木聚糖酶在畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用

馬佳寧，單安山

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030）

小麥和雜粕中因含有較強(qiáng)的阿拉伯木聚糖等抗?fàn)I養(yǎng)因子，限制了小麥、大麥等禾谷類作物在飼料工業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。木聚糖酶可將木聚糖降解成低聚糖和木糖，近十幾年來，隨著基因工程技術(shù)和蛋白質(zhì)工程技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)木聚糖酶的了解更加深入，目前已經(jīng)分離出多種木聚糖酶基因，并已工業(yè)生產(chǎn)出多種木聚糖酶產(chǎn)品[1]。

1 木聚糖酶的分類及理化性質(zhì)

木聚糖酶類主要包括β-木糖苷酶，切割低聚木糖和木二糖，可以使木聚糖徹底降解為木糖；內(nèi)切-β-1,4-木聚糖酶，是木聚糖降解酶中最關(guān)鍵的酶，其從木聚糖主鏈的內(nèi)部切割β-1,4糖苷鍵，迅速降低木聚糖溶液的黏度；外切-β-1,4-木聚糖酶，其以單個(gè)木糖為切割單位作用于木聚糖的非還原性末端，使反應(yīng)體系的還原性逐漸增加。

木聚糖酶是木聚糖水解酶系中最關(guān)鍵的水解酶[1]。生物來源的木聚糖酶，PI為3～10.5，大多數(shù)酶的反應(yīng)最適 pH為 4～7，反應(yīng)最適溫度為40～60℃[2]。木聚糖酶的氨基酸組成主要為丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸和絲氨酸等。在分子水平上，木聚糖酶是由功能或非功能結(jié)構(gòu)域和連接區(qū)組成的，而功能結(jié)構(gòu)域又可分為纖維素結(jié)合結(jié)構(gòu)域和催化結(jié)構(gòu)域，木聚糖酶的催化結(jié)構(gòu)域作為該酶分類的基礎(chǔ)決定酶的水解特性。

2 木聚糖酶的營(yíng)養(yǎng)生理功能

木聚糖具有較強(qiáng)的持水性、小分子吸附活性和表面活性，對(duì)單胃或復(fù)胃動(dòng)物具有強(qiáng)烈的抗?fàn)I養(yǎng)作用。其作為飼料添加劑，可以有效解除木聚糖的抗?fàn)I養(yǎng)作用。

木聚糖酶可以破壞植物細(xì)胞壁，釋放出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而提高養(yǎng)分利用率。在飼料中添加木聚糖酶，可以使聚合度較高的木聚糖降解為聚合度較低的小分子片段，從而破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，將被束縛的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，與動(dòng)物消化道內(nèi)的消化酶充分接觸，提高各種養(yǎng)分的消化率，促進(jìn)畜禽的生長(zhǎng)，提高畜禽的免疫力[3-4]。

3 木聚糖酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 提高飼料的代謝能

木聚糖酶可以降低食糜黏度，提高表觀代謝能。Lazaro等研究發(fā)現(xiàn)，在雞的大麥、小麥和黑麥基礎(chǔ)飼料中添加以木聚糖酶為主的復(fù)合酶制劑，可顯著降低小腸食糜的黏度，提高飼料的表觀代謝能，從而改善動(dòng)物生產(chǎn)性能[5]。何麗霞等研究表明，能量飼料原料中主要成分為細(xì)菌性內(nèi)切酶的酶A，其木聚糖酶代謝能（ME）為 0.25～1.22 MJ·kg-1；主要成分為真菌性外切酶的酶 B，其木聚糖酶的ME為 0.27～0.53 MJ·kg-1[6]。王修啟等在以皖麥 38為主的雞飼料中添加木聚糖酶制劑，其表觀代謝能提高了 4.14%（P＜0.05）[7]。

