畜牧人

標(biāo)題: 飼用β-甘露聚糖酶的選用 [打印本頁]

作者: mche2005 時(shí)間: 2009-5-3 15:52
標(biāo)題: 飼用β-甘露聚糖酶的選用
本帖最后由 mche2005 于 2009-5-4 14:55 編輯

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這個資料挺好的。

飼用β-甘露聚糖酶的選用

陳權(quán)軍
李偉

(北京博仕奧生物技術(shù)有限公司，北京 102434）

甘露聚糖是以1, 4-β-D-吡喃甘露糖苷鍵連結(jié)而成的線狀多糖，如果主鏈某些殘基被葡萄糖取代，或半乳糖通過1, 6-α-糖苷鍵與甘露糖殘基相連形成分枝，則稱之為異甘露聚糖，主要有半乳甘露聚糖（galactomannan）、葡甘露聚糖（glucomannan）、半乳葡甘露聚糖（galactoglucomannan）（龍健兒等，1998）。豆粕中甘露聚糖屬于半乳甘露聚糖（galactomannan）。上述物質(zhì)構(gòu)成了植物半纖維素的第二大組份，這些物質(zhì)的降解主要依靠的酶就是β-甘露聚糖酶（β- mannanase;endo-1, 4-β-D-mannan mannohydrolaser ，EC 3 .2 .1. 78 ）。

β-甘露聚糖酶是一種新型的工業(yè)酶制劑，她的研制是生物技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的重要課題；她可廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、造紙、飼料、石油開采及精細(xì)化工等行業(yè)，對于自然資源的高附加值開發(fā)、發(fā)展生物技術(shù)改造化學(xué)工業(yè)，滿足資源、環(huán)境、能源、醫(yī)藥等領(lǐng)域內(nèi)的需求具有重要意義。β-甘露聚糖酶應(yīng)用在飼料工業(yè)中，提高飼料消化率，特別是改善玉米豆粕型日糧的能量利用率，得到廣泛的應(yīng)用。但由于飼料中組成成分（即酶的作用底物），動物消化道環(huán)境（即酶的作用條件——溫度、pH值）等因素決定了飼用酶與工業(yè)用酶有很大的區(qū)別，也就是說，:hehes: 工業(yè)用酶可以調(diào)整溫度、pH值等因素來適應(yīng)酶的最佳作用條件；但飼用酶只能選擇適應(yīng)于動物消化道內(nèi)起作用的酶。所以為減少使用的盲目性，提高β-甘露聚糖酶在飼料中應(yīng)用效果，需要從飼料類型、動物消化道生理特點(diǎn)來選擇一個高效的酶。

1
影響酶的作用三個最重要因子：底物、溫度、pH值

1.1
酶具有高度的專一性

酶促反應(yīng)非常高效、但也具高度的專一性的特點(diǎn)，如木聚糖酶只分解木聚糖、葡聚糖酶只分解葡聚糖，同樣甘露聚糖酶只分解甘露聚糖。但是同樣是甘露聚糖，也有半乳甘露聚糖（galactomannan）、葡萄甘露聚糖（glucomannan）、半乳葡萄甘露聚糖（galactoglucomannan）之分，也有水溶、水不可溶的差異。豆粕中甘露聚糖屬于水溶性半乳甘露聚糖（galactomannan）。

測定飼用酶時(shí)選用的底物應(yīng)接近飼料中的，這樣的酶在飼料中使用才有意義。如測定木聚糖酶用燕麥木聚糖要優(yōu)于樺木木聚糖，豆粕中甘露聚糖屬于水溶性半乳甘露聚糖，故測定飼用β-甘露聚糖酶應(yīng)選用水溶性的半乳甘露聚糖如sigma G0753，而不要用魔芋膠（一種水溶的葡甘露聚糖）。據(jù)我們實(shí)驗(yàn)室測定表明，一種進(jìn)口的飼用半乳糖苷酶用化學(xué)合成底物（p-NPGal）測定也許有活性，但用棉籽糖作底物時(shí)竟然沒活性，但用半乳糖苷酶的目的就是分解飼料中如棉籽粕、豆粕中含的棉籽糖和其衍生物水蘇糖等，這樣的酶就不能選擇用作飼用酶。

1.2
溫度對酶活力有很大影響
酶促反應(yīng)和大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)一樣，在一定范圍內(nèi)，溫度越高反應(yīng)越快，也就是酶活性越高。但不同來源的酶，對溫度的適應(yīng)性不一樣，但大多在30-60℃間。:hehes: 但在測定飼料用酶時(shí)應(yīng)選擇接近動物體溫的溫度作為選擇飼料酶的測定依據(jù)（如表1）。不同的測定溫度，酶活力差異很大，圖1所示是測定某一β-甘露聚糖酶的溫度特性，從中可以看出以40℃作為100%時(shí)，50℃是40℃的169%，60℃活力更是40℃的259%，增加了2倍多！

