β甘露聚糖酶的研究

saturnbio · 發(fā)表于 2010-9-10 23:08:22

　　D-甘露聚糖酶(endo-β-1，4-mannanase)是一種新型的酶制劑，屬于一種半纖維素酶類，它除具有一般非淀粉多糖(NSP)酶類的作用——降解NSP，降低腸道粘度，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。近來很多研究表明，甘露聚糖酶還是一種多功能的促生長劑，因?yàn)樗梢源龠M(jìn)類胰島素生長因子IGF-I的分泌，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，提高瘦肉率;同時(shí)，它還可消除豆類中富含的β-甘露聚糖對葡萄糖吸收的干擾，極大提高餅粕，尤其是豆粕的能量利用率。實(shí)際使用中還可看出，添加了β-甘露聚糖酶后動(dòng)物的抵抗力及整齊度用量僅次于植酸酶，實(shí)際上它已超脫了傳統(tǒng)酶制劑的作用，一定程度上可以替代抗生素成為一種新型的促生長飼料添加劑。
　　1 β-甘露聚糖酶的作用機(jī)理
　　1.1去除β-甘露聚糖的抗?fàn)I養(yǎng)作用，提高能量利用率
　　β-1，4，D一甘露聚糖酶(β一1，4 D-mannanase，EC.3.2.1.78)，又簡稱為B一甘露聚糖酶(B-mannanase)，是一類能夠水解含有β-1，4，D-甘露糖苷鍵的甘露寡糖、甘露多糖的內(nèi)切水解酶，它屬于半纖維素酶類。甘露聚糖是以1，4-B-D-吡喃甘露糖苷鍵連結(jié)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，-a-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(glucornannan)、半乳葡甘露聚糖(galactoglucomannan)。上述物質(zhì)構(gòu)成了植物半纖維素的第二大組份，特別是β-半乳甘露聚糖和B一葡甘露聚糖是所有豆科(如豆粕和菜籽粕)植物細(xì)胞壁的組成成分，尤其在豆粕中含量最高(15～18g/kg)。
　　β-甘露聚糖除了消化率低之外，還對家禽具有多方面負(fù)面的生理影響。β-甘露聚糖能結(jié)合大量的水造成腸道黏度增加，影響消化酶對飼料的消化。同時(shí)最新的研究表明，即使是低濃度的β-甘露聚糖也可通過干擾胰島素分泌和胰島素樣生長因子(1GF)生成而降低從腸道中吸收葡萄糖的速率和碳水化合物的代謝過程(Nunes和Malmlof，1992)。其它負(fù)面影響包括降低氮存留量、脂肪吸收率和氨基酸攝入量以及減少水的吸收而導(dǎo)致排泄物水分過多(Kratzer等，1967)。
　　臺(tái)灣學(xué)者用肥育豬做的消化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在含22.8%豆粕日糧中添加β-甘露聚糖酶后，能量消化率提高了3.13%，粗蛋白消化率提高了2.57%，粗纖維消化率提高了6.45%，消化能提高了106Kcal/kg。很多研究發(fā)現(xiàn)，能量的提高與豆粕用量有關(guān)。Virginia
　　PolytechnicInstitute在生長豬中用了2個(gè)豆粕水平(10.5%和21.7%)，發(fā)現(xiàn)代謝能分別提高了42Kcal/kg和70Kcal/kg。
　　1.2促進(jìn)消化酶的分泌
　　浙江大學(xué)王惠康(2∞5)的研究發(fā)現(xiàn)，β-甘露聚糖酶顯著提高了肉仔雞十二指腸內(nèi)容物消化酶(淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶)活性，尤其是胰蛋白酶、糜蛋白酶提高了86%和69%。
　　1.3促進(jìn)生長激素分泌，提高生長速度和瘦肉率
　　美國學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞受到應(yīng)激時(shí)β一甘露聚糖酶顯著提高類胰島素樣生長因子IGF-I和IGF-II水平。其中，IGF-I作用于生長組織，刺激細(xì)胞對氨基酸的利用從而促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，抑制蛋白質(zhì)的分解，最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)的凈增長。王惠康(2005)報(bào)道β-甘露聚糖酶可提高肉仔雞胸肌率7.82%，降低腹脂率8.69%。
　　1.4降解甘露聚糖為甘露寡糖，提高動(dòng)物免疫力
