李鳳玲，范明夏，邊傳周

(河南牧業(yè)經(jīng)濟學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450046)

黑曲霉菌(Aspergillusniger)，屬半知菌亞門、絲孢綱、絲孢目、叢梗孢科，為曲霉屬真菌中的常見種，在泥土、食糧和植物性產(chǎn)品中分布廣泛[1]。人類對黑曲霉的利用歷史悠久，在古代，人們就曾運用黑曲霉釀酒、制醬、制醋等。黑曲霉具有發(fā)酵條件簡單、易控、代謝旺盛、生長周期短、產(chǎn)酶豐富、不產(chǎn)生毒性物質(zhì)等優(yōu)點，在食品發(fā)酵、畜牧及醫(yī)藥等行業(yè)均得到普遍應(yīng)用。本文綜述了黑曲霉產(chǎn)酶的特點及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用，旨在為黑曲霉菌的進一步研究提供參考。

1 黑曲霉產(chǎn)酶概況

1.1 黑曲霉產(chǎn)纖維素酶

纖維素酶是由不同水解酶組成的一個復(fù)合酶體系，可以將纖維素降解轉(zhuǎn)化為小分子的葡萄糖，主要分為Cx酶、C1酶和β-葡萄糖苷酶。纖維素酶能夠?qū)⒅参锛毎谥械睦w維素進行水解轉(zhuǎn)化成單糖供動物利用，同時也有利于植物性飼料中的其他營養(yǎng)元素釋放到細胞外，進一步提高纖維性營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。研究表明，利用黑曲霉生產(chǎn)纖維素酶成本低廉、產(chǎn)量大、酶活性高、用處廣，是生產(chǎn)纖維素酶的重要菌株。吳發(fā)遠等[2]運用單因素實驗法優(yōu)選出黑曲霉CZ2液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶的最佳條件，所得酶活分別為：濾紙酶為61.73 U/mL，內(nèi)切酶為66.41 U/mL。張福元等[3]在研究玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)酶的實驗中發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵底物中加入適量的水，嚴格控制氮源、微量元素及蔗糖的添加量能明顯提高羧甲基纖維素酶的活力，發(fā)酵后，玉米秸稈中的多種纖維含量大幅下降。

1.2 黑曲霉產(chǎn)淀粉酶

淀粉酶是指分解淀粉及糖原等高分子聚合物的酶的總稱。淀粉酶主要作用于直鏈淀粉、可溶性淀粉和糖原等，根據(jù)其催化特點，通常分為α-淀粉酶和β-淀粉酶。淀粉為動物生長發(fā)育提供重要的能量來源，而淀粉的消化與吸收離不開淀粉酶的參與和調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，家禽日糧中添加淀粉酶產(chǎn)品，有助于提高家禽對淀粉的消化和利用率；在復(fù)胃動物基礎(chǔ)飼糧中補充適量淀粉酶，對其生產(chǎn)性能的改善具有促進作用。胡偉等[4]以三七殘渣為底物，以黑曲霉為發(fā)酵菌種，采用固體發(fā)酵工藝生產(chǎn)淀粉酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度維持在34℃，氮源(硫酸銨)添加量5%，發(fā)酵時間5d，淀粉酶活力可達84.15U/g；張帥等[5]利用黑曲霉對橘皮進行固體發(fā)酵生產(chǎn)淀粉酶和纖維素酶。結(jié)果顯示，在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入適量的橘皮和水分，接種量為15%，發(fā)酵60h，淀粉酶活力達196U/g，纖維素酶活力可達1816U/g。

