飼用酶制劑的商業化應用在國外約有15年的歷史。英國九十年代初酶制劑在雞飼料的添加率幾乎等于零，而現在95%以上的雞飼料都添加酶制劑。我國飼用酶制劑的應用從開始的懷疑、觀望到現在的完全接受并開始大面積使用，經歷了大約10年的時間，目前已經形成了具有相當規模的酶制劑市場，據統計全國大約有100多家具有一定生產能力酶制劑的企業，隨著大批生產工業酶制劑廠家向飼料行業的轉型，這個數字還會增加。飼料市場上出現的復合酶大多是采用固體發酵生產的，比較適合于中國的國情。然而，酶制劑的使用在中國畢竟仍處在初級階段，目前還沒有進行細致科學的研究，人們對酶制劑的使用方法、作用機理還沒有一個完整的認識，酶制劑的使用效果如何與其對生產條件的耐受能力、各種酶及載體的適宜配比、酶的有效活性成分及含量、貯存條件、時間以及對畜禽消化道環境的適應性等諸多因素有關，這里還有很多工作等待人們去研究。下面本文就有關酶制劑的研究與應用進行簡單的探討。
一、 飼用酶制劑的分類
飼用酶制劑按照產品組成來分主要有復合酶和植酸酶，其中復合酶主要由酸性蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、脂肪酶、糖化酶、淀粉酶、果膠酶等組成；如果按照酶制劑對動物消化生理特點來分，飼用酶制劑大致可分為消化酶和非消化酶兩大類，非消化酶是指動物自身不能分泌到消化道內的酶，這類酶能消化動物自身不能消化的物質或降解一些抗營養因子，主要有纖維素酶、木聚糖酶、β－葡聚糖酶、植酸酶、果膠酶等。消化酶是指動物自身能夠分泌的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶類等。
二、 飼用酶制劑的作用機制
（一）添加酶制劑的必要性
1、動物自身消化生理的特點-仔豬、雛雞體內消化酶分泌不足
　　仔豬胃腸道消化酶除乳糖酶在2周齡左右開始下降外，其它酶的分泌在出生后隨日齡增大而增加，大多數在5周齡左右才能達到高峰。仔豬的胰酶（淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶）自出生至28日齡斷奶前升至最高點，斷奶后逐漸降低，至35日齡降至最低點，然后再上升。（見圖1）為了縮短母豬繁殖周期和使仔豬盡早適應植物蛋白日糧，早期斷奶甚至超早期斷奶在養豬生產中普遍實施，但早期斷奶產生明顯應激，對消化系統發育和消化酶分泌產生不良影響，消化酶分泌急劇減少，斷奶2周后才又逐漸恢復與上升。斷奶后兩周內消化酶分泌不足是斷奶仔豬生長阻滯的主要因素之一。在斷奶仔豬日糧中添加酶制劑是減輕斷奶應激，避免生長阻滯，提高仔豬生長性能的必要和有效的措施之一。

雛雞大多數消化酶在2周齡左右才發育到高峰，個別的（如脂肪酶）還要到21日齡左右。Noy等（1995）發現雛雞21日齡十二指腸分泌的胰蛋白酶是4日齡的50倍。從4日齡到21日齡，小腸氮消化率從78％提高到92％。21日齡淀粉酶活性是4日齡的100倍，淀粉的消化率從4日齡的82％上升到21日齡的89％。因此，消化酶分泌不足是雛雞對飼料利用的主要限制因素之一。
2、飼料成分被動物消化吸收的局限性
