酶制剂是一类从动物、植物和微生物中提取的具有生物催化能力的蛋白质[1]。在饲料中添加外源酶制剂可以有效补充动物内源酶的不足，刺激内源酶的分泌，降解对内源酶具有抵抗作用的饲料成分，提高饲料消化效率，促进营养物质的吸收[2]。但是，目前外源酶制剂在反刍动物上的应用研究主要以肉牛、奶牛为主，专门基于羊生产的研究较少。文章综述外源酶制剂的作用机理及其在羊生产中的研究进展，旨在为羊生产提供参考。1国内外研究概况为明确外源酶制剂在羊生产中的总体研究概况，以Web of Science核心集为检索数据库，检索1990年至2021年国内外外源酶制剂在羊生产中的相关研究。共纳入160篇文献构建知识图谱。从整体发文量看，美国、澳大利亚、墨西哥、英国和埃及等羊产业大国将外源酶制剂广泛应用于羊生产，国内关于外源酶制剂在羊生产中的应用及专题研究相对较少。从关键词来看，更多关于酶制剂的研究集中在绵羊上。此外，消化、消化率、瘤胃发酵、纤维分解酶、养分消化率、新陈代谢、羔羊、产奶、生长发育、补充料和营养价值等关键词高频出现，并展现出强互作关系，提示外源酶制剂与饲料消化率、瘤胃发酵、新陈代谢及羔羊的生长发育密切相关。2外源酶制剂可能的作用机理2.1促进反刍动物对碳水化合物的消化吸收日粮中的碳水化合物有两类，一类容易在小肠中被吸收，如葡萄糖、果糖和半乳糖等单糖，部分乳糖、麦芽糖等双糖；另一类在小肠中不易被消化吸收，主要是饲料纤维素成分，如非淀粉多糖、棉籽糖、果寡糖等[3-4]。反刍动物的主体日粮是植物性饲料，含有较多的纤维素，是主要的非淀粉多糖成分，其细胞壁结构复杂，加工处理很难破坏细胞壁的完整性[5-6]。同时，幼龄反刍动物的瘤胃发育不全，微生物区系不完善，成年反刍动物自身所具有的内源酶数量及种类非常有限，饲料中的非淀粉多糖不能被完全降解，导致深藏于细胞壁内部的很多可消化的营养物质无法与消化酶接触，不能被完全消化吸收。添加外源酶制剂能够促进反刍动物对碳水化合物的消化吸收，可能与酶制剂提高瘤胃微生物对底物的黏附能力有关系[6]，其作用机理可能是消除饲料细胞壁表面的某些妨碍微生物黏附的成分[7-9]。添加一系列外源非淀粉多糖酶制剂，如纤维素酶和木聚糖酶，可以破坏植物性饲料细胞壁的特殊结构，使纤维素降解为单糖，细胞内的营养物质裸露出来与动物内源消化酶接触后被消化。2.2提高反刍动物对蛋白质的利用率日粮中的蛋白质进入瘤胃后，一部分直接进入真胃和小肠被消化吸收；另一部分与内源蛋白混合，在瘤胃微生物蛋白质降解酶的作用下，降解释放出寡肽、氨基酸和氨。氨除用于微生物生成菌体蛋白之外，还可以通过瘤胃氮素循环，入门静脉到达肝脏合成尿素，生成的尿素一部分返回瘤胃被再利用，另一部分从肾脏排出[10]。小肠是日粮蛋白质和微生物蛋白质消化的最佳场所。让品质较优的蛋白质饲料快速通过瘤胃进入小肠，而品质较差的蛋白质饲料经过转化成为品质较优的微生物蛋白质，是酶制剂要解决的问题。而日粮中蛋白质进入瘤胃后的降解程度与日粮发酵的难易程度和其在瘤胃内的滞留时间相关，粗饲料在瘤胃中的滞留时间相对较长。因此，粗饲料中的大多数蛋白质都在瘤胃中得到降解，但动物蛋白饲料（如鱼粉）中的蛋白质在瘤胃中降解的部分很少，大多直接通过瘤胃到达真胃和小肠[9]。