编者按: 葡萄糖氧化酶属于氧化还原酶,在医药和工业生产上得到了广泛应用。作为一种新型的饲料添加剂,其可发挥抗氧化剂、酸化剂、益生素的作用,但目前其在畜牧生产上的应用研究较少。研究葡萄糖氧化酶制剂在畜牧业中应用效果和作用机制具有现实意义,能为生产无毒副作用、不污染环境、低药物残留的绿色饲料添加剂提供新的思路。
我国的饲料添加剂工业起步于
20世纪
80年代初,经过
20多年的发展,饲料添加剂已从注重畜产品、水产品的数量转变到品质上来。在现代配合饲料中,常使用多种维生素、鱼粉和油脂类,以获得蛋白质、维生素和无机盐等营养成分的平衡。然而,其中的一些成分如脂肪、维生素
A、胡萝卜素等易氧化变质,甚至产生过氧化物等有害物质,危害畜禽健康。另外,大规模集约化饲养,大量的药物及其他添加剂的使用造成畜禽应激伤害及疾病的易感性。因此如果在饲料中添加一些安全性高、效果好的抗氧化剂,便可以有效地避免上述不利影响、减少饲料营养物质损失和氧化损伤。
生产实践中,常用的两种抗氧化剂为维生素
E和硒制品,其中维生素
E和有机硒价格较高,且无机硒——
亚硒酸钠是一种剧毒品,吸收率较低,且与其他微量元素互相影响。葡萄糖氧化酶作为抗氧化剂已被广泛应用于医学和食品方面,而在畜牧业方面应用研究较少。
早在
1904年,人们就发现了葡萄糖氧化酶
(GOD)。由于对其商业价值认识不足,所以没有引起人们的重视。直到
1928年
Muller进一步通过试验才肯定了其酶的作用,把它归人脱氢酶。以后许多研究者对该酶的性质作了大量的工作,尤其对葡萄糖氧化酶的辅基——黄素腺嘌呤二核苷酸
(FAD)做了深入的研究,并给予详细的说明。
Keilin等对黑曲霉的葡萄糖氧化酶的动力学及其作用形式也做了较详细的研究。
1961年国际生化协会酶委员会将该酶的系统名称叫做
B—
D一葡萄糖氧化酶,编号为
E.
C.
1134。
1 葡萄糖氧化酶的酶学性质 葡萄糖氧化酶属于氧化还原酶,分两类,即以
FAD作辅基的酶和不需
FAD作辅基的酶。葡萄糖氧化酶粗制品呈淡褐色,精制品呈淡黄色,易溶于水,完全不溶于乙醚、氯仿、丁醇和甘油等物质,而质量分数为
50%的丙酮和质量分数为
60%的甲醇可使其沉淀。分子量为
150000 D左右
(来源于不同菌种的葡萄糖氧化酶,其分子量略有差别
),最大光吸收波长为
377 nm和
455 nm。在紫外光下无荧光,但在热、酸或碱处理后具有特殊的绿色。固体酶制剂在
0℃下保存至少稳定两年,在
-15℃下稳定
8年。
GOD在
4-45℃条件下较稳定,温度上升至
70℃
,活力几乎降至零。
GOD在
pH值
4~
9范围内较稳定,当
pH值达到
7左右稳定性好。
GOD专一作用于
B-D-葡萄糖,对其他单糖的作用效率很低。葡萄糖氧化生成葡萄糖酸的最适反应
pH值为
5.5~
5.7,最适反应温度为
30-32℃。该酶不受乙二胺四乙酸、氰化钾及氟化钠抑制,但受氯化汞、氯化银、对氯汞苯甲酸和苯肼抑制。一般要求
GOD每毫克酶的活力单位达
100U/
mg以上。
2 葡萄糖氧化酶的催化特性 葡萄糖氧化酶的催化反应,按条件不同有三种形式:在没有过氧化氢酶存在下,生成葡萄糖酸和过氧化氢;在有过氧化氢酶存在下,生成葡萄糖酸;在有乙醇和过氧化氢酶存在下,过氧化氢同时被用于乙醇的氧化作用,生成葡萄糖酸、乙醛和水。
3 葡萄糖氧化酶的生产 葡萄糖氧化酶广泛分布于动植物及微生物体内。由于在动植物体中含量较少,提取上有一定的局限性,较少采用。鉴于霉菌产生葡萄糖氧化酶的能力强,便于大规模生产,目前国内外均采用微生物发酵法生产葡萄糖氧化酶,产生葡萄糖氧化酶的主要菌种有细菌
(如弱氧化醋酸菌
)和霉菌
(如黑曲霉、米曲霉、点青霉等
)。
4 在畜禽养殖业中的应用 作为国家允许使用的饲料酶制剂之一,葡萄糖氧化酶是一种新型的酶制剂。从理论上讲葡萄糖氧化酶促生长的作用机理为:①消除肠道病原菌的好氧生存环境,保持肠道菌群生态平衡;②改善肠道酸性消化环境;③保护肠道上皮完整;④解除肠道霉菌毒素中毒。
葡萄糖氧化酶可以解除饲料中真菌毒素的危害,提高动物免疫能力,替代药物促生长剂使用。袁松龄等
(1997)用葡萄糖氧化酶与常规使用的氟哌酸防治雏鸡白痢沙门氏菌病进行比较试验。结果证明,鸡白痢沙门氏菌经蛋传递感染的空白对照组的雏鸡成活率是
78.57%,经强毒株攻毒后,保护率由
51.73%提高到
64.29%
~70.37%,与氟呱酸常规剂量的保护率
67.36%基本相当,而雏鸡增重率明显高于氟哌酸组
。
祁文有
(2003)报道,葡萄糖氧化酶在正常情况下对因大肠杆菌等引起的腹泻有明显的预防作用。另外,试验组内因性别鉴定错误而存在的公鸡羽毛颜色格外有光泽。
吕进宏
(2004)报道,加有葡萄糖氧化酶的青贮饲料对长膘的牛有利,其原因是葡萄糖氧化酶消耗青贮的氧气,提高青贮物内的缺氧程度,促进厌氧性乳酸菌的增殖,加快发酵过程,降低
pH值,抑制有害细菌的繁殖,避免异常发酵,最终保证青贮质量。李焰
(2004)报道,在
AA肉鸡的基础日粮中添加
0.15%饲用葡萄糖氧化酶制剂,能显著提高
AA肉鸡的生产性能、饲料转化率、抗病能力和成活率。李焰
(2005)报道,在父母代蛋种鸡育成料中添加葡萄糖氧化酶,对由大肠杆菌等引起的肠道腹泻有明显的预防作用。在
AA肉鸡饲料中添加葡萄糖氧化酶,试验全期料肉比减少
6.7%
(P<0.05),
日增重提高
5~31%
(P<0.05),死亡率降低
5%
(P<0.05),而且葡萄糖氧化酶对大肠杆菌病有明显的预防及治疗作用
。张晓云等
(2005)试验发现,在
26周龄的海兰褐蛋鸡的基础日粮中添加不同剂量的葡萄糖氧化酶能提高蛋鸡的生产性能和经济效益,葡萄糖氧化酶能提高饲料中粗蛋白、钙和磷的代谢率,能改善蛋品质、提高哈氏单位、降低蛋黄中胆固醇的含量、改善蛋壳质量,能促进盲肠内容物中乳酸杆菌的增殖、抑制大肠杆菌的繁殖,能明显提高总蛋白和白蛋白的含量、降低肌酸激酶的活性
。
(摘自《河南畜牧兽医》,2007,第9期)