饲用β-甘露聚糖酶的选用

mche2005

转载自博仕奥通讯
这个资料挺好的。

饲用β-甘露聚糖酶的选用

陈权军
李伟

(北京博仕奥生物技术有限公司，北京 102434）

甘露聚糖是以1, 4-β-D-吡喃甘露糖苷键连结而成的线状多糖，如果主链某些残基被葡萄糖取代，或半乳糖通过1, 6-α-糖苷键与甘露糖残基相连形成分枝，则称之为异甘露聚糖，主要有半乳甘露聚糖（galactomannan）、葡甘露聚糖（glucomannan）、半乳葡甘露聚糖（galactoglucomannan）（龙健儿等，1998）。豆粕中甘露聚糖属于半乳甘露聚糖（galactomannan）。上述物质构成了植物半纤维素的第二大组份，这些物质的降解主要依靠的酶就是β-甘露聚糖酶（β- mannanase;endo-1, 4-β-D-mannan mannohydrolaser ，EC 3 .2 .1. 78 ）。

β-甘露聚糖酶是一种新型的工业酶制剂，她的研制是生物技术领域内的重要课题；她可广泛应用于食品、医药、造纸、饲料、石油开采及精细化工等行业，对于自然资源的高附加值开发、发展生物技术改造化学工业，满足资源、环境、能源、医药等领域内的需求具有重要意义。β-甘露聚糖酶应用在饲料工业中，提高饲料消化率，特别是改善玉米豆粕型日粮的能量利用率，得到广泛的应用。但由于饲料中组成成分（即酶的作用底物），动物消化道环境（即酶的作用条件——温度、pH值）等因素决定了饲用酶与工业用酶有很大的区别，也就是说，:hehes: 工业用酶可以调整温度、pH值等因素来适应酶的最佳作用条件；但饲用酶只能选择适应于动物消化道内起作用的酶。所以为减少使用的盲目性，提高β-甘露聚糖酶在饲料中应用效果，需要从饲料类型、动物消化道生理特点来选择一个高效的酶。

1
影响酶的作用三个最重要因子：底物、温度、pH值

1.1
酶具有高度的专一性

酶促反应非常高效、但也具高度的专一性的特点，如木聚糖酶只分解木聚糖、葡聚糖酶只分解葡聚糖，同样甘露聚糖酶只分解甘露聚糖。但是同样是甘露聚糖，也有半乳甘露聚糖（galactomannan）、葡萄甘露聚糖（glucomannan）、半乳葡萄甘露聚糖（galactoglucomannan）之分，也有水溶、水不可溶的差异。豆粕中甘露聚糖属于水溶性半乳甘露聚糖（galactomannan）。

测定饲用酶时选用的底物应接近饲料中的，这样的酶在饲料中使用才有意义。如测定木聚糖酶用燕麦木聚糖要优于桦木木聚糖，豆粕中甘露聚糖属于水溶性半乳甘露聚糖，故测定饲用β-甘露聚糖酶应选用水溶性的半乳甘露聚糖如sigma G0753，而不要用魔芋胶（一种水溶的葡甘露聚糖）。据我们实验室测定表明，一种进口的饲用半乳糖苷酶用化学合成底物（p-NPGal）测定也许有活性，但用棉籽糖作底物时竟然没活性，但用半乳糖苷酶的目的就是分解饲料中如棉籽粕、豆粕中含的棉籽糖和其衍生物水苏糖等，这样的酶就不能选择用作饲用酶。

1.2
温度对酶活力有很大影响
酶促反应和大多数化学反应一样，在一定范围内，温度越高反应越快，也就是酶活性越高。但不同来源的酶，对温度的适应性不一样，但大多在30-60℃间。:hehes: 但在测定饲料用酶时应选择接近动物体温的温度作为选择饲料酶的测定依据（如表1）。不同的测定温度，酶活力差异很大，图1所示是测定某一β-甘露聚糖酶的温度特性，从中可以看出以40℃作为100%时，50℃是40℃的169%，60℃活力更是40℃的259%，增加了2倍多！


