木聚糖酶與其在雞生產(chǎn)中的應用

李東紅 ，李永社 ，陳清亮 ，臧浩雨 ，黃騰勃 ，栗桂平

（1.河北工程大學 生命科學與食品工程學院 056021；2.邯鄲市永年區(qū)獸醫(yī)院 057150；3.邯鄲市動物疫病預防控制中心 056001；4.邯鄲市畜牧技術推廣站 056001）

我國人口眾多，加之飼料應用，糧食消耗量巨大，僅養(yǎng)雞業(yè)每年飼料糧需求約在5857～6138萬噸[1]。飼料酶的應用可以彌補內源性酶分泌不足、消除或減弱抗營養(yǎng)因子的作用、改善飼料利用率、提高飼料轉化率，從而減少糧食消耗；同時，酶的利用提高了營養(yǎng)物質的利用、促進了機體代謝，從而可以提高畜禽抵抗力和生產(chǎn)性能；而酶制劑的應用又以其不產(chǎn)生殘留、無抗藥性、不污染環(huán)境等優(yōu)勢，可以更廣泛的應用于畜禽飼養(yǎng)，對糧食節(jié)約、低碳、環(huán)保的綠色養(yǎng)殖具有重要的意義。但由于地域環(huán)境不同、飼料組成和可利用與不可利用物質不同、品種和不同生長期及其內源消化酶特性差異，外源酶的相互作用、外源酶對內源酶活性的影響均會影響到雞對飼料的消化吸收和轉化。本文概述了木聚糖酶與其作用、木聚糖酶飼用酶在養(yǎng)雞中的應用研究及效果，以供養(yǎng)雞生產(chǎn)參考。

1 木聚糖酶及其飼用酶

1.1 木聚糖酶

木聚糖酶與某些單一酶不同，其是一組酶，包括β-1,4-內切木聚糖酶、β-木糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-D-葡糖苷酸酶、乙?；揪厶敲负头铀狨ッ浮Ｄ揪厶敲复嬖谟诘偷壬锶缭孱?、細菌、真菌、酵母菌、甲殼類動物、植物組織以及反芻類瘤胃微生物。木聚糖酶可由動植物組織細胞直接提取或人工合成、也可由傳統(tǒng)的或通過基因修飾的微生物發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)現(xiàn)代生物提取干燥技術制備。目前主要利用細菌和真菌等進行發(fā)酵生產(chǎn)，微生物種類較多，如枯草芽孢桿菌、畢赤酵母、棒曲霉菌、木霉菌等。細菌種類發(fā)酵產(chǎn)生的木聚糖酶多為堿性木聚糖酶，即堿性條件發(fā)揮較大的活性，pH范圍一般在6.5～9.5、適宜溫度范圍40℃～60℃；真菌來源木聚糖酶主要為酸性木聚糖酶，即酸性條件發(fā)揮較大的活性，pH范圍一般在3.5～6.5、適宜溫度范圍37℃～60℃。

木聚糖是存在于植物細胞及其種子中的異質多糖，是植物半纖維素的主要成分，為多聚五碳糖，占植物細胞干重的15%～35%。韋露莎等（2016）研究了來源于枯草芽孢桿菌的木聚糖酶，對樺木和毛櫸木聚糖的酶解，主要產(chǎn)物是木二塘、木三糖和酸性木寡糖[2]。黎海龍等（2015）研究指出，木聚糖酶通過其中各種酶的協(xié)同作用可將木聚糖類半纖維素分解為低聚糖和木糖，作用pH范圍為3.5～6.5、最佳pH值為5.0、作用溫度范圍為50℃～60℃、最佳溫度為55℃[3]。酶最適作用條件依據(jù)于酶來源、制備工藝和作用的底物不同有所不同。

1.2 木聚糖酶飼用酶

通過生物工程與現(xiàn)代提取技術制備的酶產(chǎn)品一般稱為酶制劑。其是根據(jù)不同應用目的和要求，將酶制成的單一酶蛋白的純酶或輔以佐劑（穩(wěn)定劑、填料）加工成含一種或多種酶并具不同含量和劑型的生物制品。根據(jù)需要不同，酶制劑的劑型主要有試劑酶、固定化、液體酶、粉狀酶。雞木聚糖酶飼用酶產(chǎn)品的原料酶（酶制劑）多用粉狀酶，主要利于保存和運輸。飼用酶產(chǎn)品是將一種或多種用生物工程技術生產(chǎn)的酶制劑與穩(wěn)定劑、載體（稀釋劑）采用一定的加工工藝生產(chǎn)的詞料添加劑。飼用酶產(chǎn)品中的載體主要利于廠家與客戶的儲藏、運輸、尤其用前的處理等環(huán)節(jié)，穩(wěn)定劑主要防止受體內外各種理化因素的作用發(fā)生變性，以便定點釋放和發(fā)揮催化活性。

