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pigren · 發(fā)表于 2008-6-5 10:39:14

NSP酶的作用機(jī)理及其在家禽小麥型日糧中的應(yīng)用

袁旭鵬
賀建華
王建輝

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)研究所
長沙
410128)

摘要：本文綜述了小麥的營養(yǎng)特性及NSP的抗?fàn)I養(yǎng)特性，NSP的種類、作用機(jī)理及其在家禽小麥型日糧中的應(yīng)用效果，為在家禽小麥型日糧中合理使用NSP酶提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：NSP酶小麥家禽作用機(jī)理
近年來，一些國家對谷物飼料中非淀粉多糖(Non-starchPolysaccharides，NSP)及其抗?fàn)I養(yǎng)作用進(jìn)行了大量研究，并利用外源非淀粉多糖酶，使在畜禽日糧中大量使用小麥成為可能。因此，飼用酶制劑的開發(fā)和利用成為近十年的研究熱點之一。本文就非淀粉多糖酶制劑在家禽小麥型日糧中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。
1．小麥的營養(yǎng)特性
小麥作為飼料有很多優(yōu)點：一是小麥的蛋白質(zhì)、賴氨酸的含量高于玉米，蘇氨酸含量與玉米相當(dāng)。用小麥替代玉米作為能量飼料，可降低配合飼料中豆粕的用量；二是小麥中的總磷含量高于玉米，而且利用率高，這是由于小麥中含有植酸酶，能分解植酸而獲得無機(jī)磷(魏鳳仙，2002)；三是小麥含B族維生素和維生素E較多，銅、錳、鋅較高，但維生素A、D、K略少(見表1)。
但是，小麥取代玉米飼喂畜禽，飼喂的效果差，產(chǎn)蛋雞飼料的轉(zhuǎn)化率下降，易產(chǎn)臟蛋；飼喂肉用仔雞時，常引起墊料過濕，氨氣過多，從而使生長受抑制，跗關(guān)節(jié)損傷和胸部水腫發(fā)病率增加，宰后等級下降等等。引發(fā)這些問題的主要原因是小麥中含有一定量的抗?fàn)I養(yǎng)因子-NSP(包括纖維素、戊聚糖、混合鏈β－葡聚糖、果膠多糖、甘露聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖和木葡聚糖等。這些非淀粉多糖的類型及含量見表２（王冉譯，１９９８）。因此，加強(qiáng)對小麥中ＮＳＰ的抗?fàn)I養(yǎng)機(jī)理研究，降低其抗?fàn)I養(yǎng)作用，成為提高動物采食量、營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、生產(chǎn)效率的重要手段。
２．ＮＳＰ的抗?fàn)I養(yǎng)特性
由于許多植物性飼料原料，特別是非常規(guī)的谷物飼料原料中含有較高水平的ＮＳＰ，限制了這些飼料原料在畜禽飼糧中的應(yīng)用（馮定遠(yuǎn)和吳新連，２００１）。ＮＳＰ是植物組織中由多種單糖和糖醛酸經(jīng)糖苷鍵連接而成的，大多有分支的鏈狀結(jié)構(gòu)，常與無機(jī)離子和蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，是細(xì)胞壁的主要成分，一般難于被單胃動物自身分泌的消化酶所分解。非淀粉多糖主要分為水溶性非淀粉多糖ＳＮＳＰ，如木聚糖、β－葡聚糖、甘露聚糖、果膠等和非水溶性非淀粉多糖ＮＮＳＰ，如纖維素、木質(zhì)素等。ＮＳＰ主要是阿拉伯木聚糖，另一種比較重要的ＮＳＰ是β－葡聚糖，在研究ＮＳＰ的抗?fàn)I養(yǎng)作用時，主要是集中在阿拉伯木聚糖，尤其是小麥型日糧。ＮＳＰ的抗?fàn)I養(yǎng)作用概括起來主要有以下幾個方面：
