_甘露聚糖酶的研究及应用进展

第24卷第6期2010年12月白城师范学院学报Journal of Baicheng Normal CollegeVol．24，No．6Dec．，2010β－甘露聚糖酶的研究及应用进展王兆淼（白城师范学院生物系，吉林白城137000）摘要：β－甘露聚糖酶是重要的饲用酶制剂之一，是一种新型饲料添加剂．应用于猪、鸡、鸭和水产动物日粮，可提高饲料的利用效率，促进动物生长，减少养殖业环境污染等作用．作者从β－甘露聚糖酶的来源、作用机理、在生产中的应用等方面阐述了饲用β－甘露聚糖酶的研究及应用情况．关键词：β－甘露聚糖酶；作用机理；应用中图分类号：O629文献标识码：A 文章编号：1673-3118（2010）06-0064-03收稿日期：2010－10－08作者简介：王兆淼（1981———），男，白城师范学院生物系助教，在读硕士，研究方向：动物营养与饲料学．β－甘露聚糖酶是近年来饲料用酶制剂研究的热点之一，也是近10年来在美国应用最广泛的饲用酶制剂之一．中国饲用甘露聚糖酶的研究始于2006年，是对玉米/豆粕型日粮最有效的饲用酶制剂，畜禽和鱼类的消化酶系不含β－甘露聚糖酶，添加β－甘露聚糖酶主要有促进动物生长，控制、预防动物疾病，提高动物的饲料转化效率；促进养分消化，改善动物肠道微生物生态，改善动物机体的健康状况；降低肠道内容物的黏稠度，减少粪便排泄，减轻环境污染；提高微量元素的生物利用率等作用．目前，β－甘露聚糖酶在北美和欧洲市场已得到广泛的应用．1β－甘露聚糖酶的来源β－甘露聚糖酶（endo －β－1，4－mannanase ）属于半纤维素水解酶类，以内切方式降解β－1，4糖苷键，作用底物为甘露聚糖、葡甘露聚糖和半乳甘露聚糖等，近来很多研究也表明，甘露聚糖酶还是一种多功能的促生长剂．β－甘露聚糖酶来源广泛，包括植物、真菌、放线菌甚至软体动物，其中，微生物是产生β－甘露聚糖酶的主要来源，但哺乳动物体内不含此酶．2β－甘露聚糖酶的作用机理2．1去除β－甘露聚糖的抗营养作用甘露聚糖是植物性饲料原料中除纤维素、木聚糖之外，分布最广泛、含量最高的一类半纤维素，而且在许多植物中大量积累，如玉米、小麦、菜籽粕及麦麸中含量占非淀粉多糖（NSP ）比例分别达12%、11%、20%和34%．特别是β－半乳甘露聚糖和β－葡甘露聚糖是所有豆科（如豆粕）植物细胞壁的组成成分，在豆粕中含量最高（15－18g /kg ）．它与其他非淀粉多糖围绕或缚住细胞中的养分（蛋白质、淀粉和脂肪等），动物的内源性消化酶难于消化这些细胞壁成分，从而降低了日粮的养分利用率．由于畜禽和鱼类的消化酶系中不含此酶，在饲料中添加β－甘露聚糖酶可水解β－甘露聚糖高分子中的β－1，4糖苷键，释放出与之结合的养分、微量元素等，促进营养物质的消化和吸收，降低肠道粘度，预防动物腹泻，同时促进畜禽生长，减少养殖污染．2．2提高动物肠道粘膜的完整性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；又因－甘露聚糖酶的反应产物甘露寡糖，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连接，进而减少了发病的几率，达到防病抗病和治病的目的．462．3促进生长激素分泌在肉鸡受到应激时，β－甘露聚糖酶显著提高类胰岛素生长因子IGF－Ⅰ和IGF－Ⅱ水平．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．2．4促进消化酶的分泌王惠康（2005）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］．3β－甘露聚糖酶在生产中的应用3．1改善畜禽生产性能王春林等（2003）报道，以玉米/豆粕为主的低能日粮中添加0．5kg/t的β－甘露聚糖酶和美酵素可达到与高能日粮中添加金霉素相当的增重效果和饲料报酬［2］．黄小文等（2003）报道，大猪日粮中分别添加1000和2000U/g甘露聚糖酶，比对照组平均日增重分别提高6．22%和12．99%［3］．Jack-son（2004）报道，日粮中添加0．5kg/tβ－甘露聚糖酶可提高肉鸡增重和饲料转化率［4］．3．2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，结果发现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．王春林等（2003）研究结果也发现，β－甘露聚糖酶对肉仔鸡成活率的提高效果比金霉素还好．3．3提高饲料能量利用率台湾学者用肥育猪做消化实验发现，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以上．3．4提高家禽产蛋性能伍晓雄等（2000）报道，日粮中添加β－甘露聚糖酶能显著提高蛋鸡的产蛋率，添加量在0．03%就可达到显著水平［5］．赵国琦等（2002）研究了在蛋鸡日粮中添加不同水平的β－甘露聚糖酶对蛋鸡产蛋后期生产性能的影响，结果发现添加β－甘露聚糖酶，产蛋性能及其抗病力高于添加杆菌肽锌［6］．