葡萄糖氧化酶在豬飼料中的研究進(jìn)展

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近年來(lái)，隨著早期隔離斷奶技術(shù)的應(yīng)用，母豬生產(chǎn)力得到提高，仔豬感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)降低，但是斷奶仔豬面臨日糧、環(huán)境、心理等多方面的應(yīng)激，易受到潛在病原菌的侵害，引發(fā)腹瀉。針對(duì)該階段的特殊情況，一般選擇安全性高、消化率高、抗?fàn)I養(yǎng)少，富含多種免疫活性因子的原料，同時(shí)在其中添加一定劑量的抗生素以達(dá)到促生長(zhǎng)的效果。但隨著抗生素的不規(guī)范使用、藥物殘留和耐藥性的出現(xiàn)，其對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)存在著潛在的威脅。1999 年，農(nóng)業(yè)部已將葡萄糖氧化酶作為允許使用的飼料酶制劑之一。2013年12月30日農(nóng)業(yè)部頒布的《飼料添加劑品種目錄》中限定產(chǎn)飼料級(jí)葡萄糖氧化酶的菌株為特異青霉或黑曲霉。

研究表明，葡萄糖氧化酶作為一種新型的飼料酶制劑具有耗氧、殺菌等方面作用，可以提高飼料的養(yǎng)分消化率，維持動(dòng)物腸道菌群的平衡，降低腹瀉率，提高飼料轉(zhuǎn)化率，可在一定程度上替代抗生素、益生菌和酸化劑，已成為研究學(xué)者和養(yǎng)殖企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

1、理化性質(zhì)
葡萄糖氧化酶（GOD）是一種有氧脫氫酶，能專(zhuān)一性氧化 β-D-葡萄糖為葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，廣泛分布于動(dòng)物、植物、微生物體內(nèi)。葡萄糖氧化酶為黃色或棕色液體，成品為淡黃色晶體粉末，易溶于水，50%丙酮、66%甲醇可使其沉淀，可以被弱酸性離子交換樹(shù)脂及氧化鋁吸附[ 1-2 ]。其是由兩個(gè)完全相同的糖蛋白用二硫鍵共價(jià)結(jié)合形成二聚體，其中一個(gè)單體糖蛋白以 β-折疊形式和部分輔基FAD緊密結(jié)合，另一個(gè)和β-D-葡萄糖以4個(gè)α-螺旋支撐1個(gè)反向平行的β-折疊形式結(jié)合。

2、檢測(cè)方法
葡萄糖氧化酶在使用和科研實(shí)驗(yàn)室都需要進(jìn)行酶活力的檢測(cè)。臨床診斷一般需要葡萄糖氧化酶的活力單位>100 U·mg-1，在大約pH=7時(shí)較為穩(wěn)定，且對(duì)底物葡萄糖專(zhuān)一性強(qiáng)。

Worthington 酶活力的檢測(cè)：葡萄糖在氧存在的情況下，經(jīng)葡萄糖氧化酶催化下生成葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，繼而在過(guò)氧化氫酶的作用生成水和氧氣。分解出的氧氣將鄰-聯(lián)二茴香胺氧化變成棕色物質(zhì)，并在436 nm處檢測(cè)溶液的吸光值?，F(xiàn)將目前使用的8種檢測(cè)葡萄糖氧化酶的原理、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)附表。

3、葡萄糖氧化酶在豬飼料中的應(yīng)用

3.1 改善飼料品質(zhì)
葡萄糖氧化酶在有氧情況下，可將葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，起到抗氧化和防霉的作用。研究表明，果汁和葡萄汁中添加一定量的葡萄糖氧化酶和葡萄糖，有利于降低 VC 的氧化率[ 3 ]。

故在飼料中添加一定量的葡萄糖氧化酶，可改善飼料的品質(zhì)并延長(zhǎng)保質(zhì)期。

3.2 提高飼料養(yǎng)分消化率
Zhao 等研究表明，肉雞日糧中添加葡萄糖氧化酶可顯著提高粗蛋白、鈣和磷的表觀消化率[ 4 ]。

湯海鷗等在仔豬日糧中添加葡糖糖氧化酶 100~200 g·t-1，研究表明，有利于改善其日均增重、日均采食量和料肉比，同時(shí)提高生產(chǎn)效益[ 5 ]。安文亭等研究表明，葡萄糖氧化酶可顯著提高仔豬日糧中能量、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪的消化率[ 6 ]。

