木聚糖酶在饲料中的应用

5，木聚糖酶在饲料中的应用
在饲料中添加木聚糖酶是消除非淀粉多糖抗营养作用的最重要和有效的手段。

（1）在牛饲料中的应用Lewis等（1996）对喂以70:30干草-大麦日粮（干物质基础）育肥期阉公牛的研究发现，外援木聚糖酶直接添加于饲料可以提高饲料转化率。

Beauchemin等（1997）发现，对饲喂大麦基础日粮的育肥期阉公牛，使用以木聚糖酶为主的酶制剂，可使饲料转化率提高11%。

Al-lister等（1999）和Pritchard等（1996）发现以大麦青贮饲料和苜青贮饲料为基础日粮的牛使用酶制剂时，体重和平均日增重均有增加。

Lewis等（1999）报道，前卫水解酶按一定比例添加于饲料中，能够提高泌乳早期和泌乳中期奶牛的泌乳量。

Yang等（1999）给泌乳期荷斯坦牛饲以纤维水解酶（主要为纤维素酶和木聚糖酶）发现，酶的添加提高了饲料消化率和奶牛产量。

Hristov等（2000）在添加外源多糖降解酶（EDPE）的试验中，对饲以大麦日粮的8头母牛进行观察，发现酶处理降低了瘤胃pH值，增加了铵态氮的浓度，瘤胃中饲料干物质有效降解率也相应增加，同时提高了瘤胃液中碳甲基纤维素酶，木聚糖酶和葡聚糖酶的活性，并降低了瘤胃消化液的黏稠度，但不影响刘伟业中淀粉酶的活性，被促进的纤维水解活动，又增加了十二指肠消化液中碳甲基纤维素酶，木聚糖酶，葡聚糖酶，淀粉酶的活性及还原糖的浓度，粪中干物质的木聚糖酶活性，也随其添加水平的提高而升高，但干物质粗蛋白质和中性洗涤纤维的表现消化率则未受影响。

酶处理液不影响泌尿系统中尿囊素和尿酸的分泌及血中葡萄糖的浓度。

（2）在样饲料中的应用Antunovic等（1998）在研究复合酶制剂对羔羊育肥和屠宰性能的实验中发现，加酶组1（含α-淀粉酶，β-葡聚糖酶，n-蛋白酶，纤维素酶和β
-糖苷酶）和加酶组2（含α-淀粉酶，β-葡聚糖酶，n-蛋白酶和木聚糖酶）比对照组的平均日增重高出8.83%。

1999年，在另一个测定复合酶制剂对羔羊育肥的试验中发现，在小麦，燕麦，玉米的混合日粮中，添加有木聚糖酶，α-淀粉酶，n-蛋白酶，β-葡聚糖酶和纤维素酶组成的复合酶制剂，再配以干草，结果试验组比对照组的饲料转化率高出1.8%，干草转化率高出5.6%，日增重高出8.83%，并且表现出良好的屠宰指数。

（3）在猪饲料中的应用木聚糖酶能降低猪饲料成本，减少饲料浪费，它和蛋白酶组成的酶制剂应用于仔猪，能提高仔猪日增高，降低仔猪死亡率，且能使蛋白质消化率提高3%，氨基酸浓度提高3%~5%（P＜0.01），纤维消化率提高17%（P＜0.01），氮利用率提高10%（P＜0.01），蛋白质沉积率提高9%（P＜0.01）（Prokop等，1999）。

Dreschel等（1999）报道，木聚糖酶和葡聚糖酶组成的酶制剂，能是饲喂大麦型日粮猪的盲肠纤维消化率由7%提高到57%，而盲肠蛋白质，纤维及脂肪消化率的提高又使代谢能增加了大约0.5MJ/kg。

