β-甘露聚糖酶之國內(nèi)外研究進(jìn)展

saturnbio · 發(fā)表于 2010-9-10 23:23:46

　　甘露聚糖類物質(zhì)作為半纖維素的第二大組分，廣泛分布于自然界中。它是所有豆科植物細(xì)胞壁的主要組成成分，在其他植物性飼料原料中含量也很高，如玉米、小麥、菜籽粕和麩皮等。β-甘露聚糖酶(endo-1，4-β-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)的消化和吸收外;近來很多研究表明，β-甘露聚糖酶還是一種多功能的促生長(zhǎng)劑，因?yàn)樗梢源龠M(jìn)類胰島素生長(zhǎng)因子IGF-1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(duì)葡萄糖吸收的干擾，極大提高餅粕尤其是豆粕的能量消化率。本文就近年來國內(nèi)外對(duì)β-甘露聚糖酶的最新研究情況作一概述。
　　1 β-甘露聚糖酶的研究概況
　　早在上世紀(jì)初就有關(guān)于分解植物甘露聚糖的報(bào)道，但直到七十年代，β-甘露聚糖酶的研究粕的利用率。才逐漸深入起來。尤其是近幾十年來對(duì)半纖維素資源的開放和甘露聚糖益生價(jià)值的發(fā)現(xiàn)，以及β-甘露聚糖酶諸多用途的發(fā)現(xiàn)，大大推動(dòng)了β-甘露聚糖酶研究的發(fā)展。1958年，Courtios第一次報(bào)道了能產(chǎn)生β-甘露聚糖酶的真菌。1960年，William鋤和Doetsch報(bào)道了細(xì)菌產(chǎn)生的β-甘露聚糖酶。1965年，Reese和Shibata提出了β-甘露聚糖酶的概念和定義，為以后的研究打下基礎(chǔ)。七十年代后，大量β-甘露聚糖酶的產(chǎn)生菌株被篩選、誘變，研究培養(yǎng)基成分特別是碳源對(duì)酶產(chǎn)生的影響，進(jìn)行多糖結(jié)構(gòu)的分析。同時(shí)，許多不同來源的β-甘露聚糖酶被分離純化，對(duì)酶的基本性質(zhì)的研究取得了較大發(fā)展。上世紀(jì)九十年代的研究已證明，經(jīng)甘露聚糖酶水解甘露聚糖產(chǎn)生的低聚糖為功能性糖類，在胃腸中不能被消化，但可以被人體和動(dòng)物體腸道中的有益細(xì)菌雙歧桿菌吸收，促進(jìn)其增殖，而抑制有害菌生長(zhǎng)，由此改善腸道內(nèi)菌群組成，增進(jìn)消化系統(tǒng)功能，維護(hù)機(jī)體健康。因此，自九十年代以后，甘露聚糖酶及其酶法制取低聚糖的應(yīng)用性研究引起人們極大關(guān)注。
　　2 β-甘露聚糖酶在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的研究應(yīng)用
　　2.1 β-甘露聚糖酶在養(yǎng)雞業(yè)中的研究應(yīng)用
　　肉雞日糧中植物性原料占相當(dāng)大的比例，在植物性原料中，蛋白質(zhì)、淀粉等營養(yǎng)成分往往被細(xì)胞壁包被，除草食動(dòng)物外，其他動(dòng)物缺乏或不能分泌破解細(xì)胞壁的酶類，在飼料加工過程中，僅有少量的細(xì)胞壁被打碎。這就極大地限制了動(dòng)物對(duì)其中營養(yǎng)物質(zhì)的利用。植物細(xì)胞壁是由纖維化多糖-纖維素為骨架，與由各種不同的戊糖和己糖構(gòu)成的半纖維素果膠類及少量蛋白質(zhì)結(jié)合而成。使用適當(dāng)?shù)拿钢苿┛梢源輾е参镄约?xì)胞壁，釋放胞內(nèi)養(yǎng)分，部分降解纖維素、半纖維素和果膠類物質(zhì)，改善飼料和營養(yǎng)價(jià)值，提高消化率。在美國，對(duì)產(chǎn)蛋母雞來說，玉米-豆粕型日糧是最普通的日糧類型，因?yàn)槎蛊珊笑?甘露聚糖和它的衍生物如β-半乳甘露聚糖和β-甘露聚糖葡甘露聚糖，添加β-甘露聚糖酶可以改善豆粕的利用率。
