[科普中國]-甘露低聚糖

簡介

β－1，4一甘露聚糖酶簡稱β－甘露聚糖酶，是一類能夠水解含β－l，4一甘露糖苷鍵的甘露寡糖、甘露多糖（包括甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖等）的水解內(nèi)切酶，屬于半纖維素酶類。

β－甘露聚糖酶能將廣泛存在于豆類籽實(shí)中的甘露聚精等多糖降解為葡萄糖、甘露寡糖等低聚糖，不僅消除了甘露聚糖對單胃動(dòng)物各種營養(yǎng)素的抗?fàn)I養(yǎng)作用，同時(shí)生成的甘露低聚糖在動(dòng)物生產(chǎn)中起著重要的作用。近年來隨著對自然界半纖維素資源的開發(fā)及其在飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用，微生物β－甘露聚糖酶的開發(fā)和利用研究進(jìn)入了一個(gè)新階段。12

甘露低聚糖的作用機(jī)制調(diào)節(jié)免疫防御近年來大量研究表明，腸相關(guān)淋巴組織（GALT）主要由機(jī)體免疫細(xì)胞和腸淋巴組織構(gòu)成，GALT在體內(nèi)具有非特異性免疫和特異性免疫作用。其中非特異性免疫是阻止病原菌侵入體內(nèi)的第一道防線，在非特異性免疫反應(yīng)初期，巨噬細(xì)胞在吞噬和殺滅入侵微生物過程中起著重要作用。最近研究表明，在體外系統(tǒng)中將巨噬細(xì)胞直接放入甘露低聚糖中，或?qū)⒏事兜途厶俏菇o大鼠時(shí)，均能激活巨噬細(xì)胞。胃腸道特異性免疫反應(yīng)的關(guān)鍵部分主要是抗體（lgA）系統(tǒng)，粘膜IgA能抑制入侵菌和毒素在腸上皮附著，通過抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用直接殺死細(xì)菌。 甘露低聚糖在激活免疫應(yīng)答上有一定作用。由于源自微生物的特殊多糖在加入疫苗時(shí)具有佐劑作用，因而添加適量的甘露低聚糖還可顯著提高抗體反應(yīng)能力，從而加強(qiáng)疫苗的保護(hù)效能。甘露低聚糖除具有輔劑和抗原特性之外，還有能刺激肝臟分泌甘露糖結(jié)合蛋白，從而影響免疫系統(tǒng)的作用。這種結(jié)合蛋白可結(jié)合細(xì)菌被囊，從而啟動(dòng)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)。

調(diào)節(jié)非免疫防御胃腸道非免疫防御系統(tǒng)主要組成成分為內(nèi)源微生物群，而內(nèi)源微生物群又常分為有益微生物群（如雙歧桿菌屬、真桿菌屬、乳酸桿菌屬）和有害微生物群（如大腸桿菌屬。產(chǎn)氣夾膜梭菌屬、葡萄球菌屬），其中有益微生物菌群多覆蓋在胃腸道上皮，起著阻止病原微生物定植在腸粘膜組織上的作用。甘露低聚糖的作用機(jī)制主要是干擾腸道病原菌的定植。甘露低聚糖為細(xì)菌提供了豐富的甘露糖源，從而可避免細(xì)菌與腸壁的親和由于甘露低聚糖不會(huì)被消化酶降解并攜帶病原體通過腸道，因此可以起到防止病原菌定植于腸道的作用。病原菌不能利用甘露低聚糖作為供其生長的能量來源，而有益細(xì)菌可以被甘露低聚糖激活。這表明甘露低聚糖可促使有益菌成為腸道優(yōu)勢菌群。

吸附霉菌毒素近年來大量研究表明，甘露低聚糖可通過物理吸附或直接結(jié)合霉菌毒素，消除毒素對機(jī)體的有害影響。研究發(fā)現(xiàn)，甘露低聚糖可結(jié)合玉米赤霉烯酮。Raju等（1998）模擬肉雞消化道體外試驗(yàn)表明，甘露低聚糖對黃曲霉毒素。玉米赤霉烯酮和豬曲霉毒素的結(jié)合率分別為82.5%、51.6%和26.4%，其中對黃曲霉毒素的結(jié)合能力主要取決于pH值、毒素的濃度及所用的甘露低聚糖的劑量。研究表明，結(jié)合力在pH值為6．8時(shí)比pH值4．5時(shí)要強(qiáng)，甘露低聚糖的添加量在500～1000 mg/kg飼料范圍內(nèi)結(jié)合力呈上升趨勢。3

β－甘露聚糖酶的作用方式及其水解產(chǎn)物β一甘露聚糖酶是水解1，4－β－D一吡喃甘露糖為主鏈的內(nèi)切水解酶，作用底物主要是半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖、半乳葡萄甘露聚糖以及甘露聚糖。不同來源的β一甘露聚糖酶對不同來源的底物作用深度及其水解產(chǎn)物是不相同的。β一甘露聚糖酶水解底物的方式和深度主要與α一半乳糖殘基和葡萄糖殘基在主鏈中的位置、含量、酯酰化的程度有關(guān)。底物本身的物理狀態(tài)也會(huì)影響酶對底物的作用，如結(jié)晶狀態(tài)的甘露聚糖不易被降解。甘露聚糖經(jīng)β一甘露聚糖酶作用后，通過HPLC或紙層析方法分析，主要產(chǎn)物是低聚糖（一般2～10個(gè)殘基），產(chǎn)物聚合度的大小與酶和底物的來源有關(guān)，但相對來說產(chǎn)生單糖（甘露糖）很少或根本不產(chǎn)生。1

β一甘露聚糖酶水解甘露聚糖的影響因素甘露多糖對酶水解的影響由于構(gòu)成多糖的單糖類型、聚合度、糖鍵連接及排列方式、糖基上羥基的取代情況等各異，導(dǎo)致不同的多糖在溶解度、粘度等性質(zhì)上存在著明顯的差別，這極大影響了β一甘露聚糖酶的水解。試驗(yàn)表明：難溶性的甘露多糖一般較可溶性的甘露多糖難水解；糖成分復(fù)雜的一般較成分簡單的難水解；糖基上羥基被取代的一般較未取代的難水解；多分支側(cè)鏈的甘露多糖一般較線狀的水解慢；聚合度低的一般較聚合度高的水解慢。

不同來源的β一甘露聚糖酶對水解的影響不同來源的β一甘露聚糖酶對β一甘露多糖具有不同的水解能力。研究表明：對于瓜膠半乳甘露聚糖，枯草桿菌K－50的β一甘露聚糖酶的水解率為5%，而源于黑曲霉的水解率為12%；對于咖啡豆半乳甘露聚糖，它們的水解率分別為36%和58%。

其他酶類對β－甘露聚糖酶水解的影響其他一些糖苷水解酶類與β一甘露聚糖酶一起作用時(shí)，能有效地加快底物多糖的水解，提高多糖的水解率。如β甘露聚糖酶與α一半乳糖苷酶、β一甘露聚糖苷酶共同作用于半乳甘露聚糖時(shí)，水解會(huì)更加迅速、徹底。1

β－甘露聚糖酶在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用提高雞的生長性能β一甘露聚糖酶已被證實(shí)能提高玉米一豆粕型日糧雞的飼料轉(zhuǎn)化率，并促進(jìn)肉雞及火雞的日增重和飼料利用率，提高蛋雞的生產(chǎn)性能。Jackson等（1998）研究表明，在產(chǎn)蛋初期的前12周，在飼料中添加β－甘露聚糖酶，可增加雞蛋的重量約0．3g/只（P