這主要是因?yàn)槠咸烟窃谄咸烟茄趸负瓦^(guò)氧化氫酶催化下產(chǎn)生的產(chǎn)物可降低腸道pH，影響胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶等相關(guān)酶的活性[ 7 ]

3.3 抗腹瀉
葡萄糖氧化酶消耗胃腸道中游離的氧，將葡萄糖分解為葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，葡萄糖酸可降低胃腸道中的pH，激活消化酶活性，過(guò)氧化氫可抑制有害菌的生長(zhǎng)，維持腸道菌群的平衡，進(jìn)而達(dá)到降低腹瀉率的效果。研究表明，斷奶仔豬的日糧中添加葡糖糖氧化酶 200 mg·kg-1，顯著提高試驗(yàn)組的日均增重，顯著降低腹瀉率（P<0.05），但對(duì)日均采食量和料肉比均無(wú)顯著影響[ 8 ]。吳端欽等在斷奶仔豬日糧中分別添加葡萄糖氧化酶 20、30和40 mg·kg-1，試驗(yàn)為期34 d，發(fā)現(xiàn)添加30 mg·kg-1有利于斷奶仔豬日均采食量和日均增重的提高，腹瀉率降低，但無(wú)顯著性差異，這可能和仔豬自身差異、飼料管理和環(huán)境控制等因素有關(guān)[ 9 ]。葡萄糖氧化酶在抗腹瀉的效果驗(yàn)證上有待進(jìn)一步探討。

3.4 護(hù)肝
葡萄糖氧化酶可抑制黃曲霉、黑根霉、青霉等霉菌的生長(zhǎng)，可催化霉菌毒素在肝臟中的氧化還原反應(yīng)，加速毒素的降解達(dá)到護(hù)肝的目的。胡常英等研究表明，用 0.5%葡萄糖氧化酶 25 U·g-1（25 U·mL-1）可完全解除飼料中500 ppb濃度黃曲霉毒素 B1的毒性，主要是因?yàn)楹咸烟茄趸傅娘暳线M(jìn)入動(dòng)物胃腸道中，葡萄糖氧化酶的輔基對(duì)黃曲霉毒素 B1的呋喃環(huán)具有破壞作用，呋喃環(huán)打開(kāi)暴露出酸端，其四維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而降低毒素對(duì)胃腸道和肝臟的侵害[10]。

3.5 抑制有害菌，維持腸道菌群平衡
大腸桿菌是動(dòng)物腸道中的病原菌，可引發(fā)腹瀉和炎癥進(jìn)而造成養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)損失。葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化氫酶構(gòu)建的氧化還原體系在消耗氧的同時(shí)生成葡萄糖酸和過(guò)氧化氫。葡萄糖酸可在一定程度上降低腸道 pH，有利于腸道有益菌的生長(zhǎng)；過(guò)氧化氫積累到一定程度能有效防止沙門(mén)氏菌、大腸桿菌等腸道有害菌的生長(zhǎng)，進(jìn)而維持動(dòng)物腸道菌群的平衡[11-12]。葡萄糖酸能有效改善胃腸道的微生物區(qū)系，離體培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，葡萄糖酸能促進(jìn)食糜中產(chǎn)生更多的短鏈脂肪酸（腸道微生物能量的主要來(lái)源）[13]。

Zhao 等研究表明，在蛋雞日糧中添加葡萄糖氧化酶 0.4%后，試驗(yàn)組盲腸中有益菌乳酸桿菌顯著增加，大腸桿菌顯著降低（P<0.05）[14]。趙先國(guó)等研究表明，葡萄糖氧化酶有利于肉雞盲腸中乳酸桿菌和雙歧桿菌的增殖，大腸桿菌數(shù)量的降低，同時(shí)有利于空腸和回腸 pH 的降低[15]。湯海鷗等研究表明，仔豬日糧中添加葡萄糖氧化酶 100~200 mg·kg-1有利于維持腸道菌群的平衡，但當(dāng)添加量>400 mg·kg-1時(shí)，會(huì)影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能[16]。

