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可在猪日粮中加入一些纤维降解酶!但效力有限,无须降解混合的β-葡聚糖的酶

pig3332021-01-13 17:40:02

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纤维素是谷物中另一种主要的纤维成分,通常占谷物中总纤维的20-30%。纤维素是仅含有葡萄糖的同多糖,由结晶区域和非晶区域组成。在结晶区域,葡萄糖单元的长的线性链被氢键紧密地排列和固定这使得发酵几乎是不可能的。

虽然猪不擅长发酵膳食纤维,但幸运的是,有许多纤维降解酶可用,但重要的是特定的酶与底物相匹配。

 

猪日粮中许多饲料成分的纤维含量很高,而且由于猪发酵膳食纤维的效率不是特别高,故可在猪日粮中加入一些纤维降解酶。然而,与所有酶的情况一样,重要的是特定酶与底物相匹配,并且由于猪日粮中所含纤维类型的广泛变异性,并非所有的碳水化合物都适用于所有日粮。谷物和谷物副产品中的三种主要纤维是阿拉伯木聚糖、纤维素和混合连接β-葡聚糖。这三种纤维的结构和发酵性能大不相同。

 

生猪

 

阿拉伯木聚糖

 

阿拉伯木聚糖通常占谷物和谷物副产品中所有纤维的50-60%。阿拉伯木聚糖由木糖主链组成,主链上有阿拉伯糖,半乳糖和乙酰基的侧链。在某些情况下,酚酸例如阿魏酸和香豆酸被连接至侧链,这使得阿拉伯木聚糖和木质素之间能够连接。为了提高阿拉伯木聚糖的发酵能力,常在猪日粮中添加木聚糖内切酶。然而,特别是在以玉米或玉米副产品为基础的日粮中,很难证明添加木聚糖酶的积极效果,而如果将木聚糖酶添加到以小麦为基础的日粮中,能量消化率通常会增加。造成这种差异的原因可能是内切木聚糖酶只水解主链中木糖单元之间的键,而不水解侧链中的键。后肠中的微生物合成阿拉伯呋喃糖苷酶的能力较低,该酶是水解连接侧链中两个阿拉伯糖单元的酯键所必需的。因此,在日粮中添加阿拉伯呋喃糖苷酶可能也很重要。木质素是发酵的主要障碍,要提高阿拉伯木聚糖的发酵能力,必须从侧链中去除酚酸,因为它们与木质素相连。这可以通过添加能够水解阿拉伯木聚糖侧链与阿魏酸或香豆酸之间的键的酯酶来实现。因此,在日粮中同时添加阿拉伯呋喃糖苷酶、阿魏酸酯酶、香豆酸酯酶和木聚糖酶,可以增加纤维发酵的机会。

 

纤维素

 

纤维素是谷物中另一种主要的纤维成分,通常占谷物中总纤维的20-30%。纤维素是仅含有葡萄糖的同多糖,由结晶区域和非晶区域组成。在结晶区域,葡萄糖单元的长的线性链被氢键紧密地排列和固定这使得发酵几乎是不可能的。相反,在无定形区域,葡萄糖链的排列不那么紧密,这些区域有可能被发酵。内切葡聚糖酶,外切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶是无定形纤维素发酵所必需的,但据信这3种酶都是由后肠菌群产生的,因此无定形纤维素会被猪部分发酵。目前尚不清楚是否可以通过添加外源酶来增加这种发酵,尽管某些所谓的混合酶可能含有水解纤维素中葡萄糖单元之间β-1.4键所需的内切葡聚糖酶,但猪日粮中通常不包含纤维素降解酶。

 

混合连接的β-葡聚糖

 

一些谷物和谷物副产品中存在的混合连接的β-葡聚糖比纤维素中的长葡萄糖单元链接得更不紧密,因为β1.3连接在葡萄糖链中插入纽结,从而阻止相邻链之间的紧密链接。需要2种酶,内切β1.3葡聚糖酶和内切β1.4葡聚糖酶来水解混合连接的β-葡聚糖中的键,这两种酶都由猪后肠中的微生物群表达。因此,混合连接β-葡聚糖几乎完全在猪后肠中发酵,无需向日粮中添加这些外源酶。

 

结论

 

阿拉伯木聚糖和纤维素占大多数谷物和谷物副产品中纤维的70-80%。由于阿拉伯木聚糖是这些纤维中最主要的组分,因此外源性碳水化合物降解酶的研究主要集中在该组分上。然而,阿拉伯木聚糖的成功降解可能不仅包括木聚糖酶来水解主链中木糖单元之间的酯键。混合物中还包含脱支化酶阿拉伯呋喃糖苷酶,阿魏酸酯酶和香豆酸酯酶,则可能获得更大的水解度。由于效力有限,猪饲料中通常不添加纤维素降解酶,并且不需要降解混合的β-葡聚糖的酶,因为后肠微生物表达了水解这些组分所需的酶。

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