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葡萄糖氧化酶在畜牧生產中的應用

                           葡萄糖氧化酶在畜牧生產中的應用
                            李婷婷 楊祿良 鄧雪娟 王曉睿
                   ( 生物飼料開發國家工程研究中心,北京 100081)
    摘 要 葡萄糖氧化酶是一種綠色、安全的酶制劑,在食品、醫藥、飼料等行業得到廣泛應用。文章就葡萄糖氧化酶在畜牧生產中的應用進行綜述。
    關鍵詞 葡萄糖氧化酶;畜牧;應用
    中圖分類號:S816.73 文獻標識碼:A 文章編號:1006-6314(2014)07-0029-03
    早在1904 年,人們就發現了葡萄糖氧化酶,但由于當時對其商業價值認識不足沒有引起足夠的重視。直到1928 年,Muller 首先從黑曲霉的無細胞提取液中發現葡萄糖氧化酶,并研究了其催化機理才正式將其命名為葡萄糖氧化酶。
    我國自1986 年開始研究葡萄糖氧化酶制作提純工藝,1998 年正式投入生產,1999 年農業部將其定為12 種允許使用的飼料酶制劑之一,開始在畜牧業上應用。產量低、酶活低、檢測方法復雜是葡萄糖氧化酶產業化的限制性因素。近年來,國內外學者在葡萄糖氧化酶的作用機理、酶學性質、酶固定化、基因克隆表達等方面做了大量工作,并取得了明顯的進展。
    1· 葡萄糖氧化酶的物理性質
    葡萄糖氧化酶(Glucose Oxidase, GOD) 是由黑曲霉等發酵制得的一種需氧脫氫酶,在有氧條件下,能專一地催化β-D-葡萄糖生成葡萄糖酸和過氧化氫,它廣泛地分布于動物、植物和微生物體內,但由于微生物具有生長繁殖速度快、來源廣等特點,使之成為葡萄糖氧化酶的主要來源。高純度葡萄糖氧化酶為淡黃色粉末,易溶于水,不溶于乙醚、氯仿、丁醇、甘油和乙二醇等有機溶劑,50% 丙酮和60% 甲醇溶液能使其沉淀。固體葡萄糖氧化酶在0℃條件下至少能保存2 年,在-15℃下可穩定8 年。葡萄糖氧化酶在p H2.2 ~ 8.4、溫度20 ~ 70℃范圍內均可起催化作用,最適溫度為30 ~ 50℃,最適pH 為5.6 ~ 6.5。
    2 ·葡萄糖氧化酶的功能
    葡萄糖氧化酶作為一種新型的飼料添加劑并不像普通酶制劑一樣,通過改善營養物質消化吸收或減輕抗營養因子作用來提高動物生產性能。其方式可能是:①與飼料中葡萄糖作用產生葡萄糖酸來發揮作用。葡萄糖酸是一種有機酸,能夠降低腸道p H,提高飼料酸結合力,促進腸道健康,提高營養物質利用率。另外,葡萄糖酸還具有類似益生元作用,其在小腸中很少被吸收,但能被棲息在腸道后段的菌群所利用,生成丁酸而發揮更為重要的作用。②葡萄糖氧化酶在與葡萄糖作用過程中消耗大量氧氣,使消化道形成厭氧環境,抑制有害菌群繁殖。
    2.1 改善動物腸道健康
    葡萄糖氧化酶具有抗氧化作用,能夠清除畜禽應激狀態時腸道上皮細胞產生的過量自由基,保護腸道上皮細胞完整性。葡萄糖氧化酶在胃腸道中被氧化為葡萄糖酸和過氧化氫,降低了pH,胃腸道偏酸性環境,有利于保持消化酶生物活性,促進益生菌生長繁殖,抑制病原微生物生存,提高畜禽自身免疫力。氧化過程中產生的過氧化氫也具有滅菌作用,當過氧化氫積累到一定程度時,能夠直接抑制大腸桿菌、沙門氏菌、巴氏桿菌、葡萄球菌和弧菌等有害菌的生長繁殖。
