饲料木聚糖酶营养生理功能及其在畜牧业生产中的应用

崔若伟

饲料木聚糖酶营养生理功能及其在畜牧业生产中的应用
文章作者：祝发明 潘宝海 文章来源：国家饲料工程技术研究中心   

  当前，我国用作畜禽饲料的谷物主要是玉米，但我国不是玉米主产国，供需差距较大。然而，小麦、大麦、黑麦等许多谷类作物的籽实中含有一种抗营养因子——木聚糖(xylan)，它是一种多聚五碳糖，是植物半纤维素的重要组分，它占植物碳水化合物总量的三分之一，在自然界中是继纤维素之后含量第二丰富的再生生物质资源。它存在于陆生植物的细胞壁中，几乎植株的所有部位都含有它。木聚糖是一种杂合多聚分子，主链由多个吡喃木糖基通过木糖苷键相连。木聚糖在谷物中的存在大大限制了其在养殖业中的应用。而木聚糖酶作为一种主要的非淀粉多糖酶，可将木聚糖降解成低聚糖和木糖。由于可有效消除禾本科谷物中主要抗营养因子木聚糖的不利影响，提高谷物的养分利用率，改善家禽的生产性能，在家禽饲料中起着重要的作用，其作用效果已得到肯定，并得到了广泛的应用。
1 木聚糖酶的营养生理功能
  由于小麦、黑麦、稻谷、麸皮、米糠、统糠等饲料原料中存在大量的戊聚糖,作为非淀粉多糖对动物消化吸收存在一定的抗营养作用。非淀粉多糖的抗营养作用主要表现为:在动物胃肠道中与营养物质的粘性结合,降低了营养成分的吸收,与消化酶和胆汁酸结合而影响消化过程,会使粪便排出量因未消化物质的增多而增加,还会导致动物胃肠道中微生物繁殖的增多,并对畜禽产品品质造成不利影响。在这些饲料中添加非淀粉多糖降解酶,不仅可以将其转化为营养性物质,还消除了其抗营养作用,因而具有十分重要的意义。木聚糖酶是其中较为重要的一种:
1.1降低胃肠道食糜的粘性
  对于单胃动物来说，饲料中含有的木聚糖等NSP，不能被消化，会增加食物的黏稠度，阻碍营养物质(脂肪和蛋白质等)的消化，故木聚糖被称为“抗营养因子”之一。而木聚糖酶能破坏木聚糖分子中共价交联及通过氢键形成的连接区，有效降解木聚糖，使肠内食物的黏度降低，发挥促进生长和提高饲料转化效率的作用。据Almirall等（1995）报道，大麦中可溶性NSP的含量相当高，在单胃动物肠道内可溶性NSP溶于水中可形成高度粘性物质，提高动物肠道内容物粘度。据Choct等（1992）报道，大麦中所含的可溶性NSP时引起大麦饲料消化率低的主要原因。因此，在大麦型猪饲料中添加木聚糖酶制剂可以分解阿拉伯木聚糖，从而降低胃肠道食糜的粘性。木聚糖被分解为小分子后随着自身粘性的降低，肠道内容物的粘性也随之降低。由于胃肠道食糜粘性降低，从而提高内源消化酶的扩散速率，并降低了其对小肠粘膜的不利作用，最终提高养分的消化吸收效率。
  1.2提高内源性消化酶的活性
  在饲料中添加木聚糖酶制剂，能提高内源性消化酶的活性，促进养分的消化吸收。因为NSP能增加胃肠道食糜的粘性，小肠内高粘度的食物阻止了消化酶和底物相互接触的机会，同时已消化养分向肠粘膜扩散速度减慢，从而阻碍了营养成分的消化吸收；而且NSP还可与消化酶直接络合，从而降低各种消化酶的活性。据Fengler等（1988）报道，水溶性的NSP可在动物肠道内形成高粘度的物质，肠道粘度的上升延缓了营养物质与消化酶的扩散速度，阻滞了两者在肠道粘膜的反应速度。添加木聚糖酶可在动物肠道内降解木聚糖，把结构复杂的木聚糖分解为单糖，降低了NSP对肠道食糜的不利影响，消除NSP对消化酶的不利影响，提高了内源酶与底物的扩散速度，促进底物与内源酶结合,有益于提高各种消化酶的稳定性与活性。从而提高内源酶活性，同时使粘膜表面不动水层变薄，促进养分的消化吸收。
