非淀粉多糖酶的应用研究进展

apple12151007

　　非淀粉多糖酶的应用研究进展

　　王继强 龙强 李爱琴 李志伟 张宝彤

　　[摘要]本文综述了非淀粉多糖的组成，在常见饲料原料中的含量，非淀粉多糖酶制剂的作用机理及在畜禽上的应用效果等。非淀粉多糖酶制剂在降解饲料中抗营养因子，扩大饲料原料利用范围，提高饲料利用率等方面发挥了重要作用。
　　[关键词]非淀粉多糖 酶制剂 研究进展
　　我国是饲料生产大国，2005年，我国饲料玉米消耗量达到9500万吨左右，占饲料总产量的88%，玉米的供应已经在相当大程度上控制着我国饲料工业和养殖业的命脉(蔡辉益，2006)[1]。近年来，随着国际能源的供应紧张，世界各国把眼光投向生物能源，玉米作为生产生物乙醇的主要原料，其消耗量不断增加。另外，大量玉米淀粉企业、玉米酒精企业、氨基酸企业对玉米原料的争夺，造成了饲料玉米价格不断上升。为了应对玉米原料的竞争，必须尽早加大能量饲料的开发力度。使用小麦、大麦、燕麦、麸皮、米糠等非常规原料可以缓解玉米短缺，降低饲养成本。但国内外大量研究表明，原料中的非淀粉多糖(non-starch polysaccharides, NSP)难以被动物，特别是单胃动物消化吸收，并增加肠道食糜粘度，导致养分利用率和动物生产性能降低。本文阐述了非淀粉多糖对饲料营养价值的影响，非淀粉多糖酶制剂的作用机理及在动物饲养中的应用效果。
　　1.非淀粉多糖的组成及在原料中的含量
　　非淀粉多糖是植物组织中多种单糖和糖醛酸经糖苷键连接而成，是植物细胞壁的主要成分，难以被单胃动物自身分泌的消化酶分解。非淀粉多糖包括纤维素(cellulose)、非纤维素多糖(non-cellulose polysaccharides)和果胶多糖(pectic polysaccharides)。根据NSP在水中的溶解性分为可溶性非淀粉多糖(soluble non-starch polysaccharides, SNSP)和不可溶性非淀粉多糖(insoluble non-starch polysaccharides, ISNSP)。SNSP包括阿拉伯木聚糖(araboxylan)、葡聚糖(β-glucan)、甘露聚糖(mannose)和果胶多糖(pectic polysaccharides)等，是降低饲料营养价值的主要因素。
　　表1 常见饲料中NSP的含量和组成(%)(王继强，2005)[2]

饲料	阿拉伯木聚糖	葡聚糖	甘露聚糖	纤维素	总NSP
玉米	5.2	-	0.2	2	8.1
小麦	8.1	0.8	-	2	11.4
大麦	7.9	4.3	0.2	3.9	16.7
麸皮	21.9	0.4	0.4	10.7	35.3
米糠	8.5	-	0.4	11.2	21.8
次粉	7.2	0.7	-	2.8	12.5

