植酸酶五磷酸肌醇.ppt

1,酶制剂在猪营养中应用研究进展,2007.11.07,马秋刚中国农业大学动物营养国家重点实验室,2,内容提纲,非淀粉多糖酶与猪营养植酸酶与猪营养酶制剂的互作效应新型酶制剂开发（霉菌毒素解毒酶）,3,一、非淀粉多糖酶与猪营养,4,（一）非淀粉多糖及其抗营养作用,5,表1-4：谷物籽实及其副产物所含NSP类型及含量（%干物质w/w）,数据来源：1Englyst（1989）；2Chot（1997）,6,表1-5：豆科和油料作物籽实所含NSP种类及含量（%干物质w/w）,数据来源：1Irish等（1993）；2Englyst等（1989）；3Graham等（1987）；4Chang等（1989）；5Chot（1997）；6Carre（1992）,非淀粉多糖的抗营养作用,solNSP,内源酶(淀粉酶,脂酶,.),粘度,笼子效应,细胞壁木聚糖,脂类,蛋白质,淀粉,1.营养屏障作用，降低化学性消化有效性,8,表7：日粮粗纤维水平对仔猪食糜排空时间影响（初重9.5kg）（单位：小时）,Schnabel等（1983）喂给断奶后04周仔猪添加不同梯度小麦麸的日粮，发现随着粗纤维含量从0%增加到3.5%，食糜排空速度显著加快。,9,小麦麸、燕麦麸等原料中含有大量不溶性非淀粉多糖（INSP），能够刺激胃肠道蠕动，加快食糜排空速度。水溶性非淀粉多糖（SNSP）使肠内容物呈粘稠的凝胶样，减缓了食糜通过消化道的速度，延长了排空时间。虽然NSP可以刺激肠道蠕动，但是由于食糜粘度增加，不能使各组分混合均匀，妨碍了葡萄糖、氨基酸和其他养分向肠粘膜的移动（Eward等,1988；Ikegami等,1990），抑制了脂肪的乳化效果（Danicke等，1995)。,食糜排空速度过快=消化吸收率下降，采食量增加，养分总吸收量降低,食糜排空速度适宜=消化吸收率较高，采食量正常，养分总吸收量高,食糜排空速度过慢=消化吸收率可能增加，采食量减少，养分总吸收量低,10,Dierick等(1983)比较了不同梯度纤维素和甜菜渣（NSP含量65%，主要成分为果胶）对蛋白质和氨基酸消化率的影响，结果表明当添加量超过5%后，纤维素和甜菜渣对蛋白质和氨基酸消化率开始表现出明显的抑制效果；相同添加量下，甜菜渣对回肠粗蛋白质消化率的抑制作用强于纤维素。,11,试验1：不同种类NSP对生长猪氨基酸和微量元素消化吸收的影响,试验设计：1.基础日粮：玉米-豆粕为主的欧洲典型日粮2.25%纤维素替代日粮3.25%果胶替代日粮4.25%玉米淀粉替代日粮,12,表4.不同来源碳水化合物对生长猪回肠标准氨基酸消化率的影响,13,14,表9不同来源碳水化合物对微量元素排放量的影响(mg/kgDMI),与玉米淀粉替代日粮相比较，纤维素和果胶提高了单位采食量为基础的微量元素排放量，其中纤维素排放量最高，表明其利用率最低。,15,（二）NSP酶与NSP,木聚糖酶和葡聚糖酶消除饲料中的抗营养因子葡聚糖,戊聚糖,半纤维素等增加了小肠内容物的粘度,阻碍养分的吸收,分解细胞壁成分,使细胞中的养分释放出来补充仔猪内源酶分泌的不足，降低消化酶系与饲料成分不同对仔猪造成的应激,16,木聚糖酶作用,Arabinoxylan,阿拉伯木聚糖,阿魏酸,b-木糖苷酶,木糖,a-阿拉伯呋喃糖糖苷酶,阿拉伯糖,小分子多糖,19june2002,S.MAISONNIER,P-AGERAERT(R表现酸性磷酸酶特征时，最适pH2.5，符合家禽消化系统结构特点。饲料一般在家禽嗉嚷中贮存2h左右，其中的温度、pH值及无蛋白类消化酶等条件适合于其发挥作用。3-植酸酶具有更宽的pH值范围、耐热性等特点，在猪的表现上略为显著。3-植酸酶在猪胃部酸性环境下能发挥有效作用，将进入胃部的植酸磷分解为肌醇磷酸酯，并在黑曲霉pH2.5酸性植酸酶的作用下将肌醇磷酸酯完全降解。6-植酸酶在猪胃部酸性环境下，植酸酶活性降低，不能将植酸磷分解为肌醇磷酸酯，虽然其酸性植酸酶活性高，但是没有肌醇磷酸酯作为底物，最终发挥不了作用。建议根据不同动物消化系统结构特征，开发出不同组合的植酸酶产品。,应用效果比较,42,（三）植酸酶在仔猪上的应用效果,乌日娜等（2008）试验结果表明在饲料中添加一定量的植酸酶能显著提高40d仔猪日增重，降低饲料增重比。且以添加植酸酶600IU/kg较为适宜，与添加1000IU/kg相比，提高的生产性能差异不显著。