雞飼用酶按其來源分為外源酶（雞本身代謝不產(chǎn)生的酶）如果膠酶、木聚糖酶、纖維素酶等和內源酶（雞本身代謝可以產(chǎn)生的酶）如胰淀粉酶、胰蛋白酶、胰脂肪酶等；按其種類（即作用底物不同）也可以分類，包括上述各種酶類；按飼料酶產(chǎn)品所含酶的種類分為單一酶產(chǎn)品如木聚糖酶、植酸酶、淀粉酶等及復合酶產(chǎn)品即按不同目的和要求飼用酶中含不同比例的多種單酶。木聚糖酶飼用酶屬于外源酶，包括單一酶產(chǎn)品和同時含有其他酶的復合酶產(chǎn)品。

2 木聚糖酶在雞生產(chǎn)上的應用研究

2.1 木聚糖酶對雞生產(chǎn)性能的影響

在養(yǎng)雞生產(chǎn)中木聚糖酶的應用研究，多數(shù)為不同日齡的肉雞、蛋雞和地方雞品種以及不同日糧條件下木聚糖單一酶和同時含有其他酶的復合酶產(chǎn)品的應用。張芹（2007）在玉米豆粕型日糧中添加木聚糖酶顯示可以增加肉雞日增重、降低料肉比[4]。鮑淑青（2009）研究小麥日糧加入木聚糖酶對羅氏肉雞生產(chǎn)性能的影響，表明其有提高采食量、提高日增重、降低料肉比、提高成活率的趨勢，中大雞效果優(yōu)于小雞[5]。唐茂妍等（2010）通過在小麥(23.3%)替代玉米的產(chǎn)蛋雞日糧中添加不同劑量木聚糖酶，表明小麥型日糧中添加木聚糖酶可提高產(chǎn)蛋雞的生產(chǎn)性能[6]。而朱晶等（2011）試驗表明，在玉米豆粕型日糧中添加木聚糖酶飼喂48～52周齡海蘭褐蛋雞效果不明顯[7]。Zanella（1999）在降低了日糧能量水平的肉雞日糧中添加以蛋白酶、淀粉酶和木聚糖酶為主的復合酶制劑，與對照組比較蛋白消化率提高，但生長性能無顯著差異[8]。

代發(fā)文等（2013）在玉米小麥豆粕型日糧同時添加細菌性木聚糖酶和真菌性木聚糖各100mg/kg(1500000U/g)，飼喂70～98日齡麻羽肉雞，顯著提高雞日增重、降低料重比，試驗前期效果優(yōu)于試驗后期，組合型木聚糖酶使麻羽肉雞生產(chǎn)性能優(yōu)于單一木聚糖酶組[9]。呂秋鳳等（2010）用含有不同來源的木聚糖酶進行組合（真菌酸性、真菌中性和細菌中性木聚糖酶制劑均為4000IU/g，150g/t添加于玉米小麥型日糧，飼喂270日齡羅曼褐蛋雞，顯著增加雞產(chǎn)蛋率、顯著降低料蛋比、蛋重降低[10]。添加木聚糖酶及其他酶的復合酶應用也有相關研究，唐德富（2010）在玉米雜粕型日糧中添加植酸酶（60g/t、5000U/g）和木聚糖酶（200g/t、350g/t、500g/t，8000U/g）飼喂羅曼蛋雞，與基礎日糧相比，產(chǎn)蛋率、母雞產(chǎn)蛋質量和脛骨灰分含量等指標顯著提高，死淘率和破蛋率顯著降低，耗料量呈下降趨勢[11]。宋連喜（2005）用添加復合酶制劑的日糧飼喂41周齡海蘭褐蛋雞，表明顯著增加產(chǎn)蛋率、降低料蛋比[12]。上述結果稍有不同，但多數(shù)結果說明添加木聚糖酶及其復合酶制劑可以提高肉雞和蛋雞的生產(chǎn)效益。

