酵素对於饲料营养之
影响及於猪只饲养之应用
一、前言
虽然截至上世纪才发现酵素，但是自古即知粕酵的反应和酵素有关。酵素在1900代之始才被分离及知道其使用量，但是工业界很快即善於利用酵素。
酵素的定义是：酵素是含有一个或多个金属离子之复杂蛋白质，金属离子会介入一种或多种特殊生化反应，即扮演着重要接触反应。事实上，酵素的存在是在推动反应，但并不参与反应。酵素的量是可以测定，且不会改变的。环境状况如培养液、温度等是影响酵素活性的重要因素，即酵素会随环境因素而有不同活性，并且量也会不同。
最近几年，饲料工业、药品业、纺织业和造纸业是酵素最主要的使用者。至1970年代，酵素开始研究如何应用於动物营养上。当时动物营养家是很失望的，因为试验的反应不一致和无法解释其结果。当时下列标准尚未建立：
(1)动物品种和酵素种类的关连性。目前我们已知道动物对酵素反应是非常不一致。一种酵素可以应用於家禽，未必可以应用到猪。
(2)动物年龄和酵素的关连性。淀粉鶣应用在仔猪是很有效的，但应用在体重40kg以上的猪，效果较差。
(3)饲料成分和其型式：混合谷物、粉状或粒状饲料对於添加的酵素会有影响。
(4)工业生产技术应用於动物饲料生产之困难。
(5)酵素是营养性添加物或工业技术性的应用，或者两者皆有，则未有定论。
在西欧和南欧，饲料品质的改善结果看不出来。但是在北欧，情况则大大的不同：由於该地区之谷物的热量不高和纤维高，因此，在饲料添加纤维素鶣或β-聚葡萄糖鶣对消化率会有很大的改善。实验结果显示出很好的效益。
酵素对粗饲料能量和纤维的利用有很大的改善。这是酵素应用技术性效应：可以大量使用品质不良的谷物？还是营养性效应：帮助动物改善消化能力。
使用电脑配方可以大量利用低消化率的副产品，改善矿物质原料营养利用率，及谷物原料间，可根据原料价格作不同的相互替代调整，因而即使饲料配方不同时，其饲料中营养组成仍可获得相当的一致性。
即使利用一系列原料，但是一旦原料进入动物消化道中，其产生的所有生化反应，将变得很复杂，因此应用结果可能不尽理想。同样的，你不可能每次都会赢，因为比赛规则不很清楚。酵素市场的充分发展只有几年时间(5-7年)，这要感谢研究人员不屈不挠的努力，才有革新性的发现所有酵素之反应结果。酵素产品价格因为竞争关系而下跌，且开始认为使用酵素为饲料添加物具有经济效应，并且使用後之结果是可以预期的。
今天我将只讲酵素应用於猪，因为你们大都是养猪户。另外，目前酵素应用於猪未很清楚，不像家禽，技术和结果已有一定的规范可循。
二、概论
(1)粕酵生产酵素之技术
工业生产酵素大都来自微生物培养。每种酵素端视其生产目的、作用方式和纯化过程而有所不同。饲料级酵素纯度大约有20至80％，混合一些其他微量酵素。这些杂质酵素对营养分可能有抑制或促进作用，因此，酵素品质端视杂质酵素的作用而定。
培养微生物生长所需的物质如下：
─葡萄糖、淀粉和糊精提供碳来源。
─大豆或动、植物水解蛋白质提供氮来源。
─气体提供氧来源，氧通常是跟制营养因子。
─矿物质、微量元素和维生素。
─水
─蒸气(温度)
酵素制造过程的主要步骤：
─使用已知粕酵特徵之菌种。
─菌种不能为病原菌。
─专利权的问题。
─菌种或基因工程改良种具有稳定性。
─是否菌种有标志可导致生物反应限制？
─能够大量生产主要酵素。
─杂质酵素产量小或无。
─酵素是否为分泌性酵素。
─酵素是否对热稳定或对热敏感？
微生物过滤物为从生物量中分离的，并且经浓缩，分子量为20KD至50KD的物质。产品可以液态或固态包装。
(2)酵素之制造：基质和酵素活性的作用关系
不同酵素有不同作用方式，故酵素帮助动物分解饲料取决於饲料中的基质而定。酵素的命名是依基质而定的。
(2.1)谷物中碳水化合物
