α-半乳糖苷酶在饲料中的应用
豆粕和其它豆类饼粕作为最主要的蛋白原料在动物饲料中广泛使用,然而由于这些豆类饼粕中通常含有许多抗营养因子而限制它们的应用比例(Baker,2000)。大豆中的大多数抗营养因子,如大豆抗原、胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素、致甲状腺肿因子等可通过热加工的办法将其破坏或使其失活(Liener,2000),而有些抗营养因子如α-1,6-半乳糖苷等被称作产气因子的复合物(Flatulence-producing compound)在大豆加工后仍然存在(Rackis,1981)。豆粕中α-半乳糖苷含量非常高(5%~7%)(Trugo等,1995),是玉米豆粕型日粮中最主要的抗营养因子之一。由于禽和猪等单胃动物缺乏作用于α-1,6-D-半乳糖苷键和β-1,4-半乳糖苷键的酶,因此这些糖类不能被动物消化利用,并对能量、蛋白的消化率以及动物的生长和健康产生负面影响。α-半乳糖苷酶能够消除α-半乳糖苷的抗营养作用,本文将对α-半乳糖苷酶制剂在动物日粮中的应用研究情况做一简单介绍。
1 α-半乳糖苷酶在家禽日粮中的应用
巴塞罗那Autonoma大学用肉仔鸡研究了α-半乳糖苷的两个添加水平对玉米豆粕型日粮的能量、粗蛋白及其它营养物质利用率的影响,结果表明添加酶制剂使日粮的代谢能提高了5%,氮的存留率提高了10%以上(Borja Vila等,2000)。王春林(2005)的研究表明在玉米豆粕型日粮添加α-半乳糖苷酶能显著提高肉仔鸡的TMEn、Met和Cys的真消化率,以及DM、OM、Ca和P的表观消化率,并提高21日龄肉仔鸡的采食量和日增重;此外,酶的添加使肉仔鸡的肠道长度和肌胃重量均减少,其结果与Brenes等人(1993)的研究结果一致,作者认为动物消化道变薄常常有利于营养物质的吸收。Ao等(2004)研究发现豆粕中添加α-半乳糖苷酶可以增加单糖的释放(in vitro),增加肉仔鸡体重,采食量,NDF消化率和日粮AMEn。Ghazi等(1997a、b)所做的两次试验都表明,α-半乳糖苷酶提高了肉鸡对豆粕的氮存留和TME值,而且也提高了日增重。Knap等(1996)的研究表明,α-半乳糖苷酶显著提高了去皮豆粕TMEn,在玉米豆粕型日粮中添加该酶对AA肉仔鸡的1-21d增重和饲料转化率也有提高。Slominski等(1992)通过体内外试验证明,α-半乳糖苷酶与转化酶(蔗糖酶)协同水解棉子糖和水苏糖的效果比单一酶效果要好。
Fontana等(2001)报道,以α-半乳糖苷酶为主的复合酶添加于肉鸡商品玉米豆粕型日粮,可以提高饲料效率1%~10%,胸肌率1%~10%,胴体产量1%~20%,使腹脂率降低1%~20%。研究结果表明α-半乳糖苷酶制剂提高了营养素的分配效率,有节省蛋白质和合成氨基酸的作用,降低饲料成本。Kidd等(2001c)研究发现日粮添加α-半乳糖苷酶可以改善炎热环境条件下肉仔鸡的生产性能(降低料重比和死亡率)。α-半乳糖苷酶可能改善了玉米豆粕型日粮中碳水化合物特别是大豆寡糖的消化率,消化率的提高将增加能量的利用率,从而减少单位增重的饲料消耗,炎热条件下饲料采食经常是下降的,因此能量利用率的提高对肉仔鸡非常有益。Jackson(1999)研究发现添加含α-半乳糖苷酶的复合酶制剂可以显著增加强制换羽产蛋鸡的产蛋量。
有报道证实肉鸡对α-半乳糖苷酶的连续摄入可能会使机体产生免疫反应,但细胞免疫和体液免疫反应测定结果没有明显差异(Kidd等,2001a、b)。王春林(2005)的研究还表明,α-半乳糖苷酶的添加可以增加血清GLOB(球蛋白)水平以及21日龄胸腺和脾脏的相对重量,这表明α-半乳糖苷酶可以增强机体免疫功能,但目前有关影响机制还不太清楚。
2 α-半乳糖苷酶在猪日粮中应用
Veldman等(1993)研究发现在玉米豆粕型日粮中添加α-半乳糖苷酶后,α-半乳糖苷的消化率从57%上升到93%。Gdala等(1997a;b)报道在玉米-豆粕日粮中添加α-半乳糖苷酶使α-半乳糖苷类寡糖的猪回肠末端消化率从80%提高到97%,同时酶的添加也明显提高了干物质、能量和大部分氨基酸的回肠末端表观消化率,但对粗蛋白和非淀粉多糖的消化率没有影响。Baucells等(2000)报道,在含豆粕的生长猪日粮中添加α-1,6-半乳糖苷酶(0.08U/kg),尽管对增重和养分消化率没有显著影响,但肉料比改善6%;而在含豆粕的肥育猪日粮中添加相同的酶,其增重提高16%,肉料比改善9%(Baucells等,2000),干物质和蛋白质的消化率分别改善2.8%和12.5%(Baucells等,2000)。潘宝海(2002)研究发现在日粮中添加1%的水苏糖对小猪的生长不利,而添加α-半乳糖苷酶可以降低水苏糖对小猪的不利影响,并能改善肠道微生物区系结构。研究还证明,猪日粮添加α-半乳糖苷酶可以降低食糜粘度、改善营养物质的消化(Rackis,1975)。但Smiricky等发现(2002)给猪日粮中添加α-半乳糖苷酶对不可消化寡糖消化率改善很少,作者分析这可能是酶制剂在胃的不利条件下变性或失活的原因。
Kim等(2001)在含豆粕的乳仔猪日粮中添加含α-半乳糖苷酶的复合酶制剂,结果表明总能消化率改善7%,赖氨酸、苏氨酸和色氨酸的消化率提高3%,饲料效率提高11%,但对增重没有影响。Kim等(2002)进一步的研究证明,在乳仔猪后期使用这种复合酶可以改善料肉比,降低小肠末端胀气因子的含量,饲喂加酶日粮的仔猪,绒毛较高,特别是在小肠的末端。
3 结语
豆粕等植物性蛋白原料中含有相当高的α-半乳糖苷,研究已经越来越清楚地表明,作为一种抗营养因子,α-半乳糖苷很大程度上降低了能量、蛋白的消化率,并影响动物的生产性能和健康状况。尽管乙醇浸提可以去除这些低聚寡糖,但也可能降低原料的营养价值,而且并不经济,酶处理被认为是去除这些抗营养因子最经济可行的方法。研究证明动物日粮中添加α-半乳糖苷酶制剂可以促进营养物质的消化并消除或减少饲料组成中α-半乳糖苷糖类物质对营养物质消化的副作用,从而改善了动物的生产性能,降低饲料成本。底物针对性是酶制剂选择的最基本的原理之一,因此,α-半乳糖苷酶无疑是以豆类饼粕为主要蛋白来源的动物日粮中添加酶制剂时使用的最佳酶制剂之一。