2.2 木聚糖酶消除抗營養(yǎng)因子、增加養(yǎng)分利用率的作用

某些酶還具有消除日糧中的抗營養(yǎng)因子或破壞植物細胞壁的作用。所謂的抗營養(yǎng)因子是指飼料中存在的不利于營養(yǎng)物質的消化、吸收和利用以及使人和動物產(chǎn)生不良生理反應的物質。抗營養(yǎng)因子眾多，如蛋白酶抑制劑、雙香豆素、脂肪氧化酶、α生育酚氧化酶、植酸、凝集素、棉酚、單寧酸等等。不同飼料原料所含抗營養(yǎng)因子不同，如豆科種子中的脂肪氧化酶、α生育酚氧化酶，亞麻籽中的1-氨基-D脯氨酸，小麥和玉米等谷物中的煙酸原（抗煙酸因子）。這些物質在食用過多的情況下，會對飼料中營養(yǎng)物質的消化吸收產(chǎn)生影響，甚至會造成中毒。

去除抗營養(yǎng)因子的方法很多，如粉碎去皮、高溫壓榨、酸堿處理、微生物發(fā)酵及酶制劑應用等。張俊麗等（2013）對谷物類種子內的木聚糖酶抑制蛋白活性進行了檢測，發(fā)現(xiàn)木聚糖酶抑制蛋白活性在小麥、黑麥、綠麥和蕎麥中較高，在大麥、燕麥中較低，玉米、水稻和高粱中沒有發(fā)現(xiàn)木聚糖酶抑制蛋白活性；小麥、黑麥和綠粒小麥木聚糖酶抑制蛋白活性在胚和胚乳中基本持平，并且遠高于種皮[13]。石長波等（2007）利用木聚糖酶處理去除淀粉、蛋白質的玉米皮，木聚糖酶最佳工藝條件為：酵解時間40min、加酶量 1.0mL/g、酶解溫度 45℃、pH4.8，得到的可溶性膳食纖維成分有木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖[14]。張慎中（2007）通過體外酶解試驗研究表明，豆粕、菜籽粕和棉籽粕的總木聚糖含量分別為：5.62%，6.56%和8.20%；水溶性木聚糖含量分別為：0.35%，0.97%和0.84%，數(shù)值變異較??；木聚糖酶對三種蛋白質飼料的總木聚糖均有顯著降解作用，對水溶性木聚糖有一定的降解作用，其中對菜籽粕的總木聚糖和水溶性木聚糖的降解作用均較大；如考慮到木聚糖降解率與添加成本，豆粕、菜籽粕和棉籽粕的適宜木聚糖酶水平分別為1000U/kg、1000U/kg和1500U/kg；而分別用豆粕、菜籽粕和棉籽粕飼料進行肉雞代謝試驗，指出其適宜添加量均為1500U/kg，可顯著提高豆粕干物質、粗蛋白、粗脂肪利用率和AME，可顯著提高菜籽粕干物質、粗脂肪利用率和AME，而對粗蛋白利用率影響不明顯，可顯著提高棉籽粕干物質、粗蛋白利用率和AME，而對粗脂肪利用率無顯著影響[15]。

陳乃松（2008）研究了在一定條件下多種單一酶和不同組合配制的復合酶及鈣離子對豆粕中的相關抗營養(yǎng)因子的水解效果，表明單一酶和復合酶對相應底物如纖維素和果膠均有一定的降解及還原糖的釋放，木聚糖酶和A-半乳糖苷酶添加豆粕中并加入0.2%氯化鈣可使還原糖釋放增加、果膠和纖維素降解率顯著增加，同時指出，植酸酶、果膠酶、纖維素酶組合及植酸酶、果膠酶、纖維素酶、木聚糖酶與A-半乳糖苷酶組合構成的復合制劑對相關抗營養(yǎng)因子具有不同程度的協(xié)同效應[16]。王修啟（2002）研究了木聚糖酶對小麥中抗營養(yǎng)因子的鈍化和消除作用，表明不同品種的小麥添加以木聚糖酶為主的0.12%的復合酶制劑（木聚糖酶13500U/g、p-葡聚糖酶1200U/g、纖維素酶300U/g、果膠酶1200U/g），飼喂均重為1.52kg的固始公雞，顯著提高雞的表觀代謝能、干物質消耗率和有機物消化率[17]；其進一步研究了木聚糖酶對肉雞十二指腸及空腸生長抑素（somatostatin，SS）mRNA表達的影響，結果顯示十二指腸黏膜SS mRNA的表達顯著高于空腸黏膜，木聚糖酶有抑制SS mRNA的趨勢，指出木聚糖酶改善肉雞生產(chǎn)性能，其原因之一可能是SS的生成減少使動物消化吸收功能增強所致[18]。因此，添加飼用酶提高飼料營養(yǎng)成分的消化吸收、利用率和生產(chǎn)性能過程中，使飼料中抗營養(yǎng)因子失活起著重要的作用。