    2.2 解除霉菌毒素和藥物中毒
    霉菌毒素是產毒霉菌,在糧食或飼料上生長繁殖過程中產生有毒的二次代謝產物,對動物腸道健康影響很大。添加葡萄糖氧化酶可直接抑制黃曲霉、黑根霉、青霉等多種霉菌,對黃曲霉毒素B1 中毒癥有很好的預防效果,其原因是:①葡萄糖氧化酶通過接種青霉屬菌種發酵產生,其對黃曲霉、青霉、黑根霉等具有強抑制作用。②葡萄糖氧化酶參與體內氧化還原反應,加速器官代謝速度。肝臟是動物的主要解毒器官,當葡萄糖氧化酶進入動物消化道后,一部分進入肝臟,加速肝臟內氧化還原反應,從而加速毒性成分代謝,具有較強的解毒功效。③葡萄糖氧化酶輔基對黃曲霉毒素B1 的功能性原子組具有強力的破壞作用,所以它對霉菌及霉菌毒素中毒有理想的解毒效果。
    3 ·葡萄糖氧化酶在畜禽生產中的應用
    3.1 葡萄糖氧化酶在養豬生產上的應用
    斷奶仔豬抵抗力差,消化道發育很不完善,對外部因素變化比較敏感,斷奶帶來的巨大應激及飼料形態改變使腸黏膜被破壞,造成養分消化吸收率降低,免疫功能下降,影響斷奶仔豬生長發育。葡萄糖氧化酶能降低仔豬胃腸道內大腸桿菌數量,提高乳酸桿菌數量、胰島素水平,促進機體營養物質合成。同時,偏酸環境有利于保持消化酶活性、激活胃蛋白酶、促進礦物質和維生素A、維生素D 吸收,從而提高斷奶仔豬日增重和飼料轉化率。宋海彬等(2008) 研究報道,常規斷奶仔豬基礎日糧中添加0.5% 的葡萄糖氧化酶,試驗期28d,結果顯示,試驗組仔豬平均日增重較對照組提高25.0%,料重比下降17.2%,腹瀉率降低56.0%,表明仔豬日糧中添加葡萄糖氧化酶在增加采食量、促進生長、提高飼料轉化率、降低腹瀉率等方面有明顯的效果。楊久仙等(2011) 在10k g斷奶仔豬的基礎日糧中分別添加0.1%、0.2%和0.3%的葡萄糖氧化酶,結果表明,試驗組與對照組相比,胃中大腸桿菌數量分別降低6.5%、9.3%和8.4%,差異顯著(P < 0.05) ;酶添加量為0.2%和0.3%的試驗組與對照組相比,回腸大腸桿菌數量分別降低13.0%和11.7%,差異顯著(P < 0.05),仔豬胃內乳酸菌數量顯著增加(P < 0.05)。
    田東霞等(2012) 研究在日糧中添加葡萄糖氧化酶和植物血凝素防治仔豬早期斷奶腹瀉癥的效果。試驗選用120 頭斷奶仔豬,隨機分為對照組、試驗組Ⅰ和試驗組Ⅱ,分別飼喂基礎日糧、基礎日糧中添加0.5%葡萄糖氧化酶日糧以及添加0.5%葡萄糖氧化酶和0.1%植物血凝素日糧。結果表明,試驗期內仔豬平均日增重,試驗組Ⅰ、Ⅱ分別比對照組提高25.0%、26.8%,差異極顯著(P < 0.01) ;仔豬料肉比,試驗組Ⅰ和Ⅱ分別比對照組下降17.2%和18.7%,差異極顯著(P < 0.01) ;仔豬腹瀉率,試驗組Ⅰ和Ⅱ分別比對照組下降56.0 % 和65.5 % , 差異極顯著(P < 0.01) ;仔豬成活率,試驗組Ⅰ比對照組提高7.4%,差異不顯著(P > 0.05),試驗組Ⅱ比對照組提高13.0%,差異極顯著(P < 0.01)。表明在日糧中添加葡萄糖氧化酶和植物血凝素可明顯提高飼料轉化效率和仔豬成活率,顯著降低仔豬腹瀉率。