碳水化合物酵素：分解淀粉及其衍生物的酵素有淀粉鶣(amylase)和木聚糖鶣(xylanase)。
非淀粉多醣类(NAPs)：大都是纤维(可溶的和非可溶的半纤维素与纤维素)。其中戊聚糖、β-聚葡萄糖，阿拉伯木聚糖和果胶具有黏性的。NAPs和水作用可形成胶质。从营养观点，这种现象对幼小动物是很不利的。因此，胶质之黏性降低动物内源性酵素活性、并且降低吸收率和消化物运送、导致肠道微生物的增殖、生长性能下降及粪便变黏稠恶臭。小麦、大麦和燕麦会发生这种情况，但玉米或高粱几乎不会发生。分解NAPs的酵素有β-聚葡萄糖鶣、阿拉伯木聚糖鶣和戊聚糖鶣。
(2.2)蛋白质
蛋白分解酵素的活性会受抑制物(胰蛋白鶣抑制物、外源凝集素)的干扰而降低。
(2.3)脂肪
脂肪鶣分解脂肪。
(2.4)交互作用：饲料中谷物和脂肪的关系
饲料添加酵素对生长性能有很大的帮助。即使没有酵素添加，饲料谷物和脂肪的效果也很清楚，尤其是饱和脂肪酸的反应更加清楚，添加木聚糖鶣时肠道的黏性和脂肪的消化率间有很大的关连性。
(2.5)植物来源的磷的分解
植酸鶣作用於六磷(hexaphosphate)，并将其转换成三磷(trophosphate)，并且促进锌镁的吸收。因此植酸磷在谷物饲料中是一种抗营养因子。
(3)酵素分析技术：
不同酵素产品是否可从其成分中比较酵素活性的力价？
一般添加物成分是已知，添加物不仅要能在饲料中定性其酵素活性，并且要能定量其酵素含量。一般来说，酵素添加在饲料後，定性与定量测法是不同。另外，厂商测定结果必须和官方测定结果一致。国际单位的定义已很清楚，且被大家所接受。
对酵素而言，没有一致的测定方法或单位。因此，两种不同厂商产品的同一种酵素不能比较其酵素活性。事实上，酵素的作用只不过是在於其触媒作用，这和其他的饲料添加物是不同的，其他添加物的作用是在於其化学转换作用。触媒作用在很短的时间内一次可转换大量的基质。在一定条件下，酵素对基质才有结合力。基质要有一定的品质和来源：在相同情况下，基质来源不同则酵素活性会不同。假如每次试验的物理和化学情况不同，则结果是不可靠的。pH值和温度最能改变酵素反应速度。试管内的酵素反应并不能代表在动物体内的酵素反应。因此，酵素活性和物反应的相关性是很难测定的。酵素活性的测量根据其反应速度而定，每秒转换基质的量。例如，1单位植酸鶣活性是酵素在一定条件每分钟从植酸钠释放出ln mole无机磷。
水解酵素活性也是测其分解基质的量，有几种方法可用：
(1)在一定时间内测量基质释放出还原糖的量。
(2)在一定时间内用光度计测量基质和色剂之颜色变化。
(3)测量基质溶液相对黏稠性的降低。这个方法最适合应用在测量饲料。
总之，每个酵素制造厂有其自己测定酵素活性之方法。制造厂根据本身试验经验和其基质品质来决定分析条件。一般检验方法和标准是无法比较产品中的酵素活性。因为考虑到饲料时，检验方法必须视个案而定。故比较标准必须留待动物实验才能得知。总而言之，饲料工厂没有时间也没有本身实验设备，故工厂通常从有知名度的供应者获得讯息，并且比较每公斤饲料成本和预期实验结果来考虑添加量。
(4)饲料工业生产酵素之瓶颈：产品形态和混合技术问题
对饲料产品来说，有效就是要获得预期目的。植酸鶣为例：植酸鶣能够分解植酸磷、锌、铜和镁，并且改善粗蛋白质的分解。植酸鶣必须毫无损伤的到达小肠才能发挥其作用。一般来说，植酸鶣对热敏感，在75℃／80℃则会被破坏。植酸鶣制造过程，必须控制粕酵温度不能超过75℃。
产品的形态
粉状酵素必须加上一层外膜以保护酵素，避免在制粒时被破坏。假如外膜不可行，则产品需以液状形式喷在粒状饲料上或与粉状饲料混合使用。当酵素在消化道时，酵素必须能够耐胃酸，然後在肠道适合酵素作用情况下分解植酸盐。
