α淀粉酶在畜禽生產(chǎn)中的作用機理及應用進展

1、a -淀粉幅在畜禽生產(chǎn)中的作用機理及應用進展摘要隨著近代酶技術(shù)及生物技術(shù)的進展，高效能生物活性物質(zhì)一一酶制劑已能大規(guī)模地工業(yè)化生產(chǎn)，并被應用于飼料工業(yè)中，許多實驗和實際應用結(jié)果都說明，飼用酶制劑作為一種飼料添加劑能有效地提高飼料的利用率、增進動物生長和防治動物疾病的發(fā)生，與抗生素和激素類物質(zhì)相較，具有卓越的平安性，引發(fā)了全世界范圍內(nèi)飼料行業(yè)的高度重視。飼用酶種類繁多，淀粉酶作為其中的一種，在畜禽生產(chǎn)中取得了相當好的成效。本文要緊介紹淀粉酶的組成、大體性質(zhì)和在畜 禽生產(chǎn)中的應用。關(guān)鍵詞：a-淀粉酶 畜禽生產(chǎn)作用機理應用進展正文：1、a -淀粉酶的簡介% -淀粉酶的概念淀粉酶是一類能分解淀粉糖甘鍵

2、的酶的總稱，普遍存在于動植物和微生物 中，是利用最先、用途最廣、工業(yè)產(chǎn)量最大的酶制劑品種。依照水解淀粉酶的方 式，淀粉酶要緊可分為四大類：a -淀粉酶(a -amylase)、B -淀粉酶(B -amylase)、葡萄糖淀粉酶 (glucoamylase )和異淀粉酶(isoamylase)?？?其中，a -淀粉酶(a -1, 4-葡聚糖-4-葡聚糖甘酶，)多是胞外酶，其作用于淀粉時可從分子內(nèi)部隨機地 切開淀粉鏈的a -1, 4糖甘鍵，而生成糊精和還原糖，產(chǎn)物的結(jié)尾殘基碳原子構(gòu) 型為a -構(gòu)型，故稱a -淀粉酶。-依a -淀粉酶產(chǎn)物不同可將它們分為糖化型和液化型兩種：液化型a -淀粉酶，能將淀

3、粉酶快速液化，其終產(chǎn)物為寡聚糖和糊精：糖化型a -淀粉酶有較強的酶切活性，在水解可溶性淀粉時，隨著水解時刻的延長而產(chǎn)生寡聚糖，麥芽糖直至葡 萄糖。依照其利用條件能夠分為低溫型、中溫型、高溫型、耐酸耐堿型。按產(chǎn)生 菌不同又能夠分為細菌、真菌、植物和動物淀粉酶。研究說明所有a -淀粉酶均為分子量在 50ku左右的單體，由經(jīng)典的三個區(qū)域（A、B、C）組成：中心區(qū)域 A由一個（B /a） 8圓筒組成；區(qū)域 B由一個小 的B -折疊突出于B 3和a 3之間組成；而C-結(jié)尾球型區(qū)域 C那么由一個 Greek-key 基序組成，為該酶的活性部位，負責正確識別底物并與之結(jié)合。為維持a-淀粉酶的結(jié)構(gòu)完整性和活性

4、，至少需要一個能與之緊密結(jié)合的Ca2+,而Cl-往往是a -淀粉酶的變構(gòu)激活因子，而且在所有Cl-依托性的a -淀粉酶中，組成催化三聯(lián)體的殘基都是嚴格保守的。一具有淀粉結(jié)合位點（SBD）的a -淀粉酶的三維模型圖微生物a -淀粉酶在pH穩(wěn)固，pH 4以下容易失去活性，酶活性的最適pH為5-6,每分子酶含1克原子Ca2+, Ca2+對淀粉酶有穩(wěn)固作用，可減少因加熱、加酸 所引發(fā)的變性，還可愛惜淀粉酶不受蛋白酶的水解，但Ca2+濃度太高對酶的活性有抑制作用。a -淀粉酶中含必然量的糖類殘基，對維持酶的穩(wěn)固性有重要阻礙； 一些微生物酶蛋白中缺乏暴露的SH鍵或二硫鍵，這可能使酶具有耐熱、耐酸堿的特性。