1.3
pH值是影響酶活力的重要因素
pH值也就是酸堿度，是酶起作用的重要外部環(huán)境。有些酶pH值范圍廣、有些窄，有酸性的、中性的、堿性的。從圖2可以看到，3種β-甘露聚糖酶在不同的pH值條件下有非常大的差異，究竟選擇哪個pH值高的酶來用作飼料用酶呢？這要根據(jù)目標(biāo)動物的消化道pH值來定。

2
動物生理與對飼料用酶的關(guān)系
2.1
不同恒溫動物的體溫
恒溫動物指在一定范圍內(nèi)通過自身調(diào)節(jié)保持相對恒定的體溫，在自然界中只有哺乳動物和鳥類，其他大部分包括魚類都是變溫動物。恒溫動物的體溫詳見表1，:hehes: 從表中可以看出，除草食動物馬、牛、騾等體溫在37-39℃之間，豬、雞、鴨的體溫在40℃左右，所以選取40℃的反應(yīng)溫度做為測定飼料用酶的標(biāo)準(zhǔn)溫度是較為合適的。較之現(xiàn)在飼料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中使用37℃會更恰當(dāng)些。:hehes: :hehes: :hehe: 當(dāng)前某些廠家飼料用酶仍然采用50℃甚至55℃作為測定飼用酶的溫度，這種脫離使用對象套用工業(yè)用酶標(biāo)準(zhǔn)的方法是很不科學(xué)的！不管酶的最適反應(yīng)溫度是多少，但在40℃左右的活性才是更接近畜禽體內(nèi)能發(fā)揮的的活性，我們可以稱之為有效酶活力，就象維生素和藥物的效價(jià)類似。

2.2
魚蝦等水生動物用酶的溫度選擇

魚蝦等水生動物屬于變溫動物，受水體溫度影響，以采食較為活躍的溫度如25-30℃作為選擇測定恰當(dāng)些。

2.3
飼用酶在動物體消化道內(nèi)作用位點(diǎn)及pH值要求

2.3.1
豬的消化道、pH值與外加酶的作用位點(diǎn)

食物先進(jìn)入豬口腔短暫咀嚼后進(jìn)入胃中，在有食物存在時(shí)胃pH值約為3.0，在胃中停留約1-2小時(shí)后，進(jìn)入小腸，十二指腸至空腸段小腸平均pH值為6.4（Makkink等1994），通過胃及小腸時(shí)間大約為4-5小時(shí)（Dierick和Decuypere 1994），但Mahsn（1982）研究的結(jié)果為7.5小時(shí)，這種變化與日糧組成、纖維水平、動物年齡等有關(guān)。

從消化過程可以看出，豬的消化特性與雞不一樣，食糜在消化道內(nèi)停留位點(diǎn)首先是胃部，第二位點(diǎn)在小腸段，所以外加酶制劑起作用的位點(diǎn)要么在胃起作用，但要求在pH3.0時(shí)有較高的活性，要么在小腸段起作用，要求在pH6.4時(shí)有較高的活性，但因?yàn)橐谖覆客Ａ?，所以也要求有較強(qiáng)的耐酸性和對抗胃蛋白酶的能力。

2.3.2
家禽消化道、pH值及外加酶的作用位點(diǎn)

對雞來說食物經(jīng)口腔進(jìn)入嗉囊（鴨鵝的食道膨大部）作短暫的貯存，嗉囊pH約為4.5,嗉囊會分泌一些粘液濕潤飼料，但一般認(rèn)為不含消化酶，一些細(xì)菌如乳酸菌在此處對飼料起一定的發(fā)酵作用。之后食物進(jìn)入腺胃和肌胃磨碎并與消化液混合消化，與豬類似，此pH在2.5左右，消化液主要是胃酸和胃蛋白酶，但停留時(shí)間很短（約0.3小時(shí)），很快食糜便進(jìn)入小腸作進(jìn)一步消化，小腸至空腸段pH值大約在5.8-6.0（Makkink等1994）。其它家禽胃腸道pH值見表2

:hehes: :hehes: :buyao: 肉仔雞食糜通過胃腸道上部（嗉囊、肌胃和小腸）可溶性標(biāo)記物的平均停留時(shí)間（MRT）分別為2.8，0.3和1.0小時(shí)（約需4小時(shí)到達(dá)小腸后部，Dierick和Decuypere，1994），停留時(shí)間最長的位點(diǎn)是嗉囊，小腸次之，肌胃時(shí)間最短。由此可見對雞來說嗉囊是外加酶的第一個理想作用位點(diǎn)，由于雞嗉囊pH為4.5，要求在此作用的酶在pH 4.5時(shí)有較高的活力，而肌胃停留的時(shí)間非常短，所以第二個外加酶的作用位點(diǎn)則應(yīng)在小腸段，此處食糜停留約1小時(shí)，pH5.8-6.0，故要求外加的酶在pH5.8-6.0時(shí)有較高活力。

