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欧宝官网体育app:“纳百生物”推荐阅读【主题策划】碳水化合物酶组方优化与猪饲料的精准高效利用(一)
发布时间:2022-08-09 01:28:59 来源:欧宝app下载 作者:欧宝体育官方首页

  碳水化合物酶组方优化与猪饲料的精准高效利用[J].猪业科学,2022,39(07):46-49.

  “猪粮安天下”。国家统计局数据显示,2021年我国猪肉产量达到5296万吨,占到世界猪肉总产量的近50%。养殖业饲料的消耗总量约为4.5亿吨(猪饲料的消耗量超过了2亿吨),占我国粮食总供给量的51.7%(农业农村部,2021),“人畜争粮”矛盾加剧,严重影响到国家粮食安全。因此,充分发挥我国非粮型饲料资源来源广、种类多、总量大的优势,利用或者开发多种技术方案,提高其在生猪养殖上的利用效率,是解决“人畜争粮”矛盾的重要研究方向。酶制剂具有催化效率高和高度专一性的特性,且作用条件温和,已经被广泛应用于饲料养殖行业。碳水化合物酶是可以催化降低聚合碳水化合物分子量的一类酶的总称,也是除植酸酶外,在猪饲料中第二普遍使用的一类酶制剂。碳水化合物酶种类多样,功能机制各不相同,如何科学精准地使用碳水化合物酶,成为近年来的研究热点。

  碳水化合物是多羟基的醛、酮或者其简单衍生物以及能水解产生上述产物的化学物质的总称,又可细分为单糖、低聚糖或者寡糖、多聚糖、木质素等其他化合物四大类。在饲料生产与养殖行业,饲用碳水化合物酶通常被用于将饲料中高分子量的多聚糖降解为分子量较低的低聚糖或者单糖,根据其催化底物的不同,可以分为木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、果胶酶、淀粉酶等多种常见酶类,以下列举介绍部分常见碳水化合物酶。

  木聚糖是构成植物细胞壁的主要成分,可以占到植物细胞干重的15%~35%,经过部分降解可以形成低聚木糖,彻底降解则可以得到木糖、阿拉伯糖等。木聚糖酶最初是从臭曲霉真菌中分离出来的,是在畜禽生产中使用最广泛的一组饲用碳水化合物酶,主要由β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-D-葡糖苷酸酶、乙酰基木聚糖酶等组成。木聚糖酶主要通过内切水解木聚糖主链上β-1,4-D-吡喃木糖苷键破坏木聚糖的大分子结构,而后经过多个酶种的协同作用,降解为低聚糖或者单糖形式,以减轻木聚糖的抗营养作用。

  β-葡聚糖酶是另一类在猪饲料与养殖行业广泛使用的水解酶类。β-葡聚糖是指由β-葡萄糖通过β-1,3-糖苷键、β-1,4-糖苷键或β-1,6-糖苷键聚合形成的多聚糖,是组成植物细胞壁的成分之一,在小麦、大麦、燕麦等谷物中含量尤其丰富。β-葡聚糖酶可以专一作用于β-葡聚糖的1,3及1,4糖苷键,在内切β-葡聚糖酶和外切β-葡聚糖酶两种形式的酶共同作用下,将β-葡萄糖水解为低聚糖及葡萄糖,以降低其抗营养特性,提高猪的生长速度和饲料转化效率。

  纤维素是自然界含量最多、分布最广的一种多糖碳水化合物,由几百至上万个D-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接组成,是组成植物细胞壁的主要成分。纤维素酶是一类能够将纤维素水解为单个葡萄糖的酶的总称,按照功能可以分为葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶和β-葡聚糖苷酶等,不同酶系相互协同才能将纤维素完全分解。首先是葡聚糖内切酶作用于纤维素的非结晶区,暴露出游离末端;随后由外切酶从多糖链的非还原末端,水解下二糖单位;最后由β-葡聚糖苷酶将其进一步分解成单个葡萄糖,以降低纤维素的抗营养负面作用。

  果胶是一类主要由D-半乳糖醛酸以α-1,4-糖苷键连接聚合的酸性杂多糖,其广泛存在于植物细胞壁的初生壁和细胞中间片层中,既能连接相邻细胞使他们形成一个整体,又有缓冲作用,不阻碍细胞生长。果胶酶是一类能够分解果胶的酶的统称,根据作用方式的差异,可以细分为果胶酯酶、果胶酶和原果胶酶。原果胶酶可以切断聚甲氧基半乳糖醛酸和阿拉伯糖之间的化学键,水解不溶性原果胶为水溶性果胶;果胶酯酶能够分解甲氧基与半乳糖醛酸之间的酯键,将水溶性果胶水解为半乳糖醛酸和甲醇。通过以上作用方式,果胶酶可以促进植物细胞内容物彻底暴露出来,使营养物质得到进一步释放。

  淀粉是以α-D-吡喃葡萄糖为基本结构,聚合而成的高分子碳水化合物,是绿色植物贮存能量的一种方式,也是人类饮食中最常见的碳水化合物。淀粉可以分为直链淀粉和支链淀粉两类,直链淀粉由葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键连接聚合而成;支链淀粉则是在分支位置通过α-1,6-糖苷键连接,其余也是通过α-1,4糖苷键连接。淀粉酶是作用于各种淀粉糖苷键的一类酶的总称,主要包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、支链淀粉酶、异淀粉酶等等。其中α-淀粉酶属于内切型糖苷酶,主要水解直链淀粉或支链淀粉直链部分的α-1,4-糖苷键;β-淀粉酶属于外切型糖苷酶,主要作用于支链淀粉分支部分的β-1,6-糖苷键;糖化酶也属于外切型糖苷酶,可以水解α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键。淀粉酶常报道用于仔猪和家禽上,以补充内源淀粉酶分泌不足。(未完)

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