添加外源酶制剂可以使瘤胃内微生物数量增多，对饲料的消化起到积极的作用，促进瘤胃微生物蛋白的快速外流，为动物提供大量优质蛋白，促进动物的生长[11]。因此，选择易消化且过瘤胃蛋白含量高的饲草或日粮，通过包衣技术让蛋白酶快速穿越瘤胃进入小肠，可以提高小肠中蛋白质的利用率。3外源酶制剂在羊生产中的应用3.1外源酶制剂对羊生产性能的影响将外源酶制剂应用于羊生产，研究结果不尽相同，可分为无显著影响和有显著影响两种观点。3.1.1外源酶制剂对羊生产性能无显著影响Miller等[12]将外源酶制剂添加至大麦型基础日粮中饲喂陶赛特杂交羊，发现母羊和羔羊的平均日增重、饲料转化率、羊毛产量等均无显著变化。Rojo等[13]发现，将源自芽孢杆菌和黑曲霉的外源淀粉酶饲喂萨福克羊羔羊对生产性能无显著影响。Flores等[14]发现，将外源酶制剂添加到日粮中饲喂曼切加绵羊对产奶量、乳成分无显著影响。王红梅[15]发现，使用不同配伍酶制剂处理杜寒杂交肉羊对羊肉的各常规营养成分无显著影响，对剪切力和肉色虽有一定影响，但差异不显著。3.1.2外源酶制剂对羊生产性能有显著影响Tirado-Estrada等[16]研究认为，在育肥羊中添加纤维降解酶能够提高肉羊增重。苏丽萍等[17]发现，在日粮中添加含有复合纤维素酶制剂的预混料饲喂育肥羊90 d，增重效果极显著。李建锋等[18]使用1‰由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物育肥藏系羊，发现增重极显著提高。柳存等[19]发现，在精料补充料中添加1%及1.5%水平的复合酶制剂能够极显著提高藏系羔羊日增重。王红梅等[20]在以玉米秸秆为粗饲料的饲粮中添加纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶和漆酶复合酶制剂，发现杜寒杂交肉羊的增重比对照组提高23.51%。岳斌等[21]以玉米芯为基础日粮，添加1.5‰的复合酶，道寒杂交肉羊的日增重比对照组提高16.8%。赵恒波等[22]发现，在波尔山羊羔羊日粮中添加外源性纤维素复合酶能够提高整个试验期羔羊的体重和日增重，在3月龄时达到极显著水平。何长芳等[23]研究表明，在精料中添加0.2‰的纤维素复合酶，每只舍饲羔羊的平均日增重比0.12‰添加量组高29.28 g，提高24.79%。添加外源酶制剂能够显著提高羊的增重，可能因为外源酶制剂能够破解植物性饲料细胞壁，释放细胞壁内其他营养成分[24]，提高饲料纤维的降解率，激活内源酶的酶原而使内源酶的活性提高[8]，从而在动力学关系上对底物形成协同或竞争作用有关[25]。Beigh等[26]研究发现，使用补充有外源性纤溶酶混合物的饲料饲喂羔羊90 d，可以显著增加羔羊对日粮可消化能量与总可消化营养素的摄入量，显著改善羔羊的生理健康状况；日粮中添加外源性纤溶酶可以显著提高羔羊的生长速度，促进日粮表观消化率[27]。冯文晓等[28]在水稻秸秆中添加细菌、酶复合青贮制剂进行青贮发酵处理，发现肉用绵羊的生长性能、屠宰性能及器官发育得到改善，接近羊草的饲喂效果。