非淀粉多糖酶的作用機理及其在畜禽生產上的應用

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非淀粉多糖是谷物飼料中重要的抗營養(yǎng)因子，按照水溶性的不同，非淀粉多糖又可分為可溶性非淀粉多糖（SNSP）和不可溶性非淀粉多糖（INSP）， SNSP是降低脂肪、淀粉、和蛋白質營養(yǎng)價值的主要因素，它包括阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、果膠聚糖等。小麥、黑麥和小黑麥中含有大量的SNSP和INSP，其中SNSP主要是阿拉伯木聚糖，而燕麥和大麥中的SNSP主要是β-葡聚糖。單胃動物不能分解SNSP，所以它不具備營養(yǎng)作用。而且因為SNSP本身能結合大量的水，使采食動物消化道的食糜體積增大，粘度增加并行成凝膠，這會干擾消化酶的功能和吸收作用，影響食糜在小腸中滯留，引起微生物異常繁殖，造成動物生長受阻，降低飼料消化率和代謝能，所以它不僅是一種非營養(yǎng)因子，還是一種抗營養(yǎng)因子。目前，消除非淀粉多糖抗營養(yǎng)作用最有效的辦法是添加非淀粉多糖酶制劑。1、非淀粉多糖酶的作用機理
1.1降低胃腸道食糜粘性

SNSP的高粘稠性是影響單胃動物腸道功能的主要因素。研究表明，非淀粉多糖酶使麥類飼糧中高濃度的SNSP水解成多糖片段。隨著SNSP自身粘性的降低，腸內容物的粘度也隨之降低，從而使食糜在消化道中更易于轉運，加速排空速度，提高內源消化酶的擴散速率，結果使動物采食量增加，養(yǎng)分從糞便中浪費減少，日增重提高，料重比下降，并使糞便粘度降低，發(fā)揮促生長和提高飼料轉化率的作用。
1.2提高內源酶活性
在富含SNSP的飼糧中相應的添加一定量的非淀粉多糖酶，能激活內源酶的分泌，提高內源消化酶的活性，也能克服幼年動物由于內源酶產生不足所引起的消化不良。Thaker（2002）的仔豬試驗發(fā)現(xiàn)，酶制劑提高腸內容物中的總蛋白水解酶、淀粉酶和脂肪酶活力。高寧國等（1996）報道，在以大麥為主的肉鴨飼糧中，添加β-葡聚糖酶為主的酶制劑，21日齡時，使食糜上清液的淀粉酶活力提高了75%。
1.3減少有害微生物繁殖
胃腸道微生物區(qū)系的過度發(fā)酵會干擾消化的正常生理過程，完整的SNSP的提高將以有害的方式增加小腸中發(fā)酵微生物的活性。非淀粉多糖酶制劑的添加可以降低養(yǎng)分在腸道的蓄積，從而改變腸道微生物菌群生長繁殖的環(huán)境，減少有害菌的繁殖，并能使腸壁變薄，改善營養(yǎng)物質的吸收，同時可降低膽汁酸鹽的早期解離，有助于脂肪的消化。另外，后腸道發(fā)酵和動物后腸道有害微生物數(shù)量的降低，可減少仔雞下痢、仔豬腹瀉等畜禽腸道疾病，提高畜禽健康水平和改善生產性能。
1.4破壞細胞壁結構
可溶性非淀粉多糖是細胞壁構成成分之一，非淀粉多糖酶通過降解相應的多糖片段，可打破細胞壁堅固結構，使細胞壁包裹的各種養(yǎng)分物質充分釋放出來。另外，細胞壁本身含有一些蛋白，與非淀粉多糖之間形成牢固的化學鍵，很難被消化。添加酶后，可使這些交聯(lián)于細胞壁的蛋白釋放出來，使之得到消化和利用。
1.5提高機體免疫力
    韓正康（1996）報道，在28日齡肉雞的大麥飼糧中添加0.1%的復合酶，使雞血清清蛋白含量顯著提高，γ-球蛋白含量明顯減少，A/G增加（P＜0.05），脾臟和法氏囊與體重比及成熟淋巴細胞數(shù)均比對照組提高，細胞轉化率提高74.15%（P＜0.01）。這表明，添加非淀粉多糖酶可提高肉雞的免疫力。其具體途徑如下：1. 營養(yǎng)是動物機體產生免疫力的決定因素之一。Friesen（1992）的研究已經表明：蛋白-能量缺乏，使動物發(fā)病率和死亡率顯著提高，并可造成免疫器官發(fā)育異常。營養(yǎng)對細胞免疫、體液免疫、補體功能和白細胞吞噬作用都有極大的影響。添加酶制劑后，使更多的養(yǎng)分釋放出來，從而加強機體免疫力。2. 機體內有多種激素（如糖皮質激素）能影響到淋巴細胞和巨噬細胞的機能，T3、T4、GH和催乳激素（PRL）表現(xiàn)出明顯的免疫調節(jié)因子作用，而非淀粉多糖酶能夠參與眾多激素調節(jié)作用。3. 酶制劑可使非淀粉多糖降解成一些寡糖及其衍生物，如豆粕中甘露聚糖降解為甘露寡糖，后者可防止致病菌在后腸道定植，減輕病原菌對機體的毒害作用，提高畜禽免疫力和健康水平。
