纖維素酶

zhangyufuu · 發(fā)表于 2009-5-3 07:08:20

纖維素酶及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

作者：來(lái)源：時(shí)間：2008-7-16 15:02:01 閱讀：91次

　　1.纖維素的結(jié)構(gòu)及其理化特性纖維素是由毗喃葡萄糖以β-1，4-糖苷鍵連接成的線性大分子物質(zhì)。在分子主鏈上，每一個(gè)葡萄糖殘基與相鄰的葡萄糖殘基互相旋轉(zhuǎn)180°。植物纖維素的聚合度(degreeofpolymerization)約為14000；微生物纖維素聚合度約為3500；商品纖維素聚合度在50～5000之間。植物纖維素的高聚合度、毛細(xì)管結(jié)構(gòu)、木質(zhì)素(lignin)和半纖維素(hemicellulose)所形成的保護(hù)層及其超分子結(jié)構(gòu)中具有高結(jié)晶度(一般在30%～80%之間)的結(jié)晶區(qū)(crystalline)，存有大量氫鍵(包括分子鏈內(nèi)、鏈間及分子鏈與表面分子之間形成的氫鍵)，是造成纖維素難以被利用的根本原因。從高效和環(huán)保的角度出發(fā)，纖維素被徹底分解而又無(wú)污染的一條有效途徑，便是利用纖維素酶(cellulase)的水解作用?？墒钱?dāng)前纖維素酶的高昂費(fèi)用，是其難以被推廣應(yīng)用的主要因素。過(guò)去的一些研究表明，對(duì)含纖維素物質(zhì)進(jìn)行一定的前處理，但也僅是在較低的程度上提高了纖維素酶的水解效率。一些高產(chǎn)菌株的獲得，在目前條件下也難以大幅度降低纖維素酶的成本，還需要開(kāi)展更廣泛而深入的研究。　
　　2.纖維素酶的營(yíng)養(yǎng)作用纖維素酶作為飼料添加劑，其在動(dòng)物體內(nèi)的功能主要有:

　　2.1補(bǔ)充內(nèi)源酶特別是對(duì)于草食動(dòng)物來(lái)說(shuō)，可以補(bǔ)充體內(nèi)微生物形成纖維素酶量的不足。如同時(shí)增加其他酶制劑如半纖維素酶、淀粉酶、果膠酶和蛋白酶等，它們與纖維素酶協(xié)同作用于天然纖維素原料，可以更多的形成葡萄糖及揮發(fā)性脂肪酸為動(dòng)物利用。

　　2.2改善胃中微生態(tài)環(huán)境纖維素酶可促進(jìn)有益微生物生長(zhǎng)，提高微生物對(duì)飼料的分解，同時(shí)增加單細(xì)胞蛋白含量。

　　2.3消除抗?fàn)I養(yǎng)因素纖維素酶可降低因果膠、半纖維素、葡聚糖和戊聚糖溶解在水中而產(chǎn)生的粘性，促進(jìn)內(nèi)源酶的擴(kuò)散。

　　2.4提高粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的消化率可促進(jìn)對(duì)與細(xì)胞壁結(jié)合的礦物質(zhì)的吸收。