1.3
pH值是影响酶活力的重要因素
pH值也就是酸碱度，是酶起作用的重要外部环境。有些酶pH值范围广、有些窄，有酸性的、中性的、碱性的。从图2可以看到，3种β-甘露聚糖酶在不同的pH值条件下有非常大的差异，究竟选择哪个pH值高的酶来用作饲料用酶呢？这要根据目标动物的消化道pH值来定。




2
动物生理与对饲料用酶的关系
2.1
不同恒温动物的体温
恒温动物指在一定范围内通过自身调节保持相对恒定的体温，在自然界中只有哺乳动物和鸟类，其他大部分包括鱼类都是变温动物。恒温动物的体温详见表1，:hehes: 从表中可以看出，除草食动物马、牛、骡等体温在37-39℃之间，猪、鸡、鸭的体温在40℃左右，所以选取40℃的反应温度做为测定饲料用酶的标准温度是较为合适的。较之现在饲料行业标准中使用37℃会更恰当些。:hehes: :hehes: :hehe: 当前某些厂家饲料用酶仍然采用50℃甚至55℃作为测定饲用酶的温度，这种脱离使用对象套用工业用酶标准的方法是很不科学的！不管酶的最适反应温度是多少，但在40℃左右的活性才是更接近畜禽体内能发挥的的活性，我们可以称之为有效酶活力，就象维生素和药物的效价类似。




2.2
鱼虾等水生动物用酶的温度选择


鱼虾等水生动物属于变温动物，受水体温度影响，以采食较为活跃的温度如25-30℃作为选择测定恰当些。


2.3
饲用酶在动物体消化道内作用位点及pH值要求


2.3.1
猪的消化道、pH值与外加酶的作用位点







食物先进入猪口腔短暂咀嚼后进入胃中，在有食物存在时胃pH值约为3.0，在胃中停留约1-2小时后，进入小肠，十二指肠至空肠段小肠平均pH值为6.4（Makkink等1994），通过胃及小肠时间大约为4-5小时（Dierick和Decuypere 1994），但Mahsn（1982）研究的结果为7.5小时，这种变化与日粮组成、纤维水平、动物年龄等有关。



从消化过程可以看出，猪的消化特性与鸡不一样，食糜在消化道内停留位点首先是胃部，第二位点在小肠段，所以外加酶制剂起作用的位点要么在胃起作用，但要求在pH3.0时有较高的活性，要么在小肠段起作用，要求在pH6.4时有较高的活性，但因为要在胃部停留，所以也要求有较强的耐酸性和对抗胃蛋白酶的能力。



2.3.2
家禽消化道、pH值及外加酶的作用位点



对鸡来说食物经口腔进入嗉囊（鸭鹅的食道膨大部）作短暂的贮存，嗉囊pH约为4.5,嗉囊会分泌一些粘液湿润饲料，但一般认为不含消化酶，一些细菌如乳酸菌在此处对饲料起一定的发酵作用。之后食物进入腺胃和肌胃磨碎并与消化液混合消化，与猪类似，此pH在2.5左右，消化液主要是胃酸和胃蛋白酶，但停留时间很短（约0.3小时），很快食糜便进入小肠作进一步消化，小肠至空肠段pH值大约在5.8-6.0（Makkink等1994）。其它家禽胃肠道pH值见表2






:hehes: :hehes: :buyao: 肉仔鸡食糜通过胃肠道上部（嗉囊、肌胃和小肠）可溶性标记物的平均停留时间（MRT）分别为2.8，0.3和1.0小时（约需4小时到达小肠后部，Dierick和Decuypere，1994），停留时间最长的位点是嗉囊，小肠次之，肌胃时间最短。由此可见对鸡来说嗉囊是外加酶的第一个理想作用位点，由于鸡嗉囊pH为4.5，要求在此作用的酶在pH 4.5时有较高的活力，而肌胃停留的时间非常短，所以第二个外加酶的作用位点则应在小肠段，此处食糜停留约1小时，pH5.8-6.0，故要求外加的酶在pH5.8-6.0时有较高活力。













