非淀粉多糖酶的應(yīng)用研究進(jìn)展

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　　非淀粉多糖酶的應(yīng)用研究進(jìn)展

　　王繼強(qiáng) 龍強(qiáng) 李愛琴 李志偉 張寶彤

　　[摘要]本文綜述了非淀粉多糖的組成，在常見飼料原料中的含量，非淀粉多糖酶制劑的作用機(jī)理及在畜禽上的應(yīng)用效果等。非淀粉多糖酶制劑在降解飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子，擴(kuò)大飼料原料利用范圍，提高飼料利用率等方面發(fā)揮了重要作用。
　　[關(guān)鍵詞]非淀粉多糖 酶制劑 研究進(jìn)展
　　我國是飼料生產(chǎn)大國，2005年，我國飼料玉米消耗量達(dá)到9500萬噸左右，占飼料總產(chǎn)量的88%，玉米的供應(yīng)已經(jīng)在相當(dāng)大程度上控制著我國飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的命脈(蔡輝益，2006)[1]。近年來，隨著國際能源的供應(yīng)緊張，世界各國把眼光投向生物能源，玉米作為生產(chǎn)生物乙醇的主要原料，其消耗量不斷增加。另外，大量玉米淀粉企業(yè)、玉米酒精企業(yè)、氨基酸企業(yè)對玉米原料的爭奪，造成了飼料玉米價格不斷上升。為了應(yīng)對玉米原料的競爭，必須盡早加大能量飼料的開發(fā)力度。使用小麥、大麥、燕麥、麩皮、米糠等非常規(guī)原料可以緩解玉米短缺，降低飼養(yǎng)成本。但國內(nèi)外大量研究表明，原料中的非淀粉多糖(non-starch polysaccharides, NSP)難以被動物，特別是單胃動物消化吸收，并增加腸道食糜粘度，導(dǎo)致養(yǎng)分利用率和動物生產(chǎn)性能降低。本文闡述了非淀粉多糖對飼料營養(yǎng)價值的影響，非淀粉多糖酶制劑的作用機(jī)理及在動物飼養(yǎng)中的應(yīng)用效果。
　　1.非淀粉多糖的組成及在原料中的含量
　　非淀粉多糖是植物組織中多種單糖和糖醛酸經(jīng)糖苷鍵連接而成，是植物細(xì)胞壁的主要成分，難以被單胃動物自身分泌的消化酶分解。非淀粉多糖包括纖維素(cellulose)、非纖維素多糖(non-cellulose polysaccharides)和果膠多糖(pectic polysaccharides)。根據(jù)NSP在水中的溶解性分為可溶性非淀粉多糖(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)和果膠多糖(pectic polysaccharides)等，是降低飼料營養(yǎng)價值的主要因素。
　　表1 常見飼料中NSP的含量和組成(%)(王繼強(qiáng)，2005)[2]

