甘露聚糖酶對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響

■張金偉

(北京盛拓達(dá)生物技術(shù)有限公司，北京100085)

甘露聚糖是植物細(xì)胞壁的主要成分之一，植物性飼料中含有的β-甘露聚糖屬于可溶性半纖維素的一部分，吸水力比可溶性木聚糖酶更強(qiáng)，β-甘露聚糖增加食糜的黏度，能降低腸道對(duì)各種營養(yǎng)物質(zhì)的吸收并干擾胰島素分泌。在典型全價(jià)配合飼料中，其含量為1%～3%。其衍生物還能夠刺激過多的、甚至不必要的免疫反應(yīng)，從而導(dǎo)致飼喂動(dòng)物免疫抑制，造成生長性能降低。在應(yīng)激環(huán)境下，β-甘露聚糖的不良作用更加明顯。

大量研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加甘露聚糖酶可以顯著提升飼料的消化率，提升動(dòng)物的生產(chǎn)性能。

β-甘露聚糖酶可以分解飼料中的甘露聚糖，產(chǎn)生甘露糖和甘露寡糖等，主要產(chǎn)物甘露寡糖又是優(yōu)良的益生元，作為底物可以大量增殖腸道有益菌，從而促進(jìn)腸道微生態(tài)平衡，改善腸道健康。β-甘露聚糖酶作為主要生物酶，在飼料工業(yè)中已經(jīng)廣泛使用，在美國，β-甘露聚糖酶的用量僅次于植酸酶，效果非常穩(wěn)定。

1 甘露聚糖的抗?fàn)I養(yǎng)作用

甘露聚糖是以1,4-β-D-甘露糖苷鍵連結(jié)而成的線狀多糖，如果主鏈某些殘基被葡萄糖取代，或半乳糖通過1,6-α-糖苷鍵與甘露糖殘基相連形成分枝，則稱之為異甘露聚糖，主要有半乳甘露聚糖（galactomannan）、葡甘露聚糖（glucomannan）、半乳葡甘露聚糖（galactoglucomannan）（龍健兒等，1998）。

β-甘露聚糖在飼料中廣泛分布，是植物細(xì)胞壁的主要成分之一，而淀粉酶又不能水解β糖苷鍵，因此，β-甘露聚糖與木聚糖、葡聚糖、果膠等成為了植物性原料主要的NSP因子，影響了飼料利用率。

Nunes等(1991)和Jackson(1999)都發(fā)現(xiàn)，即使少量的β-甘露聚糖對(duì)動(dòng)物營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收都有很強(qiáng)的妨礙作用。

Asiedu等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，生長豬日糧中添加7%的瓜爾豆膠（富含β-甘露聚糖），可以使食物在小腸的停留時(shí)間延長26%，在整個(gè)消化道的停留時(shí)間延長14%，回腸末段食糜的持水率增加72%。結(jié)果還顯示，回腸末段的能量消化率降低了12.5%，蛋白消化率降低了9.9%。

Asiedu還發(fā)現(xiàn)，日糧中添加7%的瓜爾豆膠可以使回腸梭菌的數(shù)量提高9.4%，好氧菌群總數(shù)增加6.1%，厭氧菌總數(shù)也增加了3.2%。

Rainbird等(1984)發(fā)現(xiàn),在空腸灌注617 g/l的β-甘露聚糖時(shí),豬對(duì)葡萄糖的吸收降低了50%。Rainbird隨后證實(shí)，β-甘露聚糖能造成胰島素和IGF-1分泌量的降低，而胰島素作為能量代謝的關(guān)鍵激素，分泌不足，會(huì)造成能量大量流失，降低葡萄糖的吸收。另外,β-甘露聚糖可與腸黏膜表面的脂類微團(tuán)和多糖蛋白質(zhì)復(fù)合物相互作用,導(dǎo)致黏膜表面水層厚度增加,從而降低養(yǎng)分的吸收。

大量研究發(fā)現(xiàn)，β-甘露聚糖比木聚糖和葡聚糖的持水能力更強(qiáng)，黏度更大，更能通過此類特性影響內(nèi)分泌激素的分泌，從而起到更強(qiáng)大的抗?fàn)I養(yǎng)作用，是豆粕、雜粕類原料的重要抗?fàn)I養(yǎng)因子。

2 β-甘露聚糖在飼料原料中的分布

分析發(fā)現(xiàn)，β-甘露聚糖在豆粕、棉粕、菜粕、芝麻粕、棕櫚粕、椰子粕等常規(guī)或非常規(guī)粕類原料中含量較高，作為核心原料的豆粕含量達(dá)到了1.6%，高于棉粕和菜粕。而在常規(guī)能量類原料中，玉米中β-甘露聚糖的含量達(dá)到了0.6%。所以，β-甘露聚糖是玉米-豆粕典型配方中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子。不僅僅是玉米-豆粕型日糧，如果日糧中添加了棕櫚粕、椰子粕和米糠粕，使用甘露聚糖酶效果更好。甘露聚糖在原料中的具體含量見表1。

3 甘露聚糖酶的作用效果

作為專一性水解β-甘露聚糖的酶，β-甘露聚糖酶最近10年在飼料工業(yè)中發(fā)展迅速，在美國，β-甘露聚糖酶的用量是僅次于植酸酶的第二大單體酶，效果得到了多方驗(yàn)證。

王慧康等（2005）發(fā)現(xiàn)，添加甘露聚糖酶，可以顯著提升肉仔雞十二指腸消化酶的分泌，其中胰蛋白酶、糜蛋白酶活性提高了86%和69%以上。Jackson（2004）發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼料中添加0.5 kg/t的β-甘露聚糖酶，可以顯著提高出欄重和飼料轉(zhuǎn)化率。