  1.3降低肠道内微生物数量，减少疾病，利于健康
  肠道黏度增加导致营养物质在肠道内蓄积，形成富含养分的食糜，使微生物在这里发酵，损害肠道黏膜正常形态与功能。对于家禽，湿润的粪便易黏附在泄殖腔周围，污染禽及禽蛋，并提供微生物发酵的场所，从而产生大量的氨气。并可促使真菌孢子繁殖，不利家禽的健康。然而，木聚糖酶能降低胃肠道食糜的粘性，增加消化酶和底物的扩散速度，降低了食糜在肠道内的发酵，抑制了厌氧微生物菌落的生长。有研究表明，木聚糖酶能降低回肠和结肠中致病性大肠杆菌的数量。Lindeman和Schutt (1993)报道，小麦饲粮或黑麦饲粮中添加木聚糖酶制剂可以降低畜禽胃肠道中细菌数，减少后肠病原菌可利用的营养物质，降低了腹泻的发病率。
  1.4破坏细胞壁结构，减少粪便，降低污染
  谷物的细胞壁主要由阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖等非淀粉多糖组成，这些多糖影响整个日粮的消化利用，从而降低畜禽的生产性能。据Dienick等(1994)报道，木聚糖酶可以分解木聚糖，破坏细胞壁结构，使细胞壁中的养分释放出来，从而提高饲料养分的消化和吸收。
1.5畜禽日粮中的蛋白质在酶制剂的作用下产生具有某些免疫活性的小肽，提高畜禽的免疫力。
所以，研究木聚糖酶在动物营养领域的应用情况具有非常巨大的价值。
2 在畜牧生产中的应用
目前已有许多报道,木聚糖酶应用于畜禽生产中取得了良好的生产效果和经济效益。
2.1木聚糖酶在养羊业中的应用
Antunovic et al(1998)在研究多酶制剂对羔羊育肥和屠宰性能的试验中发现，加酶组1(含α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、n-蛋白酶、纤维素酶和β-糖苷酶)和加酶组2（α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、n-蛋白酶、纤维素酶和和木聚糖酶）分别比其对照组的平均日增重高出8.83%。而后(1999)他又在测定多酶制剂对羔羊育肥的使用效果试验中发现，以小麦、燕麦、玉米的混合物添加由木聚糖酶、α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、n-蛋白酶、纤维素酶组成的多酶制剂与干草饲喂羔羊，试验组比对照组的混合物转化率高出1.8%，干草转化率高出5.6%，日增重高出8.83%，并且表现出良好的屠宰指数。
2.2木聚糖酶在养牛业中的应用
  Beauchemin et al(1997)发现对饲喂大麦基础日粮的育肥期阉公牛使用以木聚糖酶活力为主的酶制剂可使饲料效率提高11%。Allister et al(1999)和Pritchard et al(1996)在对大麦青贮饲料和苜蓿青贮饲料为基础日粮的饲牛使用酶制剂时，表现出终末体重和平均日增重的增加。Zobell et al(2000)在生长育肥牛使用外源酶对生长性能和饲料效率影响的研究中发现，饲料酶对动物生产和畜体品质无影响，但能在开饲时提高饲料效率。
2.3木聚糖酶在猪饲料中的应用
