β-葡聚糖酶在麥類(lèi)飼料中的應(yīng)用研究

張志國(guó)

　　玉米一直是主要的能量飼料，但玉米的供應(yīng)日趨緊張。應(yīng)用豐富的麥類(lèi)飼料作能量飼料越來(lái)越受到重視。β-葡聚糖是限制麥類(lèi)飼料有效利用的主要因素，國(guó)內(nèi)外許多研究表明，在麥類(lèi)口糧中添加β-葡聚糖酶可消除β-葡聚糖的抗?fàn)I養(yǎng)作用，提高麥類(lèi)飼糧的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
　　麥類(lèi)飼料中β-葡聚糖的含量及其影響因素
　　β-葡聚糖與阿拉伯木聚糖、戊聚糖、纖維素、果膠等均屬植物細(xì)胞壁中的可溶性非淀粉多糖。小麥、小黑麥中每千克干物質(zhì)分別含5克和7克β-葡聚糖，而燕麥、大麥、黑麥中干物質(zhì)含量較高，分別達(dá)到37克、5克、33克、12克。在大麥、燕麥的淀粉質(zhì)胚乳細(xì)胞壁中約占75％，蛋白質(zhì)豐富的糊粉層中β-葡聚糖的含量也較高。β-葡聚糖的含量受品種、自然環(huán)境、生長(zhǎng)階段、加工、儲(chǔ)存條件等因素的影響。無(wú)殼大麥比有殼大麥含更多的水溶性β-葡聚糖。常規(guī)大麥與裸大麥中β-葡聚糖的含量不同。適于大麥生長(zhǎng)成熟的氣候條件，可使β-葡聚糖的含量升高。生長(zhǎng)成熟階段也影響β-葡聚糖的含量，大麥在子實(shí)生長(zhǎng)時(shí)期β-葡聚糖含量增加，在成熟期含量降低。因殼中β-葡聚糖含量較低，脫殼處理的子實(shí)中β-葡聚糖相對(duì)含量要升高。由于內(nèi)源β-葡聚糖酶的作用，高水分大麥在濕度大的倉(cāng)庫(kù)中儲(chǔ)存時(shí)β-葡聚糖含量降低。
　　β-葡聚糖抗?fàn)I養(yǎng)作用機(jī)理
　　β-葡聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)
　　是以混合的（1→3），（1→4）－β糖苷鍵連接形成的D型葡萄糖聚合物。β-葡聚糖分水溶性和非水溶性兩種，水溶性占大多數(shù)，其溶解性受結(jié)構(gòu)中（1→3）-β糖苷鍵的含量和聚合度的影響。水溶性β-葡聚糖中（1→3）糖苷鍵與（l→4）糖苷鍵含量之比為1∶2．5～2．6，而非水溶性β-葡聚糖中相應(yīng)糖苷鍵含量之比為1∶4．2。水溶性β-葡聚糖中約90％由（1→3）－β糖苷鍵隨機(jī)連接起來(lái)的纖維三糖和纖維四糖構(gòu)成，剩余的10％由（1→3）－β糖苷鍵連接的10個(gè)或10個(gè)以上（1→4）-β糖苷鍵組成的部分構(gòu)成。
　　麥類(lèi)作物細(xì)胞壁是一種雙向結(jié)構(gòu)，其纖維素的微纖維形成堅(jiān)硬的骨架，并嵌入到類(lèi)似凝膠的基質(zhì)中，而基質(zhì)是由β-葡聚糖為主的多糖和糖蛋白組成，構(gòu)成細(xì)胞壁的β-葡聚糖在其完整的細(xì)胞壁中是不溶于水的，但提取之后則變成可溶性的親水性分子，這表明在聚合物間存在相當(dāng)多的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
　　β-葡聚糖的抗?fàn)I養(yǎng)作用的機(jī)理
　　物理屏障
　　由β-葡聚糖等非淀粉多糖構(gòu)成的細(xì)胞壁包裹著淀粉、蛋白質(zhì)等養(yǎng)分，阻止其和消化酶的相互作用。由于畜禽體內(nèi)分泌的β-葡聚糖酶不足，這種阻礙作用可能會(huì)相當(dāng)大。
　　黏度效應(yīng)
