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葡萄糖氧化酶(GOD)是一種需氧脫氫酶，能專一地氧化β-D-葡萄糖成為葡萄糖酸和過氧化氫，在有過氧化氫酶存在的情況下，生成葡萄糖酸和水，并在此過程中消耗氧氣。經(jīng)旋光測定，GOD反應(yīng)的最初產(chǎn)物不是葡萄糖酸，而是中間產(chǎn)物δ-葡萄糖酸內(nèi)酯，而后δ-葡萄糖酸內(nèi)酯以非酶促反應(yīng)自發(fā)水解為葡萄糖酸。 早在1904年人們就發(fā)現(xiàn)了GOD，但沒有引起足夠的重視。1928年Muller首先從黑曲霉的無細(xì)胞提取液中發(fā)現(xiàn)GOD。我國自1986年開始研究GOD的制備提純工藝，1998年正式投入生產(chǎn)，1999年農(nóng)業(yè)部將其定為12種允許使用的飼料酶制劑添加劑之一。 1 葡萄糖氧化酶(GOD)的特性 高純度葡萄糖氧化酶為淡黃色粉末，易溶于水，分子量為150KD左右，最大光吸收波長為377nm和455nm。葡萄糖氧化酶的作用溫度為30℃～60℃，固體酶制劑在0℃下保存至少可穩(wěn)定2年，在-15℃下可穩(wěn)定8年。葡萄糖氧化酶穩(wěn)定的pH范圍為4.0～8.0，具有很好的穩(wěn)定性。一般來說，酶反應(yīng)受底物濃度的影響不大。葡萄糖濃度在5%～20%，反應(yīng)速度幾乎不變。 2 葡萄糖氧化酶的作用機(jī)理 葡萄糖氧化酶作為一種新型的綠色添加劑有其獨特的作用方式。與普通酶制劑不同，它并不是通過改善營養(yǎng)素的消化利用和減輕抗?fàn)I養(yǎng)因子的方式來改善對動物生產(chǎn)性能的影響。其方式可能是一方面通過與飼料中葡萄糖作用而產(chǎn)生的葡萄糖酸來發(fā)揮作用，另一方面，葡萄糖氧化酶在與葡萄糖作用過程中消耗氧氣，使消化道更易形成厭氧環(huán)境，促進(jìn)厭氧有益菌的增殖。綜合起來葡萄糖氧化酶通過在腸道中的作用可能起到酸化劑和益生菌的作用。 葡萄糖酸是一種有機(jī)酸，它能夠降低腸道pH值，提高飼料的酸結(jié)合力，增殖有益菌，抑制有害菌，并且低的pH值可以促進(jìn)腸道蠕動，提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。G.Biage等（2006）通過體外和體內(nèi)試驗報道了葡萄糖酸在仔豬上的應(yīng)用，體外試驗顯示，經(jīng)過4h、8h、24h的發(fā)酵試驗，盲腸液中的氨顯著減少；發(fā)酵24h后，總脂肪酸、乙酸、丙酸、n-丁酸、乙酸丙酸比、乙酸+丁酸與丙酸比都極顯著的增加。飼養(yǎng)試驗結(jié)果表明，與對照組相比，葡萄糖酸使仔豬的平均日增重分別提高了13%～14%，并且葡萄糖酸增加了空腸的總短鏈脂肪酸量。即葡萄糖酸可以改善仔豬腸道健康狀態(tài)，提高其生產(chǎn)性能。葡萄糖酸能夠到達(dá)大腸，刺激乳酸菌的生長，Takamitsu等（2002）應(yīng)用葡萄糖酸及與其有相似結(jié)構(gòu)的山梨醇和葡萄糖研究了葡萄糖酸的發(fā)酵模式，結(jié)果顯示，葡萄糖酸較后兩者發(fā)酵慢，其主要被乳酸菌所發(fā)酵并且刺激丁酸鹽的產(chǎn)生，葡萄糖酸可能會像益生元一樣發(fā)揮作用。葡萄糖酸具有類似益生元的性質(zhì)，在小腸中很少被吸收，但當(dāng)它到達(dá)腸道后段時，能夠被那里棲息的菌群所利用，生成丁酸。丁酸是一種短鏈脂肪酸（SCFA），SCFA能快速被大腸粘膜吸收，為大腸上皮細(xì)胞提供能量，其中丁酸又是對刺激腸上皮細(xì)胞生長、促進(jìn)鈉和水吸收效率效果最好的SCFA，而且眾多報道證實丁酸鹽能夠抑制腸癌。因此，葡萄糖酸除了發(fā)揮酸化劑的作用外，可能還通過其在腸道后段的發(fā)酵產(chǎn)物-n-丁酸而發(fā)揮更為重要的作用。 