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葡萄糖氧化酶在畜牧生产中的应用

发布时间:2018-09-22 11:17

    葡萄糖氧化酶Glucose Oxides,GOD)是由黑曲霉等发酵制得的一种需氧脱氢酶,在有氧条件下,能专一地氧化β-D-葡萄糖成为葡萄糖酸和过氧化氢。高纯度葡萄糖氧化酶为淡黄色粉末,易溶于水,不溶于乙醚、氯仿、丁醇、甘油和乙二醇等有机溶剂,50%丙酮和60%甲醇溶液能使其沉淀。固体葡萄糖氧化酶在0 ℃至少保存2年,在-15 ℃下可稳定8年。葡萄糖氧化酶在pH 2.2~8.4、温度20~70 ℃范围内均可起催化作用,最适温度30~50 ℃、最适pH 5.6~6.5。

    我国自1986年开始研究葡萄糖氧化酶制作提纯工艺,1998年正式投入生产,1999年,农业部将其定为12种允许使用的饲料酶制剂添加剂之一,开始在畜牧业上应用。产量低、酶活低、检测方法复杂是葡萄糖氧化酶产业化的限制性因素。目前国外生产葡萄糖氧化酶厂家主要有德国勃林格殷格翰(Boehringer)和日本东洋纺(TOYOBO)。

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1 葡萄糖氧化酶的功能

    葡萄糖氧化酶作为一种新型的绿色添加剂有其独特的作用方式,与普通酶制剂不同,它并不是通过改善营养物质消化吸收或减轻抗营养因子来改善动物生产性能。其方式可能是:一方面与饲料中葡萄糖作用产生葡萄糖酸来发挥作用;另一方面,葡萄糖氧化酶在与葡萄糖作用过程中消耗大量氧气,使消化道形成厌氧环境,增殖有益菌,抑制有害菌。葡萄糖氧化酶在肠道中可能起酸化剂和益生菌作用。葡萄糖酸是一种有机酸,它能够降低肠道pH值,提高饲料酸结合力,促进肠道健康,提高营养物质利用率。葡萄糖酸还具有类似益生元性质,在小肠中很少被吸收,当它到达肠道后段时,能够被那里栖息的菌群所利用,生成丁酸而发挥更为重要的作用。

1.1 改善肠道健康

    葡萄糖氧化酶具有抗氧化作用,能够清除畜禽应激状态时肠道上皮细胞产生的过量自由基,保护肠道上皮细胞完整性。葡萄糖氧化酶在胃肠道中氧化为葡萄糖酸和过氧化氢,降低了胃肠道pH值,偏酸性环境有利于保持消化酶生物活性,有利于益生菌生长增殖并使其处于优势地位,抑制病源微生物存活,提高畜禽自身免疫力。氧化生成的过氧化氢也具有灭菌作用,当过氧化氢积累到一定程度时,直接抑制大肠杆菌、沙门氏菌、巴氏杆菌、葡萄球菌和弧菌等生长繁殖。同时,氧化过程可消耗肠道内大量氧气,为有益菌增殖制造厌氧环境,对治疗季节交替时畜禽生理性顽固腹泻效果较好。

1.2 解除霉菌毒素和药物中毒

    霉菌毒素是产毒霉菌在粮食或饲料上生长繁殖过程中产生的有毒二次代谢产物,对动物肠道健康影响很大。高温潮湿季节,饲料及其原料很容易发生霉变。添加葡萄糖氧化酶可直接抑制黄曲霉、黑根霉、青霉等多种霉菌,对黄曲霉毒素B1中毒症有很好的预防效果,其原因是:(1)葡萄糖氧化酶通过接种青霉属菌种发酵产生。其对于黄曲霉、青霉、黑根霉等具有强抑制作用。(2)葡萄糖氧化酶参与体内氧化还原反应,加速器官代谢速度。肝脏是动物主要解毒器官,当葡萄糖氧化酶进入动物消化道后,一部分进入肝脏,加速肝脏内氧化还原反应,从而加速毒性成分代谢,具有较强的解除霉菌毒素和药物中毒功效。(3)葡萄糖氧化酶辅基对黄曲霉毒素B1的功能性原子组具有强力破坏作用,所以它对霉菌及霉菌毒素中毒有理想效果。

1.3 改善青贮饲料品质

    葡萄糖氧化酶可以改善青贮饲料品质,其原因是葡萄糖氧化酶可以消耗青贮过程中的氧气,有利于厌氧性乳酸菌增殖,加快乳酸菌发酵过程,使青贮pH 值迅速下降,抑制有害细菌繁殖,避免异常发酵,最终保证青贮质量。

