葡萄糖氧化酶在猪饲料中的研究进展

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近年来，随着早期隔离断奶技术的应用，母猪生产力得到提高，仔猪感染疾病的风险降低，但是断奶仔猪面临日粮、环境、心理等多方面的应激，易受到潜在病原菌的侵害，引发腹泻。针对该阶段的特殊情况，一般选择安全性高、消化率高、抗营养少，富含多种免疫活性因子的原料，同时在其中添加一定剂量的抗生素以达到促生长的效果。但随着抗生素的不规范使用、药物残留和耐药性的出现，其对动物和人类存在着潜在的威胁。1999 年，农业部已将葡萄糖氧化酶作为允许使用的饲料酶制剂之一。2013年12月30日农业部颁布的《饲料添加剂品种目录》中限定产饲料级葡萄糖氧化酶的菌株为特异青霉或黑曲霉。

研究表明，葡萄糖氧化酶作为一种新型的饲料酶制剂具有耗氧、杀菌等方面作用，可以提高饲料的养分消化率，维持动物肠道菌群的平衡，降低腹泻率，提高饲料转化率，可在一定程度上替代抗生素、益生菌和酸化剂，已成为研究学者和养殖企业关注的焦点。

1、理化性质
葡萄糖氧化酶（GOD）是一种有氧脱氢酶，能专一性氧化 β-D-葡萄糖为葡萄糖酸和过氧化氢，广泛分布于动物、植物、微生物体内。葡萄糖氧化酶为黄色或棕色液体，成品为淡黄色晶体粉末，易溶于水，50%丙酮、66%甲醇可使其沉淀，可以被弱酸性离子交换树脂及氧化铝吸附[ 1-2 ]。其是由两个完全相同的糖蛋白用二硫键共价结合形成二聚体，其中一个单体糖蛋白以 β-折叠形式和部分辅基FAD紧密结合，另一个和β-D-葡萄糖以4个α-螺旋支撑1个反向平行的β-折叠形式结合。

2、检测方法
葡萄糖氧化酶在使用和科研实验室都需要进行酶活力的检测。临床诊断一般需要葡萄糖氧化酶的活力单位>100 U·mg-1，在大约pH=7时较为稳定，且对底物葡萄糖专一性强。

Worthington 酶活力的检测：葡萄糖在氧存在的情况下，经葡萄糖氧化酶催化下生成葡萄糖酸和过氧化氢，继而在过氧化氢酶的作用生成水和氧气。分解出的氧气将邻-联二茴香胺氧化变成棕色物质，并在436 nm处检测溶液的吸光值。现将目前使用的8种检测葡萄糖氧化酶的原理、优缺点进行对比，见附表。

3、葡萄糖氧化酶在猪饲料中的应用

3.1 改善饲料品质
葡萄糖氧化酶在有氧情况下，可将葡萄糖转化为葡萄糖酸和过氧化氢，起到抗氧化和防霉的作用。研究表明，果汁和葡萄汁中添加一定量的葡萄糖氧化酶和葡萄糖，有利于降低 VC 的氧化率[ 3 ]。

故在饲料中添加一定量的葡萄糖氧化酶，可改善饲料的品质并延长保质期。

3.2 提高饲料养分消化率
Zhao 等研究表明，肉鸡日粮中添加葡萄糖氧化酶可显著提高粗蛋白、钙和磷的表观消化率[ 4 ]。

汤海鸥等在仔猪日粮中添加葡糖糖氧化酶 100~200 g·t-1，研究表明，有利于改善其日均增重、日均采食量和料肉比，同时提高生产效益[ 5 ]。安文亭等研究表明，葡萄糖氧化酶可显著提高仔猪日粮中能量、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪的消化率[ 6 ]。

这主要是因为葡萄糖在葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶催化下产生的产物可降低肠道pH，影响胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶等相关酶的活性[ 7 ]

3.3 抗腹泻
葡萄糖氧化酶消耗胃肠道中游离的氧，将葡萄糖分解为葡萄糖酸和过氧化氢，葡萄糖酸可降低胃肠道中的pH，激活消化酶活性，过氧化氢可抑制有害菌的生长，维持肠道菌群的平衡，进而达到降低腹泻率的效果。研究表明，断奶仔猪的日粮中添加葡糖糖氧化酶 200 mg·kg-1，显著提高试验组的日均增重，显著降低腹泻率（P<0.05），但对日均采食量和料肉比均无显著影响[ 8 ]。吴端钦等在断奶仔猪日粮中分别添加葡萄糖氧化酶 20、30和40 mg·kg-1，试验为期34 d，发现添加30 mg·kg-1有利于断奶仔猪日均采食量和日均增重的提高，腹泻率降低，但无显著性差异，这可能和仔猪自身差异、饲料管理和环境控制等因素有关[ 9 ]。葡萄糖氧化酶在抗腹泻的效果验证上有待进一步探讨。

3.4 护肝
葡萄糖氧化酶可抑制黄曲霉、黑根霉、青霉等霉菌的生长，可催化霉菌毒素在肝脏中的氧化还原反应，加速毒素的降解达到护肝的目的。胡常英等研究表明，用 0.5%葡萄糖氧化酶 25 U·g-1（25 U·mL-1）可完全解除饲料中500 ppb浓度黄曲霉毒素 B1的毒性，主要是因为含葡萄糖氧化酶的饲料进入动物胃肠道中，葡萄糖氧化酶的辅基对黄曲霉毒素 B1的呋喃环具有破坏作用，呋喃环打开暴露出酸端，其四维结构发生变化，进而降低毒素对胃肠道和肝脏的侵害[10]。

