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饲用木聚糖酶的应用现状及作用机理

更新时间:2009-03-28

我国是农业大国,饲料工业位居世界第二。随着养殖业的迅速发展,饲料工业已成为我国经济发展的重要推动力量。越来越多的原料如小麦、糠麸、次粉、豆粕等广泛应用在饲料中,但这些原料含有大量抗营养因子,如阿拉伯木聚糖,使动物对营养成分的消化利用率降低,不利于动物的健康发育。木聚糖酶是能降解半纤维素木聚糖的一组酶系,因此在饲料中添加木聚糖酶可以水解木聚糖,从而消除抗营养因子的不利影响,提高动物对饲料中营养物质的吸收,这将给饲料工业带来巨大的积极影响。

1 木聚糖酶的来源及生产

1.1 木聚糖酶的理化性质

大多数微生物来源的木聚糖酶为单亚基蛋白,分子质量为8~145 ku,在pH值为4~7,温度40~75℃,能保持较高活性。木聚糖酶的功能区域由含有丝氨酸、脯氨酸或苏氨酸的序列连接而成,不同的连接序列决定酶的功能区域,从而影响酶与底物的结合能力[1]。木聚糖酶及其制剂的稳定性是影响其在饲料工业中应用的关键。糖基化现象会影响木聚糖酶的稳定性[2],导致木聚糖酶使用效果不一致。

1.2 不同来源木聚糖酶及分类

木聚糖酶的来源十分广泛,不同来源的木聚糖酶在机体吸收的程度和稳定性等方面存在明显差异[3-4]。因此,在添加木聚糖酶时应注意各个方面的因素,如pH值、底物浓度、内源消化酶等。目前,木聚糖酶大多是从细菌或真菌中得到的,其中细菌(放线菌、龅牙杆菌研究较多)中产生的有低分子量(小于30 ku)的碱性木聚糖酶,也有高分子量(大于30 ku)的酸性木聚糖酶。细菌来源的木聚糖酶比真菌来源的木聚糖酶耐热稳定性高,但酶活性却比真菌来源的木聚糖酶要低[5-6]。真菌(黑曲霉、链霉菌研究较多)中产生的低分子量的木聚糖酶具有较高活性,对于构建工程菌较有利,并可提高产酶效率。

根据木聚糖酶与糖苷键作用的类型,将木聚糖酶分为β-1,4-糖苷键木聚糖酶和β-1,3-糖苷键木聚糖酶两类,前者来源于陆地植物,后者多来源于海洋生物[7]。根据木聚糖酶催化区域的不同,将其分为只含单一催化区域和同时具备催化区和多重非催化区的酶两类[8]。另外,还可按木聚糖酶属F/10或G/11家族,对底物的特异性等不同角度将其进行分类[9]

参考答案: (1) 光源与烧杯之间的距离 每分钟产生的气泡数 氧气 (2) 减小实验误差(或使实验结果更准确) (3) 增大 (4) 单一变量。

1.3 木聚糖酶的生产

目前,木聚糖酶的生产主要依靠真菌和细菌等微生物发酵。发酵方法分为固体发酵和液体发酵[10]。固体发酵的培养基主要为一些农副产品,技术要求不高,设施操作较简单,生产成本也很低,重要的是没有废物的排放,绿色无污染,但生产出的木聚糖酶成分较为复杂;液体发酵法的投资和技术要求较高,但发酵工业控制较容易,所得木聚糖酶质量高。工业上,木聚糖酶的固体发酵应用较广,更受关注。木聚糖酶的生产也在不断改进,从选择酶活性最高的菌种,到诱变菌种的方法,发酵工艺的改善等各项技术都在优化。据报道,目前已从绿色木霉发酵液中分离提取了13种木聚糖酶,从黑曲霉发酵液中分离提取出了15种木聚糖酶,可见木聚糖酶的种类众多。但由于现在大多木聚糖酶是通过菌株的发酵而来,这种比较单一的生产方式使酶活力较低,因而限制了木聚糖酶的应用。因此,对木聚糖酶复合酶、木聚糖酶配合酶的研究越来越受重视,这也促进木聚糖酶的未来生产发展。