3.6 保持腸道形態(tài)完整性
葡萄糖氧化酶發(fā)生反應(yīng)是一個(gè)需氧過(guò)程，可有效清除機(jī)體產(chǎn)生的自由基，維持腸道形態(tài)的完整性。梁振華研究表明，葡萄糖氧化酶可延長(zhǎng)烏雞球蟲(chóng)病的發(fā)病時(shí)間，降低死亡率[17]。也有研究表明，肉雞日糧中添加一定量的葡萄糖氧化酶有利于改善其十二指腸和空腸絨毛高度和隱窩深度[18]。楊久仙等在斷奶仔豬的日糧中添加葡萄糖氧化酶 0.1%~0.2%可降低胃腸道的pH，十二指腸絨毛高度和絨毛高度/隱窩深度顯著提高，進(jìn)而提高飼料消化率[19]。

3.7 可替代氧化鋅和抗生素使用
鋅是動(dòng)物機(jī)體所需的微量元素之一，是動(dòng)物機(jī)體多種酶的輔助因子，對(duì)于預(yù)防仔豬腹瀉有積極的意義，因此目前對(duì)于斷奶前后兩周仔豬日糧中添加高劑量的氧化鋅。但是長(zhǎng)期使用高劑量的氧化鋅，會(huì)損傷動(dòng)物的內(nèi)臟，影響后期豬皮毛、采食量的提高，更重要是對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染等不利影響。吳端欽等在基礎(chǔ)日糧添加氧化鋅3 000 mg·kg-1和基礎(chǔ)日糧添加葡萄糖氧化酶30 mg·kg-1相比，葡萄糖氧化酶組提高了主要營(yíng)養(yǎng)成分的表觀消化率，降低飼料成本，降低對(duì)環(huán)境的污染[ 9 ]。楊久仙等研究表明，日糧中添加適量的葡萄糖氧化酶，可減少或替代抗生素，進(jìn)而提高生產(chǎn)性能[19]。對(duì)于葡萄糖氧化酶替代氧化鋅和抗生素方面的研究較少，對(duì)于其在仔豬促生長(zhǎng)、抗腹瀉方面的添加量及添加比例有待進(jìn)一步的探討研究。

3.8 對(duì)母豬繁殖性能的影響
母豬的繁殖性能是影響?zhàn)B殖場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。目前母豬的日糧中無(wú)抗生素添加，定位欄飼養(yǎng)，運(yùn)動(dòng)量相對(duì)較少，易造成消化不良、便秘和體內(nèi)霉菌毒素累積等問(wèn)題。湯海鷗等在哺乳母豬日糧中添加葡萄糖氧化酶 0.1%，可有效改善母豬繁殖性能和哺乳仔豬的生產(chǎn)性能[16]。主要是因?yàn)楹咸烟茄趸革暳系竭_(dá)胃腸道后，以葡萄糖為底物生成葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，可提高飼料的消化率，預(yù)防和解除飼料中霉菌毒素的影響進(jìn)而改善母豬繁殖性能和仔豬的生產(chǎn)性能[20]。

4、展 望
葡萄糖氧化酶由于安全，無(wú)毒副作用，能起到去葡萄糖、脫氧保鮮、殺菌等作用被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥行業(yè)，在畜牧生產(chǎn)中也有較多報(bào)道。但是葡萄糖氧化酶不能被廣泛使用，主要是因?yàn)椋浩咸烟茄趸府a(chǎn)量低，酶活低，檢測(cè)方法復(fù)雜；其作用機(jī)制，在動(dòng)物機(jī)體的作用方式、作用條件、代謝過(guò)程有待進(jìn)一步探討；不同生理階段葡萄糖氧化酶的最適添加量；葡萄糖氧化酶無(wú)確定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和活性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；由于葡萄糖氧化酶對(duì)底物的專(zhuān)一性，目前對(duì)葡萄糖氧化酶檢測(cè)方法研究，普遍以葡萄糖為底物，但在實(shí)際生產(chǎn)中底物更多是一些大宗原料經(jīng)酶解后的中間體，故葡萄糖氧化酶的檢測(cè)方法有待進(jìn)一步探討。隨著葡萄糖氧化酶發(fā)酵、純化工藝日漸完善，檢測(cè)方法不斷完善規(guī)范化，綠色安全環(huán)保養(yǎng)殖理念深入人心，開(kāi)發(fā)葡萄糖氧化酶綠色飼料添加劑，將有利于畜牧業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

作者：王冰    來(lái)源：預(yù)混料家園