Mathis（2000）發(fā)現(xiàn)，給感染球蟲病和產(chǎn)氣莢膜梭菌的肉雞添加甘露聚糖酶，降低了肉雞的死亡率，并且提升了病雞的生產(chǎn)性能。分析原因，可能是甘露聚糖酶分解產(chǎn)物——甘露寡糖改善了腸道微生態(tài)區(qū)系，增值了有益菌，從而改善了腸道健康。

表1 主要飼料原料中β-甘露聚糖的含量

Lee（2003）發(fā)現(xiàn)，隨著日糧中甘露聚糖含量的增加，回腸末段食糜黏度同步增加且呈顯著正相關(guān)，而隨著給予一定量的甘露聚糖酶，黏度迅速降低。

齊珂珂等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，仔豬每千克日糧中添加100 g β-甘露聚糖酶，可以顯著提升飼料利用率，并降低仔豬死亡率的發(fā)生。

日糧中添加β-甘露聚糖酶不僅可以消除了β-甘露聚糖的抗?fàn)I養(yǎng)作用,還可以促進(jìn)胰島素和IGF-1的分泌,在應(yīng)激狀況下,效果更明顯。IGF-1是畜禽生長的真正調(diào)控因子,生長激素的作用也是通過IGF-1介導(dǎo)的，IGF-1還可以作用于生長組織,可刺激細(xì)胞對(duì)氨基酸的利用,促進(jìn)蛋白質(zhì)合成、抑制蛋白質(zhì)分解。Savage等(1996)報(bào)道,甘露寡糖能提高火雞黏膜IgA水平,并顯著提高血液中IgG含量,意味著甘露寡糖能同時(shí)提高與腸黏膜及體液免疫有關(guān)的免疫應(yīng)答反應(yīng)。腸道中免疫應(yīng)答的提高意味著與免疫識(shí)別有關(guān)的及與系統(tǒng)感染相對(duì)抗的免疫球蛋白水平的提高,而這對(duì)更好的抑制潛在性病理微生物有極其重要作用。Zou等(2006)的研究表明,在肉雞飼料中添加β-甘露聚糖酶可以增強(qiáng)免疫器官指數(shù)，顯著增加血清中IgM含量，促進(jìn)T淋巴細(xì)胞增殖，提升機(jī)體的免疫力。

β-甘露聚糖酶不僅可以直接提高日糧的消化率，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，作為甘露聚糖的水解產(chǎn)物甘露寡糖（MOS）也能提升腸道健康，這個(gè)可視為β-甘露聚糖酶的底物水解效應(yīng)，而這個(gè)效應(yīng)是可加的，能夠雙重提升腸道健康，帶來顯著的附加價(jià)值。

研究發(fā)現(xiàn)，MOS能夠阻止病原菌在動(dòng)物腸細(xì)胞表面吸附(Duguid等，1996)。許多試驗(yàn)也表明，在飼料中添加甘露寡糖可以減少腸道病原菌的數(shù)量(Spring,1996)。因此，有報(bào)告稱MOS可作為“病原菌吸附劑”或“病原菌清除劑”。

作為β-甘露聚糖酶的水解產(chǎn)物——甘露寡糖不僅可以應(yīng)用在畜禽上，在水產(chǎn)的應(yīng)用效果也很顯著。李云蘭（2004）研究發(fā)現(xiàn)，餌料中添加甘露寡糖可提高幼建鯉的生產(chǎn)性能，主要是由于促進(jìn)了腸道的生長和消化道微生物菌群的優(yōu)化，提高了餌料利用率；甘露寡糖能提高幼建鯉的疾病抵抗力，疾病抵抗力的提高與甘露寡糖促進(jìn)幼建鯉免疫器官——脾臟的生長、提高非特異性和特異性免疫力有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)增重和餌料系數(shù)確定的8～37 g建鯉餌料中甘露寡糖的適宜含量為378 mg/kg。

4 小結(jié)

作為主要的非淀粉多糖，β-甘露聚糖已經(jīng)被證明了其抗?fàn)I養(yǎng)作用，能降低約3%～5%的能量利用率，同時(shí)也影響其他營養(yǎng)素的吸收，β-甘露聚糖酶的發(fā)現(xiàn)顯著解決了這個(gè)問題，特別是對(duì)豆粕類核心原料的抗?fàn)I養(yǎng)作用起到了很好的提升作用。目前，β-甘露聚糖酶已經(jīng)量產(chǎn)，在國內(nèi)外已經(jīng)大量運(yùn)用，在玉米-豆粕型日糧中的應(yīng)用已初見成效,但與植酸酶相比，β-甘露聚糖酶在我國的應(yīng)用并不普及,價(jià)值沒有得到發(fā)揮，因?yàn)轱暳侠麧櫟?，技術(shù)推廣也受到了制約。目前的堿性和中性β-甘露聚糖酶偏多，而實(shí)際上運(yùn)用在畜禽上偏酸性的β-甘露聚糖酶可能更有意義，這一關(guān)鍵技術(shù)目前已經(jīng)在國內(nèi)取得突破。耐溫性也是β-甘露聚糖酶的難點(diǎn)，目前研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過對(duì)特定基因改良菌種發(fā)酵的β-甘露聚糖酶可以耐受80～90℃高溫，酶活力存留率高達(dá)80%以上，因此，國內(nèi)β-甘露聚糖酶的技術(shù)已經(jīng)成熟，價(jià)格也相對(duì)比進(jìn)口產(chǎn)品有優(yōu)勢(shì)。因此,β-甘露聚糖酶的運(yùn)用目前已經(jīng)突破了兩個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)，國內(nèi)的應(yīng)用將乘勢(shì)而上，為飼料和養(yǎng)殖企業(yè)創(chuàng)造更大的價(jià)值。