木聚糖酶对畜禽的研究进展.doc

木聚糖酶对畜禽的研究进展邓磊1 佛山市顺德区博大生物有限公司摘要：木聚糖是半纤维素的一种主要成分, 是一种多聚五碳糖,广泛存在于各种植物资源中。本文简要介绍了木聚糖酶，概述了其研究开发近况、对畜禽生产的应用，最后对其今后的发展做了估计。关键词：木聚糖，木聚糖酶，复合酶The research progress of xylanase on livestock and poultryDeng Lei1 Boda biological and technology co., LTD shunde district foshan cityAbstract: Xylan is a main component of hemicellulose, is a kind of polymer five-carbon sugar, widely exists in various kinds of plant resources. This paper briefly introduces the xylanase, summarizes the research and development For the application of livestock and poultry production, and finally for estimation of its future developmentKeywords: xylan, xylanase, complex phosphoesterasum木聚糖是半纤维素的一种主要成分，是一种多聚五碳糖,是自然界中继纤维素之后含量第二丰富的再生物质资源1。通常，木聚糖以异质多糖形式存在并与纤维素结合在一起2。木聚糖酶是一类降解木聚糖分子中-1，41作者简介：邓磊（1986-），男，河南商丘人，硕士研究生，E-mail:木糖苷键的酶系，它对自然界中大量存在的半纤维素起着重要的作用，该酶可广泛应用于造纸、食品、饲料等行业,已成为研究热点。本文综述了木聚糖酶对畜禽的研究现状和进展。1 木聚糖酶的研究进展1.1 木聚糖酶的概述木聚糖酶在自然界分布相当广泛,在海洋及陆地细菌、海洋藻类、真菌和反刍动物瘤胃等中都存在，但是单胃动物体内相对缺乏。已报道的能产木聚糖酶的微生物有细菌、链霉菌、曲霉和青霉等。目前使用的木聚糖酶主要是利用米曲霉、黑曲霉、芽孢杆菌和酵母菌等发酵后，经提取、浓缩等工艺加工而成。木聚糖是杂合多聚分子，由于糖苷键的类型不同，以及木聚糖中存在有许多不同取代基的支链，主要有O-乙酰基、4-O-甲基-D-葡糖醛酸残基、L-阿拉伯糖残基等，木聚糖的彻底降解需要多种酶参与3。参与彻底降解木聚糖的还有-1, 4-外切木聚糖酶，作用于木聚糖和木寡糖的非还原端，产物为木糖；-L-呋喃型阿拉伯糖苷酶、-葡萄糖醛酸苷酶、乙酰木聚糖酯酶及能降解木聚糖上阿拉伯糖侧链残基与酚酸(如阿魏酸或香豆酸)形成的酯键酚酸酯酶等41.2 木聚糖酶的分类广义的木聚糖酶是指能够降解半纤维素木聚糖的一组酶的总称,主要包括三类：（1）内切-1,4-D-木聚糖酶（EC ），优先在不同位点上作用于木聚糖和长链木寡糖，从-1,4-木聚糖主链的内部切割木糖苷链,从而使木聚糖降解为木寡糖，其水解产物主要为木二糖与木二糖以上的寡聚木糖,也有少量的木糖和阿拉伯糖。（2）外切-1,4-D-木聚糖酶（EC 2），作用于木聚糖和木寡糖的非还原端，产物为木糖（3）-木糖苷酶（EC 7）,该酶通过切割木寡糖末端而释放木糖残基狭义上的木聚糖酶仅限于内切-1,4-木聚糖酶(EC )，负责木聚糖主链骨架的降解。其作用方式是在不同位点上作用于木聚糖和长链木寡糖，从-1,4-木聚糖主链的内部切割木糖苷键,从而使木聚糖降解为木寡糖。其水解产物主要为木二糖与木二糖以上的低聚木糖，也有少量的木糖、阿拉伯糖和甘露糖51.3 木聚糖酶的诱导和调节机理木聚糖酶为诱导性表达酶，但近年来的研究表明，可产生木聚糖酶的微生物在没有外源诱导物的情况下可普遍微量组成性表达木聚糖酶。木聚糖酶诱导过程复杂，各种诱导物的诱导效果差异较大，即便是同一诱导物，其诱导效果也不同，如木糖可诱导Bacillus pumilus高效表达木聚糖酶，但在 Cryptococus albidus 中，木糖却抑制木聚糖酶表达。一般而言，木聚糖酶的诱导物为木聚糖、木糖、木二糖、木三糖及其他小分子寡糖。Penicillium jan thinellum CRC 87M - 115 以 10%-15% ( w /w) 的葡萄糖作为碳源时，60%90%的木聚糖酶活力受到抑制。而在培养基中添加低浓度乳糖(25 mmol/L)后，Thermotoga maritima 的木聚糖酶基因工程菌 JM109( DE3) /pET-20b-XynB 的产酶量随乳糖浓度的增加而增加6。FZhang7等报道，在模拟胃液条件下，XYN10G5 能够从可溶性小麦阿拉伯木聚糖中稳定地释放更多的还原糖。2 木聚糖酶对畜禽生产的作用2.1 木聚糖酶对家禽生产的作用在生产中，单一木聚糖酶制剂的应用比较少。关于肉仔鸡的试验研究证明，在小麦日粮中添加木聚糖酶制剂，可提高肉仔鸡1-21日龄的生产性能8；显著提高AA公雏21日龄活重、日采食量和日增重，显著降低料重比（P0.01），显著提高42日龄表观蛋白质消化率（ACPD）9；肉仔鸡0-28日龄平均日增重提高9.12%（P0.05），料肉比降低10.87%（P0.05），平均体重增高9%（P0.05），死淘率下降60%（P0.05），肠道食糜粘度下降30%（P0.05）10。