   此外,由于葡萄糖氧化酶可以消耗氧气,在食品保鲜及包装中也有广泛应用。

2 葡萄糖氧化酶在畜牧生产中的应用

2.1 葡萄糖氧化酶在养猪业上的应用

    断奶仔猪抵抗力差,消化道发育还很不完善,对外部因素变化比较敏感,断奶带来的巨大应激及饲料形态改变使肠黏膜破坏,造成养分消化吸收率降低,免疫功能下降,影响了断奶仔猪生长发育。葡萄糖氧化酶能降低仔猪胃肠道内大肠杆菌数量,提高乳酸杆菌数量,提高胰岛素水平,促进机体营养物质合成。同时,偏酸环境有利于保持消化酶活性,激活胃蛋白酶,促进矿物质和维生素A、D吸收,从而提高断奶仔猪日增重和饲料转化效率。田东霞等(2012)研究在日粮中添加葡萄糖氧化酶和植物血凝素防治仔猪早期断奶腹泻症的效果。试验选用120头断奶仔猪,随机分为对照组、试验组I和试验组Ⅱ,分别饲喂基础日粮、在基础日粮中添加0.5%葡萄糖氧化酶日粮以及添加0.5%葡萄糖氧化酶和0.1%植物血凝素日粮。结果表明,试验期内仔猪平均日增重,试验组I、Ⅱ分别比对照组提高25.0%和26.8%,差异极显著(P<0.01);仔猪料肉比,试验组I和Ⅱ分别比对照组下降17.2%和18.7%,差异极显著(P<0.01);仔猪腹泻率,试验组I和Ⅱ分别比对照组下降56.0%和65.5%,差异极显著(P<0.01);仔猪成活率,试验组i比对照组提高7.4%,差异不显著(p>0.05),试验组Ⅱ比对照组提高13%,差异极显著(P<0.01)。表明在日粮中添加葡萄糖氧化酶和植物血凝素可明显提高饲料转化效率和仔猪成活率,显著降低仔猪腹泻率。杨久仙等(2011)选用160头10 kg左右断奶仔猪,对照组饲喂基础日粮,试验组分别在基础日粮中添加0.1%、0.2%和0.3%葡萄糖氧化酶。结果显示:与对照相比,日粮中添加0.3%葡萄糖氧化酶的仔猪日增重提高8.2%(P<0.05);饲料转化效率提高7.9%(P=0.09);血清胰岛素提高17.6%(P<0.05);日粮中添加0.2%和0.3%葡萄糖氧化酶的仔猪比对照组血清尿素氮水平分别降低16.37%和14.35%,差异均显著(P<0.05);与对照组相比,日粮中添加0.2%和0.3%葡萄糖氧化酶可以显著降低仔猪胃和回肠大肠杆菌数量(P<0.05),增加仔猪胃和回肠乳酸菌数量(P<0.05)。表明日粮中添加0.2%和0.3%葡萄糖氧化酶可以提高仔猪饲料转化效率和对氮的利用效率,促进机体营养物质合成,从而提高断奶仔猪增重。Zoetendal等(2006)研究表明,仔猪断奶后,乳酸杆菌、福特氏乳酸菌和嗜酸乳酸杆菌数量显著降低,其原因为需要复杂营养供应的乳酸菌受到断奶后仔猪采食量下降的影响,另一方面,日粮组分变化影响肠道发育,如日粮中含有的抗营养因子及粗纤维造成了肠道受损伤和炎症,增加了被外部病原微生物感染的机会。

    殷骥等(2012)试验了日粮中添加饲用葡萄糖氧化酶对生长猪生产性能的影响。试验组在基础日粮中添加0.05%饲用葡萄糖氧化酶(45 U/g)。结果表明,与对照组相比,日粮中添加葡萄糖氧化酶,日增重提高7.03%(P<0.05),料重比降低2.75(P<0.05),头均毛利润增加16.35元,增幅10.08%。说明日粮中添加饲用葡萄糖氧化酶可显著提高猪生产性能。

