木聚糖酶在畜禽生产上的应用

马佳宁，单安山

（东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨 150030）

小麦和杂粕中因含有较强的阿拉伯木聚糖等抗营养因子，限制了小麦、大麦等禾谷类作物在饲料工业和畜牧业生产中的广泛应用。木聚糖酶可将木聚糖降解成低聚糖和木糖，近十几年来，随着基因工程技术和蛋白质工程技术的广泛应用，对木聚糖酶的了解更加深入，目前已经分离出多种木聚糖酶基因，并已工业生产出多种木聚糖酶产品[1]。

1 木聚糖酶的分类及理化性质

木聚糖酶类主要包括β-木糖苷酶，切割低聚木糖和木二糖，可以使木聚糖彻底降解为木糖；内切-β-1,4-木聚糖酶，是木聚糖降解酶中最关键的酶，其从木聚糖主链的内部切割β-1,4糖苷键，迅速降低木聚糖溶液的黏度；外切-β-1,4-木聚糖酶，其以单个木糖为切割单位作用于木聚糖的非还原性末端，使反应体系的还原性逐渐增加。

木聚糖酶是木聚糖水解酶系中最关键的水解酶[1]。生物来源的木聚糖酶，PI为3～10.5，大多数酶的反应最适 pH为 4～7，反应最适温度为40～60℃[2]。木聚糖酶的氨基酸组成主要为丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸和丝氨酸等。在分子水平上，木聚糖酶是由功能或非功能结构域和连接区组成的，而功能结构域又可分为纤维素结合结构域和催化结构域，木聚糖酶的催化结构域作为该酶分类的基础决定酶的水解特性。

2 木聚糖酶的营养生理功能

木聚糖具有较强的持水性、小分子吸附活性和表面活性，对单胃或复胃动物具有强烈的抗营养作用。其作为饲料添加剂，可以有效解除木聚糖的抗营养作用。

木聚糖酶可以破坏植物细胞壁，释放出营养物质，从而提高养分利用率。在饲料中添加木聚糖酶，可以使聚合度较高的木聚糖降解为聚合度较低的小分子片段，从而破坏细胞壁的结构，将被束缚的营养物质释放出来，与动物消化道内的消化酶充分接触，提高各种养分的消化率，促进畜禽的生长，提高畜禽的免疫力[3-4]。

3 木聚糖酶在畜禽生产中的应用

3.1 提高饲料的代谢能

木聚糖酶可以降低食糜黏度，提高表观代谢能。Lazaro等研究发现，在鸡的大麦、小麦和黑麦基础饲料中添加以木聚糖酶为主的复合酶制剂，可显著降低小肠食糜的黏度，提高饲料的表观代谢能，从而改善动物生产性能[5]。何丽霞等研究表明，能量饲料原料中主要成分为细菌性内切酶的酶A，其木聚糖酶代谢能（ME）为 0.25～1.22 MJ·kg-1；主要成分为真菌性外切酶的酶 B，其木聚糖酶的ME为 0.27～0.53 MJ·kg-1[6]。王修启等在以皖麦 38为主的鸡饲料中添加木聚糖酶制剂，其表观代谢能提高了 4.14%（P＜0.05）[7]。

3.2 改善饲料食糜相对黏度及微生物区系

Danicke等报道，在黑麦中添加木聚糖酶饲喂仔鸡，与对照组相比，食糜在肠道的停留时间缩短了1 h[8]。汪祖荣研究发现，木聚糖酶使食糜在肉鸡整个消化道排空速率明显加快[9]。在小麦基础日粮中分别添加不同剂量国产酶（EI）和进口酶（EII），结果发现，食糜在7日龄肉仔鸡回肠和空肠的停留时间最长，添加酶制剂使食糜在腺胃、结肠、盲肠的停留时间延长，在其他消化道停留时间缩短，总停留时间比对照组明显减少[10]。王金全等研究发现，在小麦日粮中添加木聚糖酶增加了乳酸菌、需氧菌、粪链球菌的数量（P＞0.05），降低了厌氧菌和大肠杆菌的数量，同时发现在小麦日粮中添加木聚糖酶制剂对肉仔鸡的免疫、消化器官发育和血液激素代谢水平也有影响[11]。

