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pigren · 发表于 2008-6-5 10:39:14

NSP酶的作用机理及其在家禽小麦型日粮中的应用

袁旭鹏
贺建华
王建辉

(湖南农业大学动物营养研究所
长沙
410128)

摘要：本文综述了小麦的营养特性及NSP的抗营养特性，NSP的种类、作用机理及其在家禽小麦型日粮中的应用效果，为在家禽小麦型日粮中合理使用NSP酶提供依据。
关键词：NSP酶小麦家禽作用机理
近年来，一些国家对谷物饲料中非淀粉多糖(Non-starchPolysaccharides，NSP)及其抗营养作用进行了大量研究，并利用外源非淀粉多糖酶，使在畜禽日粮中大量使用小麦成为可能。因此，饲用酶制剂的开发和利用成为近十年的研究热点之一。本文就非淀粉多糖酶制剂在家禽小麦型日粮中的应用进行了综述。
1．小麦的营养特性
小麦作为饲料有很多优点：一是小麦的蛋白质、赖氨酸的含量高于玉米，苏氨酸含量与玉米相当。用小麦替代玉米作为能量饲料，可降低配合饲料中豆粕的用量；二是小麦中的总磷含量高于玉米，而且利用率高，这是由于小麦中含有植酸酶，能分解植酸而获得无机磷(魏凤仙，2002)；三是小麦含B族维生素和维生素E较多，铜、锰、锌较高，但维生素A、D、K略少(见表1)。
但是，小麦取代玉米饲喂畜禽，饲喂的效果差，产蛋鸡饲料的转化率下降，易产脏蛋；饲喂肉用仔鸡时，常引起垫料过湿，氨气过多，从而使生长受抑制，跗关节损伤和胸部水肿发病率增加，宰后等级下降等等。引发这些问题的主要原因是小麦中含有一定量的抗营养因子-NSP(包括纤维素、戊聚糖、混合链β－葡聚糖、果胶多糖、甘露聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖和木葡聚糖等。这些非淀粉多糖的类型及含量见表２（王冉译，１９９８）。因此，加强对小麦中ＮＳＰ的抗营养机理研究，降低其抗营养作用，成为提高动物采食量、营养物质的消化吸收、生产效率的重要手段。
２．ＮＳＰ的抗营养特性
由于许多植物性饲料原料，特别是非常规的谷物饲料原料中含有较高水平的ＮＳＰ，限制了这些饲料原料在畜禽饲粮中的应用（冯定远和吴新连，２００１）。ＮＳＰ是植物组织中由多种单糖和糖醛酸经糖苷键连接而成的，大多有分支的链状结构，常与无机离子和蛋白质结合在一起，是细胞壁的主要成分，一般难于被单胃动物自身分泌的消化酶所分解。非淀粉多糖主要分为水溶性非淀粉多糖ＳＮＳＰ，如木聚糖、β－葡聚糖、甘露聚糖、果胶等和非水溶性非淀粉多糖ＮＮＳＰ，如纤维素、木质素等。ＮＳＰ主要是阿拉伯木聚糖，另一种比较重要的ＮＳＰ是β－葡聚糖，在研究ＮＳＰ的抗营养作用时，主要是集中在阿拉伯木聚糖，尤其是小麦型日粮。ＮＳＰ的抗营养作用概括起来主要有以下几个方面：
?(１)?ＮＳＰ溶于水后，能显著增加食糜的黏性，改变食糜的物理特性和肠道的生理活性?Ａｎｎｉｓｏｎ，１９９１?。食糜黏性提高，减少了消化酶与饲料中各种营养物质的接触机会?Ｗｈｉｔｅ等，１９８３，还造成已经消化了的养分向小肠壁的扩散速度减慢，降低了已被消化养分的吸收?Ｅｗａｒｄ等，１９８８；Ｉｋｅｇａｍｉ等，１９９０。
?(２)?高亲水性的ＮＳＰ能与肠粘膜表面的脂类微团和多糖蛋白复合物相互作用，导致黏膜表面水层厚度增加。表面水层厚度是养分吸收的限制因素，从而降低了营养物质的吸收?Ｊｏｈｓｏｎ和Ｇｅｅ，１９８１?；ＮＳＰ可通过其网状结构吸收超过自身重量数倍的水分，改变其物理特性，可抵制肠道的蠕动，从而降低消化能力；ＮＳＰ表层带负电荷的活性物质，可吸附Ｃａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｎａ＋等离子以及有机质，造成这些物质的利用受阻。
?(３)?饲粮中黏性多糖还能直接结合消化道中的多种消化酶，使消化酶不能与底物发生反应ＬＯＷ，１９８９；肠道中营养物质消化率发生改变，会打破肠道微生态平衡Ｖａｈｊｅｎ等，１９９８。
在动物生产中，ＮＳＰ最重要的作用就是降低饲料的表观代谢能?ＡＭＥ?，另外就是降低了动物对饲料中各种营养物质的消化率，如：降低氨基酸消化率。
３．ＮＳＰ酶的种类及作用机理
３.１ＮＳＰ酶的种类
ＮＳＰ酶包括半纤维素酶、纤维素酶和果胶酶，其中半纤维素酶主要包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和半乳糖酶；纤维素酶包括Ｃ１酶、Ｃｘ酶和β－葡聚糖酶。