　　飼料中蛋白需要經蛋白酶和肽酶降解成肽和氨基酸后才能被畜禽利用。有些抗營養因子可妨礙蛋白質的消化，如植酸與蛋白質結合形成復合物、生大豆及其餅粕中含有的胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素能降低胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶的活性并引起胰腺的肥大，導致飼料蛋白質和能量的利用率降低。
　　飼料原料中的脂肪和添加到飼料中的植物油或動物脂肪在腸道經過乳化后才能與胰脂酶充分接觸從而得以消化吸收。不飽和脂肪酸有利于乳糜微粒的形成。不飽和脂肪酸含量高的植物油消化吸收率高于動物油，動物油中豬油消化吸收率高于牛油。幼齡動物對飽和脂肪酸的消化吸收能力較差，隨周齡增大而提高。
　　飼料中多糖又可分為營養性多糖和結構多糖。營養性多糖主要是淀粉和糖原，結構多糖在植物性飼料也指非淀粉多糖（NSP），主要是植物細胞壁組成成分，包括纖維素、半纖維素、果膠。半纖維素又包括β－葡聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露寡糖等。禾谷籽實（如玉米、高粱、小麥和大麥等）是畜禽飼料中碳水化合物的主要來源，其主要成分是淀粉，非淀粉多糖含量也較高。豆類飼料原料中的非淀粉多糖主要是果膠和纖維素。（見表1，表2）非淀粉多糖在目前可以說是影響飼料有機物質消化利用的最主要因素，其中可溶性非淀粉多糖（SNSP）在動物消化道增加食糜粘稠度，妨礙能量、氨基酸等養分的利用，對單胃動物產生抗營養作用。非反芻動物體內不能分泌纖維素酶、β－葡聚糖酶、木聚糖酶、果膠酶等，纖維素、果膠和大部分半纖維素只能被微生物有限地利用。利用微生物生產的外源多糖酶添加到飼料中可以幫助畜禽消化利用這些非淀粉多糖，如β－葡聚糖酶可水解β－葡聚糖，木聚糖酶可水解阿拉伯木聚糖，從而降低其抗營養作用，提高動物生產性能。

表1. 飼料原料中總非淀粉多糖的含量

表2. 谷物中不同非淀粉多糖的含量(克/千克干物質)

植酸（肌醇－6－磷酸）存在于所有植物性飼料中。植酸狀態磷的含量一般占總磷量的60％～80％。植酸還可和礦物元素、蛋白質及一些消化酶等結合，降低這些養分的利用率或酶的活性。非反芻動物僅消化道上皮細胞分泌極少量植酸酶，后腸道中的微生物可產生少量。非反芻動物對飼料中植酸磷的利用率很低, 小于10％。
（二）酶制劑的作用機制
1、 復合酶制劑的作用機制
復合酶制劑大多由非淀粉多糖酶（NSP酶）和消化性酶構成，NSP酶主要有木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纖維素酶、果膠酶等，其作用機制國內外已有很多研究。國外研究主要集中在降低食糜粘度、破碎細胞壁、消除抗營養因子和減少后腸道有害微生物數量等方面。近年來國內有許多研究提出NSP酶具有提高體內代謝激素水平、增強畜禽免疫力以及消除可溶性非淀粉多糖（SNSP）對畜禽內源酶的抑制等功能，從而更全面地闡明了復合酶制劑的作用機制。消化性酶主要指酸性蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、脂肪酶等，其作用機制主要是補充幼齡動物的內源消化酶分泌不足。
1.1、降低食糜粘度
