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技术文献
几种常见非淀粉多糖酶及其作用底物介绍
酶作用的一个主要特点就是底物专一性,所以在介绍酶制剂的同时,应该对其所作用的底物有一个初步的认识。植物性原料的主要组成成分是纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质和木质素等。非淀粉多糖(None Starch polysaccharides, NSP) 是目前常用原料中数量非常大的组成成分,其半纤维组分的存在(木聚糖、阿拉伯聚糖、葡聚糖、乳糖和甘露聚糖) 是NSP抗营养作用的主要原因。抗营养作用严重地影响了这些原料的使用,在小麦、黑麦和大麦及其加工副产品中,阿拉伯木聚糖(Arabinoxylans, AX) 是最主要的抗营养因子。在大麦和燕麦中抗营养因子主要由β-葡聚糖和AX组成。
1 阿拉伯木聚糖及木聚糖酶
   AX是NSP中最主要的成分。AX 的骨架结构是由木糖分子β-(1,4)键连接而成的,这一木糖分子线性长链结构是它的基础骨架。由于来源不同,其直链上还可能连接着不同的组分形成的线性支链。在配方中高含量的AX最为人知的作用就是它提高了食糜的黏性。主要是因为它强大的吸水能力。AX第二个重要的抗营养作用是其作为细胞壁成分形成一层包被,将大量可被很好利用的营养物质。这些被包裹的营养物质将不能被动物肠道充分利用。
    木聚糖酶包括内切和外切木聚糖酶。内切1,4-β-木聚糖酶可将木糖聚合物分解成短链,这一内切活性会很快将食糜黏性降低并释放被包裹的营养物质。因此,这种酶是消除AX抗营养作用的最重要的酶。外切性木聚糖酶只能在AX的末端发挥作用,对降低黏性只有很微弱的作用。
2 β-葡聚糖及β-葡聚糖酶
    β-葡聚糖是D-葡萄糖通过β-(1,3)和β-(1,4)键连接而成的多聚体。其中β-(1,3)键的比例要视不同谷物来源而定,如在大麦中,β-(1,3) 键占30%,β-(1,4) 键占70%。由于有β- (1,3) 键的存在,它的化学性质和半乳糖就有很大差别(半乳糖是由β-(1,4)键组成的多聚糖)。由于它们是水溶性的,因此不会造成太复杂的结构。低浓度的β-葡聚糖只会直接与水分子作用而截留水分。但当其浓度增加后,就会互相反应而形成网状结构(凝胶)。因此,含有高浓度的β-葡聚糖的饲料就会导致肠道内容物的黏性增大。
    与AX酶类似,要消除β- 葡聚糖的黏性效应,就要把其长链水解成较短的短链。最有效的方法就是使用内切β-葡聚糖酶。
3 纤维素及纤维素酶
    纤维素是D-脱水葡萄糖以β-1,4糖苷键结合而成的线性大分子物质。每分子纤维素含800~1200个葡萄糖分子,相对分子质量为60~150万da,分子链内和键间及分子链与表面分子间易形成氢键。纤维素酶是由多种水解酶组成的一个复杂酶系,根据其各个酶功能的差异,被分为C1酶、Cx酶及BG酶。纤维素在这三类酶的协同作用下完成水解。
4 甘露聚糖及甘露聚糖酶
    甘露聚糖,即半乳糖基甘露聚糖,其在饼粕类饲料中含量很高,在豆粕中的含量比在其常用饲料中的都高。对于家禽和猪,甘露聚糖可降低饼粕类饲料的消化率。 即使很低浓度的甘露聚糖也会降低葡萄糖在肠道中的吸收率,结果通过干扰胰岛素的分泌和胰岛素样生长因子的产生而降低碳水化合物的代谢。降低氮的潴留率,阻碍脂肪和氨基酸的吸收。降低水分的吸收从而导致粪便含水量增高。
甘露聚糖酶是半纤维素酶中的一种,它能将饼粕类饲料中的甘露聚糖有效地分解成甘露寡糖等物质,还可参与机体的神经内分泌,影响代谢。
5 果胶及果胶酶
    果胶是存在于植物组织中的一种多糖成分,主要由半乳糖醛酸及其甲酯缩合而成,它和纤维素等一起构成植物的细胞壁。果胶酶含有酯酶、水解酶和裂解酶3种成分,分别对果胶质起解酯、水解和裂解作用,生成半乳糖醛酸和寡聚半乳糖醛酸以及不饱和半乳糖醛酸和寡聚半乳糖醛等,最终破坏植物的细胞壁结构,释放营养物质。