推广 热搜: 酶制剂  淀粉酶  转氨酶  蛋白酶  纤维素酶  生物酶  氧化酶  饲料  蛋白  纯化 

细菌性非淀粉多糖酶的表达及功能表达

   日期:2011-01-27     来源:www.cnenzyme.com    作者:酶网    
核心提示:

饲用酶制剂的应用效果现已毋庸置疑,它既能提高饲料的消化率和利用率,从而提高畜禽及鱼类的生产性能,又能减少畜禽摄泄物中的氮、磷的含量,保护水体和土壤免受污染,因而饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的绿色饲料添加剂,在21世纪将有着十分广阔的应用前景。
根据国内外多年的研究和应用实践,我们认为酶制剂应用于饲料中能发挥以下几点突出功能:

●改变肠道内的物理化学性质,如降低食糜粘度。
●破坏细胞壁,使营养物质更易被动物消化酶消化。
●去除抗营养因子.补充内源

饲用酶制剂的应用效果现已毋庸置疑,它既能提高饲料的消化率和利用率,从而提高畜禽及鱼类的生产性能,又能减少畜禽摄泄物中的氮、磷的含量,保护水体和土壤免受污染,因而饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的绿色饲料添加剂,在21世纪将有着十分广阔的应用前景。
根据国内外多年的研究和应用实践,我们认为酶制剂应用于饲料中能发挥以下几点突出功能:

●改变肠道内的物理化学性质,如降低食糜粘度。
●破坏细胞壁,使营养物质更易被动物消化酶消化。
●去除抗营养因子.补充内源酶的不足,如幼龄动物及应激状态下.
●更利于特定营养在动物小肠内的吸收.
●提高谷物加工副产品的营养价值。
●降低排泄物的水分含量.
●减少营养物质的浪费,提高消化率影响胃肠道内微生物的构成,平衡肠道菌群.
尽管酶制剂的作用已经为人们所认识,但是由于酶制剂生产的特殊性,比如使用不同的菌种(真菌发酵菌和细菌发酵),不同的生产方式(固体发酵或者液体发酵),同一种发酵方式中的不同生产条件和对生产条件控制的能力的差异以及最终产品的测定条件的巨大差异都给广大酶制剂用户的使用带来了一定的难度,很难从表观上去简单判别哪种酶制剂产品是适合自己的。那么,抛开产品的差异,我们在决定饲料中使用酶制剂种类时至少应考虑以下的因素:
首先要考虑到的是饲料的组成,
谷物及蛋白饲料原料的种类,
谷物及蛋白饲料原料的配比谷物及蛋白饲料原料中抗营养因子的水平(根据来源、天气和土壤状
况)而不同。
其次要考虑到的因素是动物本身的因素,特别是日龄因素和品种。 一般来说,可推荐下面的组合:
a. 使用木聚糖酶在α-木聚糖含量丰富的饲料中。
b. 使用β-葡聚糖酶在β-葡聚糖丰富的饲料中。
c. 使用淀粉酶在淀粉含量高的饲料中。
尽管原则上应该是这样,但在实际操作中,我们发现营养师仍然会有很大的疑虑,究竟该选择什么样的酶制剂和酶制剂的组合才能最好的发挥酶制剂的功能,降低饲料企业的成本压力,提高饲料的品质是现在大家比较困惑的问题。

不同酶及其底物的特点:

酶的一个主要特点就是作用底物专一性,所以在介绍酶制剂之前应该对其所作用的底物有一个初步的认识。众所周知,酶制剂中淀粉酶、蛋白酶等对其底物的作用方式及作用效果已让人深信不疑,且耳熟能详;当今饲料酶制剂的研究重点早已转向如何消除或减缓饲料中某些物质的抗营养作用,而饲料组分非淀粉多糖中的诸多抗营养因子便变得首当其冲。
由表1(附后)可见,非淀粉多糖(None Starch polysaccharides NSP)是目前常用的原料中数量非常大的组份,其半纤维组分的存在(木聚糖、葡聚糖、乳糖和甘露聚糖)是NSP具有很多抗营养作用的主要原因。这些抗营养作用严重地影响了这些原料的使用,在小麦、裸麦、大麦和所有的加工副产品中,α-木聚糖(Arabinoxylans AX)是最主要的抗营养因子。在大麦和燕麦中,抗营养因子主要由β-葡聚糖和α-木聚糖组成。表2(附后)显示了几种谷物饲料及蛋白原料中的NSP的组成。
1 α-木聚糖的抗营养作用

