飼料中添加消化酵素之效果

飼料中添加消化酵素之效果

一、前言

在飼糧中添加消化酵素最主要的目的是改善飼料的營養價值。目前吾人常用的飼料原料中，含有各種的抗營養因子，而這些因子將引起營養失調及生長不良等。例如穀類飼料中含有高量的β─葡萄聚醣(β─qlucan)(如大麥及燕麥)及戊聚醣(pentosan)(如裸麥)，這些成分在腸道中形成果凍樣物體，使得內源消化酵素及營養物質無法均勻擴散，此結果導致營養成分的消化及吸收效率降低；糞便水份含量提高等等。又如大豆粕中含有蛋白質抗原，能引起小腸絨毛之過敏反應；另含有一些寡醣，這些都被證實是導致幼畜下痢的主因。

在目前的飼養管理制度下，幼畜在斷乳時，常常發生許多問題，如生長性能不良、下痢等等，對於以後的經濟性狀影響至鉅。因此，為了要使幼畜的飼料利用及生長性能達到最高，吾人必需要對幼畜消化力的發展及斷乳時消化能力的變化；以及不同飼料原料對消化𠕇發展的影響等有清楚的認知。一般而言，消化𠕇活性隨幼畜日齡的增加而遞增。但乳糖𠕇例外，其活性在初生時最高，之後隨日齡之增加而逐漸降低至一水平(豬)。Lindemann et al., (1986)指出仔豬在離乳後，其胰臟消化𠕇活性有被抑制的現象。許多學者認為此時幼畜的消化能不足，未被消化的營養成分會使得腸道內大腸桿菌急遽增加，由大腸桿菌所分泌的毒素，會使小腸絨毛過敏而損壞。如腸內細菌能得以控制，大豆抗原亦會引起小腸絨毛之過敏而損壞。飼料的化學組成，如醣類、蛋白質、脂肪及抗營養因子等之不同含量，會引起消化𠕇活性之變化。胰臟消化𠕇對飼料原料及成分改變之調適，需要5~7天才能建立一個穩定之狀態。換句話說，飼料成分急劇變化時，幼畜之消化系統很可能無法立即調適，而會產生消化不良的問題。

環保是畜牧事業的重要問題之一。如果能藉著提高家畜對飼糧的消化吸收，進而減少排糞量及糞中氮、磷等之含量，將有助於解決環保問題。

總之，以上的種種問題，吾人可藉改變飼養管理制度、採用精製原料或在飼料中添加消化酵素及其他等來解決。最重要的是吾人在採用某一措施時，必需要評估其經濟制益，選擇最低成本及最大收益之方法，才合乎飼養管理之原則。

二、消化𠕇的特性及其作用方式

(一)消化𠕇的特性

所有的消化𠕇的本體均為蛋白質，具有複雜的三度空間結構，對於某特定物質具有催化作用。有許多因素會影響消化𠕇的活性，例如：鹽類、pH值、溫度、離子強度及其他等。每一種𠕇均有最適pH值，在此pH值範圍內其活性最高。如木瓜酵素之最適pH值為5；胰蛋白𠕇為7.8溫度每上升10℃，酵素之反應速率增加1.5~2.2倍，但溫度太高時，酵素會因蛋白質變性而失去活性。基於以上原因許多自然界的酵素在經過飼料加工及家畜胃腸道時，會被變性或分解而失去功能。但經由基因工程產生出來的酵素其特性均可大幅改變，如改造之澱粉𠕇在106℃下仍然穩定。此外經由微膠束包裝的胰蛋白𠕇，可以安全通過胃臟，主小腸才釋出，而有效作用。

