
生物饲料添加剂种类主要包括：饲用酶制剂、微生物饲料添加剂、功能性蛋白肽、功能性氨基酸、有机微量元素、植物与微生物提取物、益生元、发酵和酶解饲料以及其它生物技术相关产品。本文综述了生物饲料添加剂领域中重点产品的生产与应用技术的研究进展及未来发展趋势。
1· 饲用酶制剂生产与应用技术
1.1 我国目前允许使用的单酶品种 包括：植酸酶、蛋白酶、木聚糖酶、β-甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶、β-葡聚糖酶、葡萄糖氧化酶、淀粉酶、支链淀粉酶、脂肪酶、麦芽糖酶、果胶酶、纤维素酶等13种。
1.2 酶制剂在肉鸡生产中的应用
在改善畜禽生产性能方面：许多研究都集中在生产效能方面。综合近年研究结果表明，在肉鸡日粮中添加包括植酸酶、半乳糖苷酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、葡萄糖氧化酶等单酶都产生了正向效果。表现为：提高动物平均日采食量、平均日增重，改善饲料转化率［1~6］。
1.3 新型饲用酶制剂研究与应用
目前，新型饲用酶制剂研发重点集中在耐高温酶、耐低温酶和高比活酶等方面；其次是复合酶制剂的研发和应用技术；第三是淬灭酶、葡萄糖氧化酶等几种新型酶制剂的生产技术和应用方法。淬灭酶是由中国农业科学院饲料研究所近来新研制的一种酶制剂，它可以群体感应调控微生物各种基因表达：协助病原菌感染和定殖；调控毒力因子的产生和作用；介导病原菌的免疫能力和耐药性。张志刚等［7］试验表明：肉鸡生产中应用淬灭酶可以使肉鸡料肉比降低3.65%，明显提高肉鸡经济效益。
1.4 复合酶的应用技术
综合近年来的研究结果，发现复合酶（如胃蛋白酶，α-淀粉酶、β-淀粉酶等11种酶）在肉鸡、蛋鸡、肉鸭、鹅等单胃动物都产生了正向效果，表现出提高动物平均日增重及改善了饲料转化率。
在复合酶制剂中单酶互作效应方面，Yan等［8］在小麦-DDGS型肉鸡日粮中添加复合酶（1 000 U木聚糖酶、75 U β-葡聚糖酶和12.5 U α-半乳糖苷酶）显著降低消化道食物的黏度26%，明显改善饲料转化率（P=0.02~0.04），但三种酶之间没有互作效应。Gareis等［9］研究表明：复合酶制剂与日粮能量间存在互作效应。且有研究证实复合酶的发挥效果与日粮类型和底物浓度有关［10］。
1.5 影响酶制剂应用的因素 要使复合酶制剂的作用充分发挥，除了考虑目标动物、生理阶段、日粮类型等因素外，更重要的是考虑饲料生产加工工艺。在生产实践中，粉料中使用酶制剂效果较颗粒料显著，这主要因为酶制剂对温度比较敏感。如果制粒温度超过85 ℃，应采用制粒后液体酶制剂喷涂技术，可避免高温蒸汽对酶活性的不利影响。目前，国内研究者利用菌种转基因技术生产出一种植酸酶，解决了酶制剂耐高温问题，这种无需包被的裸酶，具有极大发展潜力。
1.6 酶制剂生产与应用技术发展趋势
1.6.1 生产技术
1.6.1.1 酶表达的基因遗传设计技术
应用组建蛋白质结构的新方法能获得自然界并不存在的具有全新结构和功能的蛋白质。在确定设计目标和初始序列后，经过结构预测和建模，对序列进行初步修改，然后进行酶基因表达或多肽合成，再经过结构功能检测结果指导修改原先设计。
1.6.1.2 酶表达基因的修饰技术
一是多位点定点突变技术：定点突变是蛋白质工程中采用的重要技术之一，但以往一般每次只能引入单点突变，突变效率较低，所以多点突变技术研究成为热点。二是酶定向进化技术：其利用的主要原理有基因嵌合酶、易错PCR及DNA体外随机拼接技术。利用酶的定向进化技术对酶基因进行遗传修饰可能获得具有特殊性能的突变酶及突变菌株。
1.6.1.3 目标酶性质优秀基因的克隆和表达
随着越来越多的物种基因组的物理图谱和DNA测序的完成，DNA重组技术的完善以及各种蛋白质结构和功能关系数据的积累，人们在很大程度上能突破天然酶缺陷的限制，通过克隆和改造各种功能基因使其在微生物中高效表达，再通过优化发酵工艺获得廉价优质产品。
1.6.2 应用技术
对影响饲用酶制剂应用效果因素研究成为获得最佳效果的关键，必须对如下几方面加以关注：①饲用酶的添加方式，是选择体外消化还是在动物体内起作用；②针对不同原料和目标动物的专用型复合酶制剂的研究；③酶制剂随动物生长变化的动态应用技术，不同生长阶段的同一动物的酶制剂配方差异性研究；④复合酶中各单酶制剂间的拮抗关系以及复合酶制剂的添加对不同动肠道物微生态环境的影响评估；⑤耐高温、裸酶制剂的应用方法研究。
2 ·微生物饲料添加剂生产与应用技术
微生物饲料添加剂或饲用微生物，俗称益生素，在我国已有十余年的发展历程，然而，一直存在应用技术研发落后，行业标准制定落后等问题障碍了该领域的发展。
2.1 在提高机体免疫力，改善生产性能方面
胡顺珍等［11］报道，复合微生态制剂能够提高肉鸡生产性能，改善其肠道微生物环境，提高其抗氧化能力，增强肉鸡免疫功能。