混合技术
粕酵生产之酵素其添加量很低：每吨饲料只混合0.3至1.0kg酵素产品。为求混合均匀，饲料工厂或养猪户必须先购买酵素预混料和饲料混合。
粉状
在预混料工厂，粉状通常都是很微细的，工作人员必须避免吸入粉粒，造成过敏反应。另外，必须注意到酵素的对热的稳定条件，这点似乎很难有改善的空间。
液状喷剂
这通常是饲料工厂常用的方法，假设设备费用不高，且设备有适宜的安置场所。
成分控制
酵素制造商各有其检测方法，很难统一。
(5)酵素应用原理
─技术应用性或营养性添加物？
─使用单一酵素或综合酵素？
─饲料需要添加酵素吗？
除了动物营养学，其他工业似乎是没有第一个问题。酵素是很有效且经济的工具，应用於一系列的转换基质反应。但是，酵素的纯度在这一系列的反应是扮演着很重要的角色。
在医学和药品，酵素的应用就如一把剪刀，酵素使用技术已大量的应用在人类和动物的遗传学上。对动物营养学而言，酵素是完全不同的问题。
酵素的作用既不完全了解也不能控制或修改。不管是内源或外源酵素，其作用是复杂的，完全交互作用。还有，pH值和温度是不是那些已知适合酵素作用的条件，目前这个问题尚未清楚。我们就以动物年龄来探讨这个问题。当仔猪在离乳之前，大约8周龄时，仔猪消化道分泌的酵素，大都是能分解母乳中成分，如蛋白质和脂肪，但缺乏分解碳水化合物如淀粉和NAPs。仔猪在3~4周龄将开始逐渐少量喂饲碳水化合物，直到离乳时才完全喂饲碳水化合物。大约在8周龄，仔猪酵素消化系统才能完全适应饲料。这时仔猪每天换饲料也不会有适应问题。今天早期离乳可在2~3周龄，正常离乳在4周龄。猪消化道绝对不能适应这种情况的。营养性下痢在离乳时会更严重就是一个例子。这个现象可以获得改善，如果使用昂贵的饲料，即事先调理碳水化合物为易消化之饲料，且饲料添加抗生素。通常如此做会延後仔猪生长发育。假如外源性酵素添加於饲料，可以缓和这种的不方便，且降低成本。这个例子显示需要酵素用於饲料。这些添加的酵素有营养性效应。
现在用另外一个例子：那些年老的人。年老的人对碳水化合物的消化也不良，他们经常有非胰岛素依赖糖尿病的问题，且这个问题在营养不良时经常发生。一位营养学家说这是酵素缺乏问题。食物添加酵素和纤维能够缓和甚至消除这个问题。
总而言之，酵素的需要可藉由添加获得，且有预期的效果。成年动物的消化道已适应饲料，并随着食物改变而改变。因此，很难在饲料中将酵素当作生长因子。但是在低能量的谷物饲料中添加酵素可以获得有利的效应，即能量的利用提高。因此，酵素在这方面具有技术性效应。
三、饲料之新成分：雷力酵素(Realdyme)
(1)定义
雷力酵素是综合天然酵素与纤维的复合物，可以耐受那些常用在动物饲料加工处理的过程，并且可在动物消化道中作用。雷力酵素已在法国和其他国家有专利权。
(2)雷力酵素之科学性、实验性和工业性的思考与发展
雷力酵素的价值和效益已被证明，因为这种产品已在许多开发国家用了几十年。就像其他新开发产品一样的成功。这种发明开始於一个简单想法，即是申请一个专利权於雷力酵素的制造过程和其应用。在这之前没有想到把这麽多不同而明显的作用和科学性的直觉的知识连接在一起。不管其外观如何，制造过程是需要熟练的技术，故不是任何人都可做。雷力酵素有其经济价值，故能大量生产。总而言之，所有附加的科学价值是雷力酵素本身，故雷力酵素是无价之宝。
以小麦谷粒的切割图来看，麸在谷粒的内层，平常是储藏营养，但在萌芽期会变得活跃，会释放所有的营养分供给胚消化利用。营养分是很复杂的，有蛋白质、脂肪、碳水化合物和矿物质以供应种子发育所需。当幼树已发育，麸和大部分初根与茎的纤维会残留下来。法国面包厂注意到棕色面包含有麸，故较白色面包容易消化。在许多观察之中，这两个观察是研究之开始，而雷力酵素的开发是研究之结束。
