α―半乳糖苷酶在牲畜日粮中的应用

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摘要：α―半乳糖苷酶，即蜜二糖酶，属于外切糖苷酶类，能专一地催化使α―半乳糖苷键水解。它广泛存在于各种植物和动物体内，目前已从许多原核和真核生物中纯化得到。它通过控制牲畜肠道微生物发酵来参与牲畜机体的免疫调节，增强免疫力;通过破坏细胞壁结构来提高牲畜对营养物质的吸收率;通过参与内分泌调节来增强牲畜机体的代谢功能。

本文旨在探讨基础日粮中添加α―半乳糖苷酶制剂的作用效果，研究添加α―半乳糖苷酶对牲畜生长性能、养分代谢率、消化酶活性、肠道结构和肠道菌群的影响，为生产中有效使用新型饲料酶制剂提供参考。

关键词：α-半乳糖苷酶、胀气因子、作用机理

1.α―半乳糖苷酶简介：

1.1α―半乳糖苷酶，即蜜二糖酶，属于外切糖苷酶类，能专一地催化多糖、糖脂、糖蛋白中糖链末端的α―半乳糖苷键水解，它不仅能够水解含α―半乳糖苷键的寡糖，例如蜜二糖、棉子糖、水苏糖、毛蕊花糖等，而且还能够水解含该键的多糖，如α―半乳甘露聚糖等。

1.2α―半乳糖苷酶广泛存在于各种植物和动物体内，植物如甘蔗的茎、咖啡豆、椰子的胚乳、西红柿、葡萄、大米、向日葵籽、灵芝等，其功能是转化毒素的积累、水解酚类配糖基，以此来控制植物生长所需营养物质的水平。人体，脾、胎盘、血浆和肝脏中也存在α-半乳糖苷酶，许多微生物如霉菌、酵母、细菌等也产生α-半乳糖苷酶。目前已从许多原核和真核生物中纯化得到α―半乳糖苷酶。

1.3α-半乳糖苷酶的酶学性质

1.3.1α-半乳糖苷酶的存在形式与分子量

α-半乳糖苷酶分子量大致在45～400ku，以单聚体或多聚体形式存在。

1.3.2α-半乳糖苷酶等电点

α-半乳糖苷酶可能是碱性氨基酸，也可能是酸性氨基酸，来源相同的该酶，等电点也会有较大的差异。

1.3.3氨基酸和糖蛋白种类

多数α-半乳糖苷酶含有20%～25%的酸性氨基酸、天（门）冬氨酸和谷氨酸，而含硫氨基酸、半胱氨酸和蛋氨酸含量相对低，氨基酸组成的差异可能是遗传变异或者天然蛋白质的修饰引起的。

1.3.4α-半乳糖苷酶解的催化反应特性

1.3.4.1α-半乳糖苷酶的最适pH与温度

多数细菌分泌的α-半乳糖苷酶最适pH在6.5～7.5之间，最适温度在37～40℃之间;大部分真菌如黑曲霉产的α-半乳糖苷酶最适pH2.5～4.5，最适温度在50～60℃之间;也有耐热真菌如棉状嗜热丝孢菌α-半乳糖苷酶最适pH5～5.5，最适反应温度为65℃。

2α-半乳糖苷的抗营养机理

2.1α-半乳糖苷的抗营养作用首先是在人类营养研究领域发现的，又称“胀气因子”。肠道内缺乏α-半乳糖苷酶，α-半乳糖苷类物质进入大肠后，由于大肠杆菌的发酵作用，转化成挥发性脂肪酸，产生CO2，H2和少量的CH4气体，引起胀气、呕吐、下痢等现象，同时降低了富含α-半乳糖苷原料的消化能值。