(二)消化𠕇的作用方式

消化𠕇的作用方式可以下列之反應式說明之：

式中E：酵素；AX：基質；EAX：酵素與基質之複合物；A：生成物A；X：生成物X。

三、仔豬消化𠕇的發展

仔豬在出生時胃蛋白𠕇活性甚低(Lewis et al., 1957)，其後緩慢上升，直到四週齡後才急遽增加(Hartman et al., 1961；Lindemann et al., 1986)。仔豬胰蛋白𠕇及胰凝乳𠕇活性，隨日齡之增加而上昇(Hartman et al., 1961；Corring et al., 1979；Shields et al., 1980)，但28日齡離乳仔豬，不論在哺乳期間是否供應教槽飼料，在離乳後3~7天，胰臟中胰凝乳𠕇及胰蛋白𠕇活性有下降至谷底之現象，而胰凝乳𠕇尤為嚴重(陳等，1992；Lindemann et al., 1986；Owsley et al., 1986)。小腸雙胜𠕇活性則隨離乳後天數的增加而逐漸下降，惟其消化能力遠超過實際所需(陳等，1992)。仔豬胰澱粉𠕇活性在哺乳期間甚低，但隨著週齡之提高而緩慢上升，直呈3~4週齡以後才急速增加(Kitts et al., 1956；Corring et al., 1978)。仔豬從出生至離乳，胰脂肪活性之發展，在各研究中並不一致，Kitts et al., (1956)和Hartman et al.,(1961)認為它是維持一相當水準；Corring et al., (1978)稱它隨週齡增加而上升，主六週齡時達到最高；Lindemann et al., (1986)則指出它的增加是呈二次曲線，而離乳後有急速下降之趨勢。仔豬乳糖𠕇活性在出生時即很高，以後一週內達到最高，然後逐漸下降，至三週齡後降至甚低水準(Aumaitre and Corring, 1978)。仔豬出生時蔗糖𠕇活性極低，甚至缺乏，以後隨日齡之增加而漸增(Bailey et al., 1956；Walker, 1959；Manners and Stevens, 1972)。仔豬出生時麥芽糖𠕇活性亦甚低，而後隨日齡之增加而緩慢上升，直至200日齡時而趨平緩。由於仔豬在出生時，小腸內缺乏蔗糖𠕇及麥芽糖𠕇活性，故給與初生仔豬蔗糖或麥芽糖，會引起嚴重下痢，甚至死亡(Bailey et al., 1956；Dahlqvist, 1961)。

四、外源消化酵素在家畜營養上之應用

在飼糧中添加消化酵素之主要原因包括(1)提高飼料中醣類及蛋白質之生物有效性；(2)分解原料中之特殊化學鍵，因而釋出更多的營養成分；(3)分解原料中之某些抗營養因子，因而提高其營養價值及(4)補充幼畜分泌不足之消化酵素。基於以上之原因，吾人可以預期添加適當的消化酵素於飼糧中，對畜牧生產將會有很大的改革。但問題是商業化酵素的種類仍相當有限，無法因應所有的問題。

飼料中添加消化酵素對家畜生長性能改善之效果差異甚大(Chesson, 1987)。會造成此項差異之主要原因是消化𠕇本身的特性；亦即消化𠕇對溫度及pH值的穩定度。在飼料打粒過程中，消化𠕇對溫度之穩定性甚為重要。而消化𠕇對pH值之穩定度，在胃腸道中益發重要。豬隻胃內容物pH值在2至5之間變化；而小腸內容之pH值在5至7之間變化(Smith and Jones, 1963)。沒有任何一種消化𠕇可以在如此寬度的pH值範圍內，而能維持很高的活性。因此，如何使某一消化𠕇，在消化道中特定的位置上，發揮最大的作用，是在酵素製備上重要的課題之一。此外，由於消化𠕇僅對某些物質產生催化作用，因此添加合宜的消化𠕇，才會發揮效果。茲將飼料中添加消化酵素對豬隻營養之影響述之如下：

(一)添加消化酵素對豬隻生長性能之改善效果，列於表1，由表1得知：在飼料中添加消化酵素可以改善豬隻之增重及飼料效率；但飼料採食量則不確定，有時增加有時減少。添加消化酵素對仔豬的效果較生長豬者為佳，顯示仔豬之消化能力因添加消化酵素而大為改善。

