甘露低聚糖及其酶的研究与应用_关荣发

2002年第20期中国饲料

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添加剂

甘露低聚糖及其酶的研究与应用

农业部动物营养重点开放实验室　　关荣发　王淑彩　许梓荣

　　甘露低聚糖又称甘露寡聚糖,是从酵母培养

细胞壁中提取的一类新型抗原活性物质,广泛存在于魔芋粉、瓜儿豆胶、田菁胶及多种微生物细胞壁内。由于它不仅具有低热、稳定、安全无毒等良好的理化性质,还具有保护肠道和提高免疫力等作用,国外已将其作为饲料添加剂广泛用于饲料工业。

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、甘露多糖(包括甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖等)的水解内切酶,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葡萄糖、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生产中起着重要的作用。近年来随着对自然界半纤维素资源的开发及其在饲料工业和养殖业中的应用,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。

1　甘露低聚糖的作用机制

1.1　调节免疫防御　近年来大量研究表明,肠相关淋巴组织(GALT)主要由机体免疫细胞和肠淋巴组织构成,GALT在体内具有非特异性免疫和特异性免疫作用。其中非特异性免疫是阻止病原菌侵入体内的第一道防线,在非特异性免疫反应初期,巨噬细胞在吞噬和杀灭入侵微生物过程中起着重要作用。最近研究表明,在体外系统中将巨噬细胞直接放入甘露低聚糖中,或将甘露低聚糖喂给大鼠时,均能激活巨噬细胞。胃肠道特异性免疫反应的关键部分主要是抗体(IgA)系统,粘膜IgA能抑制入侵菌和毒素在肠上皮附着,通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用直接杀死细菌。甘露低聚糖在激活免疫应答上也有一定作用。由于源自微生物的特殊多糖在加入疫苗时具,著提高抗体反应能力,从而加强疫苗的保护效能。甘露低聚糖除具有辅剂和抗原特性之外,还有能刺激肝脏分泌甘露糖结合蛋白,从而影响免疫系统的作用。这种结合蛋白可结合细菌被囊,从而启动免疫系统产生应答反应。1.2　调节非免疫防御　胃肠道非免疫防御系统主要组成成分为内源微生物群,而内源微生物群又常分为有益微生物群(如双歧杆菌属、真杆菌属、乳酸杆菌属)和有害微生物群(如大肠杆菌属、产气夹膜梭菌属、葡萄球菌属),其中有益微生物菌群多覆盖在胃肠道上皮,起着阻止病原微生物定植在肠粘膜组织上的作用。

甘露低聚糖的作用机制主要是干扰肠道病原菌的定植。甘露低聚糖为细菌提供了丰富的甘露糖源,从而可避免细菌与肠壁的亲和。由于甘露低聚糖不会被消化酶降解并携带病原体通过肠道,因此可以起到防止病原菌定植于肠道的作用。病原菌不能利用甘露低聚糖作为供其生长的能量来源,而有益细菌可以被甘露低聚糖激活。这表明甘露低聚糖可促使有益菌成为肠道优势菌群。1.3　吸附霉菌毒素　近年来大量研究表明,甘露低聚糖可通过物理吸附或直接结合霉菌毒素,消除毒素对机体的有害影响。研究发现,甘露低聚糖可结合玉米赤霉烯酮。Raju等(1998)模拟肉鸡消化道体外试验表明,甘露低聚糖对黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和猪曲霉毒素的结合率分别为82.5%、51.6%和26.4%,其中对黄曲霉毒素的结合能力主要取决于pH值、毒素的浓度及所用的甘露低聚糖的剂量。研究表明,结合力在pH值为6.8时比pH值4.5时要强,甘露低聚糖的添加量在500～1000mg/kg饲料范围内结合力呈上升趋势。

2　β-甘露聚糖酶的作用方式及其水解产物

β-甘露聚糖酶是水解1,4-β-D-吡喃甘

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