3.2 改善飼料食糜相對(duì)黏度及微生物區(qū)系

Danicke等報(bào)道，在黑麥中添加木聚糖酶飼喂仔雞，與對(duì)照組相比，食糜在腸道的停留時(shí)間縮短了1 h[8]。汪祖榮研究發(fā)現(xiàn)，木聚糖酶使食糜在肉雞整個(gè)消化道排空速率明顯加快[9]。在小麥基礎(chǔ)日糧中分別添加不同劑量國(guó)產(chǎn)酶（EI）和進(jìn)口酶（EII），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，食糜在7日齡肉仔雞回腸和空腸的停留時(shí)間最長(zhǎng)，添加酶制劑使食糜在腺胃、結(jié)腸、盲腸的停留時(shí)間延長(zhǎng)，在其他消化道停留時(shí)間縮短，總停留時(shí)間比對(duì)照組明顯減少[10]。王金全等研究發(fā)現(xiàn)，在小麥日糧中添加木聚糖酶增加了乳酸菌、需氧菌、糞鏈球菌的數(shù)量（P＞0.05），降低了厭氧菌和大腸桿菌的數(shù)量，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在小麥日糧中添加木聚糖酶制劑對(duì)肉仔雞的免疫、消化器官發(fā)育和血液激素代謝水平也有影響[11]。

3.3 提高動(dòng)物機(jī)體免疫力和體質(zhì)健康

添加木聚糖酶可使三碘甲狀腺原氨酸（T3）、生長(zhǎng)激素（GH）、胰島素（INS）水平均表現(xiàn)出增高趨勢(shì)（P＞0.05），四碘甲狀腺氨酸（T4）、促甲狀腺激素（TSH）和葡萄糖（GLU）水平有降低趨勢(shì)（P＞0.05）[12]。陳清華等研究表明，在小麥基礎(chǔ)日糧中添加木聚糖酶后，極顯著增加了斷奶仔豬血液中尿素氮的含量（P＜0.01），顯著增加了 T4、血糖、白細(xì)胞介素2（IL-2）和血清胃泌素的含量（P＜0.05），T3含量有上升趨勢(shì)，而INS含量略有下降，說明木聚糖酶可以通過影響仔豬代謝和免疫而促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)[13]。

3.4 提高畜禽生產(chǎn)性能

Danicke等研究表明，在日糧中添加木聚糖酶能夠顯著增加0～21 d肉雞的增重，料重比稍有降低[14]。在肉鴨日糧中添加木聚糖酶，肉鴨的末重、日增重和日耗料量均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），而料重比顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）[15]。在仔豬日糧中添加木聚糖酶，仔豬平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，分別比對(duì)照組提高了 23.32%和 7.25%（P＜0.05）[16]。但當(dāng)木聚糖酶添加量超過一定水平時(shí)，其對(duì)生長(zhǎng)性能并不能起到促進(jìn)的作用。王金全等研究表明，隨著日糧小麥水平的升高，肉雞的生產(chǎn)性能降低，而添加木聚糖酶后，可以抵消小麥的抗?fàn)I養(yǎng)作用。木聚糖酶在肉仔雞1～3周齡內(nèi)的應(yīng)用效果明顯好于 4～6周齡[17]。

3.5 木聚糖酶對(duì)消化道酶活的影響

王佳麗等研究表明，在小麥日糧中添加木聚糖酶 0.2%時(shí)，與小麥對(duì)照組相比，提高了34.38%（P＜0.01），添加量為0.1%時(shí)，肉鵝淀粉酶活性與小麥對(duì)照組相比提高了20.57%（P＜0.05），為最適添加量，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在小麥飼糧中添加木聚糖酶能降低胃、肝臟、十二指腸、盲腸、空回腸及胰腺指數(shù)，并能夠有效改善肉鵝蛋白酶活性和淀粉酶活性[18]。

4 小結(jié)

隨著生態(tài)畜牧業(yè)的發(fā)展，飼用酶制劑作為一種無毒、無害、無殘留的綠色添加劑，在飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前中國(guó)飼料類型主要以玉米-豆粕型為主，其中玉米作為主要的能量飼料約占日糧組成的60%。但由于玉米、豆粕等飼料原料嚴(yán)重短缺，為滿足快速發(fā)展的飼料需求，必須充分地利用我國(guó)資源豐富的小麥麩、米糠、菜粕、棉粕等。而這些植物性原料存在著抗?fàn)I養(yǎng)因子非淀粉多糖（NSP），特別是可溶性非淀粉多糖（SNSP）。為有效利用這些飼料原料，就需要使用木聚糖酶等酶制劑。木聚糖酶雖然顯示出巨大的應(yīng)用潛力，但是還存在熱穩(wěn)定性、最適作用條件和使用成本較高、木聚糖酶活性如何提高及復(fù)合木聚糖酶的研制等問題。但是，隨著生物工程技術(shù)的不斷發(fā)展，可以通過對(duì)木聚糖酶在不同時(shí)期動(dòng)物飼喂不同日糧時(shí)的作用模式的研究，為確定酶的最佳用量和最佳活力環(huán)境提供科學(xué)的依據(jù)，并可通過誘變、基因工程或蛋白質(zhì)工程與生產(chǎn)工藝的改進(jìn)以及使用高產(chǎn)菌株，以廉價(jià)原料生產(chǎn)高效、高穩(wěn)、低成本的木聚糖酶，促進(jìn)木聚糖酶及其他飼用酶的商品化應(yīng)用，使酶制劑在畜牧業(yè)中發(fā)揮出其所具有的巨大潛力和作用。