３.２作用机理
ＮＳＰ酶作用机制国内外已有很多研究。研究主要集中在降低食糜粘度、破碎细胞壁、减少后肠道有害微生物数量和调节代谢激素的分泌等方面。
“黏性”机制：麦类中ＮＳＰ不但不为畜禽内源酶所消化，而且其中水溶性ＮＳＰ具有很高的黏性。水溶性ＮＳＰ增加小肠食糜黏度，阻碍养分和消化酶的扩散和相互接触，因而阻碍养分被消化酶所消化；同时水溶性ＮＳＰ和小肠刷状缘的多糖—蛋白质复合物相互作用，在小肠黏膜上形成一种较厚的稳定水层，阻碍已消化的养分在小肠黏膜上的吸收。在麦类日粮中加入ＮＳＰ酶?木聚糖酶、β－葡聚糖酶、纤维素酶、果胶酶等?，可降解水溶性ＮＳＰ，降低食糜黏度，使由黏性引起的抗营养作用消失，提高畜禽生产性能和健康水平。
“细胞壁”机制：麦类日粮中各种植物性饲料原料都由无数植物细胞构成，细胞壁包裹着淀粉、蛋白质、脂肪等营养物质。细胞壁主要由半纤维素、纤维素、果胶和木质素等构成，饲料粉碎工序难以破坏细胞壁，单胃动物消化酶也无法消化细胞壁物质，而ＮＳＰ酶能降解细胞壁中的细胞壁物质，使细胞壁崩解，释放出被细胞壁包裹的养分，为动物所利用见图１。在体外模拟猪胃肠道条件下，ＮＳＰ酶使１７％蛋白质和４０％粗灰分从细胞壁水不溶性ＮＳＰ中释放出来?Ａｕｌｒｉｃｈｅｔａｌ，２００１。
“微生物”机制：单胃动物肠道中寄生了大量微生物。由于麦类日粮中的ＮＳＰ不为单胃动物内源酶所消化，进入回肠后，引起微生物发酵和大量增殖，进而消耗进入回肠的养分。加入复合酶后，降解回肠ＮＳＰ，减少微生物数量，提高回肠养分吸收利用率，减少单胃动物下痢等肠道疾病。另一方面，一部分ＮＳＰ被复合酶降解成寡糖，进入盲肠，盲肠中寄生的细菌可发酵寡糖生成单糖为动物提供养分。
“内分泌”机制：添加复合酶到畜禽麦类日粮中，提高血液中Ｔ３、甲状腺素、促甲状腺素、胰岛素、胰岛素样生长因子、生长激素、胰高血糖素等激素水平，通过调节代谢激素的分泌而提高畜禽的生产性能?刘燕强，１９９８；韩正康，２０００；艾晓杰等，２０００；高峰等，２０００
４．NSP酶在家禽小麦型日粮中的应用效果
小麦ＮＳＰ中，阿拉伯木聚糖含量相对较高，因此在小麦型日粮中添加的复合酶应以木聚糖酶为主，β－葡聚糖酶等为辅。２５％澳大利亚小麦属于“低代谢能”小麦?Ｍｏｌｌａｈ等，１９８３，我国小麦ＮＳＰ含量属于中等偏高水平?刘强，１９９８。大量研究证明，在小麦型日粮中添加ＮＳＰ酶能提高家禽的生产性能，但也有一些研究指出：添加ＮＳＰ酶制剂对家禽生产性能的改善作用不明显表３。
还有研究表明：肉仔鸡小麦日粮中添加复合酶，能降低小肠食糜黏度?Ｐ＜０．００１Ｍｅｎｇ等，２００４；Ｗｕ等，２００４；提高?Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．０１?ＡＭＥ?２－４％?和干物质、有机物、氨基酸、淀粉、脂肪、ＮＳＰ消化率?Ｓｖｉｈｕｓ，２００１；Ｍｅｎｇ等，２００４；Ｗｕ等，２００４?；均衡体重，降低死亡率?ＭｃＣｒａｃｋｅ等，２０００；Ｇａｏ等，２０００；Ｍｅｎｇ等，２００４；Ｗｕ等，２００４?；降低胰腺相对重量、小肠相对重量和长度、提高回肠绒毛高度?Ｗｕ等，２００４?；提高?Ｐ＜０．０５?血中胰岛素样生长因子－Ｉ?ＩＧＦ－Ｉ?、三碘甲腺原氨酸?Ｔ３?和胰岛素水平?Ｇａｏ等，２０００?。用小麦替代玉米—豆粕型日粮中部分甚至全部玉米，降低?Ｐ＜０．０５?小肠食糜黏度、死淘率，提高能量利用率和蛋白质、脂肪、淀粉消化率?Ｐ＜０．０５?，达到甚至超过玉米日粮的饲喂效果?Ａ１－Ｈｏｍｉｄａｎ等，２０００?。蛋鸡小麦日粮中添加ＮＳＰ复合酶也有良好的饲养效果，能降低?Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．００１?肠道食糜黏度?Ｌａｚａｒｏ等，２００３?；提高?Ｐ＜０．０１或Ｐ＜０．００１?ＡＭＥ和干物质、脂肪、ＮＳＰ消化率?Ｌａｚａｒｏ等，２００３?；降低?Ｐ＜Ｏ．０１?脏蛋率?Ｌａｚａｒｏ等，２００３。
５．展望
目前，酶制剂日益广泛地用于饲料，随着酶制剂研究的深入，开发具有高效和稳定效果的非淀粉多糖酶用于小麦型日粮，小麦完全可以作为替代全部玉米作为能量饲料，以增加饲料原料选择。同时要打破小麦只用作粮食作物的观念，针对我国的具体国情，对小麦用于饲料进行产业化开发，从而优化饲料资源结构。
?参考文献?略