　　2.非淀粉多糖的抗营养作用机理
　　2.1提高肠道食糜的粘度，降低养分的消化吸收
　　粘度一般被定义为一种物质对内部液体的抗性，并被描述为胶状、浓稠、粘浆状或粘稠，粘度的度量是厘泊(centipoise, cps)(苏军，2005)[3]。阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖是由β(1-3)和β(1-4)糖苷键连接而成，β-1，3糖苷键改变了β-1，4糖苷键的主链结构，阻止了主链间的相互接近，受这两种键的特性的影响，糖分子内部结构松散，使其可与水结合，增加了消化道内容物的粘性(王继强，2004)[4]。宋凯(2005)[5]研究表明，用小麦完全替代日粮中的玉米，食糜黏度提高了69.23%。高黏性阻止了营养物质与内源酶的接触，降低了食糜内糖、氨基酸和其它养分向肠粘膜的移动，造成养分消化吸收率降低。Yin等(2000)[6]研究了小麦麸皮对猪饲粮养分回肠表观消化率的影响，当日粮NSP由83g/kg提高到193g/kg时，日粮总能、粗蛋白和总氨基酸的消化率分别降低了24.4%、10.8%和6.1%。Hartog等(1988)[7]还研究发现，高粘性还影响肠道中矿物质的消化吸收，猪回肠末端钙和磷的表观消化率分别降低了15.7%和5.3%。
　　2.2改变肠道微生物菌群，影响肠道结构
　　高黏性使内容物通过消化道的速度和吸收明显降低，当营养物质在小肠前段不能被完全消化吸收时，肠道后段的微生物得到大量可以利用的基质。富含水分、养分和内容物的缓慢移动是病原微生物繁殖的最理想基质，促使肠道中病原微生物如大肠杆菌、魏氏梭菌等大量繁殖。细菌的大量繁殖不仅与宿主争夺养分，而且有害细菌产生的代谢产物也可损害肠道粘膜与微绒毛的形态与结构。余有贵等(2005)[8]研究了用小麦替代部分玉米对生长猪直肠微生物的影响，结果表明，双歧杆菌的含量降低了2.35%，乳酸杆菌的含量降低了3.38%，而大肠杆菌的含量提高了6.51%，沙门氏菌的含量提高了13.52%。王金全等(2005)[9]研究表明，小麦日粮中非淀粉多糖使肉仔鸡回肠中大肠杆菌的数量提高了4.06%，粪链球菌的数量提高了5%。
　　2.3降低内源酶的活性
　　粘稠的NSP能与消化酶或消化酶的其它成分(如胆汁酸、无机离子等)结合，从而影响消化酶的活性。如粘稠的非淀粉多糖可以与肠道内胆酸结合，使胆酸呈束缚状态，导致胆固醇及其前体吸收减少，从而影响脂肪酶的活性。孙哲等(2003)[10]研究表明，可溶性非淀粉多糖使肉仔鸡小肠粘膜乳糖酶的含量降低了58.54%，麦芽糖酶的含量降低了47.05%，纤维二糖酶的含量降低了77.78%。于旭华等(2001)[11]研究表明，水溶性NSP使肉仔鸡胰脏脂肪酶活性降低了20.41%，小肠内容物脂肪酶活性降低了11.02%。
　　3.NSP酶制剂的作用机理
　　3.1分解抗营养因子，降低肠道食糜粘度
　　Classen(1992)[12]研究表明，NSP的粘度与其分子量有很大的关系，分子量越大，其粘性就越高。日粮中添加酶制剂后，分子量大于5万Da的葡聚糖组分明显减少，而小分子量的阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖的粘性和水溶性大大降低，降低了对肠道的副作用，使食糜在消化道内更易于转运和消化吸收。Danicke等(2000)[13]在燕麦基础日粮中添加3000IU/kg酶制剂，肉鸡空肠内容物粘度降低了71.77%，能量的表观利用率提高了5.47%。
　　3.2激活内源酶的分泌，提高饲料利用率
　　在富含非淀粉多糖的饲粮中添加一定量的NSP酶制剂，能激活内源酶的分泌，提高内源消化酶的活性，从而促进了养分的消化吸收。许梓荣等(1999)[14]研究表明，高麦麸日粮中添加添加NSP酶制剂，十二指肠内容物中总蛋白水解酶和α-淀粉酶活性分别提高了20.96%和5.66%，饲料粗蛋白、粗脂肪、粗纤维的表观消化率分别提高了10.49%、30.83%和66.13%。徐建雄等(2001)[15]研究表明，日粮中添加非淀粉多糖酶，仔猪有机物的消化率提高了9.67%，粗蛋白的消化率提高了15.4%。Yin等(2001)[16]在断奶仔猪高NSP日粮中添加复合酶制剂，肠道中阿拉伯糖的利用率提高了10%～29.45%，木糖的利用率提高了4.63%～41.14%，半乳糖的利用率提高了3.68%～5.34%，甘露寡糖的利用率提高了10.10%～15.09%。Nitrayova等(2007)[17]在仔猪燕麦日粮中添加100mg/kg酶制剂，试验结果表明，回肠中赖氨酸的利用率提高了2.19%，蛋氨酸的利用率提高了4.60%，苏氨酸的利用率提高了3.08%。
