β—甘露聚糖酶的作用机理
β-1,4-甘露聚糖酶简称β-甘露聚糖酶,是一类能够水解含β-1,4-甘露糖苷键的甘露寡糖和甘露多糖(包括甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖等)的内切水解酶,属于半纤维素酶类。β-甘露聚糖酶能将广泛存在于豆类籽实中的甘露聚糖等多糖降解为甘露寡糖等低聚糖,不仅消除了甘露聚糖对单胃动物各种营养素的抗营养作用,同时生成的甘露低聚糖在动物肠道中起着重要的调节作用。近年来随着对自然界半纤维素资源的开发应用,微生物β-甘露聚糖酶的开发和利用研究进入了一个新阶段。研究表明在富含β-甘露聚糖的动物饲粮中添加外源β-甘露聚糖酶可以有效消除β-甘露聚糖的抗营养作用,从而提高动物的生长性能(Jackson,2001)。针对β-甘露聚糖的抗营养作用,β-甘露聚糖酶的作用机理主要表现在以下几个方面:
1、降低消化道内容物粘度。甘露聚糖在β-甘露聚糖酶的作用下降解为甘露聚糖等低聚糖,大大减少了β-甘露聚糖与水分子的相互作用,从而降低肠道内容物的粘度,有利于营养物质的进一步消化吸收。
2、破坏植物性饲料细胞壁结构,使营养物质与消化酶充分接触。植物细胞中淀粉和蛋白质等营养物质被细胞壁包裹,细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶等组成的一种复杂化合物,单胃动物不能很好地消化这一类物质。饲料中适当地添加能够分解这类物质的酶,可以破坏饲料中存在的植物细胞壁,使营养物质释放出来,提高饲料营养价值。β-甘露聚糖是半纤维素主要组成成分之一,添加β-甘露聚糖酶可起到降解细胞壁的作用。
3、改善肠道微生物菌群和提高肠粘膜的完整性。甘露聚糖的降解产物为甘露低聚糖(MOS),它能减少病原菌在肠道的定植,调节动物的免疫反应,提高肠粘膜的完整性,显著地促进动物肠道内以双歧杆菌(Bifidobacterium)为代表的有益菌的增殖,最终提高动物的生产性能(毛胜勇,2000)。甘露寡糖作为一种绿色饲料添加剂已经在饲料工业中得到较广泛的应用。甘露寡糖可选择性地抑制有害微生物在肠道中的增殖。微生物病原菌的致病时第一步是结合在消化道肠粘膜表面,这种结合是特异性的,其机理为细菌细胞壁表面蛋白如植物凝血素(lectin)与动物肠道粘膜上皮细胞表面糖脂或糖蛋白的糖残基结合。但当肠道内存在一定量的MOS等寡糖时可结合细菌的植物凝血素,而减少了细菌与肠粘膜上皮细胞结合的机会,这样外源病菌就会被排出体外,根据竞争性排阻作用,促进有益菌在肠道中增殖。MOS等类寡糖能促进细胞分泌含甘露糖基的糖蛋白,这些糖蛋白可结合侵入机体的细菌,从而调节机体的多级免疫反应,提高动物对抗疾病的能力。长期使用甘露低聚糖还可防止沙门氏菌、肉梭状芽孢杆菌等致病菌的感染,在肠道的繁殖和定植,减少抗生素的添加量(Jackson,2001)。