5、出二、a -淀粉酶的作用機理a-淀粉酶（a -1, 4-葡聚糖-4-葡聚糖甘酶，），以糖原或淀粉為底物，從分子 內(nèi)部切開a -1 , 4鍵而生成糊精和還原糖，產(chǎn)物的結(jié)尾的葡萄糖殘基C1碳原子為a -構(gòu)型。a -淀粉酶關(guān)于直鏈淀粉的作用，第一步是將直鏈淀粉任意地迅速降解 為小分子糊精、麥芽糖和麥芽三糖，第二步緩慢地將第一步生成的低聚糖水解為 葡萄糖和麥芽糖。由于a-淀粉酶不能切開支鏈淀粉分支點a-1, 6鍵，也不能切開a -1 , 6鍵周圍的a -1 , 4鍵，但能越過度支點而切開內(nèi)部的a-1 , 4鍵，因此水解產(chǎn)物中除含葡萄糖、麥芽糖之外，還殘留系列具有a-1, 6鍵的極限糊精和含四個或更多葡

6、萄糖殘基的a-1, 6鍵的低聚糖。：9：3、a -淀粉酶在畜禽生產(chǎn)中的應用畜禽生產(chǎn)事實上是高度組織化了的體內(nèi)合成和分解的結(jié)果，它包括消化、吸 收、代謝、同化等一系列生理生化現(xiàn)象。因此，在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，第一面臨著如 何解決營養(yǎng)物質(zhì)進入體內(nèi)后，盡可能多的被機體所消化、吸收。最近幾年來，酶 制劑的應用被看做是提高畜牧業(yè)生產(chǎn)效率的有效手腕之一。% -淀粉酶在豬生產(chǎn)中的應用a -淀粉酶在斷奶仔豬中的應用斷奶仔豬體內(nèi)消化酶系統(tǒng)尚未發(fā)育成熟，斷奶后從吸收易消化的初乳，轉(zhuǎn)為 以谷物為主的日糧，常造成消化不良引發(fā)的腹瀉，因此，在仔豬飼料中添加以淀 粉酶、蛋白酶、脂肪酶為主的外源酶制劑，對內(nèi)源酶進行調(diào)整。彌補仔豬

7、初期各 類消化酶的缺乏，保證仔豬正常消化吸收功能。前蘇聯(lián)科學家在初期斷奶仔豬日 糧中添加淀粉糊精酶，使得日增重提高,碳水化合物消化率提高。據(jù)美國有關(guān)資料報導，Collier在初期斷奶仔豬日糧中補充酶制劑（含蛋白酶、淀粉酶、葡 聚糖酶）。結(jié)果實驗組比對照組日增重提高了25%,飼料轉(zhuǎn)化率提高了 %0 ：10：a -淀粉酶在育肥豬中的應用在生長肥育豬飼料中添加以淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶為主的外源酶制劑，具 要緊作用是改善飼料的營養(yǎng)價值。西德學者曾多次進行育肥豬添加復合酶制劑的實驗研究，在以大麥為主的日糧中，添加 的復合酶制劑，結(jié)果為：實驗組比對 照組生長速度提高 ，飼料利用率提高 。% -淀粉酶在養(yǎng)禽

8、業(yè)中的應用a -淀粉酶在肉雞生產(chǎn)中的應用在中國，肉雞飼料以玉米和豆粕為主，玉米一豆粕型日糧屬于低粘度日糧。 過去多數(shù)的研究以為玉米較其他禾谷類飼料容易消化吸收，且可不能引發(fā)肉雞食 糜粘度升高，因此其在肉雞中不存在消化不良的問題，研究以為玉米中淀粉消化 率高達98%o但Pack （1995）測定玉米淀粉、脂肪在肉雞回腸消化率時發(fā)覺其淀 粉消化率只有 82% （421日齡），同時發(fā)覺玉米中許多營養(yǎng)物質(zhì)的消化發(fā)生在后 腸，而后腸養(yǎng)分的吸收率較低，只能提供少量可利用能量。Noy （ 1995）在顯微鏡下觀看到肉雞回腸結(jié)尾存在大量未消化的玉米胚乳微粒，這說明肉雞對玉米的 消化率并非象想象中的那么高。豆粕

