非淀粉多糖酶的作用机理及其在畜禽生产上的应用

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非淀粉多糖是谷物饲料中重要的抗营养因子，按照水溶性的不同，非淀粉多糖又可分为可溶性非淀粉多糖（SNSP）和不可溶性非淀粉多糖（INSP）， SNSP是降低脂肪、淀粉、和蛋白质营养价值的主要因素，它包括阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、果胶聚糖等。小麦、黑麦和小黑麦中含有大量的SNSP和INSP，其中SNSP主要是阿拉伯木聚糖，而燕麦和大麦中的SNSP主要是β-葡聚糖。单胃动物不能分解SNSP，所以它不具备营养作用。而且因为SNSP本身能结合大量的水，使采食动物消化道的食糜体积增大，粘度增加并行成凝胶，这会干扰消化酶的功能和吸收作用，影响食糜在小肠中滞留，引起微生物异常繁殖，造成动物生长受阻，降低饲料消化率和代谢能，所以它不仅是一种非营养因子，还是一种抗营养因子。目前，消除非淀粉多糖抗营养作用最有效的办法是添加非淀粉多糖酶制剂。1、非淀粉多糖酶的作用机理
1.1降低胃肠道食糜粘性

SNSP的高粘稠性是影响单胃动物肠道功能的主要因素。研究表明，非淀粉多糖酶使麦类饲粮中高浓度的SNSP水解成多糖片段。随着SNSP自身粘性的降低，肠内容物的粘度也随之降低，从而使食糜在消化道中更易于转运，加速排空速度，提高内源消化酶的扩散速率，结果使动物采食量增加，养分从粪便中浪费减少，日增重提高，料重比下降，并使粪便粘度降低，发挥促生长和提高饲料转化率的作用。
1.2提高内源酶活性
在富含SNSP的饲粮中相应的添加一定量的非淀粉多糖酶，能激活内源酶的分泌，提高内源消化酶的活性，也能克服幼年动物由于内源酶产生不足所引起的消化不良。Thaker（2002）的仔猪试验发现，酶制剂提高肠内容物中的总蛋白水解酶、淀粉酶和脂肪酶活力。高宁国等（1996）报道，在以大麦为主的肉鸭饲粮中，添加β-葡聚糖酶为主的酶制剂，21日龄时，使食糜上清液的淀粉酶活力提高了75%。
1.3减少有害微生物繁殖
胃肠道微生物区系的过度发酵会干扰消化的正常生理过程，完整的SNSP的提高将以有害的方式增加小肠中发酵微生物的活性。非淀粉多糖酶制剂的添加可以降低养分在肠道的蓄积，从而改变肠道微生物菌群生长繁殖的环境，减少有害菌的繁殖，并能使肠壁变薄，改善营养物质的吸收，同时可降低胆汁酸盐的早期解离，有助于脂肪的消化。另外，后肠道发酵和动物后肠道有害微生物数量的降低，可减少仔鸡下痢、仔猪腹泻等畜禽肠道疾病，提高畜禽健康水平和改善生产性能。
1.4破坏细胞壁结构
可溶性非淀粉多糖是细胞壁构成成分之一，非淀粉多糖酶通过降解相应的多糖片段，可打破细胞壁坚固结构，使细胞壁包裹的各种养分物质充分释放出来。另外，细胞壁本身含有一些蛋白，与非淀粉多糖之间形成牢固的化学键，很难被消化。添加酶后，可使这些交联于细胞壁的蛋白释放出来，使之得到消化和利用。
1.5提高机体免疫力
    韩正康（1996）报道，在28日龄肉鸡的大麦饲粮中添加0.1%的复合酶，使鸡血清清蛋白含量显著提高，γ-球蛋白含量明显减少，A/G增加（P＜0.05），脾脏和法氏囊与体重比及成熟淋巴细胞数均比对照组提高，细胞转化率提高74.15%（P＜0.01）。这表明，添加非淀粉多糖酶可提高肉鸡的免疫力。其具体途径如下：1. 营养是动物机体产生免疫力的决定因素之一。Friesen（1992）的研究已经表明：蛋白-能量缺乏，使动物发病率和死亡率显著提高，并可造成免疫器官发育异常。营养对细胞免疫、体液免疫、补体功能和白细胞吞噬作用都有极大的影响。添加酶制剂后，使更多的养分释放出来，从而加强机体免疫力。2. 机体内有多种激素（如糖皮质激素）能影响到淋巴细胞和巨噬细胞的机能，T3、T4、GH和催乳激素（PRL）表现出明显的免疫调节因子作用，而非淀粉多糖酶能够参与众多激素调节作用。3. 酶制剂可使非淀粉多糖降解成一些寡糖及其衍生物，如豆粕中甘露聚糖降解为甘露寡糖，后者可防止致病菌在后肠道定植，减轻病原菌对机体的毒害作用，提高畜禽免疫力和健康水平。
1.6改善家禽神经内分泌
非淀粉多糖酶不仅影响消化和吸收，也影响了营养物质的代谢和参与有关激素的调节作用。酶制剂参与激素调节主要有以下4种途径：1. 在饲粮中添加酶后，提高了营养物质消化、吸收和利用，释放的营养成分引起相应激素水平发生变化；2. 有的物质（如碳水化合物）除具有营养作用外，还具有激素样的活性，酶能增进或抑制某些激素的活性（莱恩斯等，1995）；3. 酶制剂作为微生物发酵产物，可能含有生理性活性肽，这些肽作用于神经内分泌系统的细胞受体发生生理效应；4. 饲粮经酶处理后，可能产生生理性活性寡糖，参与机体的神经内分泌，影响代谢，从而促进生长。
2、 非淀粉多糖酶在畜禽生产中的应用
2.1在家禽生产中的应用
众多试验表明，加入非淀粉多糖酶制剂可提高大麦、燕麦、小麦的代谢能、饲料转化率以及饲料干物质、脂肪、蛋白质的利用率，降低了畜禽肠道内容物的粘度和排泄物中的水分，减少了肠道中的微生物，增加了豆科植物的营养价值，减少了胃肠道消化器官的相对重量（Newma等, 1978; Rotter等，1989；Friesen等，1992；Marquardt等,1994; Scanens等,1995; Michael等 ,1998; Gracia 等,2003）。Choct等（1995）报道，在肉鸡的小麦饲粮中，阿拉伯木聚糖含量与表观代谢能、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饲粮，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。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重分别高出5.57%和4.59%，料重比分别降低6.97%和4.83%，稀粪率也均显著下降，而各组死亡率未见明显差异。
2.2在猪生产中的应用
非淀粉多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，能提高仔猪日增重，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），纤维素消化率提高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）（Rotter等，1990）。许梓荣等（1999）在研究木聚糖酶、葡聚糖酶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、粗脂肪、粗纤维、粗灰分的表观消化率分别提高11.23%、10.49%、30.83%、66.13%、29.44%；肠内容物粘度、粪中大肠杆菌数和腹泻频率分别降低25.77%、88.51%、72.03%；胃、胰腺、小肠的相对重量分别降低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2.94%，且微绒毛较长，数量多，均匀一致。
3、展望
能量饲料玉米的短缺已成为制约养殖业和饲料业发展的一个重要问题，用谷物取代部分玉米势在必行。因此，消除谷物饲料中的抗营养因子已成为营养学家关注的热点。目前最有效的方法就是在饲料中添加非淀粉多糖酶制剂，将大分子的多糖分解成多糖片段。所以非淀粉多糖酶制剂的开发应用将是动物营养学上一个重要的研究方向，具有广阔的研究前景。