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木聚糖是麦类谷物中非淀粉多糖最主要的组成,不能被单胃动物消化,并可增加食糜黏度,阻碍营养物质的消化吸收,故木聚糖被称为饲料中的“抗营养因子”之一。这严重阻碍了麦类同粮的开发和应用。在麦类日粮中添加木聚糖酶是消除木聚糖抗营养作用的最有效手段之一。大量研究表明麦类日粮中添加木聚糖酶能有效降解木聚糖,使禽畜肠道食糜黏度降低,同时破坏植物细胞壁,有利于营养成分的释放,还能提高内源性消化酶的活性,促进养分消化吸收,从而减少排泄物对环境的污染;酶水解产物低聚木糖和木糖能增加肠道有益菌的增殖,降低禽畜的腹泻率。木聚糖酶不仅能有效的消除麦类日粮中木聚糖的抗营养作用,还能增加禽畜对饲料的利用率,进而提升其生长性能,在饲料中具有广阔应用前景。
木聚糖酶作为一种生物活性物质,不像其他营养因子具有营养作用,它是通过其生物活性降解抗营养物质而发挥作用的,但酶活性易受环境因素的影响。木聚糖酶的特殊性给其在饲料中应用带来了很大的难题。来源不同的木聚糖酶,性质存在很大差异,所以在木聚糖酶应用于饲料之前,需要对其性质作全面的评价。小麦日粮中添加木聚糖酶能提高禽备的生长性能,但饲料中木聚糖酶的添加量没有明确的指导和规定。由于成本问题饲料中添加的木聚糖酶量少,而且饲料中存在较多干扰因素,使得饲料终产品木聚糖酶活力的检测困难,不利于饲料产品质量的监控。
本论文研究内容分为以下3部分:
1.饲用木聚糖酶酶学基本性质研究选用广州市博仕奥生化技术研究有限公司提供的饲用木聚糖酶,对其酶学基本性质进行研究,为其在饲料中的应用提供理论指导。结果表明该木聚糖酶是一种嗜温、偏酸性的木聚糖酶,其活力为1824U/g,在pH4.0～6.0之间活力较稳定,最适pH值为5.0,大于pH8.0基本无酶活力,最适温度为50℃,大于70℃基本无酶活力。干燥的饲用木聚糖酶活力高温条件下较稳定,但含16％水分时对高温敏感,易失活。离子浓度为2.25mmol/L时,铜和锰离子对该木聚糖酶有抑制作用,锌、钾、镁、钠和钙离子有激活作用,铁和钻离子基本上无影响;铜离子对木聚糖酶的抑制作用最明显,浓度为2.25mmol/L时相对酶活力为33.73%,22.5mmol/L时酶活力完全被抑制。该木聚糖酶的Km值为3.616mg/mL,说明对底物燕麦木聚糖的亲和力强,适用于饲料中消除木聚糖的抗营养作用。
2.麦类日粮中添加木聚糖酶对蛋鸡生长性能的影响选健康、体重相近的9周龄海南灰蛋鸡200羽,分成4个处理组和1个对照组,每个组5个重复,每个重复8羽。动物管理按照鸡场日常管理进行。对照组、处理1、处理2、处理3和处理4在麦类基础饲料中木聚糖酶添加量分别为:0g/t、70g/t、100g/t、200g/t和300g/t。结果表明麦类基础饲料中添加200g/t和300g/t木聚糖酶的蛋鸡平均同增重有增加趋势,但增重不显著(P＞0.05),添加70g/t和100g/t平均日增重反下降,300g/t与100g/t的处理组相比,日增重有显著的增加(P＜0.05);添加300g/t木聚糖酶能使料重比下降,但不显著(P＞0.05),与70g/t和100g/t相比,显著地降低料重比(P＜0.05)。蛋鸡饲喂不添加木聚糖酶麦类日粮,其小肠食糜和空肠回肠食糜的相对黏度相近且偏高。添加木聚糖酶能使蛋鸡空肠回肠食糜的相对黏度降低,但差异不显著(P＞0.05),其中添加300g/t木聚糖酶,空肠回肠食糜的相对黏度最低。
3.配合饲料中木聚糖酶活性微量检测研究本研究建立并优化了饲用木聚糖酶活性微量检测方法——酶联吸附分析法(ELSA),检测下限为10-4U/mL,比DNS法灵敏1000倍。该方法的检测结果稳定性不太理想,批内变异系数为40.29%,批间变异系数为85.98%,但在一定的可控范围内,与建立的“饲料添加木聚糖酶活力评价分级表”相结合可以克服检测方法稳定性不足的影响,从而有效解决饲料添加木聚糖酶的检测问题。用ELSA检测配合饲料中木聚糖酶的活性仅为饲用木聚糖酶活性的10%～20%,说明饲料环境对该饲用木聚糖酶活性具有较强的抑制作用。
本论文通过对饲用木聚糖酶的酶学基本性质以及其添加到麦类日粮中的应用进行研究评价,建立了木聚糖酶活性微量检测方法,为饲料终产品木聚糖酶活性的监控和进一步研究木聚糖酶在动物体内的作用机制奠定基础。研究工作旨在建立配合饲料中木聚糖酶应用效果的评价体系,为规范饲用木聚糖酶商品化打下良好基础。