葡萄糖氧化酶的研究進展及其在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

胡紅偉，麻嘯濤，閆凌鵬，陳茹茹，任 帥，楊京娥

（山西大禹生物工程股份有限公司，山西 運城 044600）

隨著人們生產(chǎn)和生活水平的不斷改善和提高，豬養(yǎng)殖業(yè)也在向?qū)I(yè)化和規(guī)?；姆较虬l(fā)展。葡萄糖氧化酶由于可以消耗大量的氧自由基，同時作用于葡萄糖而生成有機弱酸-葡萄糖酸，使其對于豬等動物的腸道健康、免疫功能有很大的積極作用。因此，葡萄糖氧化酶作為酶制劑而代替抗生素在禽畜養(yǎng)殖業(yè)的飼料中應(yīng)用越來越廣泛。本文通過分析葡萄糖氧化酶的研究進展和作用機制，進而針對葡萄糖氧化酶在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用作出了詳細的分析與探討。

1 葡萄糖氧化酶的研究進展

1.1 葡萄糖氧化酶的發(fā)展

葡萄糖氧化酶是在有氧的條件下可以將β-D-葡萄糖分解生成葡萄糖酸和過氧化氫（H2O2）。早在20世紀，葡萄糖氧化酶就被人類所發(fā)現(xiàn)，而我國是在二十世紀七八十年代開始對葡萄糖氧化酶進行相關(guān)研究，使得葡萄糖氧化酶陸續(xù)應(yīng)用到食品和醫(yī)藥行業(yè)。直至1999年，葡萄糖氧化酶被農(nóng)業(yè)部規(guī)定為可添加的飼料酶制劑，至此葡萄糖氧化酶在家禽養(yǎng)殖飼料添加中的應(yīng)用也越來越多。近年來，隨著葡萄糖氧化酶研究的不斷深入，其在養(yǎng)殖、食品和醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用已取得較大的進展。

1.2 葡萄糖氧化酶的生產(chǎn)工藝介紹

通過對葡萄糖氧化酶的不斷研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖氧化酶可以從一些真菌中提純出來，如紅藻、霉菌及昆蟲等等。目前來說，葡萄糖氧化酶的生產(chǎn)主要是從霉菌中提純，而應(yīng)用最多的是青霉和黑曲霉，其中青霉生產(chǎn)葡萄糖氧化酶的最適酸堿度為4.0~5.5，而黑曲霉作為生產(chǎn)源的酸堿度為3.5~6.5。在相同底物濃度的條件下，米氏常數(shù)Km的值越大，表明酶與底物之間的親和力越弱，提純等量的葡萄糖氧化酶所需添加的酶濃度越高。特異青霉源提純葡萄糖氧化酶的米氏常數(shù)Km為11相比黑曲霉源的30要小的多，說明特異青霉源提純葡萄糖氧化酶時與底物的結(jié)合力更強，所需添加的濃度更低，其提純的反應(yīng)速率也更快。

1.3 葡萄糖氧化酶發(fā)揮功效的影響因素分析

由于葡萄糖氧化酶屬于酶類，其功效的發(fā)揮將會受到溫度、酸堿度、底物及抑制因子等因素的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通常情況下，葡萄糖氧化酶在溫度為20~70℃，酸堿度pH在2.2~8.4時具有酶活性，而在30~50℃及pH為5.6~6.5時酶活性最強。與此同時，葡萄糖氧化酶像大多數(shù)酶一樣具有特異性識別，僅對β-D-葡萄糖具有分解作用，而對其他的底物沒有活性識別。此外，金屬離子如銅離子（Cu2+）、亞汞離子（Hg+）及銀離子（Ag+）將會抑制葡萄糖氧化酶的活性甚至使其失活。

2 葡萄糖氧化酶在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

2.1 葡萄糖氧化酶對豬生長性能的影響

在豬腸道中大部分的有益菌為厭氧菌，而有害菌為好氧菌，葡萄糖氧化酶將消耗掉氧自由基而生成的過氧化氫又能起到抗病毒有害菌的作用，使豬體內(nèi)的有益厭氧菌不斷繁殖，而有害的好氧病原菌如大腸桿菌、巴氏桿菌等被抑制和殺滅，最終實現(xiàn)豬腸道菌群的生態(tài)平衡。與此同時，在葡萄糖氧化酶的存在下催化分解生成的葡萄糖酸可以降低豬胃腸道的pH，從而激活豬的胃蛋白酶原而產(chǎn)生胃蛋白酶，使得豬的消化系統(tǒng)增強，從而提高飼料的吸收和利用效率，最終實現(xiàn)豬的良好生長。此外，豬腸道菌群的生態(tài)平衡對仔豬的免疫系統(tǒng)發(fā)育起到非常重要的作用，在葡萄糖氧化酶的存在下，由于生成了有機弱酸——葡萄糖酸，在酸性環(huán)境下有助于激活仔豬體內(nèi)的免疫活性細胞，從而增強仔豬的免疫抵抗能力，同時生成的過氧化氫，可以有效抵制病原菌入侵豬的體內(nèi)，從而有效提高豬的抗病免疫功能。

2.2 葡萄糖氧化酶在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來，隨著葡萄糖氧化酶在家禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究越來越廣泛和深入，其在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用主要集中在仔豬的生產(chǎn)養(yǎng)殖中。目前，葡萄糖氧化酶在仔豬養(yǎng)殖專用飼料中的添加量主要以100~200 mg·kg-1，由于葡萄糖氧化酶的存在可以生成葡萄糖酸來降低仔豬胃腸道的pH，使豬的消化系統(tǒng)增強，在應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)，在仔豬飼料中添加0.3%的葡萄糖氧化酶可以有效提高飼料的利用率約在8%，可以使仔豬日體重得到明顯的增加，且豬血清尿素氮的含量顯著降低，按說明添加葡萄糖氧化酶還可以提高仔豬對氮的利用率，從而促進仔豬體內(nèi)各種營養(yǎng)物質(zhì)的有效合成。此外，通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加200 mg·kg-1的葡萄糖氧化酶較100 mg·kg-1及不添加的仔豬的腹瀉率低，可能由于葡萄糖氧化酶可以降低豬腸粘膜對促分泌素的敏感性，可以有效降低豬在養(yǎng)殖過程中的腹瀉率。