2.2 葡萄糖氧化酶在养鸡业上的应用 

    在肉鸡生产中应用葡萄糖氧化酶,可以改善其肠道形态,显著提高肉鸡生产性能、饲料转化率、抗病能力和成活率。庞家满等(2013)研究葡糖糖氧化酶对快大黄羽肉鸡生产性能和养分代谢的影响,结果表明,葡萄糖氧化酶制剂对36~70日龄肉鸡日增重和料重比有显著影响(P<0.05);对45日龄肉鸡干物质、有机物质、粗蛋白质、粗脂肪消化代谢有显著影响(P<0.05)。在本试验条件下,添加380 g/t葡萄糖氧化酶制剂最适宜。宋海彬等(2010)选用300只1日龄罗斯308肉鸡研究葡萄糖氧化酶对肉鸡肠道形态结构和消化酶活性的影响,分别在玉米-豆粕型日粮基础上添加0、0.15%、0.3%、0.4%、0.5%葡萄糖氧化酶。结果表明:日粮中添加葡萄糖氧化酶,可提高肉鸡十二指肠和空肠绒毛高度、降低隐窝深度、增加绒毛高度/隐窝深度(V/C),显著提高肉鸡小肠淀粉酶、胰蛋白酶活性(P<0.05)。李靖等(2009)研究葡萄糖氧化酶制剂对肉鸡生长性能的影响及经济效益分析。结果表明,试验组肉鸡末期平均体重、净增重和日增重均高于空白对照组,平均采食量均略高于对照组(p>0.05),平均增重耗料成本低于对照组,差异显著(P<0.05)。试验还显示预防用药程序和葡萄糖氧化酶能够良好配伍,但养殖效益略低于不进行预防用药程序的组。

    在蛋鸡生产中应用葡萄糖氧化酶,可以提高产蛋率,降低鸡蛋软、破损率,提高鸡蛋品质。赵国先等(2007)分别在基础日粮中添加0(对照组)、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%葡萄糖氧化酶探讨其对产蛋鸡生产性能的影响。结果表明:与对照组相比,试验组产蛋率分别提高11.01%(P>0.05)、12.34%(P>0.05)、16.06%(P<0.01)和13.79%(P<0.05);破(软)蛋率分别降低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%葡萄糖氧化酶添加组显著提高了饲料转化率(P<0.05),降低了死淘率(P<0.01)。0.2%葡萄糖氧化酶添加组获得最高经济效益(P<0.05)。各试验组间平均蛋重、日耗料量和日产蛋量差异不显著(p>0.05)。赵国先等(2006)以同样添加水平研究葡萄糖氧化酶对鸡蛋品质的影响。结果表明:蛋鸡日粮中添加葡萄糖氧化酶对改善鸡蛋品质有一定作用。蛋鸡日粮中添加0.3%葡萄糖氧化酶显著提高了蛋壳厚度、哈氏单位和蛋比重(P<0.05);添加0.3%和0.4%葡萄糖氧化酶能显著降低蛋黄中胆固醇含量,以0.4%添加组效果最明显(P<0.01);各试验组间蛋形指数、蛋黄颜色、蛋黄相对重和蛋壳相对重差异不显著(p>0.05)。

    此外,葡萄糖氧化酶对防御球虫有良好效果。

2.3 其他

    葡萄糖氧化酶能有效解除奶牛围产期、犊牛换草和疾病所引起的常见食欲不振现象,还具有预防胎衣不下、减少代谢性疾病发生和改善奶牛长期消化不良等作用。葡萄糖氧化酶进入瘤胃后,迅速恢复瘤胃内正常厌氧环境,增殖有益微生物,恢复菌群平衡,促进粗饲料发酵分解,减少了有毒物质产生。同时,作为氧化还原酶协助肝脏代谢毒素,解除有毒物质对消化道反射性活动的抑制,促使前胃恢复正常蠕动。建议用量:每天两次,固体150 g(液体150 mL)拌于料中或200 mL混于饮水中。当观察主要症状减轻,如食欲、粪便颜色等明显改善后,可酌情减少用量50%。

    葡萄糖氧化酶是一种绿色、安全的酶制剂,在食品、医药、饲料等行业得到广泛应用。葡萄糖氧化酶具有消除肠道病原菌生存环境,保持肠道菌群生态平衡、保护肠道上皮细胞完整、改善胃肠道酸性消化环境、解除霉菌毒素及药物中毒、保证饲料品质等功能。

    今后,仍应加强其作用效果和机理研究,此外,葡萄糖氧化酶催化反应需消耗葡萄糖,是否对动物生产性能有负面作用还有待进一步研究。随着葡萄糖氧化酶制备提纯工艺不断发展完善,葡萄糖氧化酶将在畜牧业中发挥越来越重要的作用。

文章来源:中国酶制剂网