3.5 抑制有害菌，维持肠道菌群平衡
大肠杆菌是动物肠道中的病原菌，可引发腹泻和炎症进而造成养殖经济损失。葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶构建的氧化还原体系在消耗氧的同时生成葡萄糖酸和过氧化氢。葡萄糖酸可在一定程度上降低肠道 pH，有利于肠道有益菌的生长；过氧化氢积累到一定程度能有效防止沙门氏菌、大肠杆菌等肠道有害菌的生长，进而维持动物肠道菌群的平衡[11-12]。葡萄糖酸能有效改善胃肠道的微生物区系，离体培养试验结果表明，葡萄糖酸能促进食糜中产生更多的短链脂肪酸（肠道微生物能量的主要来源）[13]。

Zhao 等研究表明，在蛋鸡日粮中添加葡萄糖氧化酶 0.4%后，试验组盲肠中有益菌乳酸杆菌显著增加，大肠杆菌显著降低（P<0.05）[14]。赵先国等研究表明，葡萄糖氧化酶有利于肉鸡盲肠中乳酸杆菌和双歧杆菌的增殖，大肠杆菌数量的降低，同时有利于空肠和回肠 pH 的降低[15]。汤海鸥等研究表明，仔猪日粮中添加葡萄糖氧化酶 100~200 mg·kg-1有利于维持肠道菌群的平衡，但当添加量>400 mg·kg-1时，会影响动物的生产性能[16]。

3.6 保持肠道形态完整性
葡萄糖氧化酶发生反应是一个需氧过程，可有效清除机体产生的自由基，维持肠道形态的完整性。梁振华研究表明，葡萄糖氧化酶可延长乌鸡球虫病的发病时间，降低死亡率[17]。也有研究表明，肉鸡日粮中添加一定量的葡萄糖氧化酶有利于改善其十二指肠和空肠绒毛高度和隐窝深度[18]。杨久仙等在断奶仔猪的日粮中添加葡萄糖氧化酶 0.1%~0.2%可降低胃肠道的pH，十二指肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度显著提高，进而提高饲料消化率[19]。

3.7 可替代氧化锌和抗生素使用
锌是动物机体所需的微量元素之一，是动物机体多种酶的辅助因子，对于预防仔猪腹泻有积极的意义，因此目前对于断奶前后两周仔猪日粮中添加高剂量的氧化锌。但是长期使用高剂量的氧化锌，会损伤动物的内脏，影响后期猪皮毛、采食量的提高，更重要是对环境产生污染等不利影响。吴端钦等在基础日粮添加氧化锌3 000 mg·kg-1和基础日粮添加葡萄糖氧化酶30 mg·kg-1相比，葡萄糖氧化酶组提高了主要营养成分的表观消化率，降低饲料成本，降低对环境的污染[ 9 ]。杨久仙等研究表明，日粮中添加适量的葡萄糖氧化酶，可减少或替代抗生素，进而提高生产性能[19]。对于葡萄糖氧化酶替代氧化锌和抗生素方面的研究较少，对于其在仔猪促生长、抗腹泻方面的添加量及添加比例有待进一步的探讨研究。

3.8 对母猪繁殖性能的影响
母猪的繁殖性能是影响养殖场经济效益的关键因素。目前母猪的日粮中无抗生素添加，定位栏饲养，运动量相对较少，易造成消化不良、便秘和体内霉菌毒素累积等问题。汤海鸥等在哺乳母猪日粮中添加葡萄糖氧化酶 0.1%，可有效改善母猪繁殖性能和哺乳仔猪的生产性能[16]。主要是因为含葡萄糖氧化酶饲料到达胃肠道后，以葡萄糖为底物生成葡萄糖酸和过氧化氢，可提高饲料的消化率，预防和解除饲料中霉菌毒素的影响进而改善母猪繁殖性能和仔猪的生产性能[20]。

4、展 望
葡萄糖氧化酶由于安全，无毒副作用，能起到去葡萄糖、脱氧保鲜、杀菌等作用被广泛应用于食品、医药行业，在畜牧生产中也有较多报道。但是葡萄糖氧化酶不能被广泛使用，主要是因为：葡萄糖氧化酶产量低，酶活低，检测方法复杂；其作用机制，在动物机体的作用方式、作用条件、代谢过程有待进一步探讨；不同生理阶段葡萄糖氧化酶的最适添加量；葡萄糖氧化酶无确定的产品标准和活性检测标准；由于葡萄糖氧化酶对底物的专一性，目前对葡萄糖氧化酶检测方法研究，普遍以葡萄糖为底物，但在实际生产中底物更多是一些大宗原料经酶解后的中间体，故葡萄糖氧化酶的检测方法有待进一步探讨。随着葡萄糖氧化酶发酵、纯化工艺日渐完善，检测方法不断完善规范化，绿色安全环保养殖理念深入人心，开发葡萄糖氧化酶绿色饲料添加剂，将有利于畜牧业健康可持续发展。

作者：王冰    来源：预混料家园