1.1 增加粘度
日粮中高含量的α-木聚糖最为人知的后果就是它提高了食糜的粘性。主要是因为它强大的吸水能力,一般说来它可吸附10倍于其重量的水份。粘性的增加使得饲料与消化酶以及胆盐的混合非常困难,另外营养物质的吸收效率也受到很大影响,同时还通常伴随着微生物活动的增加,并且有理由相信,这也是导致高含量α-木聚糖日粮饲喂动物其生长性能变差的一个重要原因;一个可能的解释是这些微生物和其宿主之间会竞争营养物质。肠道微生物还可以转运对脂肪消化起重要作用的胆盐。另外引起肠道形态的变化也是AX重要的抗营养作用,这会降低肠道的吸收能力。最后,AX的吸水能力还会导致排泄物的粘性和水分增加。

1.2 屏蔽营养物质
AX第二个重要的抗营养作用是其作为细胞壁成份形成一层包被,将大量可被很好利用的营养物质如淀粉和蛋白质包裹起来,或者是支链结构与营养物质形成化学键(例如,阿魏酸的凝胶功能)。这些被包裹的营养将不能被动物肠道充分利用。

2 木聚糖酶概述

木聚糖酶是目前使用的最多的一种饲料用酶,从来源上讲有真菌性的木聚糖酶和细菌性的木聚糖酶,从作用方式来看,又包括外切性木聚糖酶和内切性木聚糖酶。
就目前市场出现的木聚糖酶而言,绝大部分都是通过真菌发酵而产生的木聚糖酶,发酵菌种包括木霉属、黑曲霉和米曲霉等。到目前为止还只有比利时Nutrex公司是利用枯草芽孢杆菌(细菌)为发酵菌种生产木聚糖酶(Nutrase)。
从酶的生产方式来说,又可分为固体发酵和液体发酵,这两种发酵方法在很多方面都存在着巨大的差异(见附后表3)。
大多数市场上的木聚糖酶含有不同类型的木聚糖酶和其他一些“杂酶”(通常是支链水解酶),所以总的酶复合物可以水解大部分AX结构。但我们必须明白一点,把在饲料中存在的木聚糖充分降解成木糖单体并不是主要目的,要提高动物的生产性能还需要把复杂的AX结构降解为较小的片断以消除其抗营养作用。

3 β-葡聚糖的抗营养作用

低浓度的β-葡聚糖只会直接与水分子作用而截留水分。但当浓度增加后,就会互相反应而形成网状结构(凝胶)。因此含有高浓度的β-葡聚糖的饲料就会导致肠道内容物的粘性增大。粘性增大的抗营养作用在α-木聚糖中已有详细阐述:
* 肠道内微生物活动加剧
* 消化率降低、营养物质利用率低
* 粘性排泄物

4 β-葡聚糖酶概述

与α-聚糖酶类似,要消除β-葡聚糖的粘性效应,就要把其长链水解成较短的短链。最有效的方法就是使用内切β-葡聚糖酶。

细菌性木聚糖酶的特点和作用

不同酶制剂的作用特点和使用其他文献中已有大量报道,笔者在这里不再骜述,本节将对细菌性木聚糖酶这种新型的饲料酶制剂做一简单的描述,包括其显著区别于其他类型木聚糖酶的特点及其在动物营养中的作用。

1 细菌性木聚糖酶的显著特点

由细菌发酵生产的酶制剂已经有很多种,包括淀粉酶、蛋白酶等等,但目前由细菌发酵生产的木聚糖酶还只有一种,它有着以下一些显著的特点:

1.1 内切木聚糖酶/外切
木聚糖酶的比例高
细菌性木聚糖酶中的内切木聚糖酶/外切木聚糖酶的比例非常高。内切性木聚糖酶可将AX降解成较小的片断,减少食糜粘度,释放营养物质并提高动物的生产性能。另一方面,外切酶主要是形成木糖单体,通常会造成消化道异常的问题。