?(１)?ＮＳＰ溶于水后，能顯著增加食糜的黏性，改變食糜的物理特性和腸道的生理活性?Ａｎｎｉｓｏｎ，１９９１?。食糜黏性提高，減少了消化酶與飼料中各種營養(yǎng)物質(zhì)的接觸機(jī)會?Ｗｈｉｔｅ等，１９８３，還造成已經(jīng)消化了的養(yǎng)分向小腸壁的擴(kuò)散速度減慢，降低了已被消化養(yǎng)分的吸收?Ｅｗａｒｄ等，１９８８；Ｉｋｅｇａｍｉ等，１９９０。
?(２)?高親水性的ＮＳＰ能與腸粘膜表面的脂類微團(tuán)和多糖蛋白復(fù)合物相互作用，導(dǎo)致黏膜表面水層厚度增加。表面水層厚度是養(yǎng)分吸收的限制因素，從而降低了營養(yǎng)物質(zhì)的吸收?Ｊｏｈｓｏｎ和Ｇｅｅ，１９８１?；ＮＳＰ可通過其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)吸收超過自身重量數(shù)倍的水分，改變其物理特性，可抵制腸道的蠕動，從而降低消化能力；ＮＳＰ表層帶負(fù)電荷的活性物質(zhì)，可吸附Ｃａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｎａ＋等離子以及有機(jī)質(zhì)，造成這些物質(zhì)的利用受阻。
?(３)?飼糧中黏性多糖還能直接結(jié)合消化道中的多種消化酶，使消化酶不能與底物發(fā)生反應(yīng)ＬＯＷ，１９８９；腸道中營養(yǎng)物質(zhì)消化率發(fā)生改變，會打破腸道微生態(tài)平衡Ｖａｈｊｅｎ等，１９９８。
在動物生產(chǎn)中，ＮＳＰ最重要的作用就是降低飼料的表觀代謝能?ＡＭＥ?，另外就是降低了動物對飼料中各種營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，如：降低氨基酸消化率。
３．ＮＳＰ酶的種類及作用機(jī)理
３.１ＮＳＰ酶的種類
ＮＳＰ酶包括半纖維素酶、纖維素酶和果膠酶，其中半纖維素酶主要包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和半乳糖酶；纖維素酶包括Ｃ１酶、Ｃｘ酶和β－葡聚糖酶。
３.２作用機(jī)理
ＮＳＰ酶作用機(jī)制國內(nèi)外已有很多研究。研究主要集中在降低食糜粘度、破碎細(xì)胞壁、減少后腸道有害微生物數(shù)量和調(diào)節(jié)代謝激素的分泌等方面。
“黏性”機(jī)制：麥類中ＮＳＰ不但不為畜禽內(nèi)源酶所消化，而且其中水溶性ＮＳＰ具有很高的黏性。水溶性ＮＳＰ增加小腸食糜黏度，阻礙養(yǎng)分和消化酶的擴(kuò)散和相互接觸，因而阻礙養(yǎng)分被消化酶所消化；同時水溶性ＮＳＰ和小腸刷狀緣的多糖—蛋白質(zhì)復(fù)合物相互作用，在小腸黏膜上形成一種較厚的穩(wěn)定水層，阻礙已消化的養(yǎng)分在小腸黏膜上的吸收。在麥類日糧中加入ＮＳＰ酶?木聚糖酶、β－葡聚糖酶、纖維素酶、果膠酶等?，可降解水溶性ＮＳＰ，降低食糜黏度，使由黏性引起的抗?fàn)I養(yǎng)作用消失，提高畜禽生產(chǎn)性能和健康水平。
“細(xì)胞壁”機(jī)制：麥類日糧中各種植物性飼料原料都由無數(shù)植物細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞壁包裹著淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)。細(xì)胞壁主要由半纖維素、纖維素、果膠和木質(zhì)素等構(gòu)成，飼料粉碎工序難以破壞細(xì)胞壁，單胃動物消化酶也無法消化細(xì)胞壁物質(zhì)，而ＮＳＰ酶能降解細(xì)胞壁中的細(xì)胞壁物質(zhì)，使細(xì)胞壁崩解，釋放出被細(xì)胞壁包裹的養(yǎng)分，為動物所利用見圖１。在體外模擬豬胃腸道條件下，ＮＳＰ酶使１７％蛋白質(zhì)和４０％粗灰分從細(xì)胞壁水不溶性ＮＳＰ中釋放出來?Ａｕｌｒｉｃｈｅｔａｌ，２００１。
