β甘露聚糖酶的研究

saturnbio · 發表于 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，促進營養物質的消化和吸收。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，因為它可以促進類胰島素生長因子IGF-I的分泌，促進蛋白質的合成，提高瘦肉率;同時，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。實際使用中還可看出，添加了β-甘露聚糖酶后動物的抵抗力及整齊度用量僅次于植酸酶，實際上它已超脫了傳統酶制劑的作用，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理
　　1.1去除β-甘露聚糖的抗營養作用，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)。上述物質構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面的生理影響。β-甘露聚糖能結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致排泄物水分過多(Kratzer等，1967)。
　　臺灣學者用肥育豬做的消化實驗發現，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。很多研究發現，能量的提高與豆粕用量有關。Virginia
　　PolytechnicInstitute在生長豬中用了2個豆粕水平(10.5%和21.7%)，發現代謝能分別提高了42Kcal/kg和70Kcal/kg。
　　1.2促進消化酶的分泌
　　浙江大學王惠康(2∞5)的研究發現，β-甘露聚糖酶顯著提高了肉仔雞十二指腸內容物消化酶(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促進生長激素分泌，提高生長速度和瘦肉率
　　美國學者研究發現，在肉雞受到應激時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，刺激細胞對氨基酸的利用從而促進蛋白質的合成，抑制蛋白質的分解，最終導致蛋白質的凈增長。王惠康(2005)報道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，提高動物免疫力
　　β-甘露聚糖可以刺激過度的免疫反應，造成對生長性能的的傷害(Ross等，2002))。β-甘露聚糖的降解產物為甘露寡糖(MOS)，以15%豆粕計算，大約相當于添加了2～2.8kg/t的MOS。Sisak(1994)發現MOS能提高鼠的吞噬細胞能力。巴斯德研究所的學者使用無菌仔豬和常規飼養豬來研究MOS加強仔豬免疫防御的能力，結果顯示常規豬小腸T淋巴細胞數量增多和巨噬細胞的吞噬作用增強。Spring等(1998)和邵良平等(2000)報道，甘露寡糖能夠顯著提高哺乳仔豬PHA一淋巴細胞轉化率和吞噬細胞的吞噬能力。王惠康(2005)發現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、胸腺指數、法氏囊指數顯著增加，免疫球蛋白IgA、IgG、IgM增加了6%～18%。
　　1.5提高動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，切斷腸上皮細胞與病原菌的結合點，即碳水化合物核心基座、蛋白質和蛋白糖;二是β-甘露聚糖的反應產物為甘露寡糖，甘露寡糖可以競爭性地與某些病原菌結合，從而減少了這些有害菌與腸粘膜上皮細胞的聯接，進而減少了發病的機率，達到防病抗病和治病的目的。Mathis(2000-2001)發現β-甘露聚糖酶減少了人工感染球蟲和產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-甘露聚糖酶在動物營養中的應用
　　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，發現其可提高能量利用率、改善飼料轉化率和生長速度。添加B一甘露聚糖酶補償了肉雞的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)，生產性能保持不變。
　　2.2提高產蛋率
　　最近，美國科技人員進行試驗，測定了添加β-甘露聚糖酶對飼喂玉米一大豆日糧產蛋母雞性能的影響，結果表明，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性能的影響，發現添加B一甘露聚糖酶，產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，發現添加β-甘露聚糖酶比對照組產蛋率提高了6.2個百分點，料蛋比降低了0.1，甚至比加1.4%油脂的效果還要好。
　　2.3促進動物健康，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氣莢膜梭菌的影響，發現β-甘露聚糖酶改善了感染雞的生產性能，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腸道粘膜，促進動物健康。王春林等(2003)也發現，β-甘露聚糖酶對成活率的提高比金霉素效果還好。
　　2.4促進仔豬生長，減少下痢
　　李德發等(2004)研究了β-甘露聚糖酶對仔豬生產性能的影響，發現β-甘露聚糖酶提高了斷奶仔豬日增重10%以上。在Akey試驗中也發現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
　　均勻度是肉雞生產的重要指標。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。王春林等(2003)也發現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結語
　　β-甘露聚糖酶分解飼料中的β-甘露聚糖，消除其對機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，促進生長，提高抗病力，是一種具有很大應用價值和推廣前景的新型飼料添加劑。