  木聚糖酶添加到日粮中能提高猪对高纤维饲料的利用率，改善健康状况，缓解饲料资源短缺的情况，并可提高生长猪淀粉、粗蛋白质及灰分的回肠消化率，但不影响各营养指标的粪表观消化率。Prokop(1999)报道，木聚糖酶和蛋白酶制剂应用于仔猪，能提高仔猪日增重，降低仔猪死亡率．且能使蛋白质消化率提高3％，氨基酸浓度提高3％～5％(P<0．01)纤维消化率提高17％(P<0．01)氮利用率提高10％(P<0．01)，蛋白质沉积率提高9％(P<0．01)。白亮亮(1999)、程伟(1998)、冯定远(1997)报道，在20～60kg生长育肥猪的次粉或小麦日粮中添加5％木聚糖酶制剂可提高日增重和饲料转化率，降低腹泻频率，健康状况明显改善。但添加木聚糖酶对猪生产性能的影响报道不一，Thacker等(1991、1992)研究结果表明，在小麦、大麦、燕麦日粮中加木聚糖酶无效果。  
2.4木聚糖酶在家禽养殖中的应用
  Choct et al (1992)报道，在肉鸡的小麦饲粮中，阿拉伯木聚糖含量与表观代谢能、氮沉积、饲料转化率和增重下降相关，含4%阿拉伯木聚糖的小麦日粮使淀粉、蛋白质和脂肪的消化率分别下降，而在这些高比例的小麦日粮中添加木聚糖酶，表观代谢能、增重、饲料转化率、蛋白质沉积率及粪便都得到了改善。试验表明，小麦添加木聚糖酶与玉米相比，其肉鸡生长或饲料转化率与玉米相同，有时甚至超过玉米日粮。Galante et al (1998)在试验中发现，β-葡聚糖酶与木聚糖酶能提高肉鸡、雏鸡和母鸡的饲料消化率、吸收率及日增重。Daniche et al (2000)在对于高戊聚糖含量肉鸡日粮中脂肪类型与酶添加量之间的关系的研究中发现，每千克日粮中以40g大豆油与60g牛油比例添加，则木聚糖酶对于生长表观、脂肪与脂肪酸消化率以及能量转化率是最佳的。
3 前景与展望
  我们国家是一个养殖大国，饲料产量位居世界第二。近年来，由于我国养殖业的迅猛发展，加剧了人畜争粮矛盾，而且随着耕地面积日益减少，使粮食问题更加严峻。因此，增强饲料的营养价值，提高饲料的利用率和转化率，节约粮食资源就显得尤其重要。
  我国农业部制定的《允许使用的饲料和饲料添加剂品种目录》上，将木聚糖酶列入饲料级酶制剂。木聚糖酶应用于饲料中提高了饲料营养价值，突破了饲料资源开发利用的局限，增强了动物的生产与抗病能力，减少了动物排泄物造成的污染，作为一种环保添加剂，在发展环保型畜牧业中具有十分重要的意义与价值。随着生物技术的不断发展，可以通过改进生产工艺，利用基因工程、蛋白质工程等生物技术手段，来高效地生产高酶活、适应性、抗逆性强的木聚糖酶，以实现其低成本、产业化的商品生产。而对木聚糖酶在各种动物不同时期饲喂不同日粮时作用模式的研究，酶的最佳用量和最佳活力环境的确定、酶活性测定方法的统一以及我国饲料中木聚糖含量数据库的建立都是我们以后还需努力的方向。总之，木聚糖酶必将在未来的畜牧业发展中，发挥出其所具有的巨大潜力和作用。

tuhuarong

我们首先要清楚地认识到，一种原物料里面不光是一种单一的抗营养因子。虽然所占的比例不同，但是也不是靠单一一种酶能够解决所有问题的。我认为将原物料好好进行分析并且根据不同的原物料制定不同的复合酶配方应该是以后正确使用酶制剂的发展道路，过分强调单一酶的作用是不是有所片面。当然在成本压力特别大的时候，并且算账要精确到1分钱左右的话，解决主要矛盾也是可以理解和接受的。

崔若伟

擒贼先擒王，射人先射马！！！！！！！