　　β-葡聚糖進(jìn)入消化道后會(huì)部分溶解，增加食糜的黏度，并且會(huì)吸水膨脹增大腸道的體積。腸道內(nèi)容物的體積和黏度的任何增大都會(huì)降低酶和底物的擴(kuò)散率，阻止它們?cè)谀c黏膜上的有效反應(yīng)。小腸內(nèi)容物黏稠度增加后，會(huì)顯著增加食糜在腸道停留的時(shí)間，降低單位時(shí)間內(nèi)養(yǎng)分的同化作用，阻礙被消化的養(yǎng)分接近小腸黏膜表面，使飼料脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物的消化利用率降低，導(dǎo)致畜禽的生產(chǎn)性能降低。
　　引起消化道生理變化
　　β-葡聚糖與小腸上皮黏膜細(xì)胞上的糖蛋白相結(jié)合，形成一層加厚的不動(dòng)水層，限制其吸收速度，同時(shí)β-葡聚糖引起動(dòng)物消化系統(tǒng)生理及形態(tài)上的改變，導(dǎo)致水、蛋白質(zhì)、電解質(zhì)及脂類(lèi)內(nèi)源分泌的大量增加，這種代謝過(guò)程的消耗將會(huì)相當(dāng)大。這種變化的結(jié)果是消化器官增大，消化液分泌增多，但養(yǎng)分的吸收卻下降。飼喂高β-葡聚糖大麥時(shí)會(huì)發(fā)生胰臟肥大，這是由于胰臟為代償胰酶與β-葡聚糖相結(jié)合而增加分泌的結(jié)果。
　　對(duì)后腸微生物區(qū)系的影響
　　飼糧中β-葡聚糖在上部腸道不被消化，進(jìn)入下部腸道成為厭氧微生物發(fā)酵增殖的碳源，故在腸道后段產(chǎn)生大量生孢梭菌等厭氧微生物，其中某些生孢梭菌產(chǎn)生毒素從而抑制畜禽生長(zhǎng)。此外腸內(nèi)細(xì)菌數(shù)量增多會(huì)刺激腸道，增厚腸道黏膜層，損害微絨毛，從而減少養(yǎng)分的吸收。采食大麥日糧的肉雞，會(huì)因細(xì)菌的這一作用而使腸道重量顯著增加，若向日糧中添加酶則會(huì)使腸道重量最終減輕。腸道內(nèi)細(xì)菌的大量增殖，可損害腸道黏膜的正常形態(tài)與功能，降低對(duì)養(yǎng)分的消化吸收能力。
　　與生理活性物質(zhì)的結(jié)合
　　β-葡聚糖和一些消化酶結(jié)合，降低其活性，同時(shí)和膽汁鹽、脂類(lèi)、膽固醇結(jié)合，影響小腸脂類(lèi)代謝。胰蛋白酶、脂肪酶等消化酶活性的降低，將顯著增加蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和電解質(zhì)等內(nèi)源物質(zhì)的分泌，降低它們?cè)隗w內(nèi)的儲(chǔ)備。
　　β-葡聚糖酶的作用機(jī)理
　　降解β-葡聚糖，降低消化道內(nèi)容物黏度
　　β-葡聚糖酶可以裂解β-葡聚糖分子中的（1→3）和（1→4）－β糖苷鍵，使之降解為小分子，失去親水性和黏性，從而降低腸道內(nèi)容物的黏度，有效地改善單胃動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，提高生長(zhǎng)性能。
　　打破麥類(lèi)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)
　　麥類(lèi)細(xì)胞壁束縛了細(xì)胞中養(yǎng)分的釋放，使動(dòng)物的消化酶無(wú)法消化這些養(yǎng)分，從而降低了麥類(lèi)飼料的養(yǎng)分利用率。通過(guò)在日糧中添加以β-葡聚糖酶為主的復(fù)合酶制劑，能使堅(jiān)固的細(xì)胞壁崩潰，釋放出養(yǎng)分，從而使細(xì)胞壁內(nèi)的養(yǎng)分更為有效地被消化利用。
　　通過(guò)改變消化部位來(lái)改善飼料利用率
　　通常日糧中纖維素在小腸中的消化降解非常有限，僅有30％的細(xì)胞壁物質(zhì)可在大腸發(fā)酵形成揮發(fā)性脂肪酸。研究者的試驗(yàn)證實(shí)，在大麥日糧中加入含有β-葡聚糖酶的酶制劑，能量的利用率提高了13％，蛋白質(zhì)的消化率增加了21％，這是通過(guò)變大腸消化為小腸消化實(shí)現(xiàn)的。
