圖：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所副研究員 張鐵鷹
于北京召開的第三屆飼料酶制劑科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)-學(xué)術(shù)論壇上，來自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)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(yīng)用》的精彩報(bào)告，張博士的研究方向?yàn)槊概c生物發(fā)酵。
1.研究背景
飼用酶研究與應(yīng)用目前存在的幾個(gè)關(guān)鍵問題：（1）飼用酶應(yīng)用技術(shù)理論體系不完善。飼用酶的應(yīng)用理念不清，仍停留在營(yíng)養(yǎng)和抗?fàn)I養(yǎng)成分的含量層面，缺乏對(duì)底物空間結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵組成等的深入了解；（2）飼用酶產(chǎn)品種類豐富度不足。基因工程菌發(fā)酵產(chǎn)物酶活高，但與復(fù)雜的植物化學(xué)組成與空間結(jié)構(gòu)相比，酶譜組成過于簡(jiǎn)單；（3）飼用酶評(píng)價(jià)過度依賴酶活測(cè)定。酶活測(cè)定底物和日糧組分存在巨大差異，導(dǎo)致酶與復(fù)雜飼料底物未實(shí)現(xiàn)真正的專一性配伍，且酶活檢測(cè)方法的條件（與動(dòng)物消化道內(nèi)環(huán)境條件存在較大差異。
2.研究進(jìn)展
張博士的團(tuán)隊(duì)一直從事從三維角度探索飼用酶應(yīng)用的研究，對(duì)淀粉酶、蛋白酶和多種非淀粉多糖酶及其底物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)與功能的研究，探索提高飼料利用率的途徑。
（1）從三維結(jié)構(gòu)角度探索淀粉酶的應(yīng)用
淀粉的結(jié)晶度高，不溶于水，顆粒致密不易受酶攻擊，破壞其空間結(jié)構(gòu)，增加其水溶性和酶結(jié)合位點(diǎn)是解決問題的關(guān)鍵。一是可以盡量提高蒸汽制粒過程中對(duì)淀粉糊化度，破壞其空間結(jié)構(gòu)，提高水溶性和對(duì)酶的敏感；二是考慮幼齡畜禽淀粉酶分泌不足，可以補(bǔ)充α-淀粉酶、支鏈淀粉酶、糊精酶、葡萄糖淀粉酶等內(nèi)源性的消化酶。
（2）從三維角度探索蛋白酶的應(yīng)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(jié)構(gòu)緊密，對(duì)蛋白酶的“酶解進(jìn)攻”具有很強(qiáng)的抵抗力，這就需要尋找可快速破壞蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的酶制劑，增加溶解度和蛋白酶結(jié)合位點(diǎn)，考慮內(nèi)外源蛋白酶的互作關(guān)系，但補(bǔ)充蛋白酶需要考慮其在腸道的穩(wěn)定性和作用位點(diǎn)。
（3）從三維結(jié)構(gòu)角度探索非淀粉多糖酶的應(yīng)用
非淀粉多糖的含量與結(jié)構(gòu)存在較大差異，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)多糖包括纖維素、半纖維素、果膠、木質(zhì)素、蛋白和脂類等，這些成分相互交織在一起，形成穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu)。破壞植物細(xì)胞壁水解非淀粉多糖需要多酶協(xié)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(nèi)的微生物菌群快速發(fā)酵，產(chǎn)物有利于腸道粘膜供能與修復(fù)。
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(jí)結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵；二維是破壞植物組織中單一底物二或三級(jí)結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵或?qū)⑵溆刹蝗苻D(zhuǎn)態(tài)轉(zhuǎn)化為可溶狀態(tài)；三維是在多種類酶和輔助因子協(xié)同作用下，同時(shí)打開植物組織多種底物結(jié)構(gòu)，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(guī)原料養(yǎng)分消化，并深度挖掘植物性飼料中的纖維供能潛質(zhì)和益生功效。
圖：會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)