1.6改善家禽神經內分泌
非淀粉多糖酶不僅影響消化和吸收，也影響了營養(yǎng)物質的代謝和參與有關激素的調節(jié)作用。酶制劑參與激素調節(jié)主要有以下4種途徑：1. 在飼糧中添加酶后，提高了營養(yǎng)物質消化、吸收和利用，釋放的營養(yǎng)成分引起相應激素水平發(fā)生變化；2. 有的物質（如碳水化合物）除具有營養(yǎng)作用外，還具有激素樣的活性，酶能增進或抑制某些激素的活性（萊恩斯等，1995）；3. 酶制劑作為微生物發(fā)酵產物，可能含有生理性活性肽，這些肽作用于神經內分泌系統(tǒng)的細胞受體發(fā)生生理效應；4. 飼糧經酶處理后，可能產生生理性活性寡糖，參與機體的神經內分泌，影響代謝，從而促進生長。
2、 非淀粉多糖酶在畜禽生產中的應用
2.1在家禽生產中的應用
眾多試驗表明，加入非淀粉多糖酶制劑可提高大麥、燕麥、小麥的代謝能、飼料轉化率以及飼料干物質、脂肪、蛋白質的利用率，降低了畜禽腸道內容物的粘度和排泄物中的水分，減少了腸道中的微生物，增加了豆科植物的營養(yǎng)價值，減少了胃腸道消化器官的相對重量（Newma等, 1978; Rotter等，1989；Friesen等，1992；Marquardt等,1994; Scanens等,1995; Michael等 ,1998; Gracia 等,2003）。Choct等（1995）報道，在肉雞的小麥飼糧中，阿拉伯木聚糖含量與表觀代謝能、氮沉積、飼料轉化率和增重呈負相關，含4%阿拉伯木聚糖的小麥飼糧，使淀粉、蛋白質和脂肪的消化率分別下降，而在添加木聚糖酶后，表觀代謝能、增重、飼料轉化率、蛋白質沉積率及糞便污染都得到了改善。朱元招等（1999）在對1日齡櫻桃谷肉鴨的飼養(yǎng)試驗中發(fā)現(xiàn)，添加酶制劑1（以β-葡聚糖酶、木聚糖酶、蛋白酶與果膠酶為主）和酶制劑2（以淀粉酶、木聚糖酶與蛋白酶為主）的試驗組比對照組的日增重分別高出5.57%和4.59%，料重比分別降低6.97%和4.83%，稀糞率也均顯著下降，而各組死亡率未見明顯差異。
2.2在豬生產中的應用
非淀粉多糖酶能降低豬飼料成本，減少飼料浪費。它和蛋白酶組成的酶制劑應用于仔豬，能提高仔豬日增重，降低仔豬死亡率，且能使蛋白質消化率提高3%，氨基酸濃度提高3%-5%（P＜0.01），纖維素消化率提高17%（P＜0.01），氮利用率提高10%（P＜0.01），蛋白質沉積率提高9%（P＜0.01）（Rotter等，1990）。許梓榮等（1999）在研究木聚糖酶、葡聚糖酶和纖維素酶組成的復合酶制劑（GXC）對56日齡仔豬消化性能的影響時發(fā)現(xiàn)，在含35%麥麩的飼糧中添加GXC30mg/kg，使干物質，粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分的表觀消化率分別提高11.23%、10.49%、30.83%、66.13%、29.44%；腸內容物粘度、糞中大腸桿菌數(shù)和腹瀉頻率分別降低25.77%、88.51%、72.03%；胃、胰腺、小腸的相對重量分別降低9.48%、8.94%、7.29%；十二指腸內容物總蛋白水解酶和淀粉酶活性分別提高20.96%、5.66%；小腸絨毛高度2.94%，且微絨毛較長，數(shù)量多，均勻一致。
3、展望
能量飼料玉米的短缺已成為制約養(yǎng)殖業(yè)和飼料業(yè)發(fā)展的一個重要問題，用谷物取代部分玉米勢在必行。因此，消除谷物飼料中的抗營養(yǎng)因子已成為營養(yǎng)學家關注的熱點。目前最有效的方法就是在飼料中添加非淀粉多糖酶制劑，將大分子的多糖分解成多糖片段。所以非淀粉多糖酶制劑的開發(fā)應用將是動物營養(yǎng)學上一個重要的研究方向，具有廣闊的研究前景。