1.3 黑曲霉產(chǎn)蛋白酶

蛋白酶是指分解蛋白結(jié)構(gòu)中肽鍵的一類酶的總稱，根據(jù)其作用位點不同，可分為內(nèi)切酶和外切酶。蛋白酶主要應(yīng)用于食品、飼料和醫(yī)藥等行業(yè)，制備蛋白酶的菌種為芽孢桿菌和霉菌。黑曲霉因符合食品衛(wèi)生標準和可觀的蛋白酶生產(chǎn)量，使其成為生產(chǎn)蛋白酶的重要發(fā)酵菌種。李杏華等[6]對黑曲霉的液體發(fā)酵條件產(chǎn)蛋白酶進行了統(tǒng)計學(xué)優(yōu)化研究，結(jié)果表明，以豆粕、麩皮等為原料進行液體發(fā)酵，加水量125 mL，pH7.0，45 ℃條件下培養(yǎng)5d，蛋白酶活力可達269.68 U/mL；吳重德等[7]應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化了黑曲霉SZ-357發(fā)酵產(chǎn)酸性蛋白酶的條件，確定最佳發(fā)酵溫度33.7℃，接種量為千分之五，裝液量63.4mL/500mL錐形瓶，PH值6.9。在該條件下發(fā)酵3d，蛋白酶活力達1543.01U/mL。

1.4 黑曲霉產(chǎn)脂肪酶

脂肪酶又稱三酰基甘油?；纸饷?。在脂肪代謝過程中能夠?qū)⒅舅獬蓜游锟梢灾苯游盏男》肿游镔|(zhì)。在動物體內(nèi)，脂肪酶控制著脂質(zhì)代謝的整個過程。因此，脂肪酶是動物機體內(nèi)重要的消化酶。用于生產(chǎn)脂肪酶的微生物菌種主要包括黑曲霉和假絲酵母等。張謙等[8]利用黑曲霉液體發(fā)酵生產(chǎn)脂肪酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)溫度30℃，搖瓶裝量56mL(500mL)，接種量1.9%，培養(yǎng)時間75h，脂肪酶活性比優(yōu)化前提高17%；何茹等[9]從葡萄中分離出1株產(chǎn)脂肪酶的內(nèi)生黑曲霉菌株并對其發(fā)酵條件進行優(yōu)化試驗，結(jié)果表明，在50mL的發(fā)酵底物中添加1%的乳糖和蛋白胨，PH為8.0，35℃培養(yǎng)3d，脂肪酶活力可達18.75U/mL。

1.5 黑曲霉產(chǎn)木聚糖酶

木聚糖酶是指水解木聚糖的酶的總稱，主要包括β-木糖苷酶、β-1,4-內(nèi)切木糖酶等，能以內(nèi)切的方式將木聚糖分子中的β-1,4-木糖苷鍵水解成動物機體可直接吸收的寡糖和二糖以及少量阿拉伯糖和木糖。木聚糖酶主要應(yīng)用于飼料、紡織和食品等行業(yè)中，有報道稱木聚糖酶具有降低飼料粘度，改善飼料適口性、提高動物采食量、增強機體抗病力、提高動物成活率等功能。張年鳳等[10]對黑曲霉菌238產(chǎn)木聚糖酶的特性進行了研究，結(jié)果表明，營養(yǎng)基質(zhì)是影響黑曲霉238菌株產(chǎn)木聚糖酶的主要因素，其最佳氮源為硫酸銨，接種量為0.3mL/瓶，裝料量為10g/瓶，發(fā)酵時間3d酶活力最高，可達286U/mL。魏桃英等[11]以玉米芯粉為原料，利用黑曲霉菌進行固體發(fā)酵，并對發(fā)酵條件進行優(yōu)化試驗，結(jié)果顯示，最佳培養(yǎng)基組合為玉米芯粉5.5g，麩皮8.0g，豆粉0.3g，磷酸二氫鈉0.3%，硫酸銨2%，酶活力可達26371U/g。

