五月的第一個周末，大家周末好～
話說近來寫過好幾篇酶制劑的綜述，都是從酶本身出發(fā)。而酶作為一把「鑰匙」，要發(fā)揮作用離不開「鎖」和鑰匙本身的打造工藝。
今天，我們就來聊聊原料 x 酶制劑 x 工藝如何最佳組合吧～今天的「曦曦說」嘉賓是來自建明（Kemin）的技術(shù)服務(wù)總監(jiān)，羅正博士。
Q 您是怎么進入行業(yè)的？
羅正博士畢業(yè)于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)。他說，自己的職業(yè)生涯總是在不停的變化 --- 他的博士專業(yè)是「預(yù)防獸醫(yī)學(xué)」（控制動物群體疾?。?/span>，主要研究病原和宿主相互之間的作用機理。雖然博士期間攻的是基礎(chǔ)研究，但畢業(yè)后，他基于希望更多地了解行業(yè)疾病防控情況的理想，加入了養(yǎng)殖企業(yè)的隊伍，來到正大集團工作，得以接地氣地“真正見識到了各種動物疾病”。工作兩年后，他再一次轉(zhuǎn)變方向，加入動物營養(yǎng)行業(yè)，來到建明做腸道健康方向的產(chǎn)品經(jīng)理。如今，他是建明中國的技術(shù)總監(jiān)。
Q 禁抗后，酶制劑的使用總體趨勢？
羅正博士: 酶制劑在動物行業(yè)已經(jīng)有挺長的使用歷史了，不過最近行業(yè)在經(jīng)歷一些巨大的變化，在這些變化之下，我們明顯看到酶制劑的使用是在增加的，而且增幅不小。為啥增加呢？對于養(yǎng)殖業(yè)來講，禁抗最大的問題就在于細菌性疾病的增加；而高蛋白含量、或者蛋白消化不良會進一步增加動物腸道致病菌繁殖的風(fēng)險。因此禁抗后，飼料廠大多會選擇降低蛋白用量，同時增加配方中的「蛋白酶」使用。除了蛋白因素之外，非淀粉多糖（NSP）在腸道中也會通過增加食糜粘性、阻礙內(nèi)源酶對營養(yǎng)素的消化等機制給致病菌提供有利條件，所以禁抗后，「NSP酶」的使用也有相應(yīng)增加。
飼料中非淀粉多糖的對營養(yǎng)消化吸收和腸道健康的影響
當然，面對禁抗，只靠一類產(chǎn)品是不夠的。我們?nèi)ツ甑鬃鲞^一個調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在豬料中，大部分會選擇3種或以上的添加劑來解決無抗問題，且60%~70%的選擇包括酶制劑。在家禽上面，也至少選擇2種以上的添加劑。
酸化劑、植物精油、益生菌和酶制劑是當前畜禽日糧無抗方案中最為認可的四類（圖片引自建明調(diào)查）
Q 過去這些年，酶制劑工藝的變化？
羅博士：酶制劑工藝涉及的方面很多，比如原始菌株的篩選、發(fā)酵工藝、后處理工藝...等等。
1）菌株篩選。現(xiàn)在行業(yè)對酶的要求越來越高了，耐高溫植酸酶、耐高溫木聚糖酶都逐漸成了常規(guī)要求。如何做到？靠的是利用基因工程改造和篩選菌株來實現(xiàn)的。在酶制劑上，基因工程的工作已在大量開展，這些工作讓酶制劑的抗逆性更好、酶產(chǎn)量更好、酶活性更強、作用效果更棒。
2）發(fā)酵工藝。通過發(fā)酵工藝的改善，提高酶制劑的產(chǎn)量，優(yōu)化成本。發(fā)酵工藝這一塊我們國家是做得非常不錯的，可以說在全球范圍內(nèi)引領(lǐng)著行業(yè)（是值得驕傲的～）
3）后處理工藝。在菌株和發(fā)酵的基礎(chǔ)上，可以針對不同的酶的性質(zhì)，通過不同的「包被」技術(shù)來“保護”酶制劑，使其更加耐酸、耐高溫。
以蛋白酶為例，蛋白酶有酸性、中性、和堿性蛋白酶 --- 其中，酸性蛋白酶可以耐酸，但不耐高溫，這時候可以做單層包被，讓它耐高溫；而中堿性蛋白酶不耐酸，這時候就還需要一層用pH敏感的材質(zhì)做的包被，使其耐酸，能夠過胃，到達動物小腸。
而包得好只是第一步，難點其實在于它是否能夠在目標部位有效釋放；因此這也是重要的評估方面。
在這三個方面中，基因工程的工作量是非常大的，要研發(fā)出一個新的酶產(chǎn)品往往需要長時間的研究和評估。在此期間，我相信，包被技術(shù)在很長一段時間內(nèi)將為行業(yè)帶來很大的貢獻。
Q 在實際應(yīng)用中，如何評估包被效果？
羅博士：包被是一個復(fù)雜的過程，不同的產(chǎn)品、不同的動物、針對不同的作用，包材的選擇、包被工藝的制作，這些都是要仔細考慮的。比如在反芻動物中，食糜在牛胃里停留的時間長，就需要層層包被（像火龍果一樣點綴在里面，降解掉一層，里面還有一層）；而對單胃動物而言，在胃里面停留的時間不長，那就需要在過胃之后快速釋放，使其在腸道發(fā)揮作用，所以包被的材料選擇也不一樣。我們曾經(jīng)在大學(xué)做過試驗，同樣的產(chǎn)品、不同的包被，最后在動物中的效果非常不一樣：一個正向、一個負向、一個沒差別，很有意思。所以，并不是所有包被都一樣。
