专利名称：一种提高棉粕能量和蛋白质生物有效性的复合酶的制作方法
技术领域：
本发明属于伺料工业技术领域。通过非淀粉多糖酶和蛋白酶的合理搭配，提 高棉粕的能量和蛋白质生物有效性的一种提高棉粕能量和蛋白质生物有效性的 复合酶。
背景技术：
豆粕以蛋白含量高、氨基酸平衡好等特点， 一直被饲料行业作为主要的植物 蛋白源而长期使用。但因受大豆产量、国内外市场价格波动、气候等多种因素的 影响，价格波动较大，对词料企业成本影响较大。随着我国饲料加工业的发展，词料工业每年以9%的速度增长，畜牧主产区的饲料资源短缺问题也将越来越严重，尤其是蛋白质饲料资源近年缺口达到3000万吨以上。我国每年生产棉籽饼粕年总产量约300万吨左右，价格便宜。棉籽粕的蛋白质含 量因脱壳程度的不同而不同。在吴世林等用回一直肠吻合法"测定猪饲料氨 基酸消化率研究."《动物营养学报.》15(3) :53-58. 2003. ; Zinn等1997. Feeding value of cottonseed meal for feedlot cattle. J. Anim. Sci. 75:2317-2322.和Barraza等1991. Iron Sulfate and Feed Pelleting to Detoxify Pee Gossypol in Cottonseed Diets for Dairy Cattle. J. dairy Sci. 74(10) :3457-3467.等文献中报导， 一般而言，脱壳的棉籽加工所得到的 棉籽粕，蛋白质含量高达41-42%，与豆粕几乎相当，而不脱壳所加工得到的棉 籽粕，蛋白质含量在32-40%左右或更低，变动范围很大。但是总的说来，棉籽 粕蛋白质含量接近大豆粕蛋白质含量。棉籽粕含有较丰富的胱氨酸和色氨酸， 赖氨酸含量较低，为1.3%—1.6%左右，而精氨酸含量较高，达到3.6%-3.8%。 此外，棉籽粕中蛋氨酸低，约相当于菜籽粕的55%。棉籽粕中氨基酸利用率普 遍偏低，尤其是赖氨酸，蛋氨酸，苏氨酸利用率很低，而色氨酸利用率较高， 其他氨基酸利用率也较低， 一般在70%-80%。据资料报道，回肠测定的棉籽粕 赖氨酸与蛋氨酸表观消化率分别比豆饼低20%和40%。
棉籽粕中碳水化合物以糖类(戊聚糖，主要是棉籽糖)为主，粗纤维含量随脱壳程度的不同而异，粗纤维中酸性洗涤纤维为13. 1-17.0% (Zinn等，1997; Barraza等，1991)。棉籽粕的维生素和矿物元素含量均不理想，胡萝卜素和维 生素D均低，矿物质中钙少磷多，且磷多属不能利用的植酸磷(可占70%)，含硒 较少，仅为菜籽柏的7% (Barraza等，1991)。棉粕作为较廉价的蛋白质词料资 源，如能合理开发利用将为拓展蛋白质饲料资源提供一条有效的途径。加速对非 常规饼粕资源的开发利用，将其目前的利用率由30%提高到60%以上，将能为社会 每年增加400-500万吨蛋白质饲料，这意味着可多生产1300-1400万吨配合饲料，增加社会有效供给。但由于棉粕粕本身抗营养因子含量高，多含有毒性物质等固 有缺陷，其在饲料中的用量一直难以加大，商业利用潜力受到限制。饲料中加酶是近50年的事，但直至70年代，由于微生物发酵技术的发展，出 现了商业使用的酶制剂，实现了酶制剂在饲粮中的广泛使用。经研究与实践证明， 使用酶制剂来提高棉粕在饲料中的使用量及利用率是目前最有效的方法之一。通 过添加复合酶制剂，可降低或消除棉粕中的不利因素，提高饲粮中非常规饲料的 配合比，降低饲料成本、提高经济效益，为高效利用非常规饲料资源提供一项技 术措施。国内外大量的研究结果表明，酶制剂能够提高畜禽生产性能、改善动物 健康、提高动物产品品质，提高饲料利用效率，从而提高畜牧业经济效益。纵 观国内外的研究现状，酶制剂的作用机理及应用效果已作了很深入的研究，复合 酶制剂应用于以大麦、黑麦等非常规原料为主的日粮时，效果显著，这为开辟非 常规饲料资源提供了理论基础。但是目前关于棉粕中添加非淀粉多糖酶的研究多 集中在现有复合酶的使用效果上，而很少研究真正适合棉籽粕使用的非淀粉多糖 酶的种类以及各成分的剂量。另外，关于在棉籽粕日粮中单独添加蛋白酶的效果 的研究也很少。发明内容本发明的目的是提供一种提高棉籽粕能量和蛋白质生物有效性的复合酶，其 特征在于，所述适合棉籽粕使用的为非淀粉多糖酶果胶酶、纤维素酶、甘露聚 糖酶和木聚糖酶复合而成；或采用非淀粉多糖酶果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖
