飼用非淀粉多糖酶的作用機理及其對畜禽生產性能的影響

摘要：非淀粉多糖（NSP）廣泛存在于麥類、玉米芯等常用飼料原料中，是飼料中主要抗營養因子，對畜禽生產造成重大影響。NSP酶作為NSP的有效消除手段，其具有分解抗營養因子，保護腸道健康，提升消化吸收率，增加養殖收益等作用，被廣泛應用于現代畜禽養殖業中。本文主要描述NSP酶的作用機理，詳細介紹其在畜禽生產中的應用研究進展。

關鍵詞：非淀粉多糖（NSP）；非淀粉多糖酶；抗營養因子；作用機理；畜禽生產

非淀粉多糖（NSP）是由若干單糖通過糖苷鍵連接成的多聚體，非淀粉多糖主要分為三大類，即纖維素、半纖維素性聚糖和果膠聚糖。飼料中的NSP主要包括木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等。NSP在甘蔗渣、麥麩、玉米芯、麥稈等作物中含量很多。NSP對于畜禽生長，腸道發育、腸道微生物區系建立等方面均具有重要作用，但其中一部分NSP也是畜禽飼糧中主要的抗營養因子，降低畜禽對營養物質的吸收利用率，增加食糜黏度，導致有害微生物在腸道內滋生。因此，NSP酶在現代畜禽養殖中被大量使用，能提高飼料轉化效率，改善腸道內環境，提升養殖效益。

NSP酶是一類可降解非淀粉多糖的酶，包括纖維素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶和果膠酶等。NSP酶可有效消除NSP，主要表現在降低食糜黏度、破壞植物細胞壁、有助益生菌繁殖、抑制有害微生物生長、改善腸道形態等。

1.1 降低食糜黏度

麥類作為主要的飼料原料，其含有大量的NSP，經動物咀嚼，與消化液混合后，其很容易形成黏稠的食糜，降低食糜在腸道中的排空速度，且營養物質被包裹在其中，阻擋了營養物質與腸道的有效接觸，從而影響畜禽對飼料營養的消化吸收。

1.2 破壞植物細胞壁

植物細胞外包裹著細胞壁，細胞壁主要由纖維素和果膠等物質組成，單胃動物破壞細胞壁，因此其細胞內營養物質無法釋放得到充分利用。纖維素酶、果膠酶等可以有效破壞植物細胞壁，使細胞內營養物質得到釋放，被單胃動物吸收利用。

1.3 調控腸道微生態環境

NSP使食糜黏度增加，減慢腸道排空速度，致使有害厭氧菌在腸道內滯留時間過長，長生大量毒素，對腸道健康造成巨大威脅。NSP酶可將非淀粉多糖降解成甘露寡糖等益生元物質，該類物質是腸道益生菌生長必需物質，有助于益生菌的定植，通過益生菌的競爭、奪氧及產酸等作用，有效抑制有害菌的增殖，實現維護腸道健康的作用。

1.4 改善腸道組織形態

高黏度食糜具有高親水性，使得腸道內食糜表面不動水層增厚，氧、氨基酸、糖類等物質與小腸絨毛的接觸減少，導致小腸絨毛變短、變細，隱窩變淺等組織形態變化，影響腸道健康，NSP酶可減低食糜黏度，從而維護腸道正常組織形態。

2.1 纖維素酶

2.1.1 纖維素酶特點 纖維素酶是降解β-1，4-糖苷鍵的一類酶的總稱，一般為復合酶系，主要包括C1酶、CX酶和β-葡萄糖苷酶，纖維素酶的最適pH一般在4.5～6.5。C1酶是最先作用于纖維素的酶，破壞纖維素鏈的結晶結構。CX酶繼續分解活化纖維素、分解β-1，4-糖苷鍵的纖維素酶。β-葡糖苷酶可將短鏈多糖分解為葡萄糖。當前用于生產飼料工業用纖維素酶的大多為真菌，細菌和放線菌較少，主要包括木酶、黑曲霉、青霉、根霉、反芻動物瘤胃菌、芽孢桿菌等。高等動物體內缺乏纖維素酶，而植物飼料中含有大量纖維素，影響細胞內應用物質的吸收，纖維素酶可與半纖維素酶、果膠酶共同作用分解植物細胞壁，釋放出細胞內容物。

2.1.2 纖維素酶應用有研究表明，纖維素酶可改變玉米秸稈的化學成分，顯著提高粗蛋白質含量，飼喂纖維素酶可顯著提高西門塔爾牛的干物質采食量、平均日增重和經濟效益。萬里強等研究表明，在青貯中加入纖維素酶，可有效分解纖維素，并產生有機酸，降低pH，達到抑制雜菌生長，延長青貯飼料的貯藏期的目的。在麥麩比例較高的肉雞飼料中添加纖維素酶，結果表明，纖維素酶可提高日增重，料肉比呈下降趨勢。在蛋雞飼料中添加纖維素酶，可提高產蛋率，蛋殼質量明顯提升。纖維素酶能改善豬的飼料轉化效率，改善腸道內環境，降低消化道疾病發生率，有效分解大麥型飼料中的抗營養因子，提升豬肉質量。