　　3.3减少有害菌的繁殖，改善肠道结构
　　NSP酶制剂的添加，降低了肠道内容物的粘性，促进了养分的消化吸收，从而改变了肠道微生物生长繁殖的环境，减少了病原微生物的数量，降低了对养分的竞争性吸收。高峰等(2004)[18]在小麦米糠基础日粮中添加NSP酶制剂，雏鸡肠道需氧乳酸杆菌的含量提高了5%，厌氧乳酸杆菌含量提高了4.95%，大肠杆菌的含量也明显降低。另外，NSP酶制剂的添加减少了NSP对肠道的副作用，改善肠道结构，促进肠绒毛的生长，隐窝的深度也明显降低。聂国兴等(2007)[19]在小麦基础日粮中添加酶制剂，罗非鱼肠道绒毛长度提高了12.78%～22%，绒毛的宽度提高了22.97%～62.39%，绒毛的密度提高了25.8%～55.67%。
　　4.NSP酶制剂在畜禽业的应用效果
　　4.1猪
　　陈清华等(2006)[20]在仔猪35%高次粉日粮中添加0.15%酶制剂，试验结果表明，仔猪的日增重提高了6.76%，日采食量提高了2.22%，料重比降低了4.26%。王振来(2005)[21]在高次粉日粮中添加NSP酶制剂，仔猪的日增重提高了15.25%，料重比降低了8.5%，粗蛋白质消化率提高了10.49%，肠道内容物粘度降低了25.77%。袁巧灵等(2006)[22]在仔猪20%高麸皮日粮中添加0.08%酶制剂，试验结果表明，仔猪的日增重提高了23.32%，饲料转化率提高了7.25%。黄金秀等(2006)[23]在仔猪含7.25%木聚糖饲料中添加1440IU/kg木聚糖酶，日粮粗蛋白质、钙、磷、酸性洗涤纤维含量分别提高了5.56%、17.86%、11.47%和6.59%。姜秋水等(2003)[24]年在生长猪早籼稻日粮中添加复合NSP酶制剂，试验结果表明，生长猪的日增重提高了8.78%，料重比降低了9.42%，粗蛋白和粗脂肪的消化率分别提高了18.76%和16.04%，粪便大肠杆菌数降低了81.29%。王宗沛等(2001)[25]在生长猪大麦型日粮中添加0.1%NSP酶制剂，日增重提高了20.66%，饲料转化率提高了8.87%。
　　4.2家禽
　　陈清华等(2004)[26]在玉米杂粕型日粮中添加0.02%NSP酶制剂，产蛋率提高了4.79%，料蛋比降低了10.86%，平均蛋重提高了1.74克/枚。王修启等(2004)[27]在小麦-豆粕型日粮中添加0.1%木聚糖酶，产蛋率提高了6.17%，蛋重提高了5.24%，料蛋比降低了11.3%。艾晓杰等(2001)[28]在雏鹅30%米糠日粮中添加0.2%酶制剂，14～21日龄体增重提高了16.91%，料重比降低了5.33%。王金全等(2004)[29]在肉鸡30%小麦日粮中添加15mg/kg木聚糖酶，采食量提高了4.38%，日增重提高了8,22%，料肉比提高了3.51%。武书庚等(2006)[30]在40%小麦型日粮中添加1000IU/kg木聚糖酶，肉鸡的日增重提高了37.21%，料重比提高了4.06%。廖细古等(2006)[31]在玉米杂粕型日粮中添加500g/t木聚糖酶，肉鸭增重提高了4.96%，料重比降低了2.11%。
　　4.3水产
　　王纪亭等(2006)[32]在罗非鱼小麦豆粕型日粮中添加0.02%液体NSP酶制剂，罗非鱼特定生长率提高了10.61%，饵料系数降低了16.13%。明红等(2006)[33]在50%小麦型日粮中添加0.10%木聚糖酶，罗非鱼的增重率提高了17.45%，甘油三酯和血糖的含量分别提高了43.16%和23.20%。高春生等(2006)[34]在30%大麦日粮中添加0.1%木聚糖酶，草鱼增重率提高了20.52%，饵料系数降低了7.10%，粗蛋白和粗脂肪的消化率分别提高了7.37%和4.71%。张玲等(2006)[35]在50%小麦型日粮中添加0.10%木聚糖酶，鲤鱼的增重率提高了17%，粗蛋白、总糖的表观消化率分别提高了9.19%和26.67%，前肠绒毛和中肠绒毛的高度分别提高了34.96%和3.96%。
　　5.前景