雷力酵素研发者是一位精於动物营养的农学专家，且在法国国家农学院当研究员工作好几年了。研发者应用本身和外国关系实行他的试管实验和田间试验。在开始时必须考虑以下问题。
─甚麽成分有活性？
─如何证明？
─如何萃取？
─如何以经济方法使这些物质成为有用的东西？
─可以完成甚麽样的目的？
─如何研究他们？
─能从植物应用到动物吗？
─几种动物可以使用，包括人类吗？
─如何将实验室制品变成工业产品？
最後，但不是最後的问题，如何让科学家和技术员(包括医生)有兴趣且愿意试验新产品？这简单的列举可以帮助你了解第一个1公斤产品卖出前大量资金投资问题。今天，那些拜访过我们在法国工厂的人可以看到简单工厂的操作。但是他们必须了解我们以前做的每件事情和任何研究的数量，才能知道为何我们会有今天的成就。
(2.1)Keilling教授在国家农学院(INA)所做的研究：
筛选麸成分不同的酵素活性显示酵素在溶液中更有活性，因为酵素能完全接触到细胞纤维的成分。磷酸鶣和淀粉鶣反应图解显示出这种效应。
(2.2)必须有一种方法测量麸内的酵素
一些酵素是有少许的量，但另外的只有微量。因此，假如有酵素存在，我们变得有兴趣鉴定其他的酵素。
(2.3)雷力酵素作用於小麦
添加雷力酵素於小麦粉，在38℃则开始释放出还原糖且溶液变酸。
(2.4)技术性和生理性的耐受
粉状雷力酵素在实验室对热有耐受力。根据水分和pH值测验酵素是否能耐受胃酸，然後到达较高pH值的小肠再恢复其活性。接下来我们比较粉状和粒状饲料中淀粉鶣和磷酸鶣的含量。最後得知，即使制造过程很具挑战性，雷力酵素可以毫无问题的制成预混料。
(2.5)上述得知酵素和纤维是有关连的
我们已检测这个问题。我们用粉状制品观察酵素分解粗纤维是否有同样的效果。
(2.6)必须做田间试验，因为动物试验的结果会比实验室的结果更具有价值的。
(2.7)酵素添加量是1％。实验结果开始效果不怎麽好，但是後来有很强的结果。因此，必须大量生产这种制品。经过无数次的实验，我们已突破技术问题获得粒状制品。
(3)雷力酵素应用於人类与动物营养的国际研究
(3.1)动物营养
从一开始，我们就想到国际合作。仔猪有明显的酵素缺乏，且仔猪在4周龄离乳时或之前都需要酵素，故我们选择仔猪做试验。我们已在比利时、西班牙、义大利、法国、南斯拉和台湾的公家或私人的研究单位实验好几年了。因此，我们可以对产品的特徵下个结论。实验结果比我们预期的更确实。最後一次在1995年做的实验摘要可以说明这个事实。另一方面，在英国做的实验让我们确信产品酸化的原则。
(3.2)人类营养
1970代末，医生和营养家对纤维迷恋使用。因此，我们开始和有名的胃肠专家在医院和门诊做一系列的试验。我们有系统的问专家，证明不只是纤维效应，而且是酵素效应。这个工作结果最後正式发表，且这篇报告目前很流行。小剂量雷力酵素对肠道蠕动、粕酵和腐败、糖血症的变化和营养不良老人有很多效益。所有这些结果再度扩大我们对动物营养知识范围。
(3.3)专利权
一旦我们的研发允许我们考虑到工业生产，我们必须提出一个制造过程和应用过程的专利权，来贩卖产品於动物饲料和人类食品。如此我们才能保护产品，且扩展生产。
(4)动物反应─猪；其他动物对雷力酵素已有很好的反应
我们已谈论过好几次仔猪缺乏酵素。。我们也指出酵素缺乏是目前很普遍的认知。为了这个理由，我们将着重讨论此项。我们已观察到猪在42~70天不需要添加酵素，但是添加也会促进动物生长性能，和台湾颜博士所做的结果一致。猪在换猪舍有紧迫和适应环境的问题，导致下痢。雷力酵素对这种问题很有效，甚至法国饲料工厂已修改他们的配方，使用雷力酵素为唯一的添加物。在成长／肥育期，酵素添加可以限制在0.5％。似乎可以有效的利用高能量谷物。一般来说，饲料转换率可以改善5％，故添加雷力酵素则配方中的能量可以降低同样的能量比例。同时配方中蛋白质的比例也可降低而达到所需的新胺酸能量比例。对天然蛋白质和大豆也具有相同的经济效益。这是一种很好的方法：利用经济副产品於猪饲料而不会降低生产量，同时对农民也有较好的利润。母猪和泌乳猪常有便秘发生，即使配方中含13％小麦；添加2％雷力酵素的配方对便秘问题有很好的效果。