3
飼用β-甘露聚糖酶的要求與選用

3.1
飼用β-甘露聚糖酶的要求

從以上對豬雞消化道生理的分析可以看出,要用在豬飼料中的β-甘露聚糖酶，應(yīng)選擇pH3.0（胃）、pH6.4（小腸）作為酶活力的測定pH值，只有這兩個pH之一有較高活性的酶才可以使用，當(dāng)然測定的溫度可選擇38-40℃。對雞來說有2個作用位點(diǎn)pH4.5（嗉囊）、pH6.0（小腸），同樣只有在這2個位點(diǎn)之一有較高的活性的β-甘露聚糖酶才可以用到雞上。

3.2
要清楚外加酶廠家的酶活力定義的測定條件

由于酶的測定沒有相對統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，β-甘露聚糖酶也是這樣，即使像植酸酶、纖維素酶、β-葡聚糖酶等有飼料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但使用的pH均為5.5，也是值得商討的，原因從上面分析可以知道，最典型的例子（見圖5），像國產(chǎn)的某一植酸酶（基因工程菌生產(chǎn)），實(shí)測最高活性pH在4.2（4692U/g），在pH5.5時(shí)只有（979U/g），但在pH3.0時(shí)有3357U/g，pH6.0時(shí)有2933U/g，在pH5.8時(shí)已沒有活性，說明該酶作用位點(diǎn)在胃或嗉囊，如果以pH5.5來作為測定標(biāo)準(zhǔn)，很難來評價(jià)該酶的有效性。

但很多商業(yè)廠家標(biāo)示的酶活力測定條件，并非考慮動物的需要。定義的條件五花八門，如有的pH用7.5，有的用5.3，溫度有的用50℃，有的甚至用55℃，多數(shù)出于自身的市場需要，這是一種不負(fù)責(zé)任的行為！表3就是對市場上2種β-甘露聚糖酶分析，從表3 看出在pH7.5酶1的活力最高，但pH6.0（小腸作用點(diǎn)）活力以酶2高得多，而且pH4.5時(shí)仍然有較高的活力，表明對雞來說嗉囊、小腸都可以起作用，所以用作飼料上酶2的效率要比酶1高得多，也就是說有效酶活力以酶2是最高。

3.3
小結(jié)：必須要重視外加酶對動物體的有效酶活力，而不要被廠家標(biāo)示活性而誤導(dǎo)

在相應(yīng)動物消化道內(nèi)表現(xiàn)出來的活性，我們可以稱之為有效酶活力，而不是廠家標(biāo)示的活力或按廠家提供標(biāo)準(zhǔn)測定的酶活力，只有有效酶活力高的外加酶才會有好的效果。

要比較有效酶活力的高低，首先要模仿酶在動物消化道內(nèi)的作用主要條件——底物、溫度、pH值。對于飼用β-甘露聚糖酶來說，底物應(yīng)選用水溶性半乳甘露聚糖（接近豆粕），溫度使用40℃，禽用酶使用pH4.5（嗉囊）和pH6.0（小腸），豬用酶用pH3.0（胃），pH6.4（小腸）來通過實(shí)驗(yàn)室測定酶活來作出初步評價(jià)，只有這樣測定出來酶活高的才有可能有好的使用效果，然后再用嚴(yán)密的動物試驗(yàn)來驗(yàn)證。

作者: mche2005 時(shí)間: 2009-5-4 16:07
這個帖子的黑色加重部分很有用的（標(biāo)題除外）。對于飼料酶制劑配方師和飼料配方師都是有很幫助的。
對于一些飼料酶業(yè)務(wù)員也有幫助，可以給飼料廠解釋的更清楚些。
這些加重的部分，也可以說明為什么總是會有飼料廠埋怨飼料酶效果不好的原因了。飼料酶的ph譜線和畜禽的ph譜線是否相符合，再就是外源酶是否耐內(nèi)源蛋白酶的酶解（仔豬、仔雞不用考慮內(nèi)源酶解），如果不能的話，自然就達(dá)不到所承諾的效果了。
要用這樣的飼料酶，增強(qiáng)飼料利用率，促進(jìn)吸收應(yīng)該是毋庸置疑的。

作者: akenuma 時(shí)間: 2010-10-14 11:46
相關(guān)資料很少，很珍貴

作者: as1985323123 時(shí)間: 2010-10-30 11:52
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

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