肉雞的胃腸道部位pH和平均停留時間 (引自Ravindran, 2013)
在實際應(yīng)用中，包被技術(shù)的評估其實也就是酶制劑效果的評估，需要一整套評估體系 ---
第一步：在酶最原始狀態(tài)下，按照國家標準評估酶活是多少；
第二步：在耐高溫方面，我們可以通過在實驗室模擬飼料加工的高溫高壓環(huán)境、并與飼料廠實際生產(chǎn)環(huán)境下的結(jié)果做「回歸分析」，從而對應(yīng)起來，更準確地檢測加工后的酶活殘余；同理，在耐酸方面，可以用體外模擬動物胃腸道酸性環(huán)境的模型。
第三步：在成品飼料中，可以通過試劑盒來評估飼料中的總酶活（就不是模擬了，是正兒八經(jīng)的飼料樣品中的酶活～）。
最后一步：動物實驗。體外檢測終歸還是不能完全代表體內(nèi)，酶制劑的實地效果最終還是要通過動物實驗來評估。
Q 不同的酶在使用中要注意原料、配方的哪些方面？
羅博士：我們都知道，酶制劑是「一把鑰匙開一把鎖」，看底物一定是第一步。同時，針對淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶這幾個不同的酶，也有不同的考量 ---
1）淀粉酶：淀粉是比較復(fù)雜的，有直鏈的、支鏈的、抗性的......不同的“鏈”不同的“鍵”，需要不同的酶來打開它。比如支鏈淀粉多的時候，搭配“脫支酶“ (debranching enzyme) 就更好。另外，淀粉的消化產(chǎn)物是葡萄糖，如果添加大量淀粉酶，快速降解淀粉產(chǎn)生大量葡萄糖，導(dǎo)致血糖快速升高，可能不一定是好事兒。因此，現(xiàn)在還講究酶的“快慢搭配”，做到淀粉酶的精準投放，從而達到正向效果。
alpha-1,4-糖苷鍵 （直鏈） vs. alpha-1,6-糖苷鍵（支鏈）
2）蛋白酶：除了前面我們提到的之外，有一點需要注意的是 --- 在國家標準中，評估蛋白酶活的底物是「酪蛋白」，其結(jié)構(gòu)與谷物蛋白的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是有差異的；同時國家標準中的酶活要求僅為“符合聲稱“。所以，看標簽上的酶活往往意義不大；在以谷物蛋白為主的飼料中，再考慮到加工等環(huán)節(jié)，最終「有效酶活」是多少？這，是需要大家關(guān)注的指標。另外，什么時候用它？需要回到經(jīng)濟價值上來評估。我認為在蛋白原料價格比較高的時候，它一定是有價值的。
3）脂肪酶：我個人認為脂肪的乳化和吸收環(huán)節(jié)是比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
酶的底物特異性（圖片引自Jacobs, 2014)
Q 如何思考酶制劑的復(fù)配？
羅博士：還是那句話 --- 看底物。不過，我想強調(diào)的是，不要只看原料中的底物，而要看配方做好之后成品飼料中的底物結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，考慮不同原料的特殊性。舉個例子，我們通過模擬配方發(fā)現(xiàn)，其實「玉米日糧」和「高粱日糧」配方中的NSP結(jié)構(gòu)是相似的，那么在NSP酶的選擇上，其實是可以通用的。在此基礎(chǔ)上，高粱的特殊性在于「醇溶蛋白」，因此在做高粱配方的時候，蛋白酶的考慮比較關(guān)鍵。而對于大麥小麥而言，大麥日糧里的「β-葡聚糖」含量高，這時候我們在常規(guī)的NSP酶基礎(chǔ)上要考慮添加強化的β-葡聚糖酶；而小麥日糧中「木聚糖」含量高，那么就需要搭配和強化木聚糖酶。此外，酶制劑供應(yīng)商一般都會考慮底物的覆蓋范圍，會有一定的buffer來盡可能覆蓋更多底物。所以，并不是原料變了就一定要大幅改動酶的使用。
典型玉米豆粕型 & 小麥豆粕型肉雞日糧中的NSP組
Q 最喜歡的書？
專業(yè)書籍： Kuby Immunology 《庫比免疫學(xué)》（作者：Jenni Punt, Sharon Stranford, Patricia Jones, Judy Owen）(免疫學(xué)必備書籍，將高深的免疫學(xué)理論知識，講的淺顯易懂。）
非專業(yè)書籍：
《平凡的世界》（作者：路遙）
《飄》（Gone with the wind）（作者：Margaret Mitchell）
Q 是什么使成功的行業(yè)精英與眾不同？
羅博士：專注、努力。對待每一個問題都更專注、更努力，不轉(zhuǎn)移注意力，朝著一個方向努力前進，就一定能做到最前沿最頂端。
原標題：《對話 | 原料 x 酶制劑 x 工藝...如何最有效地組合？》，發(fā)布于2021年曦曦博士微信公眾號。