1.2 热稳定性
酶制剂对高温的稳定性很大程度上决定了其来源,表4(附后)显示真菌性木聚糖酶对高温的耐受力差,而细菌性木聚糖酶在温度超过了75℃后才开始有损失。
耐高温性能也是限制酶制剂在饲料中应用的一个瓶颈因素。如果一种酶不能耐受较高的温度,那么在饲料制粒的过程中损失就会非常大,甚至完全被破坏,那么即使企业在饲料中添加了酶制剂,在颗粒饲料成品中也不会含有活性的酶制剂,只是徒然增加了成本,这也就是以前很多厂家在加入酶制剂后,发现酶制剂根本就没有作用的主要原因。
细菌性木聚糖酶特好的耐高温性能使得酶制剂在颗粒饲料中的使用向前迈进了一大步。同时,我们必须清醒的认识到,如果温度非常高,达到100或者100度以上,酶制剂一定会损失殆尽。因为酶本身就是蛋白质,对温度有一个耐受的极限。我们不能盲目的认为耐高温就是可以耐受非常高的温度,但是在我国大部分地区饲料制粒的温度都在85℃以下,这时候细菌酶可以显现其卓越的耐温性能了。

1.3 中性pH环境下活性最高
在中性环境下细菌性木聚糖酶可达到其最大活性。如在高温下的稳定性一样,细菌性木聚糖酶和真菌酶在最大酶活的pH条件上也有很大区别。细菌性木聚糖酶的最适工作环境在小肠,这里也是食物停留时间最长的部位,这意味着该酶可以在很长时间内对底物发挥作用。其他酶制剂只有食物在消化道的酸性环境下才能发挥最佳酶活,但作用时间是很短的。

1.4 对不可溶的木聚糖的高效降解
* 大多数的内切木聚糖酶可以降解水溶性木聚糖,可以用测定食糜粘度来证实。
* 分解非水溶性木聚糖是细菌性木聚糖酶所特有的。被分解形成的可溶的AX可以更容易被进一步降解,不会导致粘度的上升。而同时被释放的营养物质可以大大提高饲料的转化率。

2. 细菌性木聚糖酶在动物饲料中的应用

由于酶所作用的底物普遍存在于植物饲料原料中,因此,细菌性木聚糖酶就可适用于不同的动物,包括猪、鸡、水产动物和反刍动物,
并且适用于不同的日粮组成,包括玉米豆粕日粮、小麦日粮、以杂粕为主的日粮以及以谷物加工副产品为主的日粮中。
细菌性木聚糖酶最大的特点就是可以释放饲料中的营养物质,特别是对提高饲料的能量方面效果显著,表5描述了其在不同动物及不同日粮类型中的作用效果。
目前,营养师最头痛的问题是饲料的能量无法达到要求。如果按照营养标准配置日粮,就必须使用含高能的饲料原料,如玉米、油脂等等,这在目前饲料原料高价位时期难度就更大,企业以效益为先的经营理念会使得营养师进退两难,捉襟见肘,特别是对于肉鸡等对能量需要比较高的饲料更是如此。细菌性木聚糖酶可以很好地解决这个问题,大大提高饲料的能量,并且可以更多地使用非常规原料,如麸皮、油糠、米糠、杂粕等,大大降低饲料的成本,拓宽空间,提高动物养殖者的经济效益。
配方师在使用这种细菌性木聚糖酶,或者以细菌性木聚糖酶为主的复合酶制剂时可以有以下的几种方法:

2.1 不改变配方在饲料中直接添加
这种做法会很好的提高饲料的品质,释放出更多的营养物质使能量不足的情况大大缓解,提高产品的竞争能力。

2.2 改变饲料配方,把细菌性木聚糖酶当作一种有一定营养价值的添加剂
由于通过大量试验可以总结出在不同日粮类型中,细菌性木聚糖酶可以使底物释放不同的能量值,所以可以在配方软件中将酶制剂作为一种原料使用,在相应的营养指标中选择相应的能量值,然后加入到待选原料中,这样做可以更加准确地使用细菌性木聚糖酶或以该酶为主要活性成分的复合酶,调整饲料配方,在配方价格不变的情况下,提升饲料品质。
2.3 更为简单的做法是
在不同的动物或者日粮组成时,用玉米或者小麦替代等量的油脂,然后加入酶制剂来补充减少油脂所带来的能量损失,用户可以参照表6来操作。

结 语
饲料酶制剂在我国发展还处于初级阶段,还有很多问题需要添加剂企业和饲料生产企业一起来解决,但酶制剂的使用在未来必然成为企业的首选。细菌性木聚糖酶的出现为广大用户提供了一个新的选择,并且可以肯定的是它必然将会成为酶制剂发展的方向。

 
标签: [标签:关健字]
 
更多>同类技术资料

推荐图文
推荐技术资料
点击排行
网站首页  |  付款方式  |  联系方式  |  文献服务  |  服务条款  |  关于我们  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报  |  鄂ICP备06014995号-4
Powered By DESTOON