这些结果显示，酶制剂能显著提高大麦型日粮生长猪的消化能力和生长性能。

Gollnisch等（1999）试验发现，木聚糖酶能和卑霉素一样降低回肠和结肠中的致病性大肠杆菌和纤维素酶组成的复合酶制剂（GXC）对56日龄仔猪消化性能的影响时发现，在含35%麦麸的饲粮中添加GXC30mg/kg，使干物质，粗蛋白质，粗脂肪，粗纤维，粗灰分的表现消化率分别提高11.23%，
10.49%，30.83%，66.13%，29.44%，肠内容物黏度，粪中大肠杆菌数和腹泻率分别
降低25.77%，88.51%，72.03%，胃，胰，小肠的相对质量分别降低9.48%，8.94%，
7.29%，十二指肠内容物总蛋白水解酶和淀粉酶活性分别提高20.96%，5.66%，小肠
绒毛高度提高22.94%，且微绒毛较长，数量多，均匀一致。

（4）在禽类饲料中的应用Choct等（1992）报道，在肉鸡的小麦饲粮中，阿拉伯木聚糖含量与表现代谢能，氮沉积，饲料转化率和增重呈负相关，含4%阿拉伯木聚糖的小麦日粮，使淀粉，蛋白质和脂肪的消化率分别下降，而在添加木聚糖酶后，表观代
谢能，增重，饲料转化率，蛋白质沉积率及粪便污染都得到了改善。

试验表明小麦型日粮中添加木聚糖酶，肉鸡生长性能和饲料转化率与玉米相同，甚至可超过玉米日粮。

Galante等（1998）试验发现，β-葡聚糖酶与木聚糖酶能提高肉鸡，雏鸡和母鸡的饲料消化率，营养物质吸收率及日增重。

Daniche等（2000）针对高戊聚糖含量肉鸡日粮研究脂肪类型与酶添加量之间的关系时发现，每千克日粮中以40g大豆油与60g牛油比例添加，添加木聚糖酶能有效地改善生长表现，脂肪与脂肪酸消化率以及能量转化率。

朱元招等（1999）在对1日龄樱桃谷肉鸭的饲养试验中发现，添加酶制剂1（以β-葡聚糖酶，木聚糖酶，蛋白酶与果胶酶为主）和酶制剂2（以淀粉酶，木聚糖酶与蛋白酶为主）的试验组比对照组的日增中分别高出 5.57%和
4.59%料重比分别降低6.97%和4.83%，细分率也均显著下降，而各组死亡率未见明
显差异。

Janssens等（1999）在用酶制剂（含木聚糖酶，β-葡聚糖酶，果胶酶和半纤维素酶）饲喂青年赛鸽时发现，各自比普通家禽对酶制剂的作用更敏感。

β-葡聚糖酶的作用效果并不是由于水解了β-葡聚糖，从而使得葡萄糖的利用率增加，而是由于多糖被水解为较小的聚合物，降低了黏度，改变了消化酶活性和肠道形态结构以及破坏了细胞壁结构而引起的。

具体可能的机理如下。

（1）降低食糜黏度
（2）破坏细胞壁结构
（3）减少有害菌繁殖
（4）通过改变消化部位来改善饲料利用率
（5）提高动物对外来有害微生物的抵抗力
三，纤维素酶
纤维素酶是世界上最丰富的可再生资源，我国每年仅作物秸秆的纤维素产量就达2亿吨以上，开发和利用纤维素是解决我国饲料资源紧张，人畜争粮这一突出矛盾的关键，也是促进我国畜牧业可持续发展的有效途径。

除反刍动物瘤胃微生物可发酵利用纤维素外，其他家畜本身缺乏纤维素酶，对纤维素不能有效利用或利用率低。

所以对纤维素酶的研究开发是纤维素作为饲料开发和利用的关键。

1，种类
纤维素酶是真菌或细菌产生的一种多酶复合体，是一套复杂的酶系，一般将其分为3类。

（1）内切-β-葡聚糖酶（EG）所有纤维素分解菌均能产生此酶，这些作用于纤维素分子内部的非结晶区，能在纤维素分子内部任意切开β-1,4-糖苷键，产生带非还原性末端的小分子纤维素。

（2）外切β-葡聚糖酶或称纤维二糖水解酶（CBH）此酶广泛存在于丝状真菌中，可降解晶体纤维素，将短链的非还原性末端纤维二糖残基逐个切下，释放出纤维二糖分子。

（3）β-葡萄糖苷酶或称纤维二糖酶（BG）
但是，在分解晶体纤维素时，任何一种酶都不能单独完成水解过程，只有3中酶共同存在并协同作用才能将晶体纤维素水解为葡萄糖。