　　改善家禽神經(jīng)內(nèi)分泌來(lái)促進(jìn)家禽生長(zhǎng)和機(jī)體免疫力
　　研究者首次發(fā)現(xiàn)可溶性非淀粉多糖會(huì)抑制與家禽生長(zhǎng)和代謝有關(guān)的神經(jīng)內(nèi)分泌機(jī)能，添加β-葡聚糖酶等非淀粉多糖酶于大麥、小麥等家禽日糧中，可明顯改善家禽神經(jīng)內(nèi)分泌狀況。他們的研究表明，麥類(lèi)等含高水平可溶性非淀粉多糖的家禽基礎(chǔ)日糧添加非淀粉多糖酶制劑后，除了加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)成分的消化吸收外，還能降解產(chǎn)生生物活性寡糖或肽，影響家禽神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)，從而影響代謝，促進(jìn)生長(zhǎng)。
　　β-葡聚糖酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用
　　在家禽日糧中的應(yīng)用
　　β-葡聚糖酶最具有意義的方面是消除不同來(lái)源、不同品種的大麥在家禽日糧中應(yīng)用的差異性。在大麥、黑麥、燕麥、小麥為基礎(chǔ)的日糧中，添加β-葡聚糖酶等并觀察它們的使用效果，結(jié)果表明，加入這些酶制劑提高了大麥、燕麥、小麥的代謝能、飼料轉(zhuǎn)化率以及提高了飼料干物質(zhì)、脂肪和蛋白質(zhì)的利用率，降低了畜禽腸道內(nèi)容物的黏度和排泄物中的水分，減少了腸道中的微生物，增加了豆科植物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，減少了胃腸道消化器官的相對(duì)重量。其作用大小與家禽的日齡有關(guān)，對(duì)雞而言。以雛雞（0周齡～4周齡）的效果最為明顯，4周齡以后影響不大。
　　研究者用β-葡聚糖酶喂蛋用雛雞，大麥型加酶日糧組雞生產(chǎn)性能顯著優(yōu)于大麥型日糧對(duì)照組雞，而與玉米型日糧對(duì)照組雞相當(dāng)。在大麥、燕麥和小麥為主的飼糧中添加β-葡聚糖酶，提高了青年雞的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。在以小麥或燕麥為基礎(chǔ)的雞飼糧中添加β-葡聚糖酶，飼料轉(zhuǎn)化率分別提高了6.20％和23％。對(duì)肉鴨，研究者研究了大麥日糧中添加粗酶制劑（主要成分是β-葡聚糖酶和木聚糖酶）對(duì)肉鴨增重和消化代謝的影響，證明了加酶可以顯著提高雛鴨血液中胰島素樣生長(zhǎng)因子水平。對(duì)肉鴨的研究還發(fā)現(xiàn)，粗酶制劑加到大麥為基礎(chǔ)的日糧中，能使胸肌率顯著提高，腿肌率顯著降低，肝臟體重比和心臟體重比均顯著提高（P＜0.05）。
　　在豬日糧中的應(yīng)用
　　β-葡聚糖酶在以大麥、燕麥、黑麥為基礎(chǔ)的家禽日糧中,應(yīng)用的效果比較一致，但在以麥類(lèi)為基礎(chǔ)的豬日糧中，應(yīng)用效果卻很不一致。研究者將β-葡聚糖酶加到以大麥為基礎(chǔ)的小豬日糧中，發(fā)現(xiàn)小豬對(duì)日糧粗蛋白質(zhì)和能量的利用率沒(méi)有影響。添加β-葡聚糖酶于大麥、小麥、黑麥為基礎(chǔ)的子豬日糧中，加酶0．2％的大麥日糧組，粗蛋白質(zhì)（81．6％～88．5％）、能量物質(zhì)（85．2％～89．5％）、干物質(zhì)的消化率都有顯著提高，但對(duì)小麥、黑麥日糧卻沒(méi)有影響。研究者以屠宰方式研究添加β-葡聚糖酶對(duì)子豬大麥日糧的影響，結(jié)果表明β-葡聚糖酶顯著提高了結(jié)腸和小腸后3／4段蛋白質(zhì)消化率和子豬增重率，對(duì)淀粉消化率沒(méi)有影響。總之，添加β-葡聚糖酶對(duì)小豬以大麥為基礎(chǔ)的日糧是有益的。但是添加酶于生長(zhǎng)育肥豬日糧中的結(jié)果很不一致。研究表明，以燕麥為基礎(chǔ)的日糧中，加酶不僅沒(méi)有效果，而且豬小腸內(nèi)容物黏性更大。但也有一些研究表明，加酶能提高粗蛋白質(zhì)和能量的消化利用率，β-葡聚糖酶對(duì)生長(zhǎng)育肥豬日糧消化率的影響尚難作出定論。
