张崇玉：复合酶的作用机理及研究进展

1、复合酶的利用机理及研究进展 山东农业大学动物科技学院 张崇玉 2008-04-19 主要内容一、碳水化合物的介绍二、饲料使用酶制剂的利用机理三、目前使用的饲料酶制剂种类四、使用饲料酶制剂的选择依据五、饲料酶制剂存在的问题及对策 一、碳水化合物介绍（一）碳水化合物的定义及分类（二）单糖 （三）二糖 （1）蔗糖（2）麦芽糖（3）半乳糖 （4）纤维二糖（四）多糖 （1）淀粉 （2）纤维素碳水化合物组成非淀粉多糖（NSP）碳水化合物粗纤维无氮浸出物木质素 纤维素半纤维素果胶寡糖淀粉和单糖非淀粉多糖（NSP）不溶性NSP：纤维素可溶性NSP（1）半纤维素包括: 葡聚糖 阿拉伯木聚糖 甘露聚糖等 （2）果

2、胶碳水化合物是多羟基醛或酮以及能水解生成多羟基醛或酮的一类化合物。（一）碳水化合物的定义及分类单糖低聚糖多糖不能水解成更小分子的多羟基醛或酮，如果糖和葡萄糖等能水解成几分子单糖的碳水化合物，如蔗糖、麦芽糖和纤维二糖等能水解成较多分子单糖的碳水化合物，如淀粉和纤维素 按分子中碳原子数目，单糖分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。 （二）单糖 自然界最主要的单糖是戊醛糖（如核糖）、己醛糖（如葡萄糖、半乳糖）和己酮糖（果糖）。D-(+)-葡萄糖D-(+)-甘露糖D-(+)-半乳糖（1）单糖的构型和标记法（2）单糖的氧环式结构Haworth式 -D-G-D-G（3）单糖的构象 -D-(+)-吡喃葡萄糖D-(+

3、)-葡萄糖-D-(+)-吡喃葡萄糖（4）苷的生成(与其他含羟基化合物形成缩醛) -D-(+)-甲基吡喃葡萄糖苷D-(+)-葡萄糖-D-(+)-甲基吡喃葡萄糖苷（三）二糖（1）蔗糖 -D-吡喃葡萄糖基-D-呋喃果糖苷(1-2)（2）麦芽糖4-O-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃葡萄糖（3）纤维二糖4-O-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃葡萄糖4-O-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖（4）乳糖（四）多糖（1）淀粉 直链淀粉是多个葡萄糖单元通过-1,4-糖苷键形成的线形聚合物.直链淀粉 支链淀粉是多个葡萄糖单元通过-1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键形成的树枝状聚合物.支链淀粉（2）纤维素 纤维素是多个葡萄糖单元

4、通过-1,4-糖苷键形成的线形聚合物 .纤维素纤维素结构OOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHH(1-4)- D-葡糖吡喃糖苷链OOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOOHOOHOH氢键fe 19（3） -葡聚糖的结构fe 20（4）木聚糖的结构fe 21D-(-)-阿拉伯糖D-(+)-木糖二、饲料中使用酶制剂的作用和机理饲料业和养殖业面临挑战饲料

5、安全饲料资源短缺养殖业环境污染饲料酶制剂特点安全高效消除抗营养因子，提高非常规饲料利用率提高营养物质特别是氮磷的消化利用，减少污染1 畜牧业可持续发展的需要2 提高饲料利用率打破细胞壁，释放营养物质细胞壁lNSP淀粉颗粒样品:小麦植物细胞壁结构示意图酶的作用效果脂类蛋白质淀粉外源性非淀粉多糖酶能够使内源性酶更好地接近底物外源性非淀粉多糖酶(如: 木聚糖酶)内源酶木聚糖脂类淀粉葡聚糖酶和纤维素酶作用- 1,3(4)-葡聚糖内切酶纤维素二糖分解酶 -葡糖苷酶葡萄糖寡聚糖-葡聚糖-1,3连接-1,4 连接 -1,3连接-1,4连接- 1,4-葡聚糖内切酶纤维素小分子多糖fe 30降低食糜粘度木聚糖酶