从广义上来讲，果胶酶可以被分为3种类型：1，原果胶酶，他能把不溶于水的原果胶分解为可溶于水的高聚合体的果胶，2，果胶酯酶，他能够促使果胶的脱甲酯作用，脱去果胶中的甲氧基基团，3，解聚酶，它能够促使果胶中D半乳糖醛酸的α-1,4-糖苷键的裂解。

微生物因具有生长速度快，生长条件简单，代谢过程特殊和分布广等特点而成为果胶酶的重要来源。

秸秆等纤维素原料转化为饲料的常见方法
秸秆等粗饲料的加工利用在饲料工业中占有越来越重要的地位。

这主要是因为：第一，秸秆等粗饲料储量丰富，价格低廉，而且目前被加工利用的比例小，第二，在畜牧业中占很大比例的反刍动物和其他草食家畜都以牧草及某些粗饲料为主食，第三，随着各国饲料用量需求的不断增长，导致饲粮短缺，这就迫使人们设法用粗饲料及秸秆发展畜牧业，并优先发展草食家畜。

我国秸秆资源十分丰富，据统计，全国生产农农作物秸秆达6亿吨，占全世界秸秆总产量的20%~30%，其数量相对于北方草原打草量的50多倍。

目前，国内农作物秸秆用于饲料部分还很少，在我国仅有6%~8%的肉食由草转化而来，而美国约占73%，澳大利亚则有90%的肉食由草转化而来。

大量秸秆原料被焚烧，这既是对天然资源的巨大浪费，又造成了环境的严重污染和一系列社会问题。

秸秆的有效利用并非是一件容易的事情。

由于黄熟后的植物茎叶被表皮角质层和硅细胞严密覆盖及细胞间木质素的障碍作用，阻碍了家畜的消化吸收，这一储量巨大的饲料资源未能得到充分的开发作用。

粗纤维是饲料中所有不溶于一定浓度的稀酸，稀碱，乙醇的有机物的总称，它包括纤维素，半纤维素，多缩木糖及镶嵌物质（木质素，角质）等。

寡糖在营养保健，畜牧养殖等方面具有较大的应用潜力。

国外近十年来对寡糖在动物营养中的研究日益活跃。

由于寡糖是一种非消化性食物成分，可选择性的为大肠内的有益菌群降解利用，却不为有害菌群利用，因此作为一种重要的消化道保健剂和促生长剂已逐步应用于饲料工业并取得了良好的效果。

功能性寡糖开发已成为一个重要的产业。

我国寡糖产品主要用于食品添加剂和功能性保健品。

在饲料中，生物农药和药物上也有一些应用。

应用寡糖产品开发的终端产品市场规模达100亿元以上。

寡糖的功能及作用机制
寡糖对人体健康，动物生长发育和生产性能改善均有明显的促进作用。

在人类食品中添加寡糖，可以促进大肠中微生物发酵代谢，抑制病原菌，减少腹泻，增强机体免疫力和防止结肠癌等。

可以寡糖比作浮桥，病原体黏附在寡糖结构上而不与动物肠道上皮细胞相接触，无法再肠道内定居下来，也就失去了对畜禽的危害。

壳聚糖酶是一种专一性水解壳聚糖的水解酶。

复合酶制是结合了多种酶的效果，针对多种底物成分起作用。

复合酶的效果远远超过几种单一酶效果的总和，这是因为几种酶之间存在协同效应，从而大幅度提高其效果。

酶制剂的复配对提高饲料利用率有明显效果，是提高饲料效率，促进养殖业发展的重要技术之一。

饲料业一般根据使用目的来选择使用单一酶制剂还是符合酶制剂，如以提高植物性的磷利用率为主，则选择添加植酸酶，如以降低日粮中多种抗营养因子为主，则选择添加复合酶制剂。