3 葡萄糖氧化酶的功能 3.1 消除腸道病原菌生存環(huán)境 葡萄糖氧化酶催化腸道內(nèi)的葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸和過氧化氫。此反應(yīng)過程可消耗腸道內(nèi)的氧氣，為厭氧有益菌的增殖制造厭氧環(huán)境；同時有益菌大量增殖形成微生態(tài)競爭優(yōu)勢，抑制了大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌存活，從而控制有害菌的感染，提高機(jī)體免疫力；反應(yīng)產(chǎn)物葡萄糖酸可降低胃腸內(nèi)pH值，為乳酸菌生長制造酸性環(huán)境；反應(yīng)生成的過氧化氫具有滅菌作用，當(dāng)過氧化氫積累到一定濃度時，直接抑制大腸桿菌、沙門氏菌、巴氏桿菌、葡萄球菌、弧菌的生長繁殖。葡萄糖氧化酶形成的這種厭氧環(huán)境，在治療畜禽生理性頑固腹瀉時體現(xiàn)得較好。每年春夏、秋冬交替季節(jié)，一些頑固的畜禽生理性腹瀉，使用葡萄糖氧化酶的效果比較理想。 3.2 保護(hù)腸道上皮細(xì)胞完整 保持腸道上皮細(xì)胞的完整，可以阻擋大量病原體的侵入。畜禽處于應(yīng)激狀態(tài)時，機(jī)體會發(fā)生一系列氧化，產(chǎn)生大量的“自由基”，當(dāng)產(chǎn)生的自由基超過機(jī)體自身的清除能力時，就會破壞腸道上皮細(xì)胞。而葡萄糖氧化酶具有抗氧化作用，能清除自由基，保護(hù)腸道上皮細(xì)胞完整。 3.3 改善胃腸道酸性消化環(huán)境 葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成葡萄糖酸，在胃腸道內(nèi)發(fā)揮酸化劑的作用。葡萄糖氧化酶進(jìn)入胃腸道后。葡萄糖酸不斷產(chǎn)生，從而使胃腸道pH值降低。偏酸的環(huán)境有利于各種消化酶保持活性，消化酶的活性好，自然助于飼料的消化。葡萄糖氧化酶還能改善飼料的適口性，在動物出現(xiàn)拒食、厭食、消化不良、腹瀉時，添加葡萄糖氧化酶可以使動物迅速恢復(fù)正常采食。 3.4 解除霉菌毒素中毒以及藥物中毒 葡萄糖氧化酶直接抑制黃曲霉、黑根霉、青霉等多種霉菌，對黃曲霉毒素B中毒癥有很好的預(yù)防效果。高溫季節(jié)，飼料發(fā)霉產(chǎn)生的毒素會使動物肝腫大、胸腺萎縮、巨噬細(xì)胞受到毒害，進(jìn)而導(dǎo)致免疫抑制，添加葡萄糖氧化酶則可防治這些癥狀，解除飼料中真菌毒素的危害，提高動物免疫能力。 3.5 保證原料、飼料的品質(zhì) 研究表明，加有葡萄糖氧化酶的青貯飼料對長膘的牛有利，其原因是葡萄糖氧化酶可以消耗青貯飼料的氧氣，提高青貯內(nèi)的缺氧程度，有利于厭氧性乳酸菌的增殖。加快了乳酸菌的發(fā)酵過程，迅速產(chǎn)生大量乳酸，使青貯的pH值很快下降，抑制了有害細(xì)菌的繁殖，避免了異常發(fā)酵，最終保證青貯質(zhì)量。油脂中加有葡萄糖氧化酶，可消耗其中的氧氣，抵制微生物的生長．防止油脂酸敗變質(zhì)。 4 小結(jié) 對于葡萄糖氧化酶的研究已經(jīng)歷了幾十年的歷程，但其主要應(yīng)用于食品及檢測行業(yè)中，在養(yǎng)殖業(yè)中盡管有一些應(yīng)用的報道，支持其作為一種新型的飼料添加劑應(yīng)用于動物生產(chǎn)及飼料保存，但對其發(fā)揮作用的機(jī)理研究較少，限制了其廣泛的應(yīng)用。因此，今后除了從動物種類進(jìn)一步加強(qiáng)對其應(yīng)用的效果研究，更應(yīng)當(dāng)從其作用機(jī)理方面著重進(jìn)行探討。另一方面，應(yīng)當(dāng)結(jié)合飼料生產(chǎn)及動物自身情況來開發(fā)適用于動物生產(chǎn)的葡萄糖氧化酶制劑。 |
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