6、对不同小麦水平肉仔鸡全肠食糜相对黏度的影响酶添加量mg/kg小麦水平30%40%50%60%02.453.043.863.791502.082.252.382.273001.892.152.132.334501.922.072.212.11常见饲料原料中非淀粉多糖的种类及含量（%） 饲料原料阿拉伯木聚糖-葡聚糖-甘露聚糖纤维素SNSP总NSP玉米4.80.110.100.51.138.1小麦6.930.70.110.72.411.4大麦6.94.00.102.04.516.7麦麸21.91.83.45.81.735.3米糠6100.64.53.521.8次粉141.9 0.235.83.722

7、.4豆粕61.41.610.32.719.2菜粕45.80.49811.346.1棉粕950.721212.524.3DDGS14.7O330.31.73.3327.1饲料原料中非淀粉多糖总含量fe 10常见饲料原料中NSP组成及含量（g/kg）原料阿拉伯木聚糖葡聚糖甘露聚糖果胶纤维素玉米433014-20小麦8128-25高粱19211-21大麦79822-39小麦麸2861101-110米糠1001006-60次粉1401915-80大豆粕38672014060菜籽粕60581111580棉籽粕90567.240120葵粕618913.520180消除抗营养因子饲料原料中的抗营养因子 蛋白

8、质类：蛋白酶抑制因子、植物凝血素、脲酶等。 NSP类：葡、戊聚糖的各种聚合物，主要是阿拉伯 木聚糖、葡聚糖、甘露聚糖。 植酸盐： 其他：游离棉酚、单宁、促甲状腺肿素等。动物体内没有相应水解酶能够消除甘露聚糖的危害： 1 抑制生长激素的分泌；抑制葡萄糖的吸收；仔猪的免疫损伤 不同木聚糖添加量对肉鸡日粮蛋白消化率的影响fe 37_日粮 对照 15克/KG木聚糖 30克/KG木聚糖_AP 0.770a 0.595b 0.600b TP 0.969a 0.946a 0.885b _同一行中标有不同字母者差异显著（P0.05)同一饲料对不同畜禽的营养价值玉米和豆粕的营养价值：(MJ/kg) （猪）（鸡）

9、玉米： 14.4 13.6豆粕： 14.3 9.83某复合酶对玉米豆粕型日粮消化率 (仔猪)的影响对照组复合酶3 减少有害微生物的繁殖淀粉脂肪蛋白质十二指肠空肠回肠微生物提高了养份的吸收利用率微生物数量减少4 补充动物内源酶的不足脂肪酶/淀粉酶活性胰蛋白/胰凝乳蛋白酶活性断奶仔猪消化酶变化规律鸡 早 期 消 化 道 酶 的 分 泌fe 42_年龄（天）淀粉酶 胰蛋白酶 脂肪酶 胆汁酸 _ 4日龄 3 5 1 2007日龄20 50 4 37014日龄40 100 3.2 120021日龄 132 255 10.3 1500 _酶活单位：淀粉酶、胰蛋白酶、脂肪酶u/d胆汁酸 mg/d 消化酶类(

10、内源性酶)：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶非消化酶类(外源性酶) ：木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶、纤维素酶、果胶酶、植酸酶等三、当前常用饲料酶制剂的种类四、使用饲料酶制剂的选择依据不同种类动物自身的消化生理特点；动物的生长发育阶段；不同动物的饲料组成特点：（1）谷物及蛋白饲料的种类；（2）谷物及蛋白饲料的配比；（3）谷物及蛋白饲料中抗营养因子的水平。对NSP酶制剂作用理解的误区NSP降解越彻底越好；饲料能值的提高是由于酶制剂将NSP降解为单糖供能的结果。五、饲料酶制剂存在的问题及对策酶制剂营养当量的研究确定制定统一的酶活检测标准研究预测底物浓度的方法建立体外酶活性和实际添加效果间的模型研究不同畜禽饲