纯酶制剂的工业化生产一般都是用微生物液体发酵法生产的。

将酶分离，提取，纯化，制成一定形式的酶制剂，酶的分离提取需经过细胞破碎，抽提，离心，过滤，浓缩，干燥等过程。

单一酶作为添加剂的作用必然很悠闲，为了更好的提高饲料营养价值和畜禽消化能力，充分利用酶的协同作用，发挥其综合效应，同时将多种酶复合使用显得十分重要，所以近十年来，世界各国普遍研制饲用的多酶系统，生产饲用复合酶产品。

复合酶中的各种酶活起着互相补充，相辅相成的作用，在各种酶的共同作用下，动物饲料中的一些抗营养因子被破坏，其抗营养作用消失，因为可以促进动物的生长，提高动物的免疫力，增进动物健康。

饲用复合酶中各种酶的种类和比例与动物饲粮有关，不同饲粮所含抗营
养因子的种类和比例不同，需要饲用酶制剂所含酶的种类和比例也不同。

复合酶制剂的生产主要用过以下3条途径：1，单一酶复配2，产单一酶的多菌种混合发酵3，产多种酶的单一菌种发酵。

1，完全复配法，这种方法生产的饲用复合酶很难获得除酶功能以外可促进动物生长的一些未知生长因子等。

2，,固体发酵法，是古老的工艺。

缺点为：易受杂菌污染，因此所产酶纯度较差，固态原料的利用率较低，又因固体发酵条件控制不易均匀，因此所产酶的质量胶南稳定，生产劳动强度大，占用场地多等，它也有许多优点1，单位体积培养设备中的产酶最高2，节省动力3，由污染引起的问题少，4，酶抽提液浓度也任意调节5，后处理设备少6，投资少，技术易掌握，易尚马。

固体发酵法又有两种具体方法：1，单菌种固体发酵2，多菌株混合固体发酵
酶产量高低的关键在于得到产酶性能优良的菌种，这也是发酵生产法的首要环节。

菌种必须具有繁殖快，培养基成分经济，产酶性能稳定，酶粗品易于分离纯化等特性。

芽孢杆菌中植酸酶对Ca²+具有较强的依赖性，将植酸酶培育在含有Ca²+的环境中，部分失活的酶蛋白可重新回复酶的活性。

由于酶的来源及金属离子浓度不同，同一金属离子对酶活的影响程度和效应也不尽相同。

为了充分发挥酶的催化功能，在酶的应用过程中，一般应当添加适宜的活化剂使酶得以活化。

复合酶制剂配方根据酶的来源，活性和饲料的种类，饲粮的营养水平以及动物特殊性来设计。

在大规模应用之前需要反复比较，研究复合酶制剂的综合效果以及各种酶制剂在营养物质消化率，动物消化道中的生物效应等数据，以摸索出适合不同动物类型，不同生理阶段，不同原料，不同营养水平的酶制剂配方。

影响饲用酶制剂使用性能的因素
一，酶制剂的添加形式和添加剂量
二，日粮的原料组成和用量
针对玉米-豆粕型日粮的主要酶种为木聚糖酶，果胶酶，α-半乳糖苷酶和甘露聚糖没，，以小麦为主的日粮，应以木聚糖酶为主要添加酶种，而大麦含有较高的日粮，应以添加β-葡聚糖酶和木聚糖酶为主，杂饼粕日粮的主要抗营养因子是粗纤维，果胶，乙型甘露聚糖，因此相应的主要添加酶种为纤维素酶，果胶酶，乙型甘露聚糖酶等。

另外，日粮中还含有一些阻碍酶制剂作用的物质，如，竹屋凝集素，一些无极金属离子。

三，动物品种和年龄
在饲料行业中，固定化酶技术主要应用在低聚糖等饲料添加剂的制备上，通过固定化技术，提高各种酶的使用效率，降低添加剂的生产成本。

在饲料酶制剂的生产，应用过程中，热稳定性，酸碱稳定性，活力及作用特异性等性能都必须加以改善才能满足饲料行业使用的要求，因此通过酶分子修饰，可以使饲用酶蛋白分子结构发生某些改变，有可能抬高酶的操作性能。