赵恒波等[29]认为，添加纤维素酶能够显著提高3月龄羔羊十二指肠肠绒毛的长度，使3~4月龄羔羊瘤胃单位面积乳头数减少，乳头长度、宽度和单位面积瘤胃乳头表面积增加，小肠隐窝深度和黏膜厚度也有增加趋势。其作用机制可能是外源酶制剂能够消除细胞壁表面的某些妨碍微生物黏附的成分[5]，调节瘤胃微生物种群结构，降解植物性饲料中可溶性非淀粉多糖、果胶、纤维素聚合物等抗营养因子，降低动物肠道内食糜的黏稠度，从而消除上述抗营养因子的不良影响，进一步改善动物的消化机能[30-31]。李爱心等[32]研究认为，日粮中添加0.05%蜘蛛酶制剂可以改善杂交寒羊的生产和屠宰性能，改善羊肉嫩度，显著降低滴水损失。王红梅[15]认为，添加酶制剂对肉色和嫩度均有一定影响，可以使肉色的亮度呈现下降趋势，红度和黄度呈现升高趋势，肉质的嫩度有提高趋势。张琨[33]认为，在奶山羊日粮中添加复合酶制剂可以有效促进奶山羊的泌乳性能，改善乳成分，提高经济效益。其作用机制可能是肉品中蛋白质网络之间的空隙影响肉品的持水力，血红蛋白和肌红蛋白的含量决定肉品的颜色[34]，而酶制剂在提高反刍动物对蛋白质利用率的同时，可能导致肌体内蛋白质结构和含量发生变化，从而影响羊肉的品质和泌乳性能。可见，添加外源酶制剂可以显著提高羊的增重，改善羊的消化性能、羊肉品质和泌乳性能。有个别研究认为无作用，可能与不同饲粮、羊的不同生理阶段、酶制剂添加水平、酶制剂组合以及复杂的瘤胃环境有关。下一步还需通过实际生产，明确外源酶制剂的最佳作用条件，研发适应性广、稳定性强的酶制剂产品。3.2外源酶制剂对羊瘤胃发酵参数和微生物种群的影响瘤胃微生物是一个复杂的群落，可以产生大量降解植物纤维素的酶，同时发酵产生挥发性脂肪酸，通过瘤胃上皮吸收，进行脂肪生成和糖异生，为宿主动物提供74%的可代谢能量[35]。可见，瘤胃微生物在维持生命健康和高产能方面发挥关键作用。添加外源酶制剂可以直接改善瘤胃发酵参数，改变挥发性脂肪酸比例，对瘤胃微生物发酵参数和微生物区系产生影响。3.2.1对羊瘤胃发酵参数的影响瘤胃液pH值是反映瘤胃内容物发酵状况的综合指标，一般为5.8~7.2[36]。Nadeau等[37]使用纤维素酶处理果园草和苜蓿后饲喂羔羊，发现纤维素酶处理后瘤胃液pH值显著低于对照组，但均在正常范围之内，表明纤维素酶处理不会对羔羊瘤胃内环境造成不良影响。但是，使用纤维素酶处理后瘤胃液TVFA含量增加，乙/丙比降低，表明纤维素酶处理可以促进瘤胃内碳水化合物的降解与利用。苏丽萍等[38]研究发现，日粮中添加复合纤维素酶可以显著降低青海育肥藏系羔羊瘤胃液pH值，提高羔羊瘤胃TVFA、乙酸、丙酸和丁酸的含量，乙/丙比值显著升高。黄右琴等[39]发现，在湖羊日粮中添加酶制剂可以改善瘤胃发酵，有效提高湖羊对纤维类物质的消化利用，显著提高总挥发性脂肪酸含量，但对乙酸、丙酸等单个挥发性脂肪酸比例、乙酸和丙酸的比值以及pH值均无显著影响。李燕[11]在波杂羊日粮中添加0.2%“纤维素酶+木聚糖酶”复合酶，发现波杂羊瘤胃内总挥发性脂肪酸、乙酸、丙酸、丁酸的含量显著降低，但各挥发性脂肪酸与总挥发性脂肪酸的比例以及乙酸和丙酸的比例无显著变化。