β甘露聚糖酶的研究

saturnbio · 发表于 2010-9-10 23:08:22

　　D-甘露聚糖酶(endo-β-1，4-mannanase)是一种新型的酶制剂，属于一种半纤维素酶类，它除具有一般非淀粉多糖(NSP)酶类的作用——降解NSP，降低肠道粘度，促进营养物质的消化和吸收。近来很多研究表明，甘露聚糖酶还是一种多功能的促生长剂，因为它可以促进类胰岛素生长因子IGF-I的分泌，促进蛋白质的合成，提高瘦肉率;同时，它还可消除豆类中富含的β-甘露聚糖对葡萄糖吸收的干扰，极大提高饼粕，尤其是豆粕的能量利用率。实际使用中还可看出，添加了β-甘露聚糖酶后动物的抵抗力及整齐度用量仅次于植酸酶，实际上它已超脱了传统酶制剂的作用，一定程度上可以替代抗生素成为一种新型的促生长饲料添加剂。
　　1 β-甘露聚糖酶的作用机理
　　1.1去除β-甘露聚糖的抗营养作用，提高能量利用率
　　β-1，4，D一甘露聚糖酶(β一1，4 D-mannanase，EC.3.2.1.78)，又简称为B一甘露聚糖酶(B-mannanase)，是一类能够水解含有β-1，4，D-甘露糖苷键的甘露寡糖、甘露多糖的内切水解酶，它属于半纤维素酶类。甘露聚糖是以1，4-B-D-吡喃甘露糖苷键连结的线状多糖，如果主链某些残基被葡萄糖取代，或半乳糖通过1，-a-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(glucornannan)、半乳葡甘露聚糖(galactoglucomannan)。上述物质构成了植物半纤维素的第二大组份，特别是β-半乳甘露聚糖和B一葡甘露聚糖是所有豆科(如豆粕和菜籽粕)植物细胞壁的组成成分，尤其在豆粕中含量最高(15～18g/kg)。
　　β-甘露聚糖除了消化率低之外，还对家禽具有多方面负面的生理影响。β-甘露聚糖能结合大量的水造成肠道黏度增加，影响消化酶对饲料的消化。同时最新的研究表明，即使是低浓度的β-甘露聚糖也可通过干扰胰岛素分泌和胰岛素样生长因子(1GF)生成而降低从肠道中吸收葡萄糖的速率和碳水化合物的代谢过程(Nunes和Malmlof，1992)。其它负面影响包括降低氮存留量、脂肪吸收率和氨基酸摄入量以及减少水的吸收而导致排泄物水分过多(Kratzer等，1967)。
　　台湾学者用肥育猪做的消化实验发现，在含22.8%豆粕日粮中添加β-甘露聚糖酶后，能量消化率提高了3.13%，粗蛋白消化率提高了2.57%，粗纤维消化率提高了6.45%，消化能提高了106Kcal/kg。很多研究发现，能量的提高与豆粕用量有关。Virginia
　　PolytechnicInstitute在生长猪中用了2个豆粕水平(10.5%和21.7%)，发现代谢能分别提高了42Kcal/kg和70Kcal/kg。
　　1.2促进消化酶的分泌
　　浙江大学王惠康(2∞5)的研究发现，β-甘露聚糖酶显著提高了肉仔鸡十二指肠内容物消化酶(淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶)活性，尤其是胰蛋白酶、糜蛋白酶提高了86%和69%。
　　1.3促进生长激素分泌，提高生长速度和瘦肉率
　　美国学者研究发现，在肉鸡受到应激时β一甘露聚糖酶显著提高类胰岛素样生长因子IGF-I和IGF-II水平。其中，IGF-I作用于生长组织，刺激细胞对氨基酸的利用从而促进蛋白质的合成，抑制蛋白质的分解，最终导致蛋白质的净增长。王惠康(2005)报道β-甘露聚糖酶可提高肉仔鸡胸肌率7.82%，降低腹脂率8.69%。
　　1.4降解甘露聚糖为甘露寡糖，提高动物免疫力
　　β-甘露聚糖可以刺激过度的免疫反应，造成对生长性能的的伤害(Ross等，2002))。β-甘露聚糖的降解产物为甘露寡糖(MOS)，以15%豆粕计算，大约相当于添加了2～2.8kg/t的MOS。Sisak(1994)发现MOS能提高鼠的吞噬细胞能力。巴斯德研究所的学者使用无菌仔猪和常规饲养猪来研究MOS加强仔猪免疫防御的能力，结果显示常规猪小肠T淋巴细胞数量增多和巨噬细胞的吞噬作用增强。Spring等(1998)和邵良平等(2000)报道，甘露寡糖能够显著提高哺乳仔猪PHA一淋巴细胞转化率和吞噬细胞的吞噬能力。王惠康(2005)发现在玉米豆粕型日粮中添加B一甘露聚糖酶后肉仔鸡脾脏指数、胸腺指数、法氏囊指数显著增加，免疫球蛋白IgA、IgG、IgM增加了6%～18%。