　　Daskiran等(2004)報(bào)道，β-甘露聚糖能顯著降低肉雞的生長(zhǎng)速度和增加料肉比。隨后他們又做了進(jìn)一步的研究，表明β-甘露聚糖酶通過降解β-甘露聚糖改善了肉雞的料肉比和減少了水料比及干糞排出量。Wu等(2005)研究了13-甘露聚糖酶對(duì)飼喂玉米-豆粕型日糧商業(yè)來亨雞生產(chǎn)性能的影響，在該試驗(yàn)中，配制了3個(gè)日糧，日糧l(高能量日糧)的代謝能含量是2951kcal/kg，這比日糧2(低能量日糧，補(bǔ)充β-甘露聚糖酶)和日糧3(低能量日糧，不添加β-甘露聚糖酶)高120 kcal/kg。研究結(jié)果表明：飼喂低能量補(bǔ)充β-甘露聚糖酶日糧組的總平均飼料轉(zhuǎn)化率與飼喂高能量日糧組相似，兩組均顯著低于飼喂低能量不加β-甘露聚糖酶日糧組。在12周的試驗(yàn)期內(nèi)，3個(gè)日糧處理組的總平均產(chǎn)蛋量和蛋重差異不顯著。然而，5-8周期間，β-甘露聚糖酶的添加顯著增加了低能量日糧組母雞的平均產(chǎn)蛋量和蛋重。β-甘露聚糖酶的添加提高了玉米一豆粕型蛋雞日糧的能量利用率;在降低含有β-甘露聚糖的蛋雞日糧成本方面具有很大的潛力。同時(shí)指出還需要進(jìn)行更多的研究去確定β-甘露聚糖酶在飼料中的最適宜添加水平，以使產(chǎn)蛋母雞獲得最佳的生產(chǎn)性能和最大的利潤。肉仔雞日糧中高濃度的瓜兒豆粕可降低體重和飼料利用率。這種性能的降低是由于腸道粘度的增加，這種粘度來自于殘留在瓜兒豆粕中的瓜兒豆膠質(zhì)。Lee等(2003)研究了β-甘露聚糖酶對(duì)改善飼喂瓜兒豆胚芽和種皮部分肉仔雞因粘質(zhì)所造成的生長(zhǎng)抑制的影響。結(jié)果顯示向含有瓜兒豆粕任何部分中添加β-甘露聚糖酶均降低了腸道粘度和減輕了與瓜兒豆粕相關(guān)的有害效應(yīng)。Lee等(2005)研究了向瓜兒豆餅中添加β-甘露聚糖酶對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明，β-甘露聚糖酶的添加可將瓜兒豆粕的添量由2.5%提高到5%，同時(shí)它的添加顯著改善了飼喂含有5%瓜兒豆粕的肉雞的料重比。
　　Jackson等(2004)評(píng)定了不同水平β-甘露聚糖酶對(duì)飼喂玉米-豆粕型日糧但不添加抗生素促生長(zhǎng)因子或球蟲抑制藥的肉公雞性能和體重均勻度的影響。四個(gè)日糧處理組，含有0，50，80和l10muHemicell/t(這里1mu=106酶活單位。I00mu/t是廠商的推薦量)。每個(gè)處理15個(gè)圍欄，每個(gè)圍欄40只雞。單只雞的重量在1，21和42天時(shí)稱重。從2l到42日齡，80mu/t處理組的飼料采食量顯著大于50mu/t處理組。與對(duì)照組相比，β-甘露聚糖酶以80或110mu/t添加時(shí)，產(chǎn)生體重(3.9到4.8%)和飼料效率的改善(3.5到3.8%)。然而，50mu/t組沒有顯著影響，80和110組之間差異不顯著。這個(gè)試驗(yàn)證實(shí)，日糧中添加50MUA的β-甘露聚糖酶對(duì)最大的效應(yīng)是不夠的，80mu/t的添加水平改善了肉雞增重和飼料轉(zhuǎn)化，但當(dāng)增加到110mu/t時(shí)卻沒有產(chǎn)生顯著的額外效應(yīng)。