酶制劑能夠降低食糜粘度，提高養分消化率，這一觀點，是在對麥類為基礎的日糧中抗營養因子非淀粉多糖的物理化學結構性質和生物學功能進行了深入研究的基礎上提出來的。這一觀點的主要內容是小麥、小麥麩、大麥、燕麥、黑麥等麥類日糧中存在含量較高、粘性很強的SNSP，因而畜禽采食麥類日糧后，食糜粘度很高。食糜粘度高導致養分溶出的速度減緩，養分和內源消化酶的擴散速度減慢，腸道機械混合食糜的能力減弱，因而內源消化酶對養分的消化作用減弱，養分消化率降低（Bedford,1996）。同時，食糜粘度高使已消化的養分向腸粘膜擴散的速度減緩，加之粘性的SNSP使腸粘膜上不動水層加厚，這樣使已消化的養分透過腸粘膜受阻，從而降低養分的吸收率和利用率（Jenkins等，1978）。
在日糧中加入阿拉伯木聚糖酶、β-葡聚糖酶等NSP酶可將高粘度的SNSP水解成多糖片段,這些小分子量多糖片段的粘度大為降低, 食糜粘度也大為降低，因而對養分和內源消化酶的擴散阻礙作用消失，飼料養分的消化率和吸收利用率大為提高（Danicke等，1999）。
1.2、破碎細胞壁
玉米、豆粕及其他植物性餅粕、麥類等都是植物性飼料。植物性飼料由無數植物細胞所構成，而植物細胞又由細胞壁和細胞內容物組成。細胞內容物包含蛋白質、淀粉、脂肪等各種畜禽所需要利用的養分。細胞內容物在細胞壁的包裹之中，如果細胞壁得不到充分破碎，蛋白質、淀粉、脂肪等細胞內容物就不能充分得到釋放，因而不能和畜禽消化道中各種內源性消化酶充分接觸，導致消化率降低 （Finche等，1986）。
植物細胞壁主要由NSP、木質素和少量蛋白質、脂類物質和礦物質通過各種化學鍵錯綜復雜地互相交聯而組成。NSP主要由半纖維素、纖維素和果膠組成。半纖維素則由阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖和甘露聚糖等多糖組成。玉米、豆粕、菜籽粕、小麥等常用植物性飼料原料細胞壁中NSP含量均較高。阿拉伯木聚糖酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、纖維素酶和果膠酶可使細胞壁中NSP中的阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、纖維素和果膠全部或部分的降解成一些小分子的片斷，使細胞壁NSP、木質素、蛋白質、脂類物質和礦物質組成的復雜交聯結構受到破壞，促進細胞壁崩解，使細胞壁包裹的各種營養物質充分釋放出來，提高各種養分的消化率。
此外，細胞壁破碎后，其中的一些營養物質也可被畜禽利用。例如，豆粕細胞壁中的蛋白質和阿拉伯木聚糖之間的化學鍵很牢固，很難被消化，加入木聚糖酶后這一部分蛋白質就可得到消化和利用。
1.3 、消除SNSP對內源性消化酶的抑制作用
SNSP可抑制一些內源性消化酶的活性，因而降低養分消化率（Ikeda等，1983）。Choct (1995)報道SNSP含量高的低能小麥降低了肉仔雞消化道食糜中淀粉酶的活性。劉強 （1999）、孫哲（2000）、于旭華（2000）分別報道了SNSP可抑制消化道中淀粉酶、二糖酶 和脂肪酶的活性。麥類日糧中加入NSP酶，降解SNSP，SNSP對消化道中上述內源性消化酶的抑制作用即可得到消除。
1.4 、減少畜禽后腸道有害微生物的數量
由于單胃動物消化系統不分泌NSP酶，日糧中的SNSP在腸道前段不被消化。SNSP進入小腸后段，為后段厭氧有害微生物增殖發酵提供碳源。如產生大量生孢梭菌，其中某些生孢梭菌產生毒素，抑制畜禽生長。添加NSP 酶，使SNSP在小腸前段被降解，從而阻斷SNSP進入小腸后段，抑制后段有害微生物繁衍，減少后段有害微生物的數量，減少仔雞下痢、仔豬腹瀉等畜禽腸道疾病，提高畜禽的生產性能。此外，添加NSP酶使SNSP水解，減少畜禽飲水量和糞便含水量，減少畜禽粘性糞便和泄殖腔污染，降低蛋雞臟蛋率。同時降低空氣中氨和硫化氫的濃度，降低墊料濕度，保持地面干燥，改善飼養環境衛生，增進畜禽健康，提高畜禽的成活率（Choct,1996）。