(4.2)其他动物
鸡：改善增重和饲料换肉率。我们认为对谷物能量有技术性效应。
鸭：改善羽毛和仔鸭增重。肥鸭肝的生产效果最好，肝重可增加10％。
火鸡：第一个肥育期增重改善，降低日粮能量。
珠鸡：改善生产性能。
兔子：改善生产性能，尤其是饲养环境不好。
仔肉牛：反刍提早，提早粗料喂饲。
仔乳牛：改善生产性能和肉的品质。
马：添加2％可改善消化率。
(5)雷力酵素和粕酵生产之酵素比较
这节是很难，因为比较不同系列的产品，且在某些例子两者有相同的效益。
(5.1)相似
就像本文的第一部分一样，雷力酵素和很多粕酵生产之酵素是综合性的：混合的粕酵生产之酵素或天然的酵素。因此，两者一些酵素活性是相似，但是也有很多不同，我们顾客之一有自己试验设备，最近做了一个实验。我们认为这个实验是完全可信的和有意义的，因为实验动物数目多及实验的严谨。添加雷力酵素的饲料优於无添加的饲料(一般饲料)，同时也优於添加粕酵性酵素的饲料，和我们预期相同的，我们认为雷力酵素的作用不仅是酵素，包括雷力酵素中的其他成分。
(5.2)不同
雷力酵素最大不同於其他产品是其他产品仅含有一种酵素，但雷力酵素是综合酵素。
─基质对粕酵生产之酵素是最大的问题，但雷力酵素没有这个问题，因为雷力酵素可以提供本身要用的基质来诱导酵素反应。雷力酵素虽然主要用在小麦饲料，但也很成功的应用在玉米饲料。
─雷力酵素使用比率在完全饲料是不同的。粕酵生产之酵素，每吨饲料用1公斤，但是雷力酵素每吨饲料用10公斤，即抽掉10公斤谷物，如此可配成100％饲料配方。这种饲料配方是否有价值，则需看价格而定。虽然目前我们没有有关酵素在肉鸡和蛋鸡在谷物能量利用的比较，我们认为雷力酵素和粕酵生产之酵素会有不同的结果。考虑酵素含量，一个可靠的比较可以做吗？答案是不能。多少有点证据显示不能比较，例如粕酵生产之酵素有几百万个单位，而雷力酵素只有几十个单位，毫无问题的这是不能比较的。
雷力酵素是粗料，而不是添加物，虽然两者有相等的作用。15年的经验和无数吨卖给几十个忠实的顾客，我们确信雷力酵素可以使用，就像粕酵生产之酵素制品，但在很多例子雷力酵素是不同且比粕酵生产之酵素更有效。
四、结论
和其他添加物、维生素、矿物质、胺基酸、抗生素…等做比较。酵素是最後一个能够解决问题的。
─他们本身不是产品，而是反应过程重要成分之一。
─没有一个共同测量单位可用於不同制造厂商，因为有太多个测量方法。酵素在饲料制造过程，会受到破坏，另外可能要花费可观的设备使用。而且酵素的作用和效益决定於好几个因素，这些因素有时动物本身也不能控制。
─酵素最大活性是决定於基质，但是基质在饲料中不成问题。
─每公斤价格很高，同样添加物也很高。在困难时期，农民企图不用酵素。斟酌无数添加物和预防措施，是否有不同？不用太悲观：研究者和生产者会改善他们的技术和降低上述的负作用。雷力酵素将有何变化？将走向那里？经过无数次的酵素分析，雷力酵素当作一种营养物是不会变的。制造过程中细胞释放的酵素仍有活性且很有效的耐受技术性或生理性的限制。饲料中酵素的比例不会成问题。上述例子的效益不适合任何辩论，尤其是雷力酵素添加於饲料中，效益是很少会消失。不要忘记，雷力酵素是有很高生物性价值的营养分。
饲料营养杂志(p.37～48)─饲料营养研讨会、九六年八期