　　总之，NSP酶制剂在我国饲料工业中占有重要地位，NSP酶制剂的使用，将可以扩大我国饲料原料利用的广度，充分利用米糠、麸皮、次粉、籼稻等副产物，提高饲料的利用率，降低饲料成本及较少玉米的消耗量，缓解供需矛盾。但NSP酶制剂应用还存在以下问题，如菌种耐热性能低，在胃肠道中的稳定性差，外源酶与内源酶的平衡性、外源酶的配伍及酶活测定方法不统一等。随着研究的深入和工艺的改进，NSP酶制剂将在消除饲料中的抗营养因子，扩大饲料利用的范围，降低环境的污染等方面发挥更大的作用，是具有广阔发展前景的饲料添加剂。
　　参考文献
　　[1]蔡辉益.玉米将制约我国饲料工业和养殖业的发展[J].新饲料，2006，(9)：1
　　[2]王继强.NSP酶制剂在蛋鸡小麦型日粮中的应用效果[D].西北农林科技大学，2005：15
　　[3]苏军，陈代文.非淀粉多糖酶制剂在动物营养中的研究进展[J].家畜生态学报，2006，(1)：79～83
　　[4]王继强，张波，刘福柱.非淀粉多糖酶制剂在畜禽麦类日粮中的应用前景[J].兽药与饲料添加剂，2004，(2)：18～20
　　[5]宋凯，单安山，李建平.小麦日粮添加不同配伍酶制剂对肉仔鸡养分利用率、食糜黏度和血液激素的影响[J].中国粮油学报，2005，(3)：73～77
　　[6]Yin Y, Mcevoy J, Schulze H et al. Apparent digestibility (ileal and overall) of nutrient and endogenous nitrogen losses in growing pigs fed wheat or its by-products without or with xylanase supplementation[J].Livestock production science, 2000,119~132
　　[7]Hartog D, Huismam J , Thielen W etal. The effects of including various structural polysaccharides in pigs diets on ileal and faecal digestibility of anino acids and mineral [J].Livestock production science, 1988,18:157~170
　　[8]余有贵，贺建华，王建辉.非淀粉多糖酶对生长猪直肠PH和微生物的影响[J].中国畜牧杂志，2005，(3)：24～27
　　[9]王金全，蔡辉益，周岩华等.小麦日粮非淀粉多糖和木聚糖酶对肉仔鸡肠道微生物区系的影响[J].畜牧兽医学报，2005，(10)：1014～1020
　　[10]孙哲，汪儆，雷祖玉等.小麦可溶性非淀粉多糖对肉仔鸡小肠粘膜二糖酶活性的影响[J].动物营养学报，2003，(1)：26～30
　　[11]于旭华，汪儆，孙哲等.黄羽肉仔鸡脂肪酶的发育规律及小麦SNSP对其活性的影响[J].动物营养学报，2001，(3)：60～64
　　[12] Classen H L,M R Bedford. The use of enzymes to improve the nutrive value of poultry feeds[J]. Rec.Adv in ani.nutri,1992 ,95~116
　　[13] Danicke S, Jeroch H, Bottcher W et al. Interactions between dietary fat type and enzyme supplementation in broiler diets with high pentosan contents: effects on precaecal and total tract digestibility of fatty acids ,metabolizability of gross energy ,digesta viscosity and weights of small intestine[J].Animal feed science and technology,2000,84,279~294
　　[14]许梓荣，王振来，王敏奇.饲粮中添加复合酶制剂(GXC)对仔猪消化性能的影响[J].中国兽医学报，1999，(1)：84～88