表1. 添加消化酵素對豬隻生長性能之改善效果

體重範圍，Kg	較對照改善之％			添加酵素種類 (內容)¹	來源
體重範圍，Kg	增重	飼料採食量	飼料效率	添加酵素種類 (內容)¹	來源
7.0~18.0	5.43	0.40	4.78	得力酵素 (C＋A＋P)	戴等，1979
6.1~11.0	16.25	－6.94	18.83	綜合酵素 (P＋A＋G)	Collier and Hardy, 1986
6.3~16.0	26.64	－4.26	13.45	Porzyme-TP	Inborr, 1989
9.1~21.6	5.5	0.67	4.71	Porzyme-SP	Holland, 1989
7.0~21.0	17.78	4.46	11.92	Porzyme-SP	Belgium, 1989
6.0~27.0	11.96	1.23	11.92	Porzyme-SP	Australia, 1989
27.0~110.0	3.06	─	6.06	Porzyme-SP	Julien, 1989
8.4~59.0	1.80	－6.55	8.30	Porzyme-SP	United Kingdom, 1988
20.0~98.0	2.70	1.29	0.64	G	Thacker et al., 1988

1. C表示纖維𠕇(Cellulase)；A表示澱粉𠕇(Amylase)；P表示蛋白𠕇(Proteinase)；G表示β─葡萄聚醣𠕇(β─Glucanase)。

(二)添加消化酵素對仔豬下痢次數之影響

Inborr and Ogle(1988)指出在仔豬大麥飼糧中添加消化酵素，對仔豬生長性能及健康有所助益。該綜合酵素包含澱粉及β─葡萄聚醣𠕇，能很快地消化飼料中醣類，而被小腸吸收。結果使得小腸中微生物的養分來源減少，因此減少仔豬的下痢頭次數及嚴重性(表2)。

表2. 飼料中添加消化酵素對仔豬下痢頭次數及嚴重性之影響

飼養期間 (週)	對照	A酵素¹	B酵素²	A＋B酵素
嚴重性³
2~9	4.7^a	1.7^b	5.5^a	1.5^b
下痢治療次數，頭／日
2~9	6	0	3	0

1. A酵素包含澱粉𠕇及β─葡萄聚醣𠕇。

2. B酵素包含澱粉𠕇、纖維𠕇及蛋白𠕇。

3. 嚴重性以評分表示：1＝經微下痢；2＝中度下痢；3＝嚴重下痢，需要治療。

資料來自Inborr and Ogle(1988)

(三)添加植酸𠕇對肉豬糞尿中磷量之影響

夏等(1992)證實在飼料中添加植酸𠕇，可以提高磷可消化率達12.4％(表3)，但並非所有之商業產品均具有如此之效果。由於飼料中磷的消化率大幅提高，以致糞中磷含量急遽減少，此結果環保之助益甚大。

表3. 飼料中添加植酸𠕇對一些營養份消化、代謝之影響

項目	添加甲公司植酸𠕇	添加乙公司植酸𠕇	對照組	差異顯著性
磷可消化率，％	58.4	44.5	46.0	*
磷可代謝率，％	58.2	44.3	45.7	*
蛋白質可消化率，％	91.8	90.4	90.3	NS
蛋白質可代謝率，％	61.3	64.6	55.3	NS

*：P＜0.05；NS：差異不顯著夏等，1992

Pallauf et al.(1992)之結果與夏等之結果雷同，他們指出在飼料中添加植酸𠕇(1000μ／kg)可以取代0.2％無機磷的添加量，同時減少糞磷達52％。

五、結論

由於科技的發展，酵素可藉蛋白質工程(Protein Engineering)而增加其對溫度之穩定性，甚至改變其最適pH值等，再配合基因工程及微膠束技術，使得酵素能實用及量產，終達商業化之目的。在畜牧生產上，有許多先天及後天的限制，如飼料中的抗營養因子；以及飼養管理上的瓶頸，如斷乳緊迫及環保問題，凡此種種問題，可由添加酵素於飼糧中，而得以改善，並有許多研究結果予以佐證，但飼養管理是一種藝術，吾人宜鳥瞰全局，而勿偏執一方。(資料提供：台灣養豬科學研究所)

飼料營養雜誌(p.40~45)─陳申君．九三年第三期