酶和木聚糖酶与角蛋白酶复合而成。所述非淀粉多糖酶按U/kg棉籽粕的比例，果胶酶纤维素酶甘露聚糖酶 :木聚糖酶二20 25 : 1 : 10 15 : 7 10混合均匀即可。所述棉籽粕中使用的非淀粉多糖酶的添加量分别是果胶酶为4194. 63U/kg棉 籽粕、纤维素酶为175.60 U/kg棉籽粕、甘露聚糖酶为1975.00 U/kg棉籽粕和 木聚糖酶为1561. 69U/kg棉籽粕。所述棉籽粕中使用的复合酶还为在上述非淀粉多糖酶的复合酶中再加入角 蛋白酶400,000U/kg棉籽粕本发明的有益效果是在棉籽粕日粮中添加果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、 木聚糖酶和蛋白酶组成的复合酶制剂可显著提高肉仔鸡体重；代谢能和蛋白质消 化率显著提高。我国配合饲料产量已过l亿吨；我国每年生产300万吨棉粕，该技术生产的复 合酶产品应用前景广阔；每吨词料中添加的成本不超过20元人民币，但饲料总成 本不增加。可广泛应用于饲料加工企业和畜牧养殖厂，具有广阔市场前景。
具体实施方式
体外消化试验采用25析因试验设计，5个因子分别是木聚糖酶、葡聚糖酶、 甘露聚糖酶、纤维素酶和果胶酶，2个水平是0和P/。两种添加剂量。本试验所用 木聚糖酶、3-葡聚糖酶、P-甘露聚糖酶、纤维素酶和果胶酶均为单一酶制剂(所 选酶制剂是从市场上生物制剂或制品店购买的单一酶制剂)，酶活性实测值为 木聚糖酶酶活2500U/g，葡聚糖酶酶活17， 400 U/g，甘露聚糖酶酶活3， 345 U/g， 纤维素酶酶活100 U/g，果胶酶酶活1900 U/g。酶活定义Ph5.0，温度4(TC条件 下，每分钟释放lnmol还原糖(木糖、葡萄糖、甘露糖或果胶)所需的酶量(Miller, 1959; Qu Yinbo， 1996)。 本试验所采用的体外消化方法包括(1)准确称取lg的棉籽粕，加入果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、木聚糖 酶和葡聚糖酶的不同组合，加入1.5MHC10. 15ml， PH4. 5， 4(TC水浴，连续振荡， 培养30分钟后，再加入1.5MHC10.4ml，含有0. 1 ml胃蛋白酶3, OOOU， PH2. 8，
4(TC水浴，连续振荡，培养45分钟，再加入lMNaHC03 0 . 8ml，含3. 7mg胰液素； PH 5.8， 4(TC水浴，培养2小时，连续振荡离心，上清液备用。上述体外消化试验所得的上清液中还原糖含量使用3， 5-二硝基水杨酸比色 法进行测定(Miller, 1959) 。 2ml上清液与1. 5ml 3， 5-二硝基水杨酸混合，充 分混合，沸水浴5分钟，冷却至室温，用蒸馏水定容至25ml，混匀，540nm波长 比色。体外消化试验表明适合棉籽粕使用的非淀粉多糖酶是果胶酶、纤维素酶、 甘露聚糖酶和木聚糖酶，它们的添加水平对还原糖生成量的回归模型如下表1所 示。表l不同酶制剂的添加水平对还原糖生成量的回归模型^ ^ 回归方程 S S5 S. E.还原糖果胶酶 y=8.017+0.005x-(5.960E-07)x2 0.001 0.970 0,649还原糖纤维素酶 y=8.856+0.059x-(1.680E-04)x2 0.015 0.940 0.633还原糖甘露聚糖酶 y=9.490+0.008x-(2.000E-06)x2 0.014 0.939 0.798还原糖木聚糖酶 y=9.401+0.006x-(l. 921E-06)x2 0.093 0.781 1.255 .由表l可以看出，上述模型都是二次模型，二次方系数都是负值，故能找到一个衡量指标的最大值及对应的酶的添加量。果胶酶添加水平为4194. 63 U/kg棉 籽粕时，还原糖的生成量为18.51mg/g棉籽粕；纤维素酶添加水平为175.60U/kg 棉籽粕,还原糖的生成量为14. 04mg/g棉籽粕；甘露聚糖酶添加水平为1975. 00 U/kg棉籽粕时，还原糖的生成量为17.28mg/g棉籽粕；木聚糖酶添加水平为 1561. 69U/kg棉籽粕，还原糖的生成量为14. 09mg/g棉籽粕。所以，适合棉籽粕使用的非淀粉多糖酶是果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶和 木聚糖酶，其适宜添加量分别是4194.63、 175.60、 1975. 00和1561. 69U/kg棉籽粕。288只1日龄爱拔益加肉仔鸡随机分为3个组处理，每个组6个重复，每个 重复16只鸡，分别饲喂棉籽粕基础日粮、棉籽粕+复合酶(果胶酶、纤维素酶、 甘露聚糖酶、木聚糖酶)日粮和棉籽粕+复合酶+胃蛋白酶日粮。18—21日龄进 行肉仔鸡代谢试验。记录3天的自由采食量，收集3天的排泄物，挑出杂物后混匀