　　[15]徐建雄，崔立，陈鲁勇.非淀粉多糖酶对仔猪早期生产性能和消化性能的影响[J].动物营养学报，2001，(3)：56～59
　　[16]Yin Y, Baidoo S, Schulze H et al. Effects of supplementing diets containing hulless barley varieties having different levels of non-starch polysaccharides with β-gulcanase and xylanase on the physiological status of the gastrointestinal tract and nutrient digestibility of weaned pigs[J].Livestock production science, 2001,71:97~107
　　[17]Nitrayova S, Patras P, Heger J et al. Effect of an enzyme complex derived from trichoderma longibrachiatum on ileal digestibility of amino acids and non-starch polysaccharides in piglets[J].Livestock science ,2007,74,1~3
　　[18]高峰，江芸，周光宏等.非淀粉多糖酶制剂对雏鸡生长、免疫功能和肠道微生物区系的影响[J].中国兽医学报，2004，(5)：501～503
　　[19]聂国兴，王俊丽，朱命炜等.小麦基础日粮添加木聚糖酶对尼罗罗非鱼肠道食糜粘度和绒毛、微绒毛发育的影响[J].水产学报，2007，(1)：54～61
　　[20]陈清华，曹满湖，李召平等.非淀粉多糖酶在仔猪高次粉饲粮中的应用研究[J].饲料研究，2006，(10):36～40
　　[21]王振来.高次粉饲粮中添加复合酶制剂对仔猪生长和消化性能的影响[J].养猪，2005，(2)：1～2
　　[22]袁巧灵，张美丽.木聚糖酶对仔猪生产性能的影响[J].畜牧与饲料科学，2006，(5)：40～41
　　[23]黄金秀，张克英，陈代文.仔猪饲粮木聚糖水平与添加木聚糖酶对养分消化率的影响[J].中国畜牧杂志，2006，(7)：25～29
　　[24]姜秋水，余冬游.早籼稻日粮中添加非淀粉多糖酶对生长猪生产性能的影响[J].浙江畜牧兽医，2003，(1)：1～3
　　[25]王宗沛，余冬游.大麦型饲粮中添加非淀粉多糖酶对生长猪促生长效应的研究[J].中国饲料，2001，(10)：19～20
　　[26]陈清华，朱立涛，曹满湖等.非淀粉多糖酶制剂在蛋鸡日粮中的应用研究[J].饲料广角，2004，(13)：45～47
　　[27]王修启，聂国兴，李春喜等.小麦基础日粮中添加木聚糖酶对蛋鸡生产性能的影响[J].粮食与饲料工业，2004，(1)：35～36
　　[28]艾晓杰，韩正康.米糠日粮添加酶制剂对雏鹅生长的影响[J].西南农业大学学报，2001，(4)：319～321
　　[29]王金全，蔡辉益，张铢等.木聚糖酶对0～3周龄肉仔鸡肠道食糜粘度和生产性能的影响[J].中国家禽，2004，(1)：122～125
　　[30]武书庚，齐广海，姚斌等.木聚糖酶对肉仔鸡生产性能的影响[J].中国饲料，2006，(6)：20～23
　　[31]廖细古，冯定远，于旭华等.木聚糖酶对肉鸭生产性能影响的研究[J].饲料工业，2006，(18)：44～45
　　[32]王纪亭，计成，万文菊.非淀粉多糖酶对奥尼罗非鱼生长及水质的影响[J].水产科学，2006，(10)：487～500
　　[33]明红，刘涌涛，杜习翔等.木聚糖酶对尼罗罗非鱼生长及血脂血糖水平的影响[J].新乡医学院学报，2006，(6)：556～558
　　[34]高春生，刘忠虎，肖传斌.木聚糖酶对草鱼生长性能和消化率的影响[J].饲料研究，2006，(8)：48～49
　　[35]张玲，聂国兴，周洪琪.木聚糖酶对鲫鱼生长性能和小肠绒毛的影响[J].浙江海洋学院学报，2006，(2)：133～137

hainavy

好贴，呵呵，总结很费工夫！

llppaa

引用的试验报告还是比较好,如果能细化些,NSP量与用酶量(单位与定义等)总结一下就更好

宁静的港湾

学习了谢谢楼主