纖維素酶

zhangyufuu · 發表于 2009-5-3 07:08:20

纖維素酶及其在畜禽生產中的應用

作者：來源：時間：2008-7-16 15:02:01 閱讀：91次

　　1.纖維素的結構及其理化特性纖維素是由毗喃葡萄糖以β-1，4-糖苷鍵連接成的線性大分子物質。在分子主鏈上，每一個葡萄糖殘基與相鄰的葡萄糖殘基互相旋轉180°。植物纖維素的聚合度(degreeofpolymerization)約為14000；微生物纖維素聚合度約為3500；商品纖維素聚合度在50～5000之間。植物纖維素的高聚合度、毛細管結構、木質素(lignin)和半纖維素(hemicellulose)所形成的保護層及其超分子結構中具有高結晶度(一般在30%～80%之間)的結晶區(crystalline)，存有大量氫鍵(包括分子鏈內、鏈間及分子鏈與表面分子之間形成的氫鍵)，是造成纖維素難以被利用的根本原因。從高效和環保的角度出發，纖維素被徹底分解而又無污染的一條有效途徑，便是利用纖維素酶(cellulase)的水解作用。可是當前纖維素酶的高昂費用，是其難以被推廣應用的主要因素。過去的一些研究表明，對含纖維素物質進行一定的前處理，但也僅是在較低的程度上提高了纖維素酶的水解效率。一些高產菌株的獲得，在目前條件下也難以大幅度降低纖維素酶的成本，還需要開展更廣泛而深入的研究。　
　　2.纖維素酶的營養作用纖維素酶作為飼料添加劑，其在動物體內的功能主要有:

　　2.1補充內源酶特別是對于草食動物來說，可以補充體內微生物形成纖維素酶量的不足。如同時增加其他酶制劑如半纖維素酶、淀粉酶、果膠酶和蛋白酶等，它們與纖維素酶協同作用于天然纖維素原料，可以更多的形成葡萄糖及揮發性脂肪酸為動物利用。

　　2.2改善胃中微生態環境纖維素酶可促進有益微生物生長，提高微生物對飼料的分解，同時增加單細胞蛋白含量。

　　2.3消除抗營養因素纖維素酶可降低因果膠、半纖維素、葡聚糖和戊聚糖溶解在水中而產生的粘性，促進內源酶的擴散。

　　2.4提高粗蛋白質和粗脂肪的消化率可促進對與細胞壁結合的礦物質的吸收。

　　2.5提高小腸絨毛的完整性促進小腸對營養物質的吸收。

　　2.6對于無瘤胃動物可改善消化道的環境，增加酸度，激活胃蛋白酶。

　　3.纖維素酶在畜禽生產中的應用在纖維素酶的應用上，研究者已經從能源開發、農業、畜牧業、醫藥衛生、食品工業、釀造業、紡織業以及環境污染治理等多個領域進行了廣泛研究，且取得了一定效果。纖維素酶作為飼料添加劑應用于畜禽生產，其使用方法有體外酶解法和體內酶解法兩種。前者因費工費時和成本較高而研究較少，后者相對簡單易行而被普遍采用。尹清強等在黑白花奶牛日糧中添加纖維素酶50g/頭?d，產奶量提高8.9%，飼料效率提高10.0%。吳明樓也以奶牛為研究對象得出了纖維素酶提高奶產量并對奶質無影響的結果。前蘇聯學者在綿羊日糧中加入0.25%纖維素酶，可明顯提高日增重、粗纖維消化率和羊毛產量，飼料效率提高了7.3%-13.1%。尹清強等添加30g/只?d纖維素酶到綿羊日糧中，使處于牧草豐盛期和枯萎期的綿羊日增重分別提高153.41%和4.91%，羊毛產量提高5.04%。陳俠甫等在梅花鹿生茸期的日糧中添加纖維素酶50g/頭?d,可提高鹿茸產量17.38%-31.81%，平均每頭增產干茸129g,且使粗蛋白質、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)和纖維消化率分別提高11.31%、21.65%、17.78%和8.72%。陳俠甫還以兔為研究對象，在其日糧中加入4g/只.d的纖維素酶，兔日增重提高了19.29%。在非草食動物的日糧中添加纖維素酶的研究中，也得到了令人滿意的結果。日本學者將0.2%的纖維素酶加到肉雞日糧中，可提高日增重5%～10%、飼料效率3%～7%。王懷凡等在蛋雞日糧中添加0.1%纖維素酶，結果使產蛋率提高10.8%，蛋重提高1.7%，料蛋比下降14.6%。裴相元等在鵝日糧中加入0.75%纖維素酶后，結果日增重提高了8.92%，飼料效率提高了15.34%，降低了5.1%～7.8%的飼料消耗量。此外纖維素酶在草食家畜胃腸疾病的治療方面也有一定應用。基于多年的研究，陳俠甫等認為，纖維素酶對馬急慢性消化不良、便秘、牛瘤胃膨脹、瘤胃積食等疾病具有明顯療效。經過10個獸醫院379例治療試驗，治愈率達98.9%。研究者們一致認為該纖維素酶制劑具有療效高、療程短、使用方便、無副作用和費用少等優點。一些研究證明，纖維素酶通過促使飼料中纖維素半纖維素的分解，一方面直接降低它們的致病因素，另一方面使可溶性物質含量增加，促進有益微生物的活動，從而有益于健康。另外纖維素酶產生菌所形成的其他一些物質可調整胃腸道菌群，促使廢物和有害物的排出。

　　4.小結纖維素酶作為一種新型飼料添加劑，無論在動物生產中還是在環境保護中都確實起到了一定的作用，有非常好的應用前景。但目前纖維素酶在實際應用中取得的成效與預期的目標相距甚遠。

　　其原因主要有二:1)技術上的原因。由于纖維素酶是一種微生物制劑，它對溫度、濕度、酸堿度十分敏感，生產纖維素酶在保管、加工等過程中，處理不當就會失活，影響應用效果。對于不同酶活性的纖維素酶產品、不同的飼養對象、不同的飼料品種、纖維素酶的適合添加水平、添加時間和方法都應有所區別。2)標準上的原因。纖維素酶作為新型飼料添加劑進入我國市場時間不長，所以纖維素酶的質量標準、檢驗方法標準，特別是添加纖維素酶以后的飼料產品質量標準，在我國還是空白。我們應組織制定和頒布纖維素酶及添加纖維素酶飼料產品的質量標準和檢驗方。