2.3 木聚糖酶在腸道內的活性及其對雞消化道環(huán)境和內源酶活性的影響

添飼酶產(chǎn)品不僅受到腸道內理化因素的作用影響其活性，也會影響腸道內環(huán)境及菌群變化、進而影響腸道內源酶的活性。

王永花（2006）研究小麥日糧添加木聚糖酶（進口酶制劑5400U/g和國產(chǎn)酶制劑4100U/g各分為0.02%和0.05%組）飼喂7～21日齡肉仔雞，表明木聚糖酶在消化道各段酶活性存在顯著差異，其中空腸木聚糖酶活性最大，盲腸和十二指腸活性次之；國產(chǎn)0.05%組空腸的木聚糖酶活性低于其他三組，且空腸、盲腸和十二指腸木聚糖酶活性間無顯著差異，與其他加酶組存在一定差異，表明不同木聚糖酶產(chǎn)品和添加量在畜禽腸道效應不同；其進一步研究表明，在小麥型日糧中添加木聚糖酶飼喂肉仔雞，對腸道內食糜pH以及十二指腸、空腸和回腸食糜的淀粉酶、胰蛋白酶活性影響不明顯，對胰腺胰蛋白酶和淀粉酶、胰腺總蛋白酶和脂肪酶以及小腸黏膜麥芽糖酶、蔗糖酶、腺胃黏膜胃蛋白酶活性影響不明顯[19]。

Engberg（2004）研究在全小麥日糧中加入木聚糖酶可以降低雞胰腺中的淀粉酶活性，但提高了胰凝乳蛋白酶和脂肪酶的活性[20]。而張芹（2007）在玉米豆粕型日糧中添加木聚糖酶顯示可以提高雞胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的活性[4]。上述結果稍有不同，可能與雞品種、日齡、日糧組成及木聚糖酶來源等有關。Maenz（1997）對肉仔雞和蛋雞小腸刷狀緣上內源性植酸酶的活性進行研究表明，其在十二指腸段活性最高，蛋雞較肉雞酶活力高35%，且認為內源性植酸酶參與植酸磷的水解，受維生素D3和日糧磷水平的影響[21]。張秀玲（2015）研究表明，太行雞5周齡前腸道消化酶含量持續(xù)上升，之后至13周齡保持一定活性；十二指腸和空腸的淀粉酶和脂肪酶活性較低，胰蛋白酶和盲腸纖維素酶活性較高[22]。提示我們雞品種和生長期不同，內源酶活性、有所差異，必然會影響到添飼酶的添加效果。

雞腸道內存在有多種微生物菌群并處于平衡狀態(tài)，不同品種雞各有自己的特點，故而酶的添飼會影響腸道內物質的分解利用及腸道內pH和菌群狀態(tài)。王娟（2010）研究表明，太行雞盲腸雙歧桿菌和乳酸菌含量顯著高于海蘭灰蛋雞、盲腸大腸桿菌數(shù)顯著低于海蘭灰蛋雞、盲腸pH低于海蘭灰蛋雞但差異不顯著[23]。高俊勤（2007）研究了小麥基礎日糧中添加木聚糖酶制劑對7～21日齡肉仔雞后腸微生物區(qū)系的影響，表明加酶有提高盲腸乳酸菌、雙歧桿菌的數(shù)量并降低大腸桿菌的數(shù)量的趨勢，有增加回腸和盲腸VFA和乳酸的趨勢，而盲腸中丙酸和總揮發(fā)性脂肪酸得到顯著性提高[24]。

2.4 添飼木聚糖酶對雞免疫力和生化指標的影響

無論添飼外源酶還是內源酶，添飼酶與消化道內源酶之間必有相互影響，從而影響到營養(yǎng)物質的消化吸收和生產(chǎn)性能，也必然會影響到機體代謝及其免疫力和生化指標。丁雪梅（2009，2010）添加木聚糖酶于玉米雜粕型和小麥豆粕型日糧飼喂艾維茵肉仔雞，表明其可改善或提高肉雞免疫學指標、改善腸道形態(tài)及微生物菌群[25，26]。呂秋鳳（2010）等在玉米小麥型日糧中分別添加真菌酸性、中性和細菌中性木聚糖酶以及三種酶組合添加飼喂AA肉雞，表明木聚糖酶顯著提高肉仔雞血清中免疫球蛋白A、G和M含量，顯著降低血清中尿素氮含量[27]。高峰（2004）添加非淀粉多糖酶于小麥米糠基礎日糧飼喂雛雞，表明顯著提高雛雞的免疫器官相對重量、T淋巴細胞對 PHA的反應性、NK細胞活力及血清新城疫疫苗抗體效價[28]。