2 木聚糖酶应用于饲料中的作用机理

2.1 提高饲料养分利用率

木聚糖是组成细胞壁的成分之一,属于非淀粉多糖,具有黏性、持水性等特性,它可阻滞细胞中蛋白质、脂肪、淀粉等的释放,使动物不能高效利用养分。木聚糖酶可以破坏细胞壁的结构,使其中一些以牢固化学键连接的非淀粉多糖水解,促进细胞中营养物质的释放,提高饲料养分的利用率。而且木聚糖酶制剂可激活消化道中如蛋白水解酶、淀粉酶和脂肪酶等消化酶的活性,促使底物与内源酶充分结合,便于养分更好的消化吸收。

2.2 改善动物消化道内环境

[5] 徐良梅,陈盈霖,吕荣创,等.木聚糖酶及其畜牧业应用研究进展[J].东北农业大学学报,2016(12):93-95.

崔:谈到这个话题,我想到了您为理想的声音所采用的许多方法,而其中不少方法是我们所不多见的。比如您的座椅高度,您通常选择较低的座椅高度,使手臂与琴键几乎处于同一水平面。只有在少数作品中,如您在“范·克莱本比赛”中演奏普罗科菲耶夫的练习曲时,才会将座椅调高,请问对于座椅高度,您有怎样的思考?

木聚糖之所以为饲料中的抗营养成分,是因为它可增加食糜黏度,使营养物质与消化酶接触降低,影响家畜对养分的吸收,而且食糜可为有害微生物提供良好的生存环境,影响肠道健康。木聚糖酶可降解木聚糖,使食糜失去亲水性和黏性,从而利于营养物质的消化和扩散。研究表明[11-12],饲料中加入木聚糖酶,加快了食糜的转运,增加了家畜的进食量,促进了家畜对多种养分的吸收。木聚糖酶制剂能更好发挥木聚糖酶的作用[13],如添加包被木聚糖酶可降低肠道中食糜的pH值。

由于互联网金融的业务类型多样,形式多变,容易造成监管部门重复监管,对此,提出如下几点建议。首先,监管部门必须对互联网金融企业进行分层管理,不同的层级对应不同的监管机构,不同的层级适用的监管政策也不尽相同。监管职责的进一步明确为更好地促进互联网金融的健康发展创造了条件。其次,面对一些互联网企业规避政策的手段和变化繁多的业务,监管部门需要加大技术监控手段的投入,及时发现互联网金融企业存在的问题。进一步细化监管的相关环节、为互联网金融行业建立起一个灵活可靠的风险监测和风险预警机制。最后,实行互联网金融企业牌照制度,互联网金融主体只有通过从业资质审查,并获得相关牌照,才能经营互联网金融业务。

2.2.2 改善肠道菌群结构

(1)麻石硅铝质粗骨土:分布在杨头村、黄燕村、龙眠村大部分地区,母岩多为片麻岩和花岗岩,成土后为松散的碎屑层,土壤层较薄时,A-B层侵蚀殆尽,风化碎屑层裸露,显粗骨特征。

[15] BEDFORD M R,COWIESON A J.Exogenous enzymes and their effects on intestinal microbiology[J].Animal Feed Science and Technology,2012,173:76-85.

2.3 影响激素调节

木聚糖酶可以影响畜禽外周血激素水平[15-16],调控激素含量而提高动物物质代谢和免疫能力。木聚糖酶有调节代谢激素分泌的功能,由此提高动物的生产性能和养殖效益。

3 木聚糖酶在饲料中的应用效果

3.1 木聚糖酶在家畜饲料中的应用

饲料中加入木聚糖酶可分解或转化原料中的抗营养因子,如非淀粉多糖等,使之更易被消化和吸收,从而提高饲料养分的生物利用率。在当今饲料资源短缺的情况下,小麦、糟渣、饼粕等非常规饲料常被用来代替玉米,但利用效果不如玉米饲料。研究表明,在小麦饲料中添加木聚糖酶,可使与细胞壁结合的营养物质释放,这不仅增大了饲料中蛋白质、淀粉、脂肪的浓度,还使内源消化酶活性有较大程度的提高,因而使小麦的生物利用率与玉米等价[17-19]。可见,木聚糖酶可以提高家畜对营养物的利用率,从而改善家畜的生理机能,提高动物生产性能。

