纤维素酶在奶牛营养中应用探究

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1、纤维素酶在奶牛营养中应用探究　　摘要：纤维素是植物细胞壁的组成成分，也是自然界中最丰富的多糖资源之一。纤维素酶是催化纤维素水解成较小的寡糖或者低聚糖的一种酶，具有高效性和安全性。该文对纤维素酶在奶牛营养和饲料中的作用及其使用中存在的问题和发展前景进行了综述。关键词：纤维素酶；奶牛营养；应用中图分类号：S816.7文献标识码：B文章编号：1007-273X（2013）07-0067-04反刍动物特殊的消化系统，决定其可以利用大量的粗饲料，通过瘤胃发酵可提供大约70%～80%的能量需要。纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。为充分利用纤维素资源，目前许多国家已利用微生物发酵法生产纤维素酶来降

2、解纤维素，在技术研究开发方面已初见成效。纤维素酶是指能催化纤维素水解成较小的寡糖或者低聚糖的一种酶，它通过破坏纤维素内部的糖苷键而起作用，主要由各种细菌和真菌等产生。纤维素酶具有高效性和安全性，是当前开发非常规饲料及提高现有常规饲料资源利用率和提高畜禽生产性能的重要途径之一。13中国是一个农业大国，纤维废弃物数量巨大。据统计，我国每年有农作物秸秆9亿～13亿t，甘蔗渣400多万t，森林采伐加工纤维剩余物1000多万t[1]。对于反刍动物，粗饲料的有效供给十分重要，虽然只有约50%的纤维素能被其很好地消化利用，但它依然是反刍动物能量的主要来源[2]。开发和利用纤维素作为饲料来源，对解决我国饲料

3、资源紧张具有重大现实意义，也是促进我国畜牧业可持续发展的有效途径。因此，饲用纤维素酶将在未来的动物生产中具有不可低估的作用。1粗纤维对反刍动物的作用及提高粗纤维利用率的措施1.1粗纤维对反刍动物的作用粗纤维是反刍动物的一种必需营养素，对维持动物胃肠道的健康起着重要作用。其主要功能有：提供能量；控制采食量；维持瘤胃正常生理功能；促进胃肠道的消化吸收；维持乳脂率和产奶量。但是粗饲料也存在自身固有的营养缺陷，容积大、适口性差、采食量低、粗蛋白含量低，总能高但消化能低等。虽然随着作物育种和先进栽培技术的发展，粗饲料在家畜体内的消化率有所提高，但低消化率依然是限制反刍动物能量摄入的主要因素[3]。1.

4、2提高粗纤维利用率的措施提高粗饲料利用价值的关键在于破坏植物细胞壁，弱化或破坏木质素与纤维素或半纤维素之间的酯键，促进纤维素和半纤维素在瘤胃内的发酵，软化粗饲料，提高其适口性。13对粗纤维行之有效的加工方法主要有物理、化学和生物学方法。物理方法是将粗饲料切短及粉碎，破坏纤维素的结构，增加其与消化液的接触面积。该方法在提高粗饲料适口性与采食量方面有一定作用，但对提高粗饲料的营养价值作用不大。化学方法是利用化学试剂对粗饲料进行处理，使其内部化学结构发生改变，更易被瘤胃微生物所消化，主要方法有碱化法和氨化法。生物学方法主要是利用酶制剂-复合纤维素酶对粗纤维进行处理，该方法有用量小、可明显提高饲料利

5、用率、安全系数高、使用方法简便等优点，具有广阔的应用前景。2纤维素酶的分类及作用2.1饲用纤维素酶的分类纤维素酶的种类很多，根据功能的差异分为3类，即内切纤维素酶、外切纤维素酶、β-葡萄糖苷酶[4]。①内切纤维素酶（又称内切-β-1，4-葡聚糖酶，羧甲基纤维素酶）。主要作用：在纤维素酶分子内部随机断裂β-1，4-糖苷键，将长链纤维素分子截短，产生大量小分子纤维素，如纤维素糊精、纤维二糖及葡萄糖；②外切纤维素酶（又称外切-β-1，4-葡聚糖酶、微晶纤维素酶或纤维二糖水解酶）。主要作用：可将短链的非还原性末端纤维二糖残基逐个切下。③β-葡萄糖苷酶。主要作用：可将纤维二糖及其他低分子纤维糊精水解成

6、葡萄糖或芳基残基。13实际上在分解晶体纤维素时任何一种酶都不能单独裂解晶体纤维素，只有这3类酶共同存在、协同作用方能完成水解过程。2.2饲用纤维素酶的作用反刍动物瘤胃内微生物自身能够合成一定量的纤维素酶，使粗饲料的消化吸收受到一定程度的限制。有研究证实，外源酶在瘤胃和十二指肠内都具有稳定的活性[5]。外源性纤维素酶可以提高纤维素在瘤胃内的消化率，增加可利用能量的摄入[3]。使用酶制剂可以：①打破细胞壁。纤维素是植物体内的重要结构性多糖，是细胞壁的主要组成成分。细胞壁阻碍畜禽体内消化酶与细胞内营养物质的接触，纤维素酶与半纤维素酶、果胶酶等协同作用，可破坏植物的细胞壁，使细胞内营养物质外泄，从而

7、被淀粉酶和蛋白酶等内源酶进一步降解，所以除了细胞壁被降解供能外，还提高了胞内物质的消化率，从而有效地提高了饲料的有效能值。②补充内源酶不足。反刍动物体内虽有一定量的分解纤维素的微生物存在，但其产生的纤维素酶有限。添加纤维素酶可补充内源酶的不足，提高动物对粗纤维的利用率。③消除抗营养因子。日粮中添加纤维素酶后，在半纤维素酶、果胶酶等共同作用下，可将植物性饲料中的纤维素、半纤维素、果胶等大分子物质降解为单糖和寡糖