唐茂妍，劉俊奇，陳旭東

（北京華美生物科技有限公司，北京 101118）

飼料酶制劑在動物生產(chǎn)中的作用日益受到重視，酶制劑的應(yīng)用研究也受到廣泛的關(guān)注。飼用酶制劑特別是非淀粉多糖酶（NSP）能顯著降低動物消化道食糜黏度，從而提高飼料養(yǎng)分的利用率，表現(xiàn)為動物生產(chǎn)性能的改善。但是，食糜黏度的形成速度以及高黏度食糜的抗營養(yǎng)作用的機理還鮮見報道。本文將從酶制劑作用的敏感指標——食糜黏度入手，探討谷物飼料在消化道的黏度形成及黏度對養(yǎng)分利用率和動物生產(chǎn)性能的影響，闡述非淀粉多糖與黏度的關(guān)系，從而為體外模擬消化法評估飼料酶制劑效果選擇適宜指標，為飼料酶的有效應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 非淀粉多糖與黏度

1.1 非淀粉多糖的種類

碳水化合物是一類重要的營養(yǎng)素，在動物飼糧中占一半以上，因來源豐富、成本低而成為動物生產(chǎn)中的主要能源。碳水化合物包括單糖、低聚糖或寡糖和多聚糖。近年來有人提出了非淀粉多糖的概念，認為NSP主要指位于植物性飼料原料細胞壁、細胞間質(zhì)中非淀粉質(zhì)的結(jié)構(gòu)多糖和膠質(zhì)的總稱。NSP主要由纖維素、半纖維素、果膠和抗性淀粉（阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、葡糖甘露聚糖等）組成。NSP分為不溶性NSP（如纖維素）和可溶性NSP（阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖）。具有抗營養(yǎng)作用的是水溶性非淀粉多糖（包括半纖維素和果膠），其中最重要的抗營養(yǎng)因子是阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖。

1.2 非淀粉多糖的化學(xué)特性

存在于細胞壁、細胞間質(zhì)中的NSP，本身就是一個大的聚合體，同時分子間也緊密結(jié)合在一起，甚至與其他分子或基團如蛋白質(zhì)、脂肪和金屬離子等形成錯綜復(fù)雜的連接方式。而這種復(fù)雜的連接方式則決定了原料的消化率和養(yǎng)分的利用率[1]。這些紛繁的連接方式主要包括：氫鍵，NSP多聚體本身結(jié)構(gòu)上帶有大量的羥基（-OH），羥基相互之間以氫鍵形成一條細長且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體，而且不同分子間也可以氫鍵更緊密的結(jié)合在一起；酯鍵，阿拉伯木聚糖和果膠中苯環(huán)上的羧基可與羥基以酯鍵連接，此為形成體；共價鍵，NSP可與其他分子或基團如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、金屬離子等以共價鍵結(jié)合。

1.3 黏度概念及形成

黏度的基本定義為液體受外力作用移動時，分子之間產(chǎn)生磨擦阻力的量度，叫做黏度。黏度一般有5種表示方式，即動力黏度、運動黏度、恩氏黏度、雷氏黏度和賽氏黏度。通常動物營養(yǎng)中的黏度指的是動力黏度，其定義為面積1mm2、相距1 m的兩平行板以1 m·s－1的相對速度運動時的阻力。磨擦阻力越大，黏度越大，磨擦阻力越小，黏度越小。

液體的黏性大小，用黏度（黏性系數(shù)）表示，黏度的國際單位為帕·秒。黏度是流體的一種屬性，不同流體的黏度數(shù)值不同。同種流體的黏度與溫度顯著相關(guān)，而與壓強幾乎無關(guān)。氣體的黏度隨溫度升高而增大，液體則減小。

動物飼糧配方中使用NSP含量較高的原料，最突出的作用就是提高了食糜的黏性，由于NSP具有強大的吸水能力，可與水分子直接作用增加溶液的黏度，且隨多糖濃度的增加而增加，一般來說，木聚糖可吸附10倍于其重量的水分。1 g可溶性NSP可吸附13.5 g水分，1 g非可溶性 NSP可吸附 6.15 g水分。同時，NSP分子本身或者分子間可通過氫鍵、酯鍵和共價鍵等連接方式相互作用，纏繞成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種作用過程能引起溶液黏度大大增加，甚至形成凝膠。因此，可溶性NSP在動物消化道內(nèi)能使食糜變黏，進而阻止養(yǎng)分接近腸黏膜表面，最終降低養(yǎng)分消化率。食糜黏度的大小主要與帶電荷的基團、分子的大小和濃度有關(guān)。當(dāng)濃度增加時，NSP分子間發(fā)生交互作用，形成一個相互連接的帶狀區(qū)域，甚至呈膠體狀態(tài)[2-3]。

2 食糜黏度的抗營養(yǎng)作用

2.1 黏度抗營養(yǎng)作用表現(xiàn)