,43,（四）植酸酶对生长猪的应用效果,梁福广、计成等（2006）试验结果表明采食高磷日粮有改善猪只采食量、日增重和饲料效率的趋势，采食量、日增重比0.24对照组分别提高1.03%、2.27%，料肉比下降1.38%（P0.05）；低磷加酶组与0.24对照组相比生产性能相当（P0.05）。,44,表不同磷水平及添加植酸酶对生长猪内分泌功能的影响,45,不同磷水平及添加植酸酶对生长猪血清生化指标的影响,46,不同磷水平及添加植酸酶对生长猪氮代谢的影响,47,不同磷水平及添加植酸酶对生长猪磷代谢的影响,48,49,50,51,52,三、酶制剂的互作效应,53,植酸酶和木聚糖酶对断奶仔猪生产性能和养分利用率的影响,郝瑞荣、范志勇、高俊杰（2009）试验设计：选用35日龄断奶的杜长大三元杂交仔猪90头，平均初始体重9.060.38kg，随机分为5组，每组3个重复圈，每重复6头。试验基础日粮为玉米-豆粕型日粮，按中国猪饲养标准（NY/T65-2004）配制,54,55,56,57,58,四、霉菌毒素解毒酶的开发,59,黄曲霉毒素(Aflatoxin,AFT)是主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的有毒的次级代谢产物(Cotty等,1994)。已发现18种结构衍生物，其中AFB1毒性最大。不同衍生物的共性特征是具有双呋喃环和氧杂萘邻酮环（香豆素环）。,图1-1四种黄曲霉毒素的分子结构,（一）、研究背景和意义,氧杂萘邻酮环与致癌性有关，内酯键破坏生成香豆素钠盐，可降低毒性,双呋喃环与毒性有关，末端有双键者毒性强,60,黄曲霉毒素广泛存在于玉米、花生粕等饲料原料中（见表1-1），严重威胁动物的生产性能，每年给饲料工业和畜牧业造成巨大的经济损失（Massey等，1995；计成，2007）。黄曲霉毒素被世界卫生组织(WHO)认定为A级危险物，高毒性、高诱变性和强致癌性（Iarc，1993）。,61,表1-1饲料中的黄曲霉毒素含量（g/kg）,（张自强等，2009）,62,各种动物对黄曲霉毒素均具有较高敏感性，动物对AFT的敏感性顺序：雏鸭雏鸡仔猪犊牛母猪牛羊，低剂量导致动物肝损伤，高剂量使动物癌变致死(BusbyandWogan,1984）。肝癌高发区地理分布与该地区食物被黄曲霉毒素污染的程度呈正相关（翟红艳，2008）。,一、研究背景和意义,63,图1-2动物黄曲霉毒素中毒症状,64,表1-2黄曲霉毒素引发的人类肝癌情况,（Yeh等，1989）,65,联合国粮农组织（FAO）估计,全世界谷物25%受霉菌毒素污染，平均有2%的粮食由于霉变不能食用，全世界由于霉菌毒素污染造成每年数千亿美元的损失（Shane,1994）。据美国农业部统计，畜禽食用霉菌毒素污染的饲料，使畜牧业每年遭受14.4亿美元的经济损失。我国华南、华东乃至华北地区收获季节雨量较多，农作物在田间就会受到霉菌的污染，在饲料的生产和储藏过程中污染量继续增加(陈必芳，1997)。解决粮食霉菌毒素污染是一个世界性问题，是解决食品安全和人类健康的大问题。,66,表1-3我国不同区域饲料受黄曲霉毒素B1污染情况,（张自强等，2009）,67,表1-4黄曲霉毒素解毒方法研究进展,68,黄曲霉毒素解毒酶解毒作用机理:通过质谱（LC-MS)和傅立叶红外光谱（FTIR）测定，对比酶解前后毒素分子结构变化，推测了其作用机理。,69,AFB1质谱图,酶处理后,质谱分析表明，解毒酶处理后313.1,335.1和351.3处特征峰显著减弱。,335.1,313.1,351.2,313.2,335.2,图2-18中国农业大学理学院测试（2008）,70,AFB1红外图谱,酶处理后,图1-10黄曲霉毒素（AFB1）的红外光谱图,1640cm-1,1728cm-1,2930cm-1,图2-19北医京大学医学院测试（2008）,71,图1-11黄曲霉毒素（AFB1）的质谱图,芳香内酯,甲氧基,通过对比解毒酶处理前后质谱和红外光谱变化，推测其作用机理为黄曲霉毒素中氧杂萘邻酮环的芳香内酯和甲氧基发生改变。,72,表2-10试验设计,1.动物试验：试验用乙醇沉淀冻干粗酶对饲喂黄曲霉毒素日粮小鼠生长性能和免疫指标的影响。将60只5周龄昆明种雄性小白鼠，随