1.5 、提高畜禽體內代謝激素水平
在大麥日糧添加粗酶制劑（主要含有β-葡聚糖酶等NSP酶）飼喂肉雞，血液中T3、生長激素（GH）、促甲狀腺激素（TSH）、胰島素（Ins）水平、T 3/T4值、日增重和飼料轉化率顯著比對照組提高，在大麥日糧中添加粗酶制劑飼喂鵝，T3、GH、TSH、Ins和胰島素樣生長因子（IGF-I）水平顯著比對照組提高（韓正康，1996）。粗酶制劑使家禽的T3、GH、TSH、IGF-I等代謝激素水平升高，說明酶具有促生長作用。酶作用于日糧中的碳水化合物，可能改變其結構，產生一些對機體具有調節作用的活性物質，從而增進某些代謝激素的活性。T3是家禽機體內主要的代謝激素，與GH有密切的關系，T 3水平的提高，表明機體代謝水平的提高。GH作用于肝臟產生IGF-I，IGF-I是哺乳動物和禽類的生長調控因子，刺激細胞對氨基酸的利用，促進蛋白質的合成，抑制蛋白質的分解，促進生長，從而提高畜禽的生產性能（艾曉杰，1996）。
1.6、增強免疫力
在肉雞的大麥日糧中添加粗酶制劑，脾臟和法氏囊與體重以及成熟淋巴細胞數均比對照組提高，同時T淋巴細胞轉換率顯著提高，表明添加酶制劑可提高肉雞的細胞免疫力（韓正康，1996）。添加NSP酶后，T3、GH等代謝激素水平提高，這些代謝激素具有免疫調節因子的作用，從而加強機體免疫力（Kelley,1988）。畜禽日糧中蛋白質在酶制劑中蛋白酶的作用下，可能產生具有免疫活性的小肽，從而提高免疫力。NSP酶可使日糧中的NSP降解成一些寡聚糖，某些寡聚糖可防止致病菌在后腸道定植，減輕病原菌對機體的毒害，同時還參與免疫調節，增強畜禽的免疫力和健康水平（Martin,1994）。如甘露聚糖酶可將豆粕中的甘露聚糖降解成甘露寡糖，甘露寡糖和某些腸道致病細菌結合，從而減少畜禽腸道疾病，如仔豬腹瀉等。木聚糖酶釋放出的低分子量木寡糖具有抑制腸道有害微生物的作用，降低畜禽腹瀉的發病率，進而有益于動物的健康。
1.7、消除抗營養因子
在植物性飼料中，特別是豆粕等餅粕類飼料中含有多種抗營養因子，如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和α-半乳糖苷等。胰蛋白酶抑制因子和小腸液中胰蛋白酶結合，生成無活性的復合物，降低胰蛋白酶的活性，導致飼料蛋白質消化率下降。同時由于和胰蛋白酶結合，引起動物體內蛋白質內源性消耗，造成體內含硫氨基酸丟失，加劇豆粕中含硫氨基酸短缺引起的畜禽體內氨基酸代謝不平衡，導致生長受阻或停滯（Liener,1994）。植物凝集素在消化道中干擾營養物質的消化和吸收過程，和小腸壁上皮細胞表面的特定受體結合，損壞小腸壁刷狀緣粘膜結構，干擾刷狀緣粘膜分泌多種酶的功能，對腸道消化和吸收營養物質的能力產生嚴重的抑制作用，致使飼料養分利用率下降。植物凝集素也對動物的免疫系統產生不良影響，對腸道產生的免疫球蛋白A具有顯著的拮抗作用。加熱可破壞胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素，但破壞不完全，市售豆粕中經常檢出顯著水平的胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素。某些微生物蛋白酶，如枯草桿菌蛋白酶可降解胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素，消除其抗營養作用，提高飼料蛋白質的消化率和利用率。