研究组术后并发症发生率显著低于对照组,分别为4.76%、19.05%,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

木聚糖酶可影响家畜消化系统的健康,木聚糖酶在某种程度上可起到调控降低家畜胃肠道中有害物质含量的作用。研究结果表明[20-21],饲粮中添加木聚糖酶(1 000 U/kg)可提高回肠内容物乙酸含量,显著提高总挥发性脂肪酸含量(P<0.05),显著增加盲肠内容物双歧杆菌数量(P<0.05)和显著降低盲肠内容物氨含量(P<0.05),并提高粗蛋白在回肠中的消化率;在小麦饲料中添加木聚糖酶,使家畜肠道绒毛密度和长度增加,减小了对肠道绒毛的损伤和绒毛上的附着物,从而降低动物腹泻等消化不良情况的出现[22]

大量研究证实,木聚糖酶可明显提高家畜的日增重量,使死亡率也明显降低。对非反刍类动物,木聚糖酶改善了因缺乏降解饲料中半纤维素的酶对营养物质吸收产生影响的现象,且对牛这类反刍类动物也依然有很好的效果[23]。总之,木聚糖酶的添加提高了家畜的生产性能,产奶量增多和产仔重量增加[24]

2016年起开始全面施行的《居住证暂行条例》为城市迁入人口提供了多项公共福利和便利。然而从社会权角度观之,利益是构成权利的要素,但不是权利的本身。权利是集资格、利益、主张和权能、自由等多重要素于一体的概念。从更为深刻的意义讲,权利的存在是一种制度规范,其功能不是个体的绝对幸福,而是消除大多数人不幸的社会根源[6]。从利益与权利的逻辑关系来看,利益可能产生于权利之前,但利益只有在权利规范形成之后才能得到稳定和长久的保障,否则,利益存在是时效性的,缺乏稳定的。《暂行条例》所能发挥的功能并不是法律意义上的“赋权”,而只是政策上的“获益”。

3.2 木聚糖酶在家禽饲料中的应用

木聚糖酶一般能使家禽日粮的表观代谢能增加6%左右[25],有效提高家禽的重量和产蛋率。研究显示,肉鸡平均日增重提高6%~7%左右,仔鸡日增重提高的幅度更为明显,蛋鸡的产蛋率和平均蛋重也有所增加。木聚糖酶还提高了家禽对氨基酸、脂肪、淀粉的吸收,在对肉鸭的研究中发现还能提高能量和粗纤维等营养物质的消化利用率,并使死亡率大大降低[26]

3.3 木聚糖酶在水产饲料中的应用

在鱼饲料中添加木聚糖酶(4 000 U/kg)[27-28],显著提高了干物质、粗蛋白和碳水化合物的消化率,鱼肠道中食糜黏度降低,肠道绒毛的数量、宽度及长度均有所增加,提高了鱼肠道系统的健康;同时,也使鱼体各种消化酶的活性增大、酶流动速度加快,提高了鱼对营养物质的吸收利用,并且鱼的非特异性免疫能力也有所增强。需要注意的是,水产动物的消化道pH值大部分为中性或弱碱性,所以在研制加入水产饲料中的木聚糖酶时,要以其在中性或弱碱性中活性较高的品种最为适宜。

4 木聚糖酶活性的影响因素

目前,酶制剂在各工业生产领域都有广泛应用,底物浓度、温度以及pH值等都为影响酶活性的因素,如何找到最适的酶制剂成为研究的重要方向。

4.1 底物浓度对木聚糖酶活性的影响

由米氏方程可知,米氏常数Km与酶反应最大速度有关。因此,要了解底物浓度与酶活性的关系,最重要的是探究Km值。研究表明[29],底物用量为3 ml(即底物浓度为Km的2.8倍)时为最适用量,可得木聚糖酶的反应速度为4.36 μg/(ml·min),仅达到最大反应速度的75%,实验误差较大。当底物浓度与Km值之比在10~100倍时,运用动力学原理测酶的活性误差较小。要确定适宜木聚糖酶底物浓度的具体范围,才能使生产中得以利益最大化。另外,在工业应用中除了底物浓度还应考虑底物的价格、溶解性、毒理等因素。

4.2 温度对木聚糖酶活性的影响

[16] 王冠颖.酶在饲料中的应用研究进展[J].饲料博览,2016(1):34-37.