    3.2 葡萄糖氧化酶在家禽生產上的應用
    在肉雞生產中應用葡萄糖氧化酶,可以改善其腸道形態,顯著提高肉雞生產性能、飼料轉化率、抗病能力和成活率。李焰(2004) 選用1日齡AA 肉雞400 只,隨機分為2 組。對照組飼喂基礎日糧,試驗組在基礎日糧中添加0.15%葡萄糖氧化酶,進行為期40d 的飼養試驗,結果表明,飼用葡萄糖氧化酶能顯著提高肉雞的生產性能、飼料轉化率、抗病能力和成活率。李靖等(2009) 研究葡萄糖氧化酶對肉雞生長性能的影響及經濟效益分析。選取600 只肉仔雞隨機分為對照組、試驗1 組和試驗2 組,其中對照組不添加葡萄糖氧化酶且不采取預防用藥程序,試驗1 組添加0.2% 葡萄糖氧化酶但不采取預防用藥程序,試驗2 組添加0.2% 葡萄糖氧化酶且采取預防用藥程序。結果表明,試驗組肉雞末期平均體重、凈增重和日增重均高于對照組,平均采食量均略高于對照組(P >0.05),平均增重耗料成本低于對照組,差異顯著(P <0.05)。另外,預防用藥程序和葡萄糖氧化酶能夠良好配伍,可以協同作用從而提高肉雞飼養的成活率。宋海彬等(2010)研究葡萄糖氧化酶對肉雞腸道形態結構和消化酶活性的影響,選用300只1 日齡羅斯308 肉雞,隨機分為5組,每組6 個重復,每個重復10 只雞。在玉米- 豆粕型日糧基礎上分別添加0%、0.15%、0.3%、0.4%、0.5%葡萄糖氧化酶,試驗期42d。結果表明:日糧中添加葡萄糖氧化酶可提高肉雞十二指腸和空腸絨毛高度、降低隱窩深度、增加絨毛高度/ 隱窩深度( V / C ),顯著提高肉雞小腸淀粉酶、胰蛋白酶的活性(P <0.05)。在蛋雞生產中應用葡萄糖氧化酶,可以提高產蛋率,降低軟蛋率、破損率,提高雞蛋品質。趙國先等(2006) 在基礎日糧中分別添加0%、0.1 %、0.2 %、0.3 %、0.4% 葡萄糖氧化酶用于飼喂26 周齡海蘭褐蛋雞,研究其對雞蛋品質的影響。試驗結果表明,蛋雞日糧中添加葡萄糖氧化酶對改善雞蛋品質有一定的作用。蛋雞日糧中添加0.3%葡萄糖氧化酶顯著提高了蛋殼厚度、哈氏單位和蛋比重(P <0.05) ;添加0.3% ~ 0.4%葡萄糖氧化酶能顯著降低蛋黃中膽固醇含量, 以0.4% 添加組效果最明顯(P <0.01) ;各試驗組間蛋形指數、蛋黃顏色、蛋黃相對重和蛋殼相對重差異不顯著(P >0.05)。趙國先等(2007) 研究了葡萄糖氧化酶對產蛋雞生產性能的影響,試驗選取26 周齡海蘭褐蛋雞180 只,隨機分為5 組,分別為試驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組,葡萄糖氧化酶的添加量依次為0%、0.1%、0.2%、0.3% 和0.4%,預飼期1 周,試驗期6 周。結果表明,蛋雞日糧中添加葡萄糖氧化酶,可提高生產性能和經濟效益。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V 組與I 組( 對照組) 相比, 產蛋率分別提高11.01% (P >0.05)、12.34% (P >0.05)、16.06% (P <0.01)和13.79% (P <0.05) ;破( 軟) 蛋率分別比對照組降低32.77% (P >0.05)、33.45% (P >0.05)、49.66% (P <0.05) 和33.11% (P >0.05)。