大豆中含有α-半乳糖苷，即使采取最適宜的加工工藝處理大豆，豆粕中仍然存在一定量的α-半乳糖苷。α-半乳糖苷增殖后腸道微生物，產生氣體，導致能量損失，增加小腸內容物的滲透性，引起滲透性腹瀉，增加食糜的通行速度，降低養分吸收。添加α-半乳糖苷酶使豆粕中的α-半乳糖苷水解，其抗營養作用即可消除（Vila等，1999）。
玉米含有支鏈淀粉，支鏈淀粉不但不被畜禽內源性淀粉酶所消化，還具有抗營養作用。添加支鏈淀粉酶可使玉米支鏈淀粉降解成糊精和寡糖等小分子糖類，而被動物所吸收利用，同時其抗營養作用也得以消除。加入支鏈淀粉酶還可降解在飼料加工中形成的結晶化淀粉，提高淀粉的消化率（Annison, 1994）。
1.8、補充內源性消化酶的不足
單胃動物自身分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等內源性消化酶。但幼禽幼畜消化機能尚未發育健全，淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶分泌量不足（Lindemann, 1986）。在幼禽幼獸日糧中添加外源性淀粉酶、蛋白酶等，不但能補充體內內源酶的不足，而且能激活內源酶的分泌，將淀粉分解成糊精、麥芽糖、果糖和葡萄糖，蛋白質分解成多肽、寡肽和氨基酸等，因而有利于畜禽對淀粉和蛋白質的消化分解和吸收利用。外源性脂肪酶可提高飼料中的脂肪消化率，特別是可顯著提高米糠中的脂肪消化率，因而可提高米糠的表觀代謝能值和飼料轉化率（Moughan, 1996）。
2、植酸酶的作用機制
所有植物性飼料資源都含有1%~5%的植酸鹽。這些植酸鹽又含有占飼料總含磷量60%~80%的磷。植酸鹽非常穩定，由于單胃動物自身不分泌能分解植酸鹽的植酸酶，故植酸鹽中的磷基本上不能被單胃動物所利用。添加植酸酶催化植酸鹽的水解反應，使其中的磷以磷酸根的形式游離出來，從而被單胃動物所吸收利用。添加植酸酶提高日糧中植酸磷利用率20%~50%，降低排泄物中磷含量20%~50%，減輕集約化養殖場排泄物中磷對環境的污染（Leslie, 1996）。 添加植酸酶后，植酸鹽中被螯合的Ca、Zn、Cu、Fe等礦物元素和微量元素被釋放出來，利用率提高9%~13%。同時，和植酸鹽結合的蛋白質、氨基酸也被釋放出來，提高飼料蛋白質的利用率。
三、 飼用酶制劑的應用
飼用酶制劑多酶系統的設計技術，應用飼用酶制劑的基本目的有：補充動物內源性消化酶的不足和消除飼料中的抗營養因子，不同種類、日齡和生理狀態下的畜禽消化酶的分泌情況存在著明顯的差異性，日糧中抗營養因子的種類和存在的狀態等也因日糧類型的差別而發生變化，因而使得飼用酶制劑的使用顯得十分復雜。
1、根據飼料的特異性設計酶配方的原則
1.1 玉米-豆粕型日糧-我國常規日糧。主要抗營養因子有植酸鹽、木聚糖、果膠，乙型甘露聚糖等，針對此類型日糧的主要酶種為植酸酶、木聚糖酶，果膠酶和甘露聚糖酶等。