4.3 pH值对木聚糖酶活性的影响

目前发现可投入商业生产的木聚糖酶约10种,但每种木聚糖酶的最适pH值都不相同,一定范围内酶活力值的变化也不相同。在饲料工业中,要根据使用条件和对象等不同情况来分析选用。木聚糖酶的最适pH值大多在4~7之间,确定最适pH值及最适pH值下的酶活,对饲料工业上的应用意义重大[31]

[8] 钟 茂,谢和芳.饲料木聚糖酶的开发[J].饲料工业,2005(14):56-59.

此外,还有很多因素影响木聚糖酶的活力。研究发现[32],反应时间、酶样的稀释程度等都是影响酶活的因素。不同离子对木聚糖酶活性影响的实验表明,一定量的镁离子、亚铁离子、钾离子、锌离子对该酶的活性有促进作用,而铜离子则有抑制作用[33-34]。因此,木聚糖酶投入使用时,要结合生产实际进行筛选,才能使生产准确又高效。

5 前景与展望

随着人们对高品质肉类需求和对食品安全重视程度的提高,绿色安全生态饲料的开发和应用十分迫切。木聚糖酶满足生态饲料发展的要求,不仅可使饲料营养成分得以充分利用,也可减少畜禽的环境污染,其在饲料工业中的应用潜力巨大。目前,木聚糖酶在饲料工业中的研究和应用取得了一定的成果,但仍然存在一些问题。为更好的将木聚糖酶应用于饲料工业当中,还需对木聚糖酶做更深入细致的研究。首先,筛选出既耐高温又能在大范围pH值内活性较高的木聚糖酶仍是今后研究的主要目标;其次,通过生物工程,基因工程等技术来优化木聚糖酶的生产和制剂工艺,降低木聚糖酶生产成本,研制高效的酶制剂仍是饲料工业研究中的努力方向。另外,针对不同饲养对象和使用条件,合理有效的使用不同来源的木聚糖酶,才能达到最佳效果。

[参考文献]

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大豆,购买于中百超市(湖北武汉),利用全自动家用榨油机进行榨油。收集得到的大豆毛油,在4500 r/min下离心5 min,取上清油液备用。采集芝麻、油菜、茶籽、花生和亚麻籽,采用实验室自榨方式分别得到 100%纯芝麻油、菜籽油、茶籽油、花生油和亚麻籽油,所选食用植物油样品具有广泛的代表性。餐厨废弃油脂,收集来自不同地方的餐厨废弃油脂 15个,经过简单的吸附脱色处理。

[3] 姚丹丹,钱宇英,石学刚.不同来源木聚糖酶在模拟胃液和肠液中的稳定性评价[J].饲料工业,2013(14):21-24.

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氧化铜作为釉里红颜料所用的着色剂,汉代出土的陶器从陶土上就可以看出,在汉代已经开始大量使用。氧化铜在低温氧化气氛中出现绿色,可在高温还原气氛中能产生红色。根据考古学者提供的资料,我国率先采用氧化铜作为发色剂是在唐朝长沙铜官窑。长沙铜官窑已经开始使用氧化铜在釉下绘制,在高温还原气氛中烧出类似釉里红效果的瓷器,但由于唐朝时期的胎质和釉料以及烧窑技术都无法和元朝时期的景德镇制瓷技术相比。

2.2.1 降低食糜黏度和停留时间

[6] 丁 强.饲用木聚糖酶的研究进展及应用[J].中国饲料,2010(3):22-25.

[7] 邱并生.耐碱性木聚糖酶[J].微生物学通报,2013(5):904.