9、中除含蛋白酶抑制劑、植物凝集素之外，還 含有約7%的非淀粉多糖，如：阿拉伯木聚糖、果膠和a-半乳糖甘類寡聚糖，這些物質(zhì)不能被家禽消化道酶消化。在IRTA S進行的一個肉雞實驗說明，當肉雞日糧中豆粕含量為40%時，添加a -半乳糖甘酶（5009/t）,豆粕的代謝能提高了11%。Fransi等（1999）在飼料中添加a -半乳糖甘酶，家禽對大豆粕中氨基酸和 蛋白質(zhì)消化率提高了35%,可消化氨基酸提高了 68%。生產(chǎn)型日糧中添加有淀粉酶、中性蛋白酶和脂肪酶組成的復合酶制劑，提高日糧總能代謝率37%,粗蛋白代謝率1622%,肉雞日增重提高一 ，飼料轉(zhuǎn)化率改善一 %。歐洲51個 實驗結(jié)果說明玉米一豆粕型

10、日糧中添加一種叫“愛維生1500”的商品酶制劑（含蛋白酶、淀粉酶和木聚糖酶）可使肉雞的體增重提高, FCR改善。a -淀粉酶在蛋雞生產(chǎn)中的應用在蛋雞日糧中添加適量的酶制劑，有利于雞體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的沉積，提高蛋雞 的生產(chǎn)性能。在蛋雞日糧中添加必然比例的酶制劑（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶）能使可溶性非淀粉多糖（NSP）,如纖維素、半纖維素、B-葡聚粉、木聚粉、果膠分解成可利用的多糖類，并能有效破壞細胞壁中非水溶性屏障性抗營養(yǎng)因子，進而有利于細胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的釋放，同時有效減緩水溶性 NSP致使的食糜粘度過大，從而提高飼料利用率，降低糞便粘度，有效減少臟蛋數(shù)量，腸道內(nèi)有害微生物的繁衍及降低排泄物中有機物的含

11、量，具有必然的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。：13：% -淀粉酶在反芻動物中的應用粗飼料是全世界反芻動物生產(chǎn)的支柱，但由于粗飼料細胞壁消化率的限制， 由粗飼料轉(zhuǎn)化為肉和奶制品的效率有限。植物細胞壁占常規(guī)粗飼料干物質(zhì)含量的 4070%。即便在超級理想的飼喂條件下，細胞壁在整個消化消化道的降解率仍 低于65% o因此，粗飼料消化率低下是限制反芻動物生產(chǎn)性能充分發(fā)揮的一個重 要因素?？?從20世紀60年代開始，人們就試圖通過添加外源酶制劑來改善粗飼 料的消化率?，F(xiàn)現(xiàn)在，取得了比較顯著的成效。大量的實驗結(jié)果和生產(chǎn)實踐已說 明，在飼料中添加外源酶制劑（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等）可改善肉牛的日增 重和飼料轉(zhuǎn)化率，明

12、顯提高奶牛的產(chǎn)奶量，對反芻動物生產(chǎn)性能的提高有明顯的增進作用?？墒?，由于反芻動物消化道內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)消化和代謝的復雜性，這些結(jié)果具有專門大的不穩(wěn)固性。% -淀粉酶在水產(chǎn)動物中的應用目前，酶制劑的研究要緊集中在外源酶在畜禽飼料中的應用，在水產(chǎn)動物生 產(chǎn)中的應用還處于試探時期。魚類對蛋白質(zhì)的要求專門高，蛋白質(zhì)水平一樣要求 在4050%,這是因為魚類體內(nèi)蛋白酶的活性高，淀粉酶的活性低。據(jù)營養(yǎng)學方 面的研究，魚類對蛋白質(zhì)的消化利用率為7893%,對淀粉的消化利用率只有26 46%。因此，大多數(shù)魚類不能充分利用淀粉作為能量，于是蛋白質(zhì)除組成魚體 蛋白之外，還要作為能源消耗掉，會造成蛋白質(zhì)的浪費，由于蛋白質(zhì)是