大部分學(xué)者認為直接影響動物生長性能的原因是可溶性的NSP部分，事實上不可溶解部分的影響力雖不如前者直接有力，但對食糜在消化道通過時間及保水力也有較大影響。非淀粉多糖的抗營養(yǎng)性一般歸結(jié)為可溶性NSP的作用，主要表現(xiàn)為降低飼料營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，影響日糧的轉(zhuǎn)化效率和動物的生產(chǎn)性能；引起動物消化道形態(tài)和生理的變化，一些水溶性NSP可使動物消化器官增大或變重；與消化道中的生理活性物質(zhì)（例如消化酶、膽汁鹽，甚至脂類、膽固醇等）結(jié)合；與消化道后段微生物區(qū)系相互作用，形成厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生大量毒素，抑制動物生長；產(chǎn)生黏性糞便，影響畜舍和周圍環(huán)境，產(chǎn)蛋雞還會污染蛋品等。

2.2 食糜黏度抗營養(yǎng)機理

2.2.1 食糜黏度對養(yǎng)分消化的影響

食糜黏度增加，溶質(zhì)的擴散速度下降，減慢食糜的消化速度，進而減慢營養(yǎng)物質(zhì)從日糧中溶出的速度。分子越大，高黏度對這些分子的擴散速度的影響越大，高黏度會使食糜內(nèi)各組分混合不勻，從而妨礙食糜內(nèi)的糖、氨基酸和其他養(yǎng)分向腸黏膜的移動。脂肪有效消化的先決條件是乳化，而乳化需要有力的混合作用。在高黏度的黑麥日糧中，牛脂的消化比豆油受的影響更嚴重。養(yǎng)分在高黏度條件下消化率的降低并不受黏度源的影響。

2.2.2 食糜黏度對消化酶作用的影響

黏稠的非淀粉多糖可與腸道內(nèi)的酶絡(luò)合，從而阻止酶同其底物發(fā)生反應(yīng)。在飼喂大麥時，腸道食糜中胰酶活性降低是因為腸道食糜黏度的增高[4]。飼喂高含量β-葡聚糖大麥時會造成動物胰臟肥大，這顯然是由于胰臟為代償胰酶與非淀粉多糖相結(jié)合而增強分泌的結(jié)果。飼喂生豆粕時也會造成胰臟肥大，其原因也與此類似。此外，腸內(nèi)高黏度環(huán)境會降低腸內(nèi)的pH，而pH低則會刺激胰臟分泌[5－6]。

2.2.3 食糜黏度對消化道微生物的影響

食糜黏度增加會提高細菌繁殖率。富含養(yǎng)分的食糜處于溫暖濕潤的腸道環(huán)境中，是細菌的理想培養(yǎng)基。肉雞采食小麥日糧時，腸內(nèi)沙門氏菌增多，沙門氏菌可分解膽鹽，而膽鹽不足則使脂肪的消化率降低。原因可能是食糜通過消化道的速度降低從而降低了菌群的移動，故而為細菌的生長、繁殖提供了一個穩(wěn)定的環(huán)境而使細菌得以在小腸上段大量定居下來。這就會加劇宿主和細菌之間為獲取養(yǎng)分的競爭。相反，低黏度則會導(dǎo)致細菌數(shù)量的減少。采食大麥日糧的肉雞會因細菌的這一作用而使腸道重量顯著增加，若向日糧中添加酶則會使腸道重量減輕 16%～29%[7]。

2.2.4 食糜黏度對腸道運動的影響

水溶性非淀粉多糖使腸內(nèi)容物呈濃稠的膠凍樣質(zhì)地，從而減慢了腸內(nèi)食糜通過消化道的速度，幼齡肉雞的耗料量會下降，但并非總是下降，雖然食糜通過消化道的速度隨食糜黏度的增高而減低，但腸道的運動實際上卻加強了。Low報道，腸道運動加強可增強內(nèi)源性蛋白質(zhì)、水分、礦物質(zhì)和脂肪酸的分泌[8]。這些物質(zhì)過度分泌入腸腔會增加養(yǎng)分的消耗，并且在這類谷物喂量達到一定水平時會發(fā)生濕糞問題。

3 小結(jié)

飼料中非淀粉多糖的抗營養(yǎng)作用首先是因其造成消化道食糜黏度的增加，而養(yǎng)分消化率的降低是其抗營養(yǎng)作用的外在表現(xiàn)。由此可見，通過體外模擬消化試驗時，“食糜”黏度的改善程度是評估復(fù)合酶效果的最直接、最敏感指標。飼料中非淀粉多糖的存在使得非淀粉多糖酶的應(yīng)用成為必要，并且飼料中NSP的種類與含量決定著非淀粉多糖酶的種類和活性配比。因而測定飼料中非淀粉多糖的含量是制定合理復(fù)合酶制劑配方的前提。

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