飼料	阿拉伯木聚糖	葡聚糖	甘露聚糖	纖維素	總NSP
玉米	5.2	-	0.2	2	8.1
小麥	8.1	0.8	-	2	11.4
大麥	7.9	4.3	0.2	3.9	16.7
麩皮	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?fàn)I養(yǎng)作用機(jī)理
　　2.1提高腸道食糜的粘度，降低養(yǎng)分的消化吸收
　　粘度一般被定義為一種物質(zhì)對內(nèi)部液體的抗性，并被描述為膠狀、濃稠、粘漿狀或粘稠，粘度的度量是厘泊(centipoise, cps)(蘇軍，2005)[3]。阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖是由β(1-3)和β(1-4)糖苷鍵連接而成，β-1，3糖苷鍵改變了β-1，4糖苷鍵的主鏈結(jié)構(gòu)，阻止了主鏈間的相互接近，受這兩種鍵的特性的影響，糖分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，使其可與水結(jié)合，增加了消化道內(nèi)容物的粘性(王繼強(qiáng)，2004)[4]。宋凱(2005)[5]研究表明，用小麥完全替代日糧中的玉米，食糜黏度提高了69.23%。高黏性阻止了營養(yǎng)物質(zhì)與內(nèi)源酶的接觸，降低了食糜內(nèi)糖、氨基酸和其它養(yǎng)分向腸粘膜的移動，造成養(yǎng)分消化吸收率降低。Yin等(2000)[6]研究了小麥麩皮對豬飼糧養(yǎng)分回腸表觀消化率的影響，當(dāng)日糧NSP由83g/kg提高到193g/kg時，日糧總能、粗蛋白和總氨基酸的消化率分別降低了24.4%、10.8%和6.1%。Hartog等(1988)[7]還研究發(fā)現(xiàn)，高粘性還影響腸道中礦物質(zhì)的消化吸收，豬回腸末端鈣和磷的表觀消化率分別降低了15.7%和5.3%。
　　2.2改變腸道微生物菌群，影響腸道結(jié)構(gòu)
　　高黏性使內(nèi)容物通過消化道的速度和吸收明顯降低，當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)在小腸前段不能被完全消化吸收時，腸道后段的微生物得到大量可以利用的基質(zhì)。富含水分、養(yǎng)分和內(nèi)容物的緩慢移動是病原微生物繁殖的最理想基質(zhì)，促使腸道中病原微生物如大腸桿菌、魏氏梭菌等大量繁殖。細(xì)菌的大量繁殖不僅與宿主爭奪養(yǎng)分，而且有害細(xì)菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物也可損害腸道粘膜與微絨毛的形態(tài)與結(jié)構(gòu)。余有貴等(2005)[8]研究了用小麥替代部分玉米對生長豬直腸微生物的影響，結(jié)果表明，雙歧桿菌的含量降低了2.35%，乳酸桿菌的含量降低了3.38%，而大腸桿菌的含量提高了6.51%，沙門氏菌的含量提高了13.52%。王金全等(2005)[9]研究表明，小麥日糧中非淀粉多糖使肉仔雞回腸中大腸桿菌的數(shù)量提高了4.06%，糞鏈球菌的數(shù)量提高了5%。
　　2.3降低內(nèi)源酶的活性
　　粘稠的NSP能與消化酶或消化酶的其它成分(如膽汁酸、無機(jī)離子等)結(jié)合，從而影響消化酶的活性。如粘稠的非淀粉多糖可以與腸道內(nèi)膽酸結(jié)合，使膽酸呈束縛狀態(tài)，導(dǎo)致膽固醇及其前體吸收減少，從而影響脂肪酶的活性。孫哲等(2003)[10]研究表明，可溶性非淀粉多糖使肉仔雞小腸粘膜乳糖酶的含量降低了58.54%，麥芽糖酶的含量降低了47.05%，纖維二糖酶的含量降低了77.78%。于旭華等(2001)[11]研究表明，水溶性NSP使肉仔雞胰臟脂肪酶活性降低了20.41%，小腸內(nèi)容物脂肪酶活性降低了11.02%。
　　3.NSP酶制劑的作用機(jī)理
　　3.1分解抗?fàn)I養(yǎng)因子，降低腸道食糜粘度
　　Classen(1992)[12]研究表明，NSP的粘度與其分子量有很大的關(guān)系，分子量越大，其粘性就越高。日糧中添加酶制劑后，分子量大于5萬Da的葡聚糖組分明顯減少，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，降低了對腸道的副作用，使食糜在消化道內(nèi)更易于轉(zhuǎn)運和消化吸收。Danicke等(2000)[13]在燕麥基礎(chǔ)日糧中添加3000IU/kg酶制劑，肉雞空腸內(nèi)容物粘度降低了71.77%，能量的表觀利用率提高了5.47%。
　　3.2激活內(nèi)源酶的分泌，提高飼料利用率
　　在富含非淀粉多糖的飼糧中添加一定量的NSP酶制劑，能激活內(nèi)源酶的分泌，提高內(nèi)源消化酶的活性，從而促進(jìn)了養(yǎng)分的消化吸收。許梓榮等(1999)[14]研究表明，高麥麩日糧中添加添加NSP酶制劑，十二指腸內(nèi)容物中總蛋白水解酶和α-淀粉酶活性分別提高了20.96%和5.66%，飼料粗蛋白、粗脂肪、粗纖維的表觀消化率分別提高了10.49%、30.83%和66.13%。徐建雄等(2001)[15]研究表明，日糧中添加非淀粉多糖酶，仔豬有機(jī)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]在斷奶仔豬高NSP日糧中添加復(fù)合酶制劑，腸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]在仔豬燕麥日糧中添加100mg/kg酶制劑，試驗結(jié)果表明，回腸中賴氨酸的利用率提高了2.19%，蛋氨酸的利用率提高了4.60%，蘇氨酸的利用率提高了3.08%。