1.2 小麥、大麥、米糖含量高的日糧，它們會造成動物腸道極高的粘度，嚴重影響消化吸收，小麥粘度的主要來源為木聚糖，應以木聚糖酶為主要酶種；大麥粘度的主要來源為β-葡聚糖和木聚糖，應以β-葡聚糖酶和木聚糖酶兩者兼顧。
1.3 高纖維日糧，指稻谷粉、糟渣、麩皮含量較高的日糧，其主要的抗營養因子是纖維素，自然纖維素酶應為其主要酶種。但天然纖維素結構致密，具有結晶區、非結晶區，尤其結晶區幾乎不可能酶解降解。所以纖維素酶不能定位于分解纖維素提供能量，而應定位于摧毀或部分摧毀植物性原料的細胞壁，有助于胞內營養物質的釋放及與消化酶的接觸；同時注意纖維素酶與其它酶種的配合。
1.4 雜餅、粕日糧，指棉、菜籽餅粕，葵籽粕等含量較高的日糧。主要抗營養因子為粗纖維、果膠、乙型甘露聚糖，相應的最主要酶種為纖維素酶、果膠酶、乙型甘露聚糖酶等。
總之，多酶系統設計時，日糧針對性是非常突出的；同時可見，適合目前我國常規日糧的消除抗營養因子之最適酶種為：木聚糖酶、果膠酶、乙型甘露聚糖酶，且主要是針對腸道粘度下降等，β-葡聚糖酶并不重要。應該特別注意，大多數飼料原料中都含有較高的植酸鹽，因此在設計復合酶配方時應重點考慮植酸酶及其與其他酶的協同作用。
2、 根據畜禽的特異性來設計酶配方的原則
目前的飼料酶絕大部分是加入飼料中在動物消化道內發揮作用的，所以酶配方的設計必須適應動物消化道的特點，并注意動物的種類、生長期的不同，消化生理的差別。
2.1 根據畜禽消化道生理條件來選擇飼料酶種
豬與禽消化道通常溫度在38-40℃左右，胃pH 1.5-3.5，小腸pH 5-7，大腸接近中性；畜禽消化道各段的消化功能，胃主要消化蛋白質、淀粉，小腸則是蛋白、淀粉、脂肪的主要消化吸收集中地，大腸對粗纖維可以起酵解作用。所以胃和小腸應視為飼料酶主要發生作用的場所，也就是要以胃和小腸的條件來篩選飼料酶種。據此，飼料酶種其最適作用溫度應在38-40℃的為好，最適pH值在5-7的可讓它在小腸中發揮作用（這類酶種需考慮pH保護即定點釋放的問題），最適pH值在3-4的可讓它在胃內發揮作用，如酸性蛋白酶。
2.2 豬、禽、反芻動物、水產動物所用的復合酶配方應有差別
一般來說，豬的消化道比禽的長、組成、結構、消化腺、食糜環境以及食糜的停留時間等都差別很大。例如豬進食后18-24hr開始排出糞便，約維持12小時才能排完；相比之下，禽類消化時間短，2-3小時內即可排便，消化吸收相對不徹底，所以禽類飼料酶活水平或添加的比例要大于豬。反芻動物由于其瘤胃內微生物的發酵作用，添加酶制劑顯得沒有單胃動物作用明顯，但應該考慮應該以纖維素酶為主要的酶種；水產類適用的酶制劑應考率最佳酶活的PH值在中性和偏堿性的酶種，比如中性蛋白酶、淀粉酶，而且應該是高酶活、高劑量，以適應魚類消化道短的生理特點。
2.3 針對不同日齡動物設計酶配方
通常情況下，幼年動物消化系統發育不完善，各類消化酶分泌不足，成年動物應激狀態可大大減少其消化酶的分泌量，老齡蛋雞消化腺退化，針對這些階段的動物復合酶，應以補充消化酶為主。而成年正常動物，消化酶充足，但日糧營養水平較低，抗營養因子含量較高，其適用的復合酶應以消除抗營養因子的非消化酶為主。等等。
總之，飼料復合酶的設計，既要考慮日糧的特異性和多樣性，又要考慮不同動物消化生理的特點，同時又要結合不同酶制劑自身的酶學特點，才能得到科學合理的酶制劑配方。這方面的研究必將成為動物營養學領域內的一個熱點。