3
饲用β-甘露聚糖酶的要求与选用




3.1
饲用β-甘露聚糖酶的要求





从以上对猪鸡消化道生理的分析可以看出,要用在猪饲料中的β-甘露聚糖酶，应选择pH3.0（胃）、pH6.4（小肠）作为酶活力的测定pH值，只有这两个pH之一有较高活性的酶才可以使用，当然测定的温度可选择38-40℃。对鸡来说有2个作用位点pH4.5（嗉囊）、pH6.0（小肠），同样只有在这2个位点之一有较高的活性的β-甘露聚糖酶才可以用到鸡上。





3.2
要清楚外加酶厂家的酶活力定义的测定条件




由于酶的测定没有相对统一的标准，β-甘露聚糖酶也是这样，即使像植酸酶、纤维素酶 、β-葡聚糖酶等有饲料行业标准，但使用的pH均为5.5，也是值得商讨的，原因从上面分析可以知道，最典型的例子（见图5），像国产的某一植酸酶（基因工程菌生产），实测最高活性pH在4.2（4692U/g），在pH5.5时只有（979U/g），但在pH3.0时有3357U/g，pH6.0时有2933U/g，在pH5.8时已没有活性，说明该酶作用位点在胃或嗉囊，如果以pH5.5来作为测定标准，很难来评价该酶的有效性。
















但很多商业厂家标示的酶活力测定条件，并非考虑动物的需要。定义的条件五花八门，如有的pH用7.5，有的用5.3，温度有的用50℃，有的甚至用55℃，多数出于自身的市场需要，这是一种不负责任的行为！表3就是对市场上2种β-甘露聚糖酶分析，从表3 看出在pH7.5酶1的活力最高，但pH6.0（小肠作用点）活力以酶2高得多，而且pH4.5时仍然有较高的活力，表明对鸡来说嗉囊、小肠都可以起作用，所以用作饲料上酶2的效率要比酶1高得多，也就是说有效酶活力以酶2是最高。












3.3
小结：必须要重视外加酶对动物体的有效酶活力，而不要被厂家标示活性而误导






在相应动物消化道内表现出来的活性，我们可以称之为有效酶活力，而不是厂家标示的活力或按厂家提供标准测定的酶活力，只有有效酶活力高的外加酶才会有好的效果。







要比较有效酶活力的高低，首先要模仿酶在动物消化道内的作用主要条件——底物、温度、pH值。对于饲用β-甘露聚糖酶来说，底物应选用水溶性半乳甘露聚糖（接近豆粕），温度使用40℃，禽用酶使用pH4.5（嗉囊）和pH6.0（小肠），猪用酶用pH3.0（胃），pH6.4（小肠）来通过实验室测定酶活来作出初步评价，只有这样测定出来酶活高的才有可能有好的使用效果，然后再用严密的动物试验来验证。

mche2005

这个帖子的黑色加重部分很有用的（标题除外）。对于饲料酶制剂配方师和饲料配方师都是有很帮助的。
对于一些饲料酶业务员也有帮助，可以给饲料厂解释的更清楚些。
这些加重的部分，也可以说明为什么总是会有饲料厂埋怨饲料酶效果不好的原因了。饲料酶的ph谱线和畜禽的ph谱线是否相符合，再就是外源酶是否耐内源蛋白酶的酶解（仔猪、仔鸡不用考虑内源酶解），如果不能的话，自然就达不到所承诺的效果了。
要用这样的饲料酶，增强饲料利用率，促进吸收应该是毋庸置疑的。

akenuma

相关资料很少，很珍贵

as1985323123

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