2.2 木聚糖酶

2.2.1 木聚糖酶特點 木聚糖是半纖維素的主要成分，存在于所有植物性原料中。木聚糖酶可部分降解木聚糖，產生低聚木糖。木聚糖酶通常是一組酶，而非一個酶，主要由β-1，4-內切木聚糖酶、α-L-阿拉伯糖苷酶等組成，可降解絕大部分的木聚糖類半纖維素。木聚糖酶根據菌種來源不同包括木霉木聚糖酶、酵母木聚糖酶和細菌木聚糖酶。此外，還有阿魏酸酯酶、阿拉伯呋喃糖等新型酶，可與木聚糖酶協同作用，更加迅速分解木聚糖。

2.2.2 木聚糖酶應用 研究表明，在豬玉米—大豆型飼料中添加木聚糖酶，木聚糖酶可使飼料轉化率提高6.0%。在小麥基礎飼糧中添加木聚糖酶，豬生長性能顯著提高。木聚糖酶可有效提高肉仔雞對小麥—玉米—豆粕型飼料的采食量，改善飼料轉化效率。Aboagye等配制木聚糖酶和β-葡聚糖酶的酶溶液，并按照40毫升/公斤飼料的添加量處理干草，飼喂給綿羊。結果顯示，試驗組綿羊日增重顯著高于對照組，但干物質采食量無明顯差異。然而，Atrian等研究表明，纖維素酶和木聚糖酶可顯著提高荷斯坦奶牛對苜蓿干草干物質采食量，但在增重指標方面與Aboagye等試驗結果一致。但當酶制劑的添加量達到1.95%后，奶牛全程增重呈下降趨勢

2.3 甘露聚糖酶

2.3.1 甘露聚糖酶特點甘露聚糖酶是一類能夠水解以β-1，4-D-吡喃甘露糖為主鏈的內切水解酶的總稱，按照反應最適pH，分為酸性甘露聚糖酶和中性甘露聚糖酶，在自然界廣泛存在。甘露聚糖酶可將甘露聚糖分解成甘露糖和甘露寡糖等，其中，甘露寡糖是有效的益生元，有助于腸道中乳酸菌、雙歧桿菌等益生菌的增殖，從而抑制有害菌生長，維持腸道微生態平衡。

2.3.2 甘露聚糖酶應用王慧康等的研究表明，甘露聚糖酶能有效提升肉仔雞胰蛋白酶活性86%以上，提升糜蛋白酶活性69%以上。仔豬飼喂100克/噸的β-甘露聚糖酶，能提升飼料利用率，并減少仔豬死亡。飼料中甘露聚糖含量與回腸末段食糜黏度呈正相關，而添加甘露聚糖酶后，黏度顯著降低。有研究表明，β-甘露聚糖酶可促進胰島素和IGF-1的分泌，在應激狀況下，效果更明顯。β-甘露聚糖酶可增強肉雞的免疫器官指數，血清中IgM、IgA含量顯著提高，激活T淋巴細胞，提高免疫力。甘露聚糖酶解后生成甘露寡糖，甘露寡糖可減少有害菌繁殖，避免腸道損傷。

2.4 β-葡聚糖酶

2.4.1 β-葡聚糖酶特點

β-葡聚糖酶是一類能降解谷物中β-葡聚糖的水解酶類的總稱，能夠作用于β-1，3和β-1，4糖苷鍵，將β-葡聚糖降解為寡糖類物質，對麥類和谷類細胞壁中的β-葡聚糖具有高效降解作用，對提升營養物質的消化吸收率具有重要意義。β-葡聚糖酶最適溫度為37～40℃，最適pH為5.0～6.0。

2.4.2 β-葡聚糖酶應用反芻動物可借助其瘤胃微生物分解β-葡聚糖，因此β-葡聚糖酶主要用于豬、雞等單胃動物。余東游研究證明，β- 葡聚糖酶可有效分解大麥型飼料中的葡聚糖酶，仔豬ADG提升20.66%，飼料轉化率提高8.87%。Newman在仔豬的大麥型飼料中添加β- 葡聚糖酶， 日增重和飼料轉化率分別提高了11%和16%。

2.5 果膠酶

2.5.1 果膠酶特點 果膠酶是一類降解半乳糖醛酸的水解酶類的總稱，主要包括果膠甲基酯酶、多聚半乳糖醛酸酶等，在這些酶配合作用下，才能降解果膠，果膠酶的最適pH為3.5～5.5，最適溫度為45～50℃。工業生產果膠酶可來源于霉菌、芽孢桿菌等微生物，其中黑曲霉在生產中使用最廣泛。

2.5.2 果膠酶應用 果膠酶可降解果膠，降低食糜黏性，提高動物生產性能。有研究發現，果膠酶可有效解除肉雞生長抑制，提高雛雞日增重，同時降低肝臟脂肪含量和血清膽固醇含量，減少肝病的發生。研究表明，果膠酶可以提升肉雞的能量利用率以及氨基酸消化率，緩解因賴氨酸和蛋氨酸缺乏所造成的負面影響。果膠酶對小腸絨毛高度等腸道組織形態也有正面影響。果膠酶和纖維素酶共同作用，可分解植物細胞壁。有研究表明，添加500毫克/公斤果膠酶，可有效降低玉米秸稈、苜蓿青貯飼料的NDF含量，微生物產酸增加，pH降低，使青貯飼料更容易被奶牛消化吸收，提高養殖效益。

基金項目：遼寧省農業重大專項“飼料質量安全控制及低蛋白飼料（2019JH1/10200002）”。

作者簡介：李洪根（1983-），男，碩士，高級畜牧師。研究方向：動物營養與飼料科學。