[1]劉瑞田,曲音波,楊建云.木聚糖酶分子結(jié)構(gòu)研究進(jìn)程[J].纖維科學(xué)與技術(shù),1997,5（3）:1-5.

[2]Sunna A,Antranikian G.Xylanolytic enzymes from fungi and bac teria[J].Crit Rev Biotechnol,1997,17（1）:39-67.

[3]Kim J C,Simmins P H,Mullan B P,et al.The digestible energy value of wheat forpigs,with special reference to the post-weaned animal[J].Animal Feed Science and Technology,2005,122:257-287.

[4]Eun J S,Beauchemin K A,Hong S H,et al.Exogenous enzymes added to untreated or ammoniated rice straw:Effects on in vitro fermentation characteristics and degradability[J].Animal Feed Science and Technology,2006,131（1-2）:87-102.

[5]Lazaro R,Garcia M,Aranibar M J,et al.Effect of enzyme addi-tion to wheat-,barley-and rye-based diets on nutrient digestibility and performance of laying hens[J].British Poultry Science,2003,44（2）:256-265.

[6]何麗霞,咼于明,趙劍,等.木聚糖酶在蛋雞飼料中代謝能當(dāng)量值的評(píng)定[J].中國(guó)畜牧雜志,2007,43（3）:22-25.

[7]王修啟,李春喜,林東康,等.小麥中的戊聚糖含量及添加木聚糖復(fù)酶對(duì)雞表觀代謝能值和養(yǎng)分消化率的影響[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào),2002（3）:104-107.

[8]Danicke S,Vahjen W,Simon O,et al.Effect of dietary fat type and xylanase supplementation to rye-based broiler diets on selected bacterial groups adhering to the intestinal epithelium on transit time of feed and on the nutrition digestibility[J].Poultry Science,1999,78（9）:1 292-1 299.

[9]汪祖榮.木聚糖酶在肉雞小麥日糧中作用機(jī)理的研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.

[10]高俊勤.木聚糖酶對(duì)肉仔雞腸道消化特性及微生物區(qū)系的影響[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

[11]王金全,蔡輝益,劉偉,等.小麥日糧NSP和木聚糖酶對(duì)肉仔雞腸道微生物區(qū)系的影響[J].飼料工業(yè),2004,25（8）:15-19.

[12]王金全,蔡輝益,陳寶江,等.小麥日糧中添加木聚糖酶對(duì)肉仔雞生產(chǎn)性能、免疫、消化器官發(fā)育和血液代謝激素水平的影響[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,28（1）:73-87.

[13]陳清華,曹滿湖,陳西曼,等.木聚糖酶對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)與代謝及血液中某些生理生化指標(biāo)的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,31（5）:535-538.

[14]Danicke S,Halle I,Strobe I E,et al.Effect of energy source and xylanase addition on energy metabolism,performance,chemical body composition and total body electrical conductivity（TOBEC）of broilers[J].J Anim Physiol and Anim Nutr,2001（9-10）,85:301-313.

[15]張輝華,葉伯方,劉杰,等.木聚糖酶對(duì)肉鴨生長(zhǎng)性能及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回腸消化率的影響[J].中國(guó)飼料,2007（13）:27-32.

[16]袁巧靈,張美麗.木聚糖酶對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能的影響[J].畜牧與飼料科學(xué)（奶牛版）,2006（5）:40-41.

[17]王金全,蔡輝益,劉國(guó)華,等.木聚糖酶與肉仔雞小麥日糧代謝能之間當(dāng)量關(guān)系的研究[J].中國(guó)飼料,2004（9）:5-9.

[18]王佳麗,楊桂芹.小麥飼糧添加木聚糖酶對(duì)肉鵝小腸絨毛形態(tài)及食糜pH值的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007（7）:109-112.