研究发现，精料中添加300 000 U/kg外源纤维素酶能够提高断奶羔羊饲粮体外干物质表观消化率，促进体外瘤胃发酵，增强微生物蛋白质的合成，提高NH3-N的利用率[40]；酶制剂、菌制剂以及酶制剂与菌制剂混合处理可以提高玉米秸秆青贮料发酵品质、营养成分以及瘤胃降解率[41]。结果表明，添加外源酶制剂可以降低瘤胃pH值，改变各挥发性脂肪酸含量，利于羊的生长发育。3.2.2对羊瘤胃微生物种群的影响典型的瘤胃功能依赖微生物附着和底物的酶促降解，这一功能可以通过改变微生物种类或其代谢而改变，从而对反刍动物的生产性能产生下游影响。大量研究表明，饲料中添加外源酶制剂可以有效改善瘤胃微生物种群结构，对瘤胃发酵及动物生产性能产生显著影响[42]。Ribeiro等[43]认为，日粮中添加外源重组纤溶酶可以改变羔羊瘤胃微生物群，降低料重比，极显著提高饲喂前期羔羊的平均日增重。李燕[11]认为，在日粮中添加外源纤维素酶可以改善瘤胃发酵，增加瘤胃纤维分解菌的数量，但不影响甲烷的排放量。庄苏等[44]使用外源纤维水解酶处理羊草与山羊瘤胃液共培养，发现发酵早期反应体系中木聚糖酶、内切葡聚糖酶与外切葡聚糖酶的活性显著升高，反应体系中总挥发性脂肪酸的产量也升高，极大改善瘤胃发酵特性。贾鹏[45]发现，在杜寒杂交肉羊生产中添加1.1%的酶菌复合制剂可以显著提高试验羊瘤胃液中微生物蛋白浓度，乙酸比例和乙酸/丙酸比值显著降低，虽然对肉羊瘤胃微生物α-多样性、β-多样性无显著影响，但可使肉羊瘤胃中存在一定比例独有的微生物，羔羊瘤胃中拟普雷沃菌属比例显著高于其他各组。陈宇[46]认为，在湖羊的全混合日粮中添加10 mg/kg外源酶可以极显著提高培养液中细菌浓度，极显著降低产甲烷菌浓度，促进纤维素降解菌生长繁殖。李燕[11]认为，添加0.2%的纤维素酶可以使波杂羊白色瘤胃球菌、产琥珀酸纤维拟杆菌、溶纤维丁酸弧菌及原虫等分解纤维的微生物含量极显著增加，添加0.2%的复合酶可以使黄色瘤胃球菌含量显著下降。因此，添加外源酶制剂可以影响瘤胃微生物种群结构，有效改善瘤胃发酵特性，增强瘤胃发酵能力。在羊的日粮中添加外源酶制剂，可以在不改变瘤胃发酵模式的基础上改善瘤胃发酵参数和微生物种群结构，增强瘤胃微生物发酵能力，促进羊对碳水化合物的消化吸收和对蛋白质的利用率，进一步改善羊的生产性能。4结论外源酶制剂的作用机理主要包括3个层面：外源酶预处理饲料以增加底物消化率；外源酶在瘤胃内以直接或间接方式与瘤胃微生物协同分解饲料底物；外源酶增强后段消化道的消化能力。外源酶制剂可以降解秸秆纤维结构，改善饲料营养成分，改善反刍动物生长性能与屠宰性能。但是，外源酶制剂的使用效果受到酶的种类、活性、添加方式和添加剂量及动物种类、生理状况、饲养管理等因素的影响。目前，酶制剂产品开发缺乏统一标准，不同企业产品酶活之间无可比性，实际应用中很难建立统一的剂量规格。因此，为了在养羊生产中正确应用外源酶制剂，应该规范饲用酶制剂生产标准，重点阐明饲用外源酶制剂及酶制剂间的作用机理，提高酶制剂自身的稳定性和耐受性，确定酶制剂的作用方式和添加剂量，有目标地筛选对环境适应性更强的酶制剂。