2.2α-半乳糖苷的抗营养作用主要表现在：

①局部反应：即α-半乳糖苷增加了小肠内容物的渗透作用和持水力，因而降低了营养物质的水解作用。

②全身作用：由于营养物质水解作用减弱，增加了小肠内容物量，较大的食糜刺激小肠加强蠕动，加快了肠道内食糜的运转速度，使营养物质得到充分的吸收。

3.α-半乳糖苷酶在牲畜体内的作用机理

3.1控制肠道微生物发酵，增强免疫力。加入α-半乳糖苷酶后，抑制了肠道微生物的过度发酵，使肠道内的胺、甲酚等有害物质减少，同时可以提高内源性蛋白酶的活性，促进多肽类物质的产生，控制因饲料消化不良而引起的腹泻;酶制剂可以使多糖降解产生寡聚糖及其衍生物，这些物质可防止致病菌在肠道上聚集，减轻病原菌对机体的毒害，参与机体的免疫调节，增强免疫力。

3.2破坏细胞壁结构，促进细胞内营养物质释放细胞壁是由脂肪双分子层组成，其功能是调节细胞内的渗透压，参与细胞内外的物质交换，同时也能阻碍营养物质的吸收。加入酶制剂可破坏饲料中存在的植物细胞壁，使细胞的内容物淀粉、蛋白质释放出来，降低渗透压，破坏食糜周围的水化膜，使食糜运行的速度减慢，酶容易渗入食糜中，使酶有最佳的作用时间，增大食糜与小肠的接触面积，提高营养物质的吸收率。

3.3参与内分泌调节，影响血液中某些成分酶制剂对一些激素也有调节作用，如甲状腺激素、胰岛素、生长激素、胰岛素样生长因子等，从而提高代谢水平。目前对酶制剂影响内分泌的机理还不太清楚，可能有如下几条途径：①提高了营养物质的消化、吸收和利用率，释放的营养物质引起相应的激素水平发生变化;②有的营养物质还有激素样活性，酶能促进或抑制某些激素的活性;③日粮中的蛋白质与多糖经酶制剂处理后，可能产生特殊活性的活性肽和寡糖，在体内有特殊的生理或药理作用，参与机体的内分泌调节，影响代谢。目前使用的酶制剂大多是来源于微生物发酵的粗制品，其成分复杂，除了含有水解酶外，还有培养基中多糖和蛋白质被降解的中间代谢产物，也包括微生物生长过程中的次生代谢物和小分子的代谢副产物，还有细菌的菌体，这些物质可能本身就含有一些调节机体神经内分泌功能的未知因子。

4.前景及研究方向

4.1构建基因工程菌，获取重组酶大量报道表明，添加复合酶的效果比单一酶的效果好。在豆粕中蛋白酶、果胶酶、α-半乳糖苷酶具有很好的协同作用。目前，可采用生物技术的方法，构建基因工程菌，使上述3种酶的基因在同一菌种中表达，生产复合酶，大幅度的降低成本。

4.2重组饲料酶成本低，适合大规模产，能促进酶制剂的广泛应用。近年来发现，某些丝状真菌如黑曲霉，米曲霉和无花果曲霉就具有这种低成本生产各种重组蛋白（包括酶）的表达系统。

5.值得进一步探讨的问题

5.1α-半乳糖苷对畜禽生产性能和消化功能的影响。从目前的研究结果看，对于α-半乳糖苷酶的抗营养作用现在还不能充分肯定，这种抗营养作用只有在α-半乳糖苷酶达到一定水平时才能充分显示出来。

5.2α-半乳糖苷酶抗营养作用的机理。大部分的试验还无法验证出它的真实性。

5.3α-半乳糖苷酶作用的条件，尤其是在畜禽体内保持和发挥活性的日粮条件和肠道环境。

参考文献：

[1]刘彩琴，陈蔚青，金建昌，α-半乳糖苷酶酶学性质及催化反应特性，食品科技，2008年10月

[2]刘彩琴，阮晖，傅明亮，周兵，陈启和，何国庆，α-半乳糖苷酶的液体发酵条件和酶学性质研究，中国食品学报，2008年2月第8卷第1期