　　Zou等(2006)用1日齡肉仔雞為試驗(yàn)動(dòng)物，研究了β-甘露聚糖酶Hemicell對(duì)生長(zhǎng)性能和免疫性能的影響。所有的雞飼喂同樣的玉米-豆粕型基礎(chǔ)日糧食Hemicell 分別以0，0.025，0.05和0.075%的量添加到基礎(chǔ)日糧中。0，3，6周齡時(shí)測(cè)定每個(gè)重復(fù)的體重。0-3周和0-6周的平均采食量沒有顯著性差異，血清IgA和IgG濃度差異不顯著。然而，4-6和0-6周齡階段時(shí)，Hemicell的添加顯著地(P<0.05)增加了體重，0.025，0.5%水平組的飼料轉(zhuǎn)化率顯著(P<0.05)高于對(duì)照組。Hemicell顯著地(P<0.05)增加了3_6周齡肉仔雞的血清IgM濃度。O.05%添加組的肉仔雞的T淋巴細(xì)胞的增殖能力在6周齡時(shí)也顯著地(P<0.05)改善了。研究結(jié)果表明，Hemicell可以改善肉仔雞地生長(zhǎng)性能和免疫性能。
　　2.2 β-甘露聚糖酶在養(yǎng)豬業(yè)中的研究應(yīng)用
　　Hahn等(1995)就指出，β-甘露聚糖酶已呈現(xiàn)出改善生長(zhǎng)肥育豬的料肉比(G：F)和瘦肉量的趨勢(shì)。Pettey等(2002)開展了4個(gè)試驗(yàn)研究向玉米-豆粕型日糧中添加一種β-甘露聚糖酶預(yù)備品(Hemicell)對(duì)斷奶和生長(zhǎng)育肥豬生長(zhǎng)性能和營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響。在試驗(yàn)1中，156頭斷奶仔豬(20d，6.27kgBW)按照隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)法分成4個(gè)日糧處理組。處理是日糧復(fù)雜性(復(fù)合對(duì)單一)的安排和β-甘露聚糖酶預(yù)備品(O對(duì)0.05%)的添加。將豬飼養(yǎng)在3個(gè)日糧階段(階段1，l-14d，階段2，14-28d，階段328-42d)o在第一階段，與飼喂單一日糧的豬相比，飼喂復(fù)合日糧的豬長(zhǎng)的快一點(diǎn)，效率較高(pO.54)。而且，與對(duì)照組和加油組相比，酶的添加增加了ADG(平均日增重)(PO.1)。這些結(jié)果表明，酶可以改善斷奶仔豬和生長(zhǎng)肥育豬的生長(zhǎng)性能，但是對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化率影響較小。
　　2.3 β-甘露聚糖酶菌種的國內(nèi)開發(fā)
　　早期國內(nèi)沒有β-甘露聚糖酶的研發(fā)和生產(chǎn)，而國外進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格又非常昂貴。后來有部分院所開發(fā)了這個(gè)菌種，但是菌種的產(chǎn)酶能力較低，故而成本也非常高，而且穩(wěn)定性較差，難以推廣。但隨著生物技術(shù)的發(fā)展，近年來，西部某高校研究所，已在β-甘露聚糖酶菌種的開發(fā)上面取得了較大的突破，不僅發(fā)酵水平超過國外，而且在穩(wěn)定性、耐熱性等方面均有很大的提升，為國內(nèi)甘露聚糖酶的廣泛推廣奠定了基礎(chǔ)。