13、昂貴的飼 料原料，因此魚蝦飼料價錢都比較昂貴。在飼料中添加淀粉酶和糖化酶后，能夠 補充水產(chǎn)動物嚴峻缺乏的淀粉酶，將淀粉的消化吸收率提高到80%以上，從而起到增加飼料能量、提高飼料利用率、減少蛋白質(zhì)作為能量消耗的作用，進而達到 降低飼料本錢的目的。：15：4、5 -淀粉酶的進展前景我國人均占有糧食不足400kg,糧食的欠缺是困擾我國飼料工業(yè)進展的要緊因素。因此，要選擇有利于節(jié)約糧食資源的畜牧業(yè)進展道路，提高飼料利用率，充分利用有限的糧食資源取得盡可能多的畜產(chǎn)品。a -淀粉酶等酶制劑的利用，能有效的解決那個問題，從目前在生產(chǎn)、實驗中的實際應用成效能夠看出，具作為飼料添加劑用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中已成為必然

14、。最近幾年來我國酶制劑工業(yè)蓬勃進展，品種和產(chǎn)量也在不斷增加?？墒峭瑖?外酶制劑行業(yè)相較尚有必然的差距。國外a-淀粉酶發(fā)酵水平達到900U/ml ,而我國常溫a -淀粉酶活力為 300500U/ml ,而且我國a -淀粉酶劑型、品種和生產(chǎn)菌 株都很單一。為適應畜牧業(yè)經(jīng)濟進展的需要，應增強a -淀粉酶以下幾個方面的研究：a -淀粉酶下游工程的研究，研制不同酶制和不同劑型的酶制劑；增強菌 種的挑選和誘變育種工作；增強基礎(chǔ)理論的研究，如a -淀粉酶的飼喂方式及最正確用量與其他添加劑間的彼此作用等。：15：/、結(jié)：在畜禽飼料中添加a-淀粉酶，能顯著提高畜禽對飼料的消化吸收，增進生長，降低飼料本錢，而且作

15、為一種綠色飼料添加劑，它的利用具有平安性，有 利于畜牧業(yè)生產(chǎn)走上經(jīng)濟節(jié)約型的進展道路，在畜牧業(yè)生產(chǎn)中具有里程碑式的意 義。參考文獻：1陳運中 淀粉酶的性質(zhì)和分類J武漢糧食工業(yè)學院學報1990, 1: 15-222韓萍 魏云林a -淀粉酶低溫適應性分子機制的研究進展 微生物雜志 2006, 26: 43 Janecek,S a -amylase family:Molecular biology and evolution J Prog Biophys Mol Biol 1997,67:67-974李金霞 蔡桓 路福平等 地衣芽抱桿菌耐高溫a-淀粉酶基因在大腸桿菌中的克隆表達及其產(chǎn)物的分泌J生物技

16、術(shù)1994, 4 (3): 1-55 Feller G,Bussy,O,Houssier,C,et and functional aspects of chloride binding to Alteromonas haloplanctis a-amylase Bio Chem,1996,271:23-836 Aghajari N,Feller G,Gerday C,et al Structural basis of a -amylase activation by chloride J Protein Science,2002 11:1-4357孫連海a -淀粉酶結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的研究河北農(nóng)業(yè)大學2006: 4-58張樹政 酶制劑工業(yè)M 北京科學出版社1998: 456-4869錢海豐 趙曉娟 趙心愛a -淀粉酶基因表達的調(diào)控J西北農(nóng)業(yè)學報200312 (4)10 陳喜斌 飼料學 科學出版社188-18911