甘露低聚糖及其酶的研究与应用

!! "，# ! 甘露聚糖酶简称!! 甘露聚糖酶，是 一类能够水解含!! "，# ! 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。 !! 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!! 甘露聚糖酶的开发和利用研究进入了 一个新阶段。 " 甘露低聚糖的作用机制 "$" 调节免疫防御 近年来大量研究表明，肠相 关淋巴组 织（ %&’(）主 要 由 机 体 免 疫 细 胞 和 肠 淋 巴组织构成，%&’( 在体内具有非特异性免疫和特 异性免疫作用。其中非特异性免疫是阻止病原菌 侵入体内的第一道防线，在非特异性免疫反应初 期，巨噬细胞在吞噬和杀灭入侵微生物过程中起 着重要作用。最近研究表明，在体外系统中将巨 噬细胞直接放入甘露低聚糖中，或将甘露低聚糖 喂给大鼠时，均能激活巨噬细胞。胃肠道特异性 免疫反应的关键部分主要是抗体（)*&）系统，粘膜 )*& 能抑制入侵菌和毒素在肠上皮附着，通过抗 体依赖性细胞介导的细胞毒作用直接杀死细菌。
甘露低聚糖的作用机制主要是干扰肠道病原 菌的定植。甘露低聚糖为细菌提供了丰富的甘露 糖源，从而可避免细菌与肠壁的亲和。由于甘露 低聚糖不 会 被 消 化 酶 降 解 并 携 带 病 原 体 通 过 肠 道，因此可以起到防止病原菌定植于肠道的作用。 病原菌不能利用甘露低聚糖作为供其生长的能量 来源，而有益细菌可以被甘露低聚糖激活。这表 明甘露低聚糖可促使有益菌成为肠道优势菌群。 "$, 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。-./0 等（"112）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 2+$3 4 、3"$5 4 和 +5$# 4 ，其中对黄曲霉毒素的 结合能力主要取决于 67 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 67 值为 5$2 时比 67 值 #$3 时要强，甘露低聚糖的添 加量在 388 9 "888 :* ; <* 饲料范围内结合力呈上 升趋势。 + !! 甘露聚糖酶的作用方式及其水解产物
日增重，使猪的生长性能得到很大的提高。饲料
中添加!! 甘露聚糖酶能显著提高猪对干物质、 粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物的消化能
力，也可提高饲料的消化能。在猪的整个饲养阶
段日粮添加!! 甘露聚糖酶，日饲料消耗量、料肉 比、饲养周期都得到明显的降低，平均日增重有了
很大的提高。
- 结语 甘露聚糖是植物半纤维素的主要成分，!! 甘
书讯
#《饲料工业是个很大的行业》（《(901 ’ &))) 年全国饲 料工业发展纲要（试行草案）》纪念集）&& 元。
#《饲料工业与 D>E》&& 元。
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+88+ 年第 +8 期
添加剂
中国饲料
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甘露低聚糖及其酶的研究与应用
农业部动物营养重点开放实验室 关荣发 王淑彩 许梓荣
甘露低聚糖又称甘露寡聚糖，是从酵母培养 细胞壁中提取的一类新型抗原活性物质，广泛存 在于魔芋粉、瓜儿豆胶、田菁胶及多种微生物细胞 壁内。由于它不仅具有低热、稳定、安全无毒等良 好的理化性质，还具有保护肠道和提高免疫力等 作用，国外已将其作为饲料添加剂广泛用于饲料 工业。
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究数据显示，!! 甘露聚糖酶促进了肉鸡的日增重 和饲料利用率（>?@?6 等，(990）。 1+& 提高猪的生长性能 %A?8 等（(990）试验表 明，在饲料中添加!! 甘露聚糖酶，可显著提高猪 的采食量、饲料利用率、日增重；日粮粗纤维含量