宁中华等（2003）研究结果表明，在蛋鸡日粮中比较了β－甘露聚糖酶与加油脂（1．4%）的效果，结果发现添加β－甘露聚糖酶比对照组产蛋率提高了6．2%，甚至比加1．4%油脂的效果还要好［7］．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、大豆型日粮母鸡产蛋性能的影响，结果表明，在日粮中添加β－甘露聚糖酶可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%．王春林等（2003）研究结果还发现，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［8］．3．5应用β－甘露聚糖酶尚须解决的问题由于β－甘露聚糖酶的应用历史不长，生物特性和作用规律十分复杂，许多问题尚待研究解决，在应用研究方面，必须针对饲粮的化学组成和动物的生理状态研究高效的β－甘露聚糖酶制剂配方，添加时机和添加量；同时研究β－甘露聚糖酶与其他饲料添加剂的关系，以及储藏加工对β－甘露聚糖酶活力的影响．只有解决这些问题，才能更科学的应用β－甘露聚糖酶，充分发挥它的功效．4市场前景从国内饲料行业的发展来看，1992年至2000年均增长率达到10%，到2001年以后饲料进入发展成熟期，增长率稳定到8%．2008年我国工业饲料产量在1．2亿吨以上，添加剂预混料及浓缩料的应用、加上农民自配料，全年折合精饲料消耗达3亿吨以上，大豆加工的副产品豆粕也以15%以上的需求量增加，饲料工业对豆粕的年需求量已达到4000万吨．豆粕中主要的抗营养因子之一就是甘露聚糖，它严重影响了动物的饲料转化率和生长速度．配合饲料中添加甘露聚糖酶后，饲料报酬可提高4－12%，综合经济效益提高7－15%．因此，按每吨配合饲料添加1千克β－甘露聚糖酶制剂，那么，仅我国β－甘露聚糖酶的市场年需求量将达30万吨，产值达70亿元，市场潜力巨大．目前国内酶制剂以植酸酶、淀粉酶、蛋白酶为主要消费酶品种，总的使用量由10万吨左右增加到40万吨左右，其年产值达50亿，并且市场容量几乎每年以30%的速率增长，其中β－甘露聚糖酶占酶制剂市场的十分之一．因此，β－甘露聚糖酶作为新型安全的饲用添加剂无疑将具有巨大的市场需求量和市场竞争力，市场前景非常广阔．56β－甘露聚糖酶的研究及应用进展5结论β－甘露聚糖酶得以应用，无论是着眼于提高动物产品的品质，提高现有饲料资源的利用率，还是在解决抗生素残留问题，减少饲料相关行业的环境污染问题，都会产生良好的经济效益、社会效益和生态效益．参考文献：［1］王惠康．和美酵素对肉仔鸡生长性能的影响及其机理研究［D］．杭州：浙江大学，2005．［2］王春林，朴香淑，李德发，龚利敏．和美酵素对肉用仔鸡生产性能及金霉素组织残留的影响［J］．中国兽医科技，2003（4）．［3］黄小文，刘雪山，徐凤芹．甘露聚糖酶对小猪生产性能的影响［J］．饲料工业，2003（1）．［4］Jackson M．Improving soya utilization in monogastrics：maize－so－ya diets with－βmannanase［J］．Feed International，2004（12）：22－26．［5］伍晓雄，龚大春，邓红静．和美酵素对蛋鸡生产的影响［J］．湖北畜牧兽医，2000（2）．［6］赵国琦，王志跃，丁健，陈燕凌．β－甘露聚糖酶对蛋鸡后期产蛋性能的影响［J］．中国饲料，2002（5）．［7］宁中华，王忠．和美酵素对矮小型蛋鸡生产性能的影响［J］．中国家禽，2003（16）．A Study ofβ－mannanase andits Application EvolutionWANG Zhao－miao（Biology Department，Baicheng Normal College，Baicheng137000，China）Abstract：β－mannanase is one of the important feed enzyme preparations，it is also the daily ration used to feed pigs，chickens，ducks and marine animals．β－mannanase can facilitate utilization ratio，and promote ani-mals’growth，cut down environment pollution for feeding industry．The author of this paper studiesβ－man-nanase for feeding and its application situation from the source，mechanism of action，application in manufac-ture．Key Words：β－Mannanase；mechanism of action；application责任编辑：于秀斌66白城师范学院学报第24卷第6期。