0.3% 和0.4% 葡萄糖氧化酶添加組,顯著提高了飼料轉化率(P<0.05)。葡萄糖氧化酶添加組,顯著降低了死淘率,以0.3% 和0.4% 添加組效果最明顯(P <0.01)。0.2% 葡萄糖氧化酶添加組,獲得最高經濟效益(P <0.05)。各試驗組間平均蛋重、只日耗料量和只日產蛋量差異不顯著(P >0.05)。趙國先等(2009) 進行試驗研究葡萄糖氧化酶對蛋雞產蛋性能及血液生化指標的調控作用,選取180 只26 周齡的海蘭褐蛋雞,隨機分為5 組,每組4 個重復。結果表明,試驗組蛋雞產蛋率提高,破( 軟) 蛋率下降。其中日糧中添加0.4%葡萄糖氧化酶可顯著提高血清總蛋白含量,0.2% ~ 0.4%葡萄糖氧化酶可顯著或極顯著提高白蛋白的含量。0.1%~ 0.4%葡萄糖氧化酶有提高球蛋白、鈣、磷和堿性磷酸酶的含量,降低總膽固醇和甘油三酯水平以及提高谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶活性的趨勢,但未達顯著水平(P>0.05) ;0.4%添加組顯著降低了肌酸激酶的活性(P<0.05)。
    3.3 其他
    葡萄糖氧化酶能有效解決奶牛圍產期、犢牛換草和疾病所引起的常見食欲不振現象,還具有預防胎衣不下、減少代謝性疾病發生和改善奶牛長期消化不良等作用。葡萄糖氧化酶進入瘤胃后,迅速恢復瘤胃內正常厭氧環境,增殖有益微生物,恢復菌群平衡,促進粗飼料發酵分解,減少了有毒物質產生。同時,作為氧化還原酶協助肝臟代謝毒素,解除有毒物質對消化道反射性活動的抑制,促使前胃恢復正常蠕動。建議用量:2 次/ d,固體150g ( 液體150mL) 拌于料中或200mL 混于飲水中。當觀察主要癥狀減輕,如食欲、糞便顏色等明顯改善后,可酌情減少用量50%。
    吳艷芳等(2012) 進行試驗研究葡萄糖氧化酶對斷奶仔兔生產性能和免疫器官發育的影響,選取80 只35 日齡的加利福利亞斷奶仔兔,公母各半,隨機分為4 組。對照組飼喂基礎日糧,試驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組在基礎日糧中分別添加0.1%、0.2%、0.3%葡萄糖氧化酶。結果表明,各組間的采食量均無顯著差異(P >0.05) ;試驗Ⅱ、Ⅲ組的日增重和料肉比與對照組相比差異顯著(P <0.05),但Ⅱ、Ⅲ組之間差異不顯著(P >0.05)。試驗各組間的胸腺指數和脾臟指數差異均不顯著(P >0.05)。綜上可知,葡萄糖氧化酶對斷奶仔兔的生產性能有一定促進作用。
    4 ·結論
    葡萄糖氧化酶是一種綠色、安全的酶制劑,在食品、醫藥、飼料等行業得到廣泛應用。葡萄糖氧化酶具有消除腸道病原菌生存環境,保持腸道菌群生態平衡、保護腸道上皮細胞完整、改善胃腸道酸性消化環境、解除霉菌毒素及藥物中毒、保證飼料品質等功能。隨著葡萄糖氧化酶制備提純工藝不斷發展完善,葡萄糖氧化酶將在畜牧業中發揮越來越重要的作用。
    (參考文獻:略)


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