“微生物”機(jī)制：單胃動物腸道中寄生了大量微生物。由于麥類日糧中的ＮＳＰ不為單胃動物內(nèi)源酶所消化，進(jìn)入回腸后，引起微生物發(fā)酵和大量增殖，進(jìn)而消耗進(jìn)入回腸的養(yǎng)分。加入復(fù)合酶后，降解回腸ＮＳＰ，減少微生物數(shù)量，提高回腸養(yǎng)分吸收利用率，減少單胃動物下痢等腸道疾病。另一方面，一部分ＮＳＰ被復(fù)合酶降解成寡糖，進(jìn)入盲腸，盲腸中寄生的細(xì)菌可發(fā)酵寡糖生成單糖為動物提供養(yǎng)分。
“內(nèi)分泌”機(jī)制：添加復(fù)合酶到畜禽麥類日糧中，提高血液中Ｔ３、甲狀腺素、促甲狀腺素、胰島素、胰島素樣生長因子、生長激素、胰高血糖素等激素水平，通過調(diào)節(jié)代謝激素的分泌而提高畜禽的生產(chǎn)性能?劉燕強(qiáng)，１９９８；韓正康，２０００；艾曉杰等，２０００；高峰等，２０００
４．NSP酶在家禽小麥型日糧中的應(yīng)用效果
小麥ＮＳＰ中，阿拉伯木聚糖含量相對較高，因此在小麥型日糧中添加的復(fù)合酶應(yīng)以木聚糖酶為主，β－葡聚糖酶等為輔。２５％澳大利亞小麥屬于“低代謝能”小麥?Ｍｏｌｌａｈ等，１９８３，我國小麥ＮＳＰ含量屬于中等偏高水平?劉強(qiáng)，１９９８。大量研究證明，在小麥型日糧中添加ＮＳＰ酶能提高家禽的生產(chǎn)性能，但也有一些研究指出：添加ＮＳＰ酶制劑對家禽生產(chǎn)性能的改善作用不明顯表３。
還有研究表明：肉仔雞小麥日糧中添加復(fù)合酶，能降低小腸食糜黏度?Ｐ＜０．００１Ｍｅｎｇ等，２００４；Ｗｕ等，２００４；提高?Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．０１?ＡＭＥ?２－４％?和干物質(zhì)、有機(jī)物、氨基酸、淀粉、脂肪、ＮＳＰ消化率?Ｓｖｉｈｕｓ，２００１；Ｍｅｎｇ等，２００４；Ｗｕ等，２００４?；均衡體重，降低死亡率?ＭｃＣｒａｃｋｅ等，２０００；Ｇａｏ等，２０００；Ｍｅｎｇ等，２００４；Ｗｕ等，２００４?；降低胰腺相對重量、小腸相對重量和長度、提高回腸絨毛高度?Ｗｕ等，２００４?；提高?Ｐ＜０．０５?血中胰島素樣生長因子－Ｉ?ＩＧＦ－Ｉ?、三碘甲腺原氨酸?Ｔ３?和胰島素水平?Ｇａｏ等，２０００?。用小麥替代玉米—豆粕型日糧中部分甚至全部玉米，降低?Ｐ＜０．０５?小腸食糜黏度、死淘率，提高能量利用率和蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉消化率?Ｐ＜０．０５?，達(dá)到甚至超過玉米日糧的飼喂效果?Ａ１－Ｈｏｍｉｄａｎ等，２０００?。蛋雞小麥日糧中添加ＮＳＰ復(fù)合酶也有良好的飼養(yǎng)效果，能降低?Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．００１?腸道食糜黏度?Ｌａｚａｒｏ等，２００３?；提高?Ｐ＜０．０１或Ｐ＜０．００１?ＡＭＥ和干物質(zhì)、脂肪、ＮＳＰ消化率?Ｌａｚａｒｏ等，２００３?；降低?Ｐ＜Ｏ．０１?臟蛋率?Ｌａｚａｒｏ等，２００３。
５．展望
目前，酶制劑日益廣泛地用于飼料，隨著酶制劑研究的深入，開發(fā)具有高效和穩(wěn)定效果的非淀粉多糖酶用于小麥型日糧，小麥完全可以作為替代全部玉米作為能量飼料，以增加飼料原料選擇。同時要打破小麥只用作糧食作物的觀念，針對我國的具體國情，對小麥用于飼料進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，從而優(yōu)化飼料資源結(jié)構(gòu)。
?參考文獻(xiàn)?略