[13] 吕秋凤,文宗雪,邵彩梅,等.小麦日粮中添加木聚糖酶对肉鸡肠道大肠杆菌数量、pH值及食糜黏度的影响[J].饲料工业,2013(2):41-44.

其中,2π|fs-fw|远大于|sin[2π(fs-fw)Δt]|,π|fs-fw|远大于|sin[π(fs-fw)Tc]|,故S2(2fw)和W2(2fs)可以忽略不计.令V=V(2fs)= V(2fw),注意Δt数值相对较大,故不等式(4)可化简为

[9] 雷洁琼.木聚糖酶的研究进展和应用[J].青海畜牧兽医杂志,2016(2):50-54.

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0统计学软件进行数据统计。等级资料用例数表示,组间比较采用秩和检验,计量资料用表示,均数比较采用单因素方差分析,以P<0.05为差异具有统计学意义。

[10] 梁方方,莫 毅,杨 琳,等.木聚糖酶产生菌的筛选鉴定及酶学性质研究[J].饲料研究,2011(3):45-47.

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随着经济的快速发展,我国交通运输事业也取得了巨大的进步,高速公路、道路的建设项目不断增多,同时交通运输管理压力增大。为了进一步提升交通运输管理效率和水平,加强现代化信息技术的研究和运用成为交通运输企业的重要任务。交通运输企业需要建立科学、完善的信息管理系统,有效对交通运输信息进行及时、有效、准确的传输和处理,进而提升交通运输的管理效率和质量,确保道路通行质量,同时减少道路安全事故,进而为社会和谐、稳定发展奠定良好的基础。

[14] 吴建军,周 樱,詹志春.木聚糖酶在动物肠道健康中的作用[J].饲料工业,2012(12):41-43.

动物肠道中如果含有大量的大肠杆菌,会造成动物腹泻等疾病,添加木聚糖酶可明显抑制肠道厌氧微生物的滋生和有害微生物的发酵,从而降低肠道有害菌的数量,并能使乳酸菌等有益菌增殖,改善家畜消化吸收不良、腹泻等肠胃疾病问题。其原因可能是在木聚糖酶的作用下,加快了食糜的胃肠排空速度,破坏了厌氧菌生存环境[14]

热稳定性较差是影响木聚糖酶生产的关键,其酶活性受温度影响较大,由于高温(75~95℃)破坏了酶的蛋白结构,这种不可逆变性会使木聚糖酶永久失活。另外,木聚糖酶在湿热和干热的不同情况下,酶活性也呈不同状态,在湿热环境下酶的失活量要比干热环境下大,因此,可以通过某些手段减缓酶失活量。将1.0 g木聚糖酶加入到10 ml油脂(豆油、鸡鸭油、液态磷脂)中,混匀后于95℃恒温烘箱中采用湿热法进行热稳定性评价[30],结果表明,油脂的加入可降低高温对木聚糖酶的破坏,如豆油或液态磷脂的加入可削弱湿热环境对木聚糖酶活性的影响,使酶活损失减少。

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张子翔:杭州是历史文化名城,又是南宋画院的所在地,历史上人才辈出、硕果累累。800多年前的临安府,南宋画院以制度周密、画风创新而云集天下艺术英才,为中国艺术史留下瑰丽画宝。在多少代画家的共同努力下,逐步形成了中国画的浙派艺术,影响着整个中国画坛。这样的创作精神和管理理念深深影响着杭州画院,1985年成立以来,积极进取、砥砺奋发,承袭了南宋画院优秀传统,造就了一支德艺双馨的艺术家队伍,创作出了一大批紧扣社会时代脉搏、记录杭城民生的优秀作品,在杭州乃至浙江的美术发展中发挥着独特而积极的作用。

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假设布尔函数具有n个输入变量{xi|1in}、m个输出变量{fo|1om},输入变量xi也被称为原始输入(Primary Input,PI)和PI信号,输出变量fo也被称为原始输出(Primary Output,PO)和PO信号.其关于PI的MPRM逻辑表达式如式(1)所示.

 
韩世强,李莎怡静,徐彩红
《粮食与饲料工业》 2018年第04期
《粮食与饲料工业》2018年第04期文献

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