文 廖敏
圖 農牧前沿 朱敬強

11月14日，于北京召開的第三屆飼料酶制劑科技與產業發展大會-學術論壇上，來自中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所的張鐵鷹博士做了題為《從三維角度探索飼用酶的應用》的精彩報告，張博士的研究方向為酶與生物發酵。

1.研究背景

飼用酶研究與應用目前存在的幾個關鍵問題：（1）飼用酶應用技術理論體系不完善。飼用酶的應用理念不清，仍停留在營養和抗營養成分的含量層面，缺乏對底物空間結構和化學鍵組成等的深入了解；（2）飼用酶產品種類豐富度不足。基因工程菌發酵產物酶活高，但與復雜的植物化學組成與空間結構相比，酶譜組成過于簡單；（3）飼用酶評價過度依賴酶活測定。酶活測定底物和日糧組分存在巨大差異，導致酶與復雜飼料底物未實現真正的專一性配伍，且酶活檢測方法的條件（與動物消化道內環境條件存在較大差異。

2.研究進展

張博士的團隊一直從事從三維角度探索飼用酶應用的研究，對淀粉酶、蛋白酶和多種非淀粉多糖酶及其底物進行了結構與功能的研究，探索提高飼料利用率的途徑。

（1）從三維結構角度探索淀粉酶的應用

淀粉的結晶度高，不溶于水，顆粒致密不易受酶攻擊，破壞其空間結構，增加其水溶性和酶結合位點是解決問題的關鍵。一是可以盡量提高蒸汽制粒過程中對淀粉糊化度，破壞其空間結構，提高水溶性和對酶的敏感；二是考慮幼齡畜禽淀粉酶分泌不足，可以補充α-淀粉酶、支鏈淀粉酶、糊精酶、葡萄糖淀粉酶等內源性的消化酶。

（2）從三維角度探索蛋白酶的應用

飼料原料中的大豆球蛋白、β-伴球蛋白、醇溶蛋白等空間結構緊密，對蛋白酶的“酶解進攻”具有很強的抵抗力，這就需要尋找可快速破壞蛋白質空間結構的酶制劑，增加溶解度和蛋白酶結合位點，考慮內外源蛋白酶的互作關系，但補充蛋白酶需要考慮其在腸道的穩定性和作用位點。

（3）從三維結構角度探索非淀粉多糖酶的應用

非淀粉多糖的含量與結構存在較大差異，細胞壁結構多糖包括纖維素、半纖維素、果膠、木質素、蛋白和脂類等，這些成分相互交織在一起，形成穩定空間結構。破壞植物細胞壁水解非淀粉多糖需要多酶協同作用和大量的輔助因子參加。非淀粉多糖水解物可被后腸內的微生物菌群快速發酵，產物有利于腸道粘膜供能與修復。

基于以上的研究，張博士建立了三維酶系理論體系，一維是水解植物組織中單一底物一級結構化學鍵；二維是破壞植物組織中單一底物二或三級結構化學鍵或將其由不溶轉態轉化為可溶狀態；三維是在多種類酶和輔助因子協同作用下，同時打開植物組織多種底物結構，全方位立體快速崩解植物組織。三維酶系高效組合可改善玉米、豆粕等常規原料養分消化，并深度挖掘植物性飼料中的纖維供能潛質和益生功效。