　　2.5提高小腸絨毛的完整性促進(jìn)小腸對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

　　2.6對(duì)于無(wú)瘤胃動(dòng)物可改善消化道的環(huán)境，增加酸度，激活胃蛋白酶。

　　3.纖維素酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用在纖維素酶的應(yīng)用上，研究者已經(jīng)從能源開(kāi)發(fā)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品工業(yè)、釀造業(yè)、紡織業(yè)以及環(huán)境污染治理等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛研究，且取得了一定效果。纖維素酶作為飼料添加劑應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)，其使用方法有體外酶解法和體內(nèi)酶解法兩種。前者因費(fèi)工費(fèi)時(shí)和成本較高而研究較少，后者相對(duì)簡(jiǎn)單易行而被普遍采用。尹清強(qiáng)等在黑白花奶牛日糧中添加纖維素酶50g/頭?d，產(chǎn)奶量提高8.9%，飼料效率提高10.0%。吳明樓也以奶牛為研究對(duì)象得出了纖維素酶提高奶產(chǎn)量并對(duì)奶質(zhì)無(wú)影響的結(jié)果。前蘇聯(lián)學(xué)者在綿羊日糧中加入0.25%纖維素酶，可明顯提高日增重、粗纖維消化率和羊毛產(chǎn)量，飼料效率提高了7.3%-13.1%。尹清強(qiáng)等添加30g/只?d纖維素酶到綿羊日糧中，使處于牧草豐盛期和枯萎期的綿羊日增重分別提高153.41%和4.91%，羊毛產(chǎn)量提高5.04%。陳俠甫等在梅花鹿生茸期的日糧中添加纖維素酶50g/頭?d,可提高鹿茸產(chǎn)量17.38%-31.81%，平均每頭增產(chǎn)干茸129g,且使粗蛋白質(zhì)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)和纖維消化率分別提高11.31%、21.65%、17.78%和8.72%。陳俠甫還以兔為研究對(duì)象，在其日糧中加入4g/只.d的纖維素酶，兔日增重提高了19.29%。在非草食動(dòng)物的日糧中添加纖維素酶的研究中，也得到了令人滿意的結(jié)果。日本學(xué)者將0.2%的纖維素酶加到肉雞日糧中，可提高日增重5%～10%、飼料效率3%～7%。王懷凡等在蛋雞日糧中添加0.1%纖維素酶，結(jié)果使產(chǎn)蛋率提高10.8%，蛋重提高1.7%，料蛋比下降14.6%。裴相元等在鵝日糧中加入0.75%纖維素酶后，結(jié)果日增重提高了8.92%，飼料效率提高了15.34%，降低了5.1%～7.8%的飼料消耗量。此外纖維素酶在草食家畜胃腸疾病的治療方面也有一定應(yīng)用?；诙嗄甑难芯?，陳俠甫等認(rèn)為，纖維素酶對(duì)馬急慢性消化不良、便秘、牛瘤胃膨脹、瘤胃積食等疾病具有明顯療效。經(jīng)過(guò)10個(gè)獸醫(yī)院379例治療試驗(yàn)，治愈率達(dá)98.9%。研究者們一致認(rèn)為該纖維素酶制劑具有療效高、療程短、使用方便、無(wú)副作用和費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。一些研究證明，纖維素酶通過(guò)促使飼料中纖維素半纖維素的分解，一方面直接降低它們的致病因素，另一方面使可溶性物質(zhì)含量增加，促進(jìn)有益微生物的活動(dòng)，從而有益于健康。另外纖維素酶產(chǎn)生菌所形成的其他一些物質(zhì)可調(diào)整胃腸道菌群，促使廢物和有害物的排出。

　　4.小結(jié)纖維素酶作為一種新型飼料添加劑，無(wú)論在動(dòng)物生產(chǎn)中還是在環(huán)境保護(hù)中都確實(shí)起到了一定的作用，有非常好的應(yīng)用前景。但目前纖維素酶在實(shí)際應(yīng)用中取得的成效與預(yù)期的目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。

　　其原因主要有二:1)技術(shù)上的原因。由于纖維素酶是一種微生物制劑，它對(duì)溫度、濕度、酸堿度十分敏感，生產(chǎn)纖維素酶在保管、加工等過(guò)程中，處理不當(dāng)就會(huì)失活，影響應(yīng)用效果。對(duì)于不同酶活性的纖維素酶產(chǎn)品、不同的飼養(yǎng)對(duì)象、不同的飼料品種、纖維素酶的適合添加水平、添加時(shí)間和方法都應(yīng)有所區(qū)別。2)標(biāo)準(zhǔn)上的原因。纖維素酶作為新型飼料添加劑進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)時(shí)間不長(zhǎng)，所以纖維素酶的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，特別是添加纖維素酶以后的飼料產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)還是空白。我們應(yīng)組織制定和頒布纖維素酶及添加纖維素酶飼料產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方。