称重。每重复粪样经采样称量后取150 g左右置于60 "C烘箱内烘干48 h至恒 重，室温回潮24h称重。粉碎，过40目筛子，贮存备检。检测饲料和排泄物中能 量和粗蛋白的含量，计算能量代谢率和粗蛋白的消化率。结果表明肉仔鸡棉籽粕日粮中同时添加果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、 木聚糖酶和角蛋白酶，添加剂量依次为4194.63、 175.60、 1975.00 、 1561.69和 400， 000U/kg棉籽粕(果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶四种一起，可 使代谢能提高6. 3%，蛋白质消化率提高13. 3%)。我们的实验结果表明在棉籽粕中一起添加果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶和 木聚糖酶四种酶可以提高棉籽粕的能量和蛋白质生物有效性；同时我们发现若再 加入角蛋白酶(即加入果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶和角蛋白酶五 种酶)效果更好。在上述体外试验中使用了非淀粉多糖酶果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、 木聚糖酶和葡聚糖酶五种酶，在随后的试验结果证明，在棉籽粕中添加果胶酶、 纤维素酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶这四种酶效果最好，添加葡聚糖酶无效果，所 以表l中没有葡聚糖酶。文中共出现角蛋白酶和胃蛋白酶两种蛋白酶，但作用是不一样的，在体外试验中需要添加胃蛋白酶只是为了模拟动物肠道的消化情况；而加角蛋白酶是为了证明在棉籽粕中添加非淀粉多糖酶和角蛋白酶是有效的。所选酶制剂是从市场上生物制剂或制品店购买的单一酶制剂，之所以称为酶 制剂而不是酶，是因为所购产品中含有载体，而不是单纯的酶。载体只起稀释和 吸附的作用，没有生物学功能。
权利要求
1.一种提高棉籽粕能量和蛋白质生物有效性的复合酶，其特征在于，所述适合棉籽粕使用的为非淀粉多糖酶果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶复合而成；或采用非淀粉多糖酶果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶与角蛋白酶复合而成。
2. 根据权利要求1所述提高棉籽粕能量和蛋白质生物有效性的复合酶，其特 征在于，所述非淀粉多糖酶按U/kg棉籽粕的比例，果胶酶纤维素酶甘露聚 糖酶木聚糖酶=20 25 : 1 : 10 15 : 7 10混合均匀即可。
3. 根据权利要求1所述提高棉籽粕能量和蛋白质生物有效性的复合酶，其特 征在于，所述棉籽粕中使用的非淀粉多糖酶的添加量分别是果胶酶为 4194.63U/kg棉籽粕、纤维素酶为175.60 U/kg棉籽粕、甘露聚糖酶为1975.00 U/kg棉籽粕和木聚糖酶为1561. 69U/kg棉籽粕。
4. 根据权利要求3所述提高棉籽粕能量和蛋白质生物有效性的复合酶，其特 征在于，所述棉籽粕中使用的复合酶为在上述非淀粉多糖酶的复合酶中再加入角 蛋白酶400， 000U/kg棉籽粕。
全文摘要
本发明研究了属于饲料工业技术领域的一种复合酶，就是通过非淀粉多糖酶和蛋白酶的合理搭配，提高棉粕能量和蛋白质生物有效性的。其中的非淀粉多糖酶是果胶酶、纤维素酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶。本发明研究了适合棉籽粕日粮使用的非淀粉多糖酶和蛋白酶的搭配和剂量；提高棉粕的能量和蛋白质生物有效性，该复合酶制剂可显著提高肉仔鸡体重，代谢能和蛋白质消化率。应用该方法可以提高棉籽粕在鸡日粮中的使用量，可降低配合饲料生产成本，提高蛋白质和氨基酸的生物学效价，缓解我国蛋白质饲料和能量原料短缺的问题。
文档编号C12N9/98GK101157913SQ20071012204
公开日2008年4月9日 申请日期2007年9月20日 优先权日2007年9月20日
发明者呙于明, 王海英 申请人:中国农业大学