Luo等(2009)在肉仔鸡小麦日粮中添加木聚糖酶，通过对生产性能、血液指标的分析，结果表明添加木聚糖酶可以促进肉仔鸡的生长、改善肉鸡仔的饲料转换率。通过对肠道组织形态的观察，结果表明添加木聚糖酶可以提高小肠微绒毛高度及其与隐窝深度的比值。该学者还提出，过量添加木聚糖酶不会使生产性能等随之线性增长，但也无不会出现影响生长的副面作用。Lu等（2009）探讨了玉米小麦日粮中添加微生物植酸酶和木聚糖酶有利于改善肉仔鸡的饲料效果和能量利用。2.2 木聚糖酶对猪生产的作用单独添加木聚糖酶制剂对猪生产性能的影响没有在家禽中明显，且对作用效果的报道不一致。小麦饲粮中添加0.1%木聚糖酶制剂，显著提高生长猪（40-90kg）日增重（9.18%），显著降低料重比（5.4%）11。添加0.1%木聚糖酶（4000U/g）使小猪的蛋白质和能量的消化率分别提高3.7%和2.6%（P0.05）12。在20kg小猪的小麦及副产物饲粮中，添加0.1%木聚糖酶（4000U/g）可使蛋白质和能量的回肠消化率分别提高1.7%（P0.05）13。宋凯等（2008）采用黑曲霉菌液体发酵制备木聚糖酶，研究发酵条件对酶活力的影响，按优化条件扩大发酵制备木聚糖酶干粉研究其添加到小麦日粮中对育肥猪生产性能和血液生化指标的影响。结果表明，小麦替代玉米并添加酶制剂饲喂育肥猪可以获得理想的生产性能，但会引起一些血液生化标的变化。3 前景与展望相比于木聚糖酶复合酶制剂，单一酶制剂由于在生产中的作用效果不够稳定，所以相关的研究资料比较欠缺。在今后的研究中有必要对单一酶制剂问题进行更广泛和深入的探索，以切实明确单酶制剂的作用效果。参考文献1 Pandey A,et alJ.Appl Biochem Biotechnol,1999,29(2): 119-1312 石军,陈安国.木聚糖酶生产与应用研究进展J.饲料工业, 2001,22(9): 40-433 邵蔚蓝,薛业敏.以基因重组技术开发木聚糖类半纤维素资源J.食品与生物技术,2002,21(1): 92- 97.4 石军,陈安国.木聚糖酶的应用研究进展J.中国饲料,2002,(4) : 10- 12.5 方洛云.木聚糖酶基因的分子生物学与基因工程.lviesotkcnadpuoyrtlindusyrt.Zo02(2):2 36 余元莉，李秀婷，宋焕禄，等 微生物木聚糖酶的研究进展J 中国酿造，2009( 2) :1 -47 ZHANG F，SHI P，BAI Y，et al An acid and highly thermostable xylanasefrom Phialophora sp. G5J Appl Microbiol Biotechnol，2011，89: 1851-18588 王金全, 小麦非淀粉多糖的抗营养机理及木聚糖酶在肉仔鸡小麦日粮中的应用研究. 中国农科院博士学位论文, 2004.9 汪祖荣. 木聚糖酶在肉鸡小麦日粮中作用机理的研究. 中国农业大学硕士学位论文, 2005.10 Annison G and M. Choct. Anti-nutritive activities of cereal non-starch polysaccharides in broiler diets and atrategies minimizing their effects. J. Worlds Plult. Sci, 1991, 47: 232-24211 Van Lunen T. A. and H. Schulze. Evaluation of enzyme treatment of barley rapeseed meal diets on digestibility and availability of nutrients for pigs from 40 to 90kg live weight. Proceedings of the 14th International Pig Veterinary Congress. Bologna, Italy, 1996,7-10 July, 466.12 Rattay D, K, Gollnisch, E. Schulz, G. Flachowsky. The effect of an antimicrobial feed additive,a non-starch-polysaccharide (NSP)-hydrolyzing enzyme and their combinantion on the overall digestibility of nutrients and the content of metabolizable energy in growing pigs. Landbauforschung Volkenrode, 1998, 48(4): 169-175, 34 ref13 Yin Y. L, J, MeEvoy, H. Schulze, and K. J. Mccracen. Effects of levels of dietary non-starch polysaccharides(NSP) and feed enzymes on digestibility and ileal concentration of volatile fatty acids