　　β-甘露聚糖可以刺激過度的免疫反應(yīng)，造成對生長性能的的傷害(Ross等，2002))。β-甘露聚糖的降解產(chǎn)物為甘露寡糖(MOS)，以15%豆粕計(jì)算，大約相當(dāng)于添加了2～2.8kg/t的MOS。Sisak(1994)發(fā)現(xiàn)MOS能提高鼠的吞噬細(xì)胞能力。巴斯德研究所的學(xué)者使用無菌仔豬和常規(guī)飼養(yǎng)豬來研究MOS加強(qiáng)仔豬免疫防御的能力，結(jié)果顯示常規(guī)豬小腸T淋巴細(xì)胞數(shù)量增多和巨噬細(xì)胞的吞噬作用增強(qiáng)。Spring等(1998)和邵良平等(2000)報(bào)道，甘露寡糖能夠顯著提高哺乳仔豬PHA一淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率和吞噬細(xì)胞的吞噬能力。王惠康(2005)發(fā)現(xiàn)在玉米豆粕型日糧中添加B一甘露聚糖酶后肉仔雞脾臟指數(shù)、胸腺指數(shù)、法氏囊指數(shù)顯著增加，免疫球蛋白IgA、IgG、IgM增加了6%～18%。
　　1.5提高動(dòng)物腸道粘膜的完整性，減少有害菌的生長，提高抗病力一是β-甘露聚糖酶可以直接作用于腸黏膜，切斷腸上皮細(xì)胞與病原菌的結(jié)合點(diǎn)，即碳水化合物核心基座、蛋白質(zhì)和蛋白糖;二是β-甘露聚糖的反應(yīng)產(chǎn)物為甘露寡糖，甘露寡糖可以競爭性地與某些病原菌結(jié)合，從而減少了這些有害菌與腸粘膜上皮細(xì)胞的聯(lián)接，進(jìn)而減少了發(fā)病的機(jī)率，達(dá)到防病抗病和治病的目的。Mathis(2000-2001)發(fā)現(xiàn)β-甘露聚糖酶減少了人工感染球蟲和產(chǎn)氣莢膜梭菌的臨床癥狀，改善了料肉比，即使是無豆粕日糧也改善了雞健康狀況。
　　2 β-甘露聚糖酶在動(dòng)物營養(yǎng)中的應(yīng)用
　　2.1提高玉米豆粕日糧能量利用率，降低飼料成本
　　一直以來，人們總認(rèn)為添加酶要增加飼料成本，尤其是針對玉米豆粕型日糧。
　　近年來很多研究表明，B一甘露聚糖酶能改善玉米豆粕型日糧100～150Kcal/kg
　　ME水平，對肉雞而言相當(dāng)于每噸飼料中10～18kg油脂的添加量。有效降低飼料成本10～20元。國外的一些試驗(yàn)測定了β-甘露聚糖酶對玉米豆粕型肉雞、豬日糧能量利用率的影響，發(fā)現(xiàn)其可提高能量利用率、改善飼料轉(zhuǎn)化率和生長速度。添加B一甘露聚糖酶補(bǔ)償了肉雞的143Kcal/kgME和豬的100Kcal/kgME的能量減少(McNaughton，1995;Petty等，2001)。王春林等(2002)報(bào)道，在玉米豆粕型肉仔雞日糧中降低100Kcal/kgME(減少2%油脂，加2%玉米)，生產(chǎn)性能保持不變。
　　2.2提高產(chǎn)蛋率
　　最近，美國科技人員進(jìn)行試驗(yàn)，測定了添加β-甘露聚糖酶對飼喂玉米一大豆日糧產(chǎn)蛋母雞性能的影響，結(jié)果表明，在日糧中添加β-甘露聚糖酶可以顯著提高母雞日產(chǎn)蛋率。31～42周提高0.70%，43～54周提高1.07%，55～66周提高1.5%。從18～66周平均提高0.84%。趙國琦等(2002)研究了在蛋雞日糧中添加不同水平的β-甘露聚糖酶對蛋雞后期生產(chǎn)性能的影響，發(fā)現(xiàn)添加B一甘露聚糖酶，產(chǎn)蛋性能及其抗病力高于添加桿菌肽鋅。寧中華等(2003)在蛋雞日糧中比較了β-甘露聚糖酶與加油脂(1.4%)的效果，發(fā)現(xiàn)添加β-甘露聚糖酶比對照組產(chǎn)蛋率提高了6.2個(gè)百分點(diǎn)，料蛋比降低了0.1，甚至比加1.4%油脂的效果還要好。
　　2.3促進(jìn)動(dòng)物健康，提高抗病力
　　Mathis(2000～2001)研究了β-甘露聚糖酶對肉雞人工感染球蟲和產(chǎn)氣莢膜梭菌的影響，發(fā)現(xiàn)β-甘露聚糖酶改善了感染雞的生產(chǎn)性能，降低了感染雞的死亡率，具有抗球蟲的作用。在不含甘露聚糖的日糧中也有類似的作用，說明β-甘露聚糖酶不僅僅是通過去除甘露聚糖而起作用，β-甘露聚糖酶本身也能保護(hù)腸道粘膜，促進(jìn)動(dòng)物健康。王春林等(2003)也發(fā)現(xiàn)，β-甘露聚糖酶對成活率的提高比金霉素效果還好。
　　2.4促進(jìn)仔豬生長，減少下痢
　　李德發(fā)等(2004)研究了β-甘露聚糖酶對仔豬生產(chǎn)性能的影響，發(fā)現(xiàn)β-甘露聚糖酶提高了斷奶仔豬日增重10%以上。在Akey試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)β-甘露聚糖酶的添加改善了日增重4.1%，減少下痢39.7%。
　　2.5提高肉雞均勻度
　　均勻度是肉雞生產(chǎn)的重要指標(biāo)。Jackson(2001)的多次研究表明，添加β-甘露聚糖酶顯著降低了不同日齡體重的變異系數(shù)。王春林等(2003)也發(fā)現(xiàn)β-甘露聚糖酶提高肉雞均勻度12.65%，顯著提高了肉雞上市等級。
　　3結(jié)語
　　β-甘露聚糖酶分解飼料中的β-甘露聚糖，消除其對機(jī)體胰島素分泌和胰島素樣生長因子生序瓤IGF)的抑制作用，從而提高葡萄糖吸收速率、促進(jìn)碳水化合物代謝過程，顯著提高玉米豆粕日糧能量利用率;另外，還能降低飼料成本，促進(jìn)生長，提高抗病力，是一種具有很大應(yīng)用價(jià)值和推廣前景的新型飼料添加劑。