2 黑曲霉在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 黑曲霉在禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著人們對食品安全的重視，抗生素在畜牧生產(chǎn)中的使用備受關(guān)注，對于生長周期相對較短的家禽來說更是如此。發(fā)酵中藥、發(fā)酵飼料和酶制劑的應(yīng)用為解決抗生素的濫用問題提供可能，同時還能改善動物的生產(chǎn)性能。資料顯示，利用黑曲霉對傳統(tǒng)中藥進行發(fā)酵，能提升中藥的活性成分，藥效得到加強，不僅能替代抗生素，且臨床效果更佳。利用黑曲霉生產(chǎn)的酶制劑飼喂家禽，多種性能指標明顯提高。許梓榮等在含較高粗纖維的肉雞飼料中添加木聚糖酶、纖維素酶和β-葡聚糖酶，結(jié)果表明，飼料轉(zhuǎn)化率能提高5%左右，肉雞日增重約10%，粗灰分、粗纖維和粗脂肪的消化利用率明顯提高；研究表明，在蛋雞日糧中添加β-葡聚糖酶、纖維素酶和蛋白酶，蛋雞產(chǎn)蛋率和飼料利用率均可提高；劉金海等利用黑曲霉菌發(fā)酵飼料飼喂肉雞，發(fā)現(xiàn)黑曲霉菌發(fā)酵飼料對雞致病性大腸桿菌有明顯的抑制作用和促進免疫系統(tǒng)發(fā)育等。

2.2 黑曲霉在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著飼料添加劑研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)纖維素酶、蛋白酶和淀粉酶等酶制劑在動物體內(nèi)發(fā)揮重要作用。例如，仔豬的消化器官發(fā)育不完善，容易發(fā)生腹瀉，通過補充相關(guān)酶制劑可以有效促進營養(yǎng)物質(zhì)的吸收并降低營養(yǎng)性腹瀉發(fā)生的概率。有報道稱，黑曲霉所產(chǎn)的酸性蛋白酶有利于動物生長發(fā)育，提高生產(chǎn)性能。如在哺乳期仔豬日糧中添加一定量的專用蛋白酶制品，可提高飼料利用率，料肉比降低，營養(yǎng)性腹瀉及死亡率明顯降低；在保育豬飼料中添加富含蛋白酶和α-淀粉酶的復(fù)合酶制劑，豬腸道消化液中蛋白酶活性分別提高30%以上，糞和食糜中的氨基酸消化水平均在80%以上，豬群日增重和營養(yǎng)物質(zhì)消化率均得到提高；在育肥豬的飼料中添加千分之二的復(fù)合酶制劑，肥育豬的料肉比顯著降低，日增重明顯提高。

2.3 黑曲霉在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

粗飼料是反芻動物日糧的重要組成部分，但因粗纖維成分含量較高，限制了動物對其消化和利用。據(jù)報道，在奶牛基礎(chǔ)日糧中補充適量高活性復(fù)合纖維素酶制劑，可提高奶牛對粗纖維的利用率。纖維素酶能特異性的水解植物性纖維，減少胃腸病原菌數(shù)量，改善胃腸環(huán)境，從而提高動物機體的抵抗力。利用黑曲霉高產(chǎn)纖維素酶的特點，不僅為動物飼料來源開辟了新的途徑，同時也能減少生活中纖維廢渣和廢料的浪費。李靜等通過向稻草中添加纖維素酶和乳酸菌，為稻草作為青貯飼料在反芻動物生產(chǎn)中應(yīng)用提供可能；李曉東等發(fā)現(xiàn)在羊羔的低能日糧中添加黑曲霉酶制劑能夠顯著改善多種營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。尹清強等發(fā)現(xiàn)在奶牛的基礎(chǔ)日糧中補充一定量的纖維素酶，能明顯提高奶牛的產(chǎn)奶率。

3 結(jié)論

黑曲霉作為公認的食品安全菌，具有產(chǎn)酶豐富、應(yīng)用范圍廣、安全性好等優(yōu)點，在畜牧生產(chǎn)上愈來愈受到業(yè)界人士的青睞。首先，黑曲霉能產(chǎn)生多種分解營養(yǎng)成分的消化酶，提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率，減少飼料浪費；其次，黑曲霉作為活菌制劑，可以調(diào)節(jié)機體菌群平衡，改善動物健康狀況，提高動物生產(chǎn)性能；另外，黑曲霉在降解霉菌毒素、無抗養(yǎng)殖和食品安全等方面也發(fā)揮著巨大作用。因此，黑曲霉菌在畜牧生產(chǎn)上將具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。