　　3.3減少有害菌的繁殖，改善腸道結(jié)構(gòu)
　　NSP酶制劑的添加，降低了腸道內(nèi)容物的粘性，促進(jìn)了養(yǎng)分的消化吸收，從而改變了腸道微生物生長繁殖的環(huán)境，減少了病原微生物的數(shù)量，降低了對養(yǎng)分的競爭性吸收。高峰等(2004)[18]在小麥米糠基礎(chǔ)日糧中添加NSP酶制劑，雛雞腸道需氧乳酸桿菌的含量提高了5%，厭氧乳酸桿菌含量提高了4.95%，大腸桿菌的含量也明顯降低。另外，NSP酶制劑的添加減少了NSP對腸道的副作用，改善腸道結(jié)構(gòu)，促進(jìn)腸絨毛的生長，隱窩的深度也明顯降低。聶國興等(2007)[19]在小麥基礎(chǔ)日糧中添加酶制劑，羅非魚腸道絨毛長度提高了12.78%～22%，絨毛的寬度提高了22.97%～62.39%，絨毛的密度提高了25.8%～55.67%。
　　4.NSP酶制劑在畜禽業(yè)的應(yīng)用效果
　　4.1豬
　　陳清華等(2006)[20]在仔豬35%高次粉日糧中添加0.15%酶制劑，試驗結(jié)果表明，仔豬的日增重提高了6.76%，日采食量提高了2.22%，料重比降低了4.26%。王振來(2005)[21]在高次粉日糧中添加NSP酶制劑，仔豬的日增重提高了15.25%，料重比降低了8.5%，粗蛋白質(zhì)消化率提高了10.49%，腸道內(nèi)容物粘度降低了25.77%。袁巧靈等(2006)[22]在仔豬20%高麩皮日糧中添加0.08%酶制劑，試驗結(jié)果表明，仔豬的日增重提高了23.32%，飼料轉(zhuǎn)化率提高了7.25%。黃金秀等(2006)[23]在仔豬含7.25%木聚糖飼料中添加1440IU/kg木聚糖酶，日糧粗蛋白質(zhì)、鈣、磷、酸性洗滌纖維含量分別提高了5.56%、17.86%、11.47%和6.59%。姜秋水等(2003)[24]年在生長豬早秈稻日糧中添加復(fù)合NSP酶制劑，試驗結(jié)果表明，生長豬的日增重提高了8.78%，料重比降低了9.42%，粗蛋白和粗脂肪的消化率分別提高了18.76%和16.04%，糞便大腸桿菌數(shù)降低了81.29%。王宗沛等(2001)[25]在生長豬大麥型日糧中添加0.1%NSP酶制劑，日增重提高了20.66%，飼料轉(zhuǎn)化率提高了8.87%。
　　4.2家禽
　　陳清華等(2004)[26]在玉米雜粕型日糧中添加0.02%NSP酶制劑，產(chǎn)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。王修啟等(2004)[27]在小麥-豆粕型日糧中添加0.1%木聚糖酶，產(chǎn)蛋率提高了6.17%，蛋重提高了5.24%，料蛋比降低了11.3%。艾曉杰等(2001)[28]在雛鵝30%米糠日糧中添加0.2%酶制劑，14～21日齡體增重提高了16.91%，料重比降低了5.33%。王金全等(2004)[29]在肉雞30%小麥日糧中添加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%。武書庚等(2006)[30]在40%小麥型日糧中添加1000IU/kg木聚糖酶，肉雞的日增重提高了37.21%，料重比提高了4.06%。廖細(xì)古等(2006)[31]在玉米雜粕型日糧中添加500g/t木聚糖酶，肉鴨增重提高了4.96%，料重比降低了2.11%。
　　4.3水產(chǎn)
　　王紀(jì)亭等(2006)[32]在羅非魚小麥豆粕型日糧中添加0.02%液體NSP酶制劑，羅非魚特定生長率提高了10.61%，餌料系數(shù)降低了16.13%。明紅等(2006)[33]在50%小麥型日糧中添加0.10%木聚糖酶，羅非魚的增重率提高了17.45%，甘油三酯和血糖的含量分別提高了43.16%和23.20%。高春生等(2006)[34]在30%大麥日糧中添加0.1%木聚糖酶，草魚增重率提高了20.52%，餌料系數(shù)降低了7.10%，粗蛋白和粗脂肪的消化率分別提高了7.37%和4.71%。張玲等(2006)[35]在50%小麥型日糧中添加0.10%木聚糖酶，鯉魚的增重率提高了17%，粗蛋白、總糖的表觀消化率分別提高了9.19%和26.67%，前腸絨毛和中腸絨毛的高度分別提高了34.96%和3.96%。
　　5.前景
　　總之，NSP酶制劑在我國飼料工業(yè)中占有重要地位，NSP酶制劑的使用，將可以擴(kuò)大我國飼料原料利用的廣度，充分利用米糠、麩皮、次粉、秈稻等副產(chǎn)物，提高飼料的利用率，降低飼料成本及較少玉米的消耗量，緩解供需矛盾。但NSP酶制劑應(yīng)用還存在以下問題，如菌種耐熱性能低，在胃腸道中的穩(wěn)定性差，外源酶與內(nèi)源酶的平衡性、外源酶的配伍及酶活測定方法不統(tǒng)一等。隨著研究的深入和工藝的改進(jìn)，NSP酶制劑將在消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，擴(kuò)大飼料利用的范圍，降低環(huán)境的污染等方面發(fā)揮更大的作用，是具有廣闊發(fā)展前景的飼料添加劑。
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hainavy

好貼，呵呵，總結(jié)很費工夫！

llppaa

引用的試驗報告還是比較好,如果能細(xì)化些,NSP量與用酶量(單位與定義等)總結(jié)一下就更好

寧靜的港灣

學(xué)習(xí)了謝謝樓主