　　不同生長(zhǎng)階段豬對(duì)β-葡聚糖酶反應(yīng)不一致，普遍認(rèn)為是豬的生長(zhǎng)前期腸道微生物區(qū)系未發(fā)育完全，而生長(zhǎng)后期腸道中存在的乳酸桿菌可以降解混合連接的β-葡聚糖。許多學(xué)者研究了30千克～50千克重的豬十二指腸和回腸內(nèi)容物，發(fā)現(xiàn)其中含有大量能分解β-葡聚糖的細(xì)菌，豬回腸β-葡聚糖消化率范圍在95．7％～97．l％之間。研究者在80千克豬中也發(fā)現(xiàn)類(lèi)似情況。研究顯示β-葡聚糖能被豬大腸微生物完全降解。
　　研究應(yīng)用前景
　　總的來(lái)說(shuō)，添加β-葡聚糖酶可以提高麥類(lèi)日糧中各種養(yǎng)分的消化率，且多項(xiàng)試驗(yàn)證明，β-葡聚糖酶能改進(jìn)日增重和飼料效率。利用β-葡聚糖酶不失為改善麥類(lèi)原料的飼用價(jià)值，提高現(xiàn)有飼料利用率的有效途徑之一。但β-葡聚糖酶在生產(chǎn)應(yīng)用中依然存在一些問(wèn)題：豬對(duì)β-葡聚糖酶的反應(yīng)程度低且沒(méi)有規(guī)律。β-葡聚糖酶主要依靠微生物發(fā)酵而得，還不能得到穩(wěn)定性高、活力好、適用于工業(yè)化生產(chǎn)的酶。β-葡聚糖酶的活性受多種因素的影響，穩(wěn)定性不夠。對(duì)β-葡聚精酶的研究應(yīng)用，今后應(yīng)側(cè)重于采用基因工程等生物技術(shù)來(lái)生產(chǎn)酶。提高酶的穩(wěn)定化技術(shù)和β-葡聚糖酶的工業(yè)化生產(chǎn)研究。同時(shí)，需進(jìn)一步認(rèn)識(shí)不同日糧配比與β-葡聚糖酶的交互作用性質(zhì)、酶的作用模式以及建立簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)酶效應(yīng)的模型。隨著這些方面研究的深入，β-葡聚糖酶作為添加劑將在畜牧生產(chǎn)中產(chǎn)生更大的效益。

江湖2004

很詳細(xì)，學(xué)習(xí)了。葡聚糖酶的作用由于國(guó)內(nèi)原料組成的原因，其作用效果還沒(méi)有很好地體現(xiàn)出來(lái)。

zqf823

資料很好，收藏了

fanbingyuan456

好東西，謝謝分享，幫助很大。

九九燕陽(yáng)

一頭漿糊，不過(guò)覺(jué)得是好東東

bluebird

有些疑問(wèn)請(qǐng)教一下：
麥類(lèi)中的β-葡聚糖產(chǎn)生負(fù)作用；而酵母多糖中也含有β-葡聚糖，大部分是以β-（1→3）方式連接，起到功能性作用，對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)有利。為什么這兩種葡聚糖的作用相反呢？

鄭旭陽(yáng)

麥類(lèi)中的β-葡聚糖, 大部分是以β-（1→3）方式連接, 有β-（1→4）分支, 聚合單位大, 分子量大, 是聚糖, 產(chǎn)生負(fù)作用；而酵母多糖中也含有β-葡聚糖，大部分是以β-（1→3）方式連接，聚合度低, 分子量小, 是葡聚寡糖, 起到功能性作用，對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)有利。