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木聚糖酶在猪饲料中的研究进展与应用


小麦中的主要抗营养因子是阿拉伯木聚糖,其作用主要表现为增加动物消化道食糜粘度。日粮中添加以木聚糖酶为主的复合酶,可有效消除其抗营养作用,提高猪的生产性能。本文就近几年来,国内外学者对木聚糖酶在猪饲料中的研究与应用作一综述。

在传统饲料的玉米-豆粕型日粮中,玉米作为主要的能量饲料,常占到日粮配方组成的60%左右。目前养猪生产中出现了玉米等能量饲料的短缺,因而必须充分地开发和利用我国资源丰富的麦类谷物和糠麸。另外,中国已加入世贸组织,国外低价格小麦、大麦产品即将涌入中国市场,将进一步刺激木聚糖酶的市场需求。同时,随着我国饲料安全工程的启动和实施,抗生素等产生残留,抗药性和污染环境的饲用添加剂的使用将受到限制,被逐步禁用或淘汰,而饲用酶制剂作为无残留,无抗药性又不污染环境的促生长添加剂,将会得到大力推广使用。

1木聚糖酶的作用机理

谷物籽实中都会含有一定量的抗营养因子非淀粉多糖(NSP),NSP分为可溶性NSP(SNSP)和不可溶性NSP(INSP),影响动物对养分消化率的NSP主要是SNSP。小麦、麦麸、米糠中的SNSP主要是木聚糖。众多研究表明,酶制剂能消除NSP的抗营养作用,主要是NSP酶将NSP降解为小分子,从而改变NSP的抗营养特性。

木聚糖酶是专一降解木聚糖的复合酶,主要是由β-1,4-D-内切木聚糖酶和β-1,4-D-外切木糖甘酶组成,此外,还有一些脱支链酶。木聚糖酶破坏木聚糖分子中的共价交联(阿拉伯糖残基取代区)及通过氢键形成的连接区(主链上的非取代区),使木聚糖的水溶性及粘性大大下降,从而降低对肠道的负作用。

1.1降低胃肠道食糜的粘性

DeSilva?1983?报道,木聚糖被酶分解为小分子后,随着自身粘性的降低,肠道内容物的粘性也随之降低。从而提高内源消化酶的扩散速率,并降低了其与小肠粘膜的有效作用,最终提高养分的消化吸收效率。冯定远等(2000)报道,在猪日粮中加入木聚糖酶能使干物质消化率提高11.3%。

1.2能够提高内源性消化酶的活性,促进养分的消化吸收

木聚糖的粘稠性主要是由连接在主链O2和O3上的阿拉伯残基分子引起的。猪消化道内容物粘度增加后,减缓了食糜通过肠道的速度,降低了养分的同化速度,从而使猪生产能力下降。食糜粘度增加,减缓养分从细胞中的溶出速率,降低了养分与内源酶的相互作用,同时高粘性的木聚糖与养分竞争内源酶,阻碍了底物与酶的结合,使养分消化速度减缓。此外,高亲水性的非淀粉多糖与肠粘膜表面的多糖蛋白复合物相互作用,使粘膜表面不动水层加厚,从而影响了养分的主动扩散。木聚糖酶把结构复杂的木聚糖分解成木寡糖和单糖,促进底物与内源酶结合,从而提高内源酶活性,木聚糖酶同时使粘膜表面不动水层变薄,促进养分的消化吸收。

1.3破坏细胞壁结构

木聚糖是细胞壁的构成成分之一,木聚糖酶通过降解木聚糖来打破细胞壁的坚固结构,包裹在里面的养分由此释放出来,从而提高这部分养分的消化率。

1.4减少肠道微生物数量,有利于猪的健康

木聚糖酶使木聚糖粘性降低后,食糜的排空速度也提高了,降低了小肠内的发酵,抑制了厌氧微生物菌落的生长,降低肠道疾病的发生率。同时消化道糖浓度的降低也利于水、蛋白质、脂类、电解质的内源分泌,从而使消化道功能得到改善。此外,木聚糖的物理特性也抑制了胆酸的分泌,从而使脂肪代谢得以顺畅,Collnish等(1999)试验发现,木聚糖酶能降低回肠和结肠中的致病性大肠杆菌和C.perfringens的数量。

2木聚糖酶在猪饲料中的应用

研究表明,木聚糖酶添加到日粮中能提高猪对高纤维饲料的利用率,改善健康状况,缓解饲料资源短缺的情况,并可提高生长猪淀粉、粗蛋白质的回肠消化率,但不影响各营养指标的粪表现消化率。白亮亮(1999),程伟(1998),冯定远(1997)研究报导,在20kg~60kg生长育肥猪的次粉或小麦日粮中添加5%木聚糖酶制剂可提高日增重和饲料转化率,降低腹泻频率,使健康状况得到明显改善。Prokop(1999)报道,木聚糖酶和蛋白酶制剂应用于仔猪,能提高仔猪日增重,降低仔猪死亡率,且能使蛋白质消化率提高3%,氨基酸浓度提高3%~5%(P<0.01),纤维消化率提高17%?P<0.01),氮利用率提高10%?P<0.01),蛋白质沉积率提高9%?P<0.01)。许梓荣等?1999?在研究木聚糖酶的复合酶制剂?GXC?对56日龄仔猪消化性能的影响时发现?在含35%麦麸的饲粮中添加GXC30mg/kg?可使干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分的表现消化率显著提高,肠内容物粘度,粪中大肠杆菌数和腹泻率下降,胃、胰、小肠的相对重量下降,十二指肠内容物总蛋白水解酶和α-淀粉酶活性上升,小肠微绒毛高度增加,均匀一致且数量多。Scholten等(1997)报道,给断奶仔猪饲以小麦与麦麸混合日粮的同时添加木聚糖酶和β-葡聚糖酶,断奶以后前3周酶的添加对死亡率无影响,3周后腹泻率有所降低。但添加木聚糖酶对猪生产性能的影响报道不一,Thacker等(1991、1992)研究表明,在小麦、大麦、燕麦日粮中加木聚糖酶无效果。


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