綜上所述，木聚糖酶有消除日糧中的抗營養(yǎng)因子、提高飼料的消化和吸收率，改善機體代謝、提高畜禽免疫功能、增加腸道有益菌、減少畜禽后腸道有害微生物的繁殖、進而增加雞生產(chǎn)性能。

3 酶產(chǎn)品研制、生產(chǎn)及使用中應注意的問題

詹玉春（2006）通過模擬動物攝食后胃腸道內環(huán)境的條件,對不同廠家的木聚糖酶進行耐酸和耐胃蛋白酶穩(wěn)性試驗。結果表明：在pH4.0、40℃保溫2h后，不同的樣品酶活性變化較大，損失最少的為33.4%，最大的達98.2%；經(jīng)過pH4.0、每克木聚糖酶中添加酸性蛋白酶5000U、40℃保溫2h后，木聚糖酶的活性進一步降低，但損失低于耐酸試驗對酶活的影響[29]。劉新育（2012）通過模擬畜禽胃腸道環(huán)境對不同產(chǎn)酶菌的粗酶液分別進行酸、胃蛋白酶和胰蛋白酶處理，發(fā)現(xiàn)多數(shù)菌株所產(chǎn)木聚糖酶對酸和胃蛋白酶的穩(wěn)定性較差，殘余酶活力分別在50%以下和20%以下；而不同木聚糖酶對胰蛋白酶的穩(wěn)定性差異較大，殘余酶活力在30%～90%。其中的黑曲霉菌株所產(chǎn)木聚糖酶對酸和蛋白酶的穩(wěn)定性都較好，適合在胃腸道環(huán)境中作為飼料添加劑使用[30]。王永花（2006）用小麥日糧添加木聚糖酶（進口酶制劑和國產(chǎn)酶制劑）飼喂7～21日齡肉仔雞，結果顯示不同木聚糖酶產(chǎn)品和添加量在畜禽腸道效應不同[19]。因此，作為不同來源的木聚糖酶，在生產(chǎn)上其適宜添加量、生產(chǎn)復合酶產(chǎn)品各種酶的適宜比例很重要，也會涉及到酶制劑之間的影響，在研制生產(chǎn)中不僅要進行體外模擬腸道內環(huán)境，還要注意嚴格的飼喂試驗，給出不同動物的適宜添加量，用戶更應注意不同產(chǎn)品添加量，但木聚糖酶飼用產(chǎn)品添加劑量多數(shù)相似。

各種酶的作用機制有所不同，酶與酶、酶與某些物質成分間存在有相互消長作用，尤其是有益于和利于酶活性物質的研究對酶制劑的應用效果也有重要的意義。木聚糖酶是一組酶，不同來源的木聚糖酶其中各個組分是否比例適宜、對木聚糖的水解效果等，也是研究生產(chǎn)中應注意的問題。

不同飼料組分本身也含有眾多不同的酶，Viveros（2000）等測定了24種飼料原料中植酸酶活性，發(fā)現(xiàn)谷物中其活性很高，而有些籽實如玉米胚、高粱的活性卻非常低[31]。各種飼料組分中的酶的種類和活性研究、使用酶產(chǎn)品的動物腸道內相關酶活性研究、不同的日糧組分所需添飼的酶的種類與適宜劑量研究等應引起注意。

養(yǎng)殖場在有多種單一或復合酶產(chǎn)品時不能隨意混合，作為飼料加工企業(yè)和自行加工使用添飼酶時應注意加工的溫度和儲藏條件，以免影響效果、徒增成本。作為大型養(yǎng)殖場或飼料生產(chǎn)企業(yè)，添飼酶成本核算也是值得注意的，不僅要考慮適宜添飼酶的雞日齡、日糧種類，酶作為蛋白質原、加入酶后營養(yǎng)物質利用率的提高，應考慮減少添飼含有相應營養(yǎng)物質的組成成分，也要考慮雞的飽食感等問題。

總之，飼用酶的使用要以求合理，并以綠色飼養(yǎng)、降低成本、健康雞體、養(yǎng)出效益為目的，從而達到應用酶產(chǎn)品的良好效果。