木聚糖酶在动物肠道健康中的作用

吴建军 周 樱 詹志春

(新华扬生物股份有限责任公司，湖北武汉430074)

肠道不仅是动物机体消化和吸收饲料营养物质的重要场所，而且是机体最大的免疫器官，是防止外源性病原体入侵的第一道屏障。肠道健康与否直接影响到整个机体的健康状况，甚至决定饲料中各种营养物质的利用程度。因此，提高肠道的健康水平，不仅有利于有效提升饲料价值，而且有利于充分发挥动物的生产性能。近年来，众多研究表明，木聚糖酶除了能够消除木聚糖的抗营养作用，同时还能有效改善肠道健康，提高动物的非特异性免疫能力，从而提高动物的健康水平。

1 木聚糖及其对肠道健康的影响

1.1 木聚糖的抗营养作用

木聚糖又称戊聚糖、阿拉伯木聚糖，是以β-1,4-木糖苷键连接起来并带有多种取代基的多聚糖，它是广泛存在于小麦、次粉、麦麸等麦类饲料原料中的一种非淀粉多糖（NSP）。根据其溶解性的不同，通常可分为可溶性木聚糖（约占总木聚糖的25%～30%）和不溶性木聚糖（约占总木聚糖的70%～75%）。水溶性木聚糖可显著增加肠道内容物的黏度，阻碍营养物质与消化液的接触，降低了营养物质在小肠黏膜上的消化吸收；另一方面，黏度的增加导致内源消化酶的活性抑制，食糜的通过速度延缓，采食量降低，增加了胃肠代谢和内源损失。大量的淀粉、蛋白质等营养物质被不溶性木聚糖包裹，阻碍消化酶与这些营养物质的充分接触，其消化率降低。

1.2 木聚糖对肠道健康的影响

1.2.1 木聚糖对肠道菌群的影响

健康的动物肠道内存在着大量的微生物，在长期的进化过程中与动物形成了良好的共生关系，对动物肠道健康的维护发挥着很重要的作用，为动物的健康生长创造了良好的微环境。然而，可溶性木聚糖等可溶性非淀粉多糖的抗营养作用不仅延缓了肠道菌群的迁移，而且还为肠杆菌、拟杆菌等有害菌群的生长和繁殖提供了一个稳定的环境，导致有害菌数量大大增加,打破肠道微生态平衡，最终引起一系列的肠道健康问题。

1.2.2 木聚糖对肠道组织形态的影响

每种动物的肠道都有其特定的组织形态和结构，这是它们对食物进行消化和吸收的基础。在通常情况下，各种动物的肠道的组织形态是相对固定的，但是当日粮类型或机体健康状况发生改变，肠道的组织形态也会发生一定的变化。研究证实，用小麦型日粮替代豆粕型日粮会改变猪、肉鸡、肉鸭等动物消化道生理和形态（Ide等，1989；Low，1989）。冯定远等（2011）认为，消化道生理和形态变化的可能原因是由于可溶性木聚糖增加了动物肠道食糜黏度，而食糜黏度的增加会降低食糜和消化酶的流动速度，阻碍消化酶与底物的结合，导致消化器官的功能发生重大变化，机体可能会通过消化器官代偿性的增大或分泌更多的内源消化酶来补充营养及能量需要来适应这些变化。

1.3 木聚糖对消化酶活性的影响

消化酶是对食物进行化学消化的主要成分，也是衡量动物消化能力的一个重要指标，其活性的高低直接影响到饲料的消化程度。木聚糖不仅能够阻碍食糜与消化酶的接触，而且还能在一定程度上抑制内源性消化酶的分泌。Choct（1995）报道，小麦NSP能显著降低肉仔鸡小肠食糜中α-淀粉酶活性,并显著降低淀粉的消化率。刘强（1998）报道，小麦SNSP对猪胰脏α-淀粉酶活性有显著的竞争性抑制作用，抑制程度随时间和剂量的增加而加强。于旭华等(2001)报道，小麦SNSP抑制肉仔鸡小肠内容物脂肪酶的活性。

2 木聚糖酶及其作用机理

2.1 木聚糖酶

木聚糖酶是一组可将阿拉伯木聚糖降解为低聚阿拉伯糖和木糖的复合酶系，主要由内切β-1，4-木聚糖酶、外切-β-1，4-木聚糖酶和β-木糖苷酶3种酶组成，它们既具有专一性，作用于不同的糖苷键，又共同作用，把结构复杂的木聚糖水解为低聚木糖（木寡糖）和木糖。木聚糖酶是具有四级结构的大分子活性蛋白。在pH值2.5～12范围内能保持85%的酶活，其最适温度50～55℃，60℃时酶活性保持在80%，以后酶活随温度升高而降低（鄢永亮，2003）。