许多科研人员探索了粪肠球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、戊糖片球菌等对肉鸡生产性能的影响及其应用新技术新方法，综合结果表明：其应用可提高平均日增重；降低料重比和腹泻率；对雏鸡具有促进生长的作用；可提高雏鸡肠道乳酸杆菌和双歧杆菌的数量，减少大肠杆菌和沙门菌在肠道内的定植和增殖，进而提高对葡萄糖和小肽的吸收［12~20］。复合菌制剂在饲料中的使用方法方面：科学家们分别就两歧双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母等对肉仔鸡的试验结果表明，促进肉仔鸡生长，提高肉仔鸡存活率，降低直肠中大肠杆菌数量。同时强调，益生素联合复合酶可以成为常用抗生素的替代物［21~25］。
2.2 微生态制剂技术发展趋势
①筛选更多具有直接促生长作用的优良微生物，包括改造菌群遗传基因，选育优良菌种，提升抗酸、抗热等能力。
②应注意从动物营养代谢与微生物代谢关系方面进行研究益生素的作用机理和方式。
③加强剂型加工工艺的研究，例如研究真空冻干技术和微胶囊技术保护产品，采用真空包装或充氮气包装延长产品技术等，提高活菌浓度及其对不良环境的耐受力。
3 ·益生元生产与应用技术
继益生素后，人们发现许多多糖或寡糖具有通过调节动物肠道微生物生长而影响微生态平衡的作用，称之为益生元，受到全球研究者们的高度重视。
3.1 新型多糖在家禽生产中的应用
大量研究表明，多糖可作为一种理想的抗生素替代品，在畜牧业中具有广阔的研究与应用前景。近年来涉及试验的多糖包括：芦荟多糖、乙酰化甘露聚糖、香菇多糖、姬松茸多糖、黄芪多糖、白术多糖、海藻多糖、沙葱多糖等十余种，涉及的试验动物有8 种，包括黄羽肉鸡［26，27］、快大型肉仔鸡［28，29］等。结果表明：家禽生产中应用新型多糖可以提高日增重、改善饲料转化率、降低腹泻率、降低死淘率。然而在多糖的提取分离纯化技术、多糖结构与功能的关系及多糖的剂量与效应关系等方面仍需更深入的研究。
3.2 寡糖在家禽生产中的应用
3.2.1 促进肠道内有益菌群的形成，改善肠道结构，阻止有害菌定植寡糖可作为营养物质被双歧杆菌、乳酸杆菌以及拟杆菌等有益菌代谢利用。有益菌代谢产生的丙酸是黏膜代谢的主要能源物质，具有促进正常细胞形成的作用。寡糖能显著增加动物的肠绒毛高度和肠壁厚度［30~32］。Shang等［33］研究表明：肉鸡日粮中添加果寡糖改变了肉鸡肠道微生物结构，同时显示，日粮中Ca、P的数量和比例均能影响肠道微生物种群。
3.2.2 改善动物生产性能
近年寡糖在动物生产应用效果方面的报道较多，受到寡糖种类、使用日粮组成，动物年龄、种类、使用剂量等因素的影响。但总体结果表明：可以改善肉鸡、蛋鸡、北京肉鸭、樱桃谷肉鸭肠道微生态平衡、改善动物消化吸收功能，提高日增重、改善饲料转化效率、改善肉品质等。涉及的寡糖包括：壳寡糖、果寡糖、木寡糖、甘露寡糖、大豆寡糖等［34~41］。
另有研究指出，益生素和益生元可以替代抗生素和抗球虫药，改变肠道微生态平衡关系，改善小肠潜力，改变肠组织发育。对采食量、饲料转化率、死亡率等无显著影响，肉鸡的生长在后期都可以补偿回来［42，43］。
4 ·天然植物提取物生产与应用技术
近年来，天然植物提取物因其绿色、无公害与环保等特点被国内外研究人员关注，并成为发展绿色饲料添加剂的主要趋势之一。尤其是随着欧盟及一些国家限用或禁用抗生素法规的出台，天然植物提取物饲料添加剂已作为饲料中抗菌抑菌物的首选替代品，并成开发研究的重点之一［44］。
4.1 天然植物提取物在肉鸡生产中的作用
植物提取物在肉仔鸡上的应用以降低仔鸡发病率、提高成活率为主要目的。Waihenya等［45］研究发现，饲喂芦荟提取物能降低肉鸡因禽沙门菌感染而引起的死亡率，提高抗体水平，降低脏器中沙门氏菌数量。王君荣等［46］研究了紫苏籽提取物对蛋种鸡的影响，发现其能提高产蛋率、种蛋合格率、种蛋受精率和孵化率，提高单枚蛋重和饲料转化率。Adhikari等［47］采用植物提取物（A）、油混合物和酸制剂（B）、益生素复合物（C）饲养肉鸡，发现A与C具有最好的增重效果。
在改善肉蛋品质方面，很多植物提取物自身具有较强的抗氧化活性，可以提高动物体内的抗氧化能力，对于提高鸡的免疫力，抗应激能力，生产性能和肉蛋品质等方面具有良好的作用。例如，肉鸡日粮中添加1%~2%鲜大蒜或0.2%的大蒜素，鸡肉的鱼腥味便会消失，鸡肉香味变浓。在肉仔鸡日粮中添加芦荟多糖可以降低肌肉的滴水损失，提高肌肉的持水力，改善鸡肉品质。
总之，饲用酶制剂、微生物添加剂、益生元添加剂等生物饲料添加剂的生产技术和应用技术日趋完善，它们的集成应用为抗生素时代的终结积累了理论知识和实践经验。现代生物技术，尤其是基因工程技术和高密度发酵工程技术的应用，为全面彻底解决畜产品安全，提高鸡肉风味品质以及提升生态环境治理开辟了崭新的研究领域和巨大的产业前景。