相同时，在饲料中添加!! 甘露聚糖酶可减少猪 粪的排泄量。#?BB?C 等（(999）研究表明，在仔猪阶 段，日粮添加!! 甘露聚糖酶，能显著提高仔猪的 采食量，促进饲料利用率，提高仔猪的生长速度和
酯酰化的程度有关。底物本身的物理状态也会影
响酶对底物的作用，如结晶状态的甘露聚糖不易
被降解。甘露聚糖经!! 甘露聚糖酶作用后，通 过 "#$% 或纸层析方法分析，主要产物是低聚糖 （一般 & ’ () 个残基），产物聚合度的大小与酶和 底物的来源有关，但相对来说产生单糖（甘露糖）
很少或根本不产生。
* !! 甘露聚糖酶水解甘露聚糖的影响因素 *+( 不同结构、不同组成的甘露多糖对酶水解的 影响 由于构成多糖的单糖类型、聚合度、糖键连
接及排列方式、糖基上羟基的取代情况等各异，导
致不同的多糖在溶解度、粘度等性质上存在着明
显的差别，这极大影响了!! 甘露聚糖酶的水解。 试验表明：难溶性的甘露多糖一般较可溶性的甘
露多糖难水解；糖成分复杂的一般较成分简单的
难水解；糖基上羟基被取代的一般较未取代的难
水解；多分支侧链的甘露多糖一般较线状的水解
露聚糖酶可降解半纤维素为甘露低聚糖被动物利
用，不仅充分利用了饲料资源，同时也显著提高了
动物的生长性能和免疫力。!! 甘露聚糖酶因其 良好的水解半纤维素的能力，可生成品质好的甘
露低聚糖，正成为研究的热点。
［通讯 地 址：杭 州 市 浙 江 大 学 饲 料 所，邮 编：
*())&ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ］
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!! 甘露聚糖酶是水解 "，# !!! = ! 吡喃甘 露糖为主链的内切水解酶，作用底物主要是半乳
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中国饲料
&))& 年第 &) 期
甘露聚糖、葡萄甘露聚糖、半乳葡萄甘露聚糖以及
甘露聚糖。不同来源的!! 甘露聚糖酶对不同来 源的底物作用深度及其水解产物是不相同的。! ! 甘露聚糖酶水解底物的方式和深度主要与"! 半乳糖残基和葡萄糖残基在主链中的位置、含量、
慢；聚合度低的一般较聚合度高的水解慢。
*+& 不同来源的!! 甘露聚糖酶对水解的影响 不同来源的!! 甘露聚糖酶对!! 甘露多糖具
有不同的水解能力。研究表明：对于瓜胶半乳甘
露聚糖，枯草杆菌 , ! -) 的!! 甘露聚糖酶的水 解率为 - . ，而源于黑曲霉的水解率为 (& . ；对 于咖啡豆半乳甘露聚糖，它们的水解率分别为 */ . 和 -0 . 。 *+* 其他酶类对!! 甘露聚糖酶水解的影响 其他一些糖苷水解酶类与!! 甘露聚糖酶一起作 用时，能有效地加快底物多糖的水解，提高多糖的
水解率。如!! 甘露聚糖酶与"! 半乳糖苷酶、! ! 甘露聚糖苷酶共同作用于半乳甘露聚糖时，水 解会更加迅速、彻底。
1 !! 甘露聚糖酶在养殖业中的应用 1+( 提高鸡的生长性能 !! 甘露聚糖酶已被证 实能提高玉米 ! 豆粕型日粮鸡的饲料转化率，并 促进肉鸡及火鸡的日增重和饲料利用率，提高蛋
鸡的生产性能。2345678 等（(990）研究表明，在产 蛋初期的前 (& 周，在饲料中添加!! 甘露聚糖酶，
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 有佐剂作用，因而添加适量的甘露低聚糖还可显
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。 "$+ 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。
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可增加鸡蛋的重量约 )+* : ; 只（# < )+)-）；产蛋期 的第 (& 周到第 &1 周，在饲料中添加!! 甘露聚糖 酶可使蛋鸡的日产蛋量提高 )+= . ’ (+)= . ；&1 周以后添加，日产蛋量可增加约 (+- . 。研究也 表明，!! 甘露聚糖酶能增加产蛋初期鸡蛋的重 量，可延迟高峰后期的产蛋率的下降。肉鸡的研