眾所周知,植物細(xì)胞壁主要是由纖維素、半纖維素和果膠構(gòu)成,β-甘露聚糖及其衍生物(以下簡(jiǎn)稱甘露聚糖)是半纖維素的重要組分,而且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,比如玉米、小麥和麩皮等等。甘露聚糖作為非淀粉多糖之一,在飼料中具有很強(qiáng)的抗?fàn)I養(yǎng)作用。甘露聚糖酶可以有效降解甘露聚糖,消除它的抗?fàn)I養(yǎng)作用,改善動(dòng)物生產(chǎn)性能,提高動(dòng)物的免疫機(jī)能等,從而提高日糧飼用價(jià)值。
一、甘露聚糖的抗?fàn)I養(yǎng)作用
甘露聚糖在豆科植物中的含量1.3-1.6%。而單胃動(dòng)物腸道中是不能分泌相關(guān)酶類,因此,β-甘露聚糖在動(dòng)物消化道中不能分解,從而造成動(dòng)物生產(chǎn)的負(fù)面影響。主要表現(xiàn)如下幾個(gè)方面:
1、甘露聚糖是可溶性淀粉多糖,可以溶于水,吸收超過(guò)自身重量數(shù)倍的水分子。在動(dòng)物消化道內(nèi),甘露聚糖溶于水后形成凝膠狀的“黏團(tuán)”,食糜黏性提高,就會(huì)減少動(dòng)物體內(nèi)消化酶與飼料中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì),導(dǎo)致腸道吸收營(yíng)養(yǎng)成分的速度減慢。食糜黏性增加還能造成畜禽糞便含水量和黏稠度增加,對(duì)畜禽舍和周圍環(huán)境造成不良影響。
2、甘露聚糖是表層帶負(fù)電荷的表面活性物質(zhì),能夠吸附、Ca2+ 、Zn2+、Na+等金屬離子,造成代謝受阻。它還可以與消化酶、膽鹽等結(jié)合,降低消化酶活性,束縛膽酸狀態(tài),影響脂肪類物質(zhì)吸收消化率。
3、甘露聚糖到后腸道微生物區(qū)系時(shí),會(huì)造成厭氧發(fā)酵,產(chǎn)生大量有毒菌體分泌毒素,可造成胃腸功能紊亂,抑制動(dòng)物健康生長(zhǎng)。
二、β-甘露聚糖酶在飼料中的應(yīng)用
1、提高畜禽生產(chǎn)性能
Jackson早在2000年發(fā)表在《Poultry Science》的一篇文章至今被當(dāng)做飼料酶界的經(jīng)典,他在文中明確指出,在商品海蘭蛋雞的玉米-豆粕型日糧中添加甘露聚糖酶,結(jié)果顯著增加了蛋的重量,產(chǎn)蛋時(shí)間和總產(chǎn)蛋量也有所提高;同時(shí),在降低日糧中代謝能水平后,添加甘露聚糖酶可以維持蛋雞在高能飼料情況下的生產(chǎn)性能不變。我們?cè)?010年在生長(zhǎng)豬的日糧中添加甘露聚糖酶,并對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)情況展開(kāi)研究,在日糧中添加500g/t,飼喂90天后結(jié)果表明,甘露聚糖酶可以降低日糧消化能90kcal/kg,而料重比、采食量和平均日增重等生產(chǎn)指標(biāo)與常規(guī)日糧組相比沒(méi)有顯著差異。并且在生長(zhǎng)豬的低能日糧中添加酶效果比高能日糧要顯著,從而降低了飼料成本,促進(jìn)豬體的健康生長(zhǎng)。
2、提高日糧能量利用,降低飼料成本
Jackson在火雞試驗(yàn)中,專門對(duì)玉米-豆粕型日糧中添加β-甘露聚糖酶做了測(cè)定,設(shè)計(jì)低能日糧代謝能比高能日糧代謝能降低60kcal/kg左右,然后在低能日糧中添加β-甘露聚糖酶,結(jié)果其飼料利用率顯著優(yōu)于不加酶的高能日糧組。
3、促進(jìn)動(dòng)物健康生長(zhǎng)
甘露聚糖的降解產(chǎn)物叫做——甘露寡糖(MOS),甘露寡糖作為一種綠色飼料添加劑已經(jīng)在飼料工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,它能顯著促進(jìn)動(dòng)物腸道內(nèi)的有益菌的增殖,減少病原菌在腸道的定殖,提高腸黏膜的完整性,最終提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。我們研發(fā)部在之前試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),日糧中添加β-甘露聚糖酶,有提高肉雞回腸有益菌群(乳酸桿菌)數(shù)量的趨勢(shì)。甘露聚糖酶能改善肉禽的健康狀況,可能就是甘露寡糖發(fā)揮了作用。
4、代替部分抗生素
甘露聚糖酶降解甘露聚糖的產(chǎn)物甘露寡糖,可直接參與動(dòng)物機(jī)體免疫調(diào)節(jié)。另外,在甘露聚糖酶和抗生素共用的過(guò)程中,甘露聚糖酶還能有效降低動(dòng)物機(jī)體抗生素的殘留率。有研究報(bào)導(dǎo),分別設(shè)計(jì)添加甘露聚糖酶的低能日糧和添加金霉素的高能日糧,在肉仔雞中試驗(yàn)結(jié)果表明,兩組均在促生長(zhǎng)指標(biāo)上無(wú)顯著差異。這說(shuō)明甘露聚糖酶可以替代抗生素,產(chǎn)生有效結(jié)果。甘露聚糖酶+金霉素的肉雞中,肌肉和腎均無(wú)金霉素殘留。這說(shuō)明日糧中添加甘露聚糖酶保證肉食品綠色健康也是可行的。
β-甘露聚糖酶及其衍生物,本身的生物特性和作用規(guī)律十分復(fù)雜,目前還缺少一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)定酶的效率。加之甘露聚糖酶的生產(chǎn)工藝和穩(wěn)定化技術(shù)等都在進(jìn)一步研究中,目前只是對(duì)單一甘露聚糖酶在提高動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用效果和提高飼料經(jīng)濟(jì)價(jià)值做出了科學(xué)的肯定判斷。未來(lái),在飼料酶界科研人員的共同努力下,小小酶在飼料工業(yè)中一定可以發(fā)揮更大的威力,最終對(duì)我國(guó)的養(yǎng)殖安全、飼料安全和食品安全作出顯著貢獻(xiàn)。
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