3.3 提高动物机体免疫力和体质健康

添加木聚糖酶可使三碘甲状腺原氨酸（T3）、生长激素（GH）、胰岛素（INS）水平均表现出增高趋势（P＞0.05），四碘甲状腺氨酸（T4）、促甲状腺激素（TSH）和葡萄糖（GLU）水平有降低趋势（P＞0.05）[12]。陈清华等研究表明，在小麦基础日粮中添加木聚糖酶后，极显著增加了断奶仔猪血液中尿素氮的含量（P＜0.01），显著增加了 T4、血糖、白细胞介素2（IL-2）和血清胃泌素的含量（P＜0.05），T3含量有上升趋势，而INS含量略有下降，说明木聚糖酶可以通过影响仔猪代谢和免疫而促进仔猪生长[13]。

3.4 提高畜禽生产性能

Danicke等研究表明，在日粮中添加木聚糖酶能够显著增加0～21 d肉鸡的增重，料重比稍有降低[14]。在肉鸭日粮中添加木聚糖酶，肉鸭的末重、日增重和日耗料量均显著高于对照组（P＜0.05），而料重比显著低于对照组（P＜0.05）[15]。在仔猪日粮中添加木聚糖酶，仔猪平均日增重和饲料转化率，分别比对照组提高了 23.32%和 7.25%（P＜0.05）[16]。但当木聚糖酶添加量超过一定水平时，其对生长性能并不能起到促进的作用。王金全等研究表明，随着日粮小麦水平的升高，肉鸡的生产性能降低，而添加木聚糖酶后，可以抵消小麦的抗营养作用。木聚糖酶在肉仔鸡1～3周龄内的应用效果明显好于 4～6周龄[17]。

3.5 木聚糖酶对消化道酶活的影响

王佳丽等研究表明，在小麦日粮中添加木聚糖酶 0.2%时，与小麦对照组相比，提高了34.38%（P＜0.01），添加量为0.1%时，肉鹅淀粉酶活性与小麦对照组相比提高了20.57%（P＜0.05），为最适添加量，同时发现在小麦饲粮中添加木聚糖酶能降低胃、肝脏、十二指肠、盲肠、空回肠及胰腺指数，并能够有效改善肉鹅蛋白酶活性和淀粉酶活性[18]。

4 小结

随着生态畜牧业的发展，饲用酶制剂作为一种无毒、无害、无残留的绿色添加剂，在饲料工业和养殖业中得到了越来越广泛的应用。目前中国饲料类型主要以玉米-豆粕型为主，其中玉米作为主要的能量饲料约占日粮组成的60%。但由于玉米、豆粕等饲料原料严重短缺，为满足快速发展的饲料需求，必须充分地利用我国资源丰富的小麦麸、米糠、菜粕、棉粕等。而这些植物性原料存在着抗营养因子非淀粉多糖（NSP），特别是可溶性非淀粉多糖（SNSP）。为有效利用这些饲料原料，就需要使用木聚糖酶等酶制剂。木聚糖酶虽然显示出巨大的应用潜力，但是还存在热稳定性、最适作用条件和使用成本较高、木聚糖酶活性如何提高及复合木聚糖酶的研制等问题。但是，随着生物工程技术的不断发展，可以通过对木聚糖酶在不同时期动物饲喂不同日粮时的作用模式的研究，为确定酶的最佳用量和最佳活力环境提供科学的依据，并可通过诱变、基因工程或蛋白质工程与生产工艺的改进以及使用高产菌株，以廉价原料生产高效、高稳、低成本的木聚糖酶，促进木聚糖酶及其他饲用酶的商品化应用，使酶制剂在畜牧业中发挥出其所具有的巨大潜力和作用。

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