2.2 木聚糖酶的作用机理

在饲料中添加木聚糖酶不仅可以有效降解饲粮中的木聚糖，消除木聚糖的不利影响，缓解其所产生的一系列抗营养作用，降低食糜黏度，而且还可以减少有害微生物在肠道内的定植和增殖、维持肠道正常结构，从而提高机体对营养物质的利用率和表观代谢能（AME）。

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。它对阿拉伯木聚糖的完全水解需要多种酶的协调作用。首先，由内切β-1,4-D木聚糖酶随机裂解木聚糖骨架，产生木寡糖，降低了木聚糖的聚合度，然后由外切β-木糖苷酶将木寡糖和木二糖分解为木糖。

3 木聚糖酶对肠道健康的影响

3.1 木聚糖酶对消化道发育的影响

如前所述，饲料中的木聚糖可通过多种方式的抗营养作用影响到动物消化道的组织形态，包括使消化器官增生、肥大，而这一效应可以通过在日粮中添加木聚糖酶来解决。彭玉麟（2003）在肉鸡小麦日粮中添加木聚糖酶后发现，试验组肉鸡的腺胃和肌胃的重量分别下降了18.97%～29.31%和5.63%～9.38%。廖细古等（2006）的研究也表明，在45日龄的肉鸭非常规日粮中添加木聚糖酶后，肌胃的相对重量和回肠的相对长度都显著降低。冯定远等（2009）认为，添加木聚糖酶可以改善木聚糖引起的消化器官增生、肥大的原因有两点：一是日粮中添加木聚糖酶可以减少动物因非淀粉多糖而引起的消化器官代偿性生长；二是日粮中添加木聚糖酶后提高了动物营养物质消化率，从而提高了日粮的营养浓度，较小的消化道即可保证动物体内营养物质消化吸收的平衡。

3.2 木聚糖酶对小肠绒毛的影响

小肠是动物消化吸收营养物质的主要场所，而绒毛和微绒毛则是小肠最具有特征的结构，特别是绒毛高度、隐窝深度是衡量小肠消化吸收功能的重要指标。木聚糖酶一方面能够破坏植物细胞壁的结构，促进消化道对抗营养物质的消化和利用；另一方面降低了大量木聚糖对肠道的直接刺激和对肠绒毛的损害，从而改善了小肠绒毛的形态，促进营养物质的吸收。于旭华（2004）的试验也证实了这一点，他们在小麦型饲粮中添加木聚糖酶，发现肉鸡小肠绒毛变短，且绒毛顶端变细，这表明木聚糖酶可降低小肠绒毛的代偿性增生。

3.3 木聚糖酶对消化酶分泌与活性的影响

在富含木聚糖的饲料中添加一定量的木聚糖酶，不仅可以激活动物内源酶的分泌，提高内源性消化酶的活性，而且还能克服养殖动物由于内源酶的不足而引起的消化不良。其原因在于饲料中的木聚糖可直接与肠道胰蛋白酶、脂肪酶络合，降低其活性，刺激动物代偿性最大程度地分泌消化液，导致内源性氮的损失增加；而木聚糖酶则可通过降解木聚糖来提高内源酶的活性，同时也可以激活动物体内多种消化酶更多的分泌，提高消化酶的有效含量，加速营养物质的消化和吸收。聂国兴等(2007)在尼罗罗非鱼的研究中也发现，小麦基础饲料中添加黑曲霉发酵的木聚糖酶能刺激内源消化酶的分泌，提高了内源酶的活力。

3.4 木聚糖酶对消化道微生物区系的影响

木聚糖酶对消化道微生物区系的影响是从两个方面实现的：一方面木聚糖酶的添加可以有效改善食糜的黏度，加快食糜通过速度，从而改变肠道内微生物的生存环境及营养成分，因此肠道菌群也会发生相应的变化；另一方面木聚糖的降解产物可以参与肠道菌群调控，木聚糖酶能促进饲料中木聚糖的降解，降解产物为低聚木糖和木糖，以低聚木糖为主。低聚木糖可显著降低动物肠道有害菌，如肠杆菌、梭菌的数量，增加双歧杆菌和乳酸菌的数量（张伟等，2011；聂国兴等，2009；王金全，2004）。

4 结语

近年来，随着饲料工业的迅猛发展，饲料资源短缺的问题日益凸显，越来越多的非常规原料都被应用到饲料中来。各种非常规原料的大量应用，带来的不仅仅是抗营养的问题，更重要的是它们对肠道健康甚至机体健康的影响。木聚糖酶作为新一代酶制剂，不仅可以高效降解饲料中的木聚糖，解决饲料的抗营养问题，同时还能通过对消化道发育、消化酶的分泌以及消化道微生物区系的调控而改善肠道的健康，因此，在保健型饲料开发和健康养殖中具有广阔的应用前景。

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