　　1.5提高动物肠道粘膜的完整性，减少有害菌的生长，提高抗病力一是β-甘露聚糖酶可以直接作用于肠黏膜，切断肠上皮细胞与病原菌的结合点，即碳水化合物核心基座、蛋白质和蛋白糖;二是β-甘露聚糖的反应产物为甘露寡糖，甘露寡糖可以竞争性地与某些病原菌结合，从而减少了这些有害菌与肠粘膜上皮细胞的联接，进而减少了发病的机率，达到防病抗病和治病的目的。Mathis(2000-2001)发现β-甘露聚糖酶减少了人工感染球虫和产气荚膜梭菌的临床症状，改善了料肉比，即使是无豆粕日粮也改善了鸡健康状况。
　　2 β-甘露聚糖酶在动物营养中的应用
　　2.1提高玉米豆粕日粮能量利用率，降低饲料成本
　　一直以来，人们总认为添加酶要增加饲料成本，尤其是针对玉米豆粕型日粮。
　　近年来很多研究表明，B一甘露聚糖酶能改善玉米豆粕型日粮100～150Kcal/kg
　　ME水平，对肉鸡而言相当于每吨饲料中10～18kg油脂的添加量。有效降低饲料成本10～20元。国外的一些试验测定了β-甘露聚糖酶对玉米豆粕型肉鸡、猪日粮能量利用率的影响，发现其可提高能量利用率、改善饲料转化率和生长速度。添加B一甘露聚糖酶补偿了肉鸡的143Kcal/kgME和猪的100Kcal/kgME的能量减少(McNaughton，1995;Petty等，2001)。王春林等(2002)报道，在玉米豆粕型肉仔鸡日粮中降低100Kcal/kgME(减少2%油脂，加2%玉米)，生产性能保持不变。
　　2.2提高产蛋率
　　最近，美国科技人员进行试验，测定了添加β-甘露聚糖酶对饲喂玉米一大豆日粮产蛋母鸡性能的影响，结果表明，在日粮中添加β-甘露聚糖酶可以显著提高母鸡日产蛋率。31～42周提高0.70%，43～54周提高1.07%，55～66周提高1.5%。从18～66周平均提高0.84%。赵国琦等(2002)研究了在蛋鸡日粮中添加不同水平的β-甘露聚糖酶对蛋鸡后期生产性能的影响，发现添加B一甘露聚糖酶，产蛋性能及其抗病力高于添加杆菌肽锌。宁中华等(2003)在蛋鸡日粮中比较了β-甘露聚糖酶与加油脂(1.4%)的效果，发现添加β-甘露聚糖酶比对照组产蛋率提高了6.2个百分点，料蛋比降低了0.1，甚至比加1.4%油脂的效果还要好。
　　2.3促进动物健康，提高抗病力
　　Mathis(2000～2001)研究了β-甘露聚糖酶对肉鸡人工感染球虫和产气荚膜梭菌的影响，发现β-甘露聚糖酶改善了感染鸡的生产性能，降低了感染鸡的死亡率，具有抗球虫的作用。在不含甘露聚糖的日粮中也有类似的作用，说明β-甘露聚糖酶不仅仅是通过去除甘露聚糖而起作用，β-甘露聚糖酶本身也能保护肠道粘膜，促进动物健康。王春林等(2003)也发现，β-甘露聚糖酶对成活率的提高比金霉素效果还好。
　　2.4促进仔猪生长，减少下痢
　　李德发等(2004)研究了β-甘露聚糖酶对仔猪生产性能的影响，发现β-甘露聚糖酶提高了断奶仔猪日增重10%以上。在Akey试验中也发现β-甘露聚糖酶的添加改善了日增重4.1%，减少下痢39.7%。
　　2.5提高肉鸡均匀度
　　均匀度是肉鸡生产的重要指标。Jackson(2001)的多次研究表明，添加β-甘露聚糖酶显著降低了不同日龄体重的变异系数。王春林等(2003)也发现β-甘露聚糖酶提高肉鸡均匀度12.65%，显著提高了肉鸡上市等级。
　　3结语
　　β-甘露聚糖酶分解饲料中的β-甘露聚糖，消除其对机体胰岛素分泌和胰岛素样生长因子生序瓤IGF)的抑制作用，从而提高葡萄糖吸收速率、促进碳水化合物代谢过程，显著提高玉米豆粕日粮能量利用率;另外，还能降低饲料成本，促进生长，提高抗病力，是一种具有很大应用价值和推广前景的新型饲料添加剂。