葡萄糖氧化酶在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳博

（黑龍江省獸藥飼料監(jiān)察所，哈爾濱 150009）

葡萄糖氧化酶在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳博

（黑龍江省獸藥飼料監(jiān)察所，哈爾濱 150009）

葡萄糖氧化酶具有抑菌、促生長(zhǎng)作用，且無(wú)毒、無(wú)抗藥性，是一種可替代抗生素的新型添加劑，具有廣闊的應(yīng)用前景。文章從葡萄糖氧化酶的催化反應(yīng)機(jī)理、在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用以及對(duì)飼料中黃曲霉毒素的作用作以綜述。

葡萄糖氧化酶；催化反應(yīng)機(jī)理；動(dòng)物生產(chǎn)；黃曲霉毒素

葡萄糖氧化酶是一種需氧脫氫酶，能專(zhuān)一地氧化β-D-葡萄糖成為葡萄糖酸和過(guò)氧化氫。葡萄糖氧化酶能夠顯著改善動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡以及腸道消化環(huán)境，保護(hù)腸道健康，提高飼料利用率，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和增強(qiáng)動(dòng)物體抗病力，是一種綠色、安全、對(duì)人體無(wú)毒副作用的飼料添加劑。本文從葡萄糖氧化酶的催化反應(yīng)機(jī)理、在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用以及對(duì)飼料中黃曲霉毒素的作用作以綜述，以期為葡萄糖氧化酶在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 葡萄糖氧化酶的催化反應(yīng)機(jī)理

1.1 葡萄糖氧化酶單一催化反應(yīng)機(jī)理

葡萄糖氧化酶是同型二聚體結(jié)構(gòu)，每個(gè)亞基分為兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)區(qū)域：由β-折疊組成，以非共價(jià)鍵與黃素腺嘌呤二核苷酸輔酶分子緊密結(jié)合；由4個(gè)α-螺旋支撐1個(gè)反平行的β-折疊組成，可與底物β-D-葡萄糖結(jié)合。葡萄糖氧化酶對(duì)β-D-葡萄糖表現(xiàn)出強(qiáng)烈的特異性，比催化α-D-葡萄糖高約160倍，且對(duì)L-葡萄糖和2-O-甲基-D葡萄糖完全沒(méi)有催化活性[1]。

1.2 葡萄糖氧化酶-過(guò)氧化氫酶聯(lián)合催化反應(yīng)機(jī)理

葡萄糖氧化酶通常與過(guò)氧化氫酶組成一個(gè)氧化還原酶系統(tǒng)。當(dāng)反應(yīng)體系中只有葡萄糖氧化酶時(shí)，葡萄糖氧化酶能夠催化β-D-葡萄糖氧化生成D-葡萄糖酸內(nèi)酯和過(guò)氧化氫。當(dāng)反應(yīng)體系中葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化氫酶同時(shí)存在時(shí)，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化生成D-葡萄糖酸內(nèi)酯和過(guò)氧化氫，然后過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫生成水和氧氣，最后水與D-葡萄糖酸內(nèi)酯結(jié)合生成葡萄糖酸。當(dāng)反應(yīng)體系中葡萄糖氧化酶、過(guò)氧化氫酶和乙醇同時(shí)存在時(shí)，葡萄糖氧化酶催化β-D-葡萄糖生成D-葡萄糖酸內(nèi)酯和過(guò)氧化氫，然后過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫和乙醇生成水和乙醛，最后水與D-葡萄糖酸內(nèi)酯結(jié)合生成葡萄糖酸[2]。

2 在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 豬

葡萄糖氧化酶可以提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能和成活率，改善腸道pH，促進(jìn)菌群平衡，改善血清生化水平，并提高仔豬免疫功能，葡萄糖氧化酶還可以有效改善母豬繁殖性能。方金津等在杜洛克×山仔豬日糧中添加葡萄糖氧化酶對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果表明，在日糧中添加葡萄糖氧化酶500 g·t-1可使仔豬日增重提高10.96%，料肉比降低10.6%，并增加了養(yǎng)殖效益[3]。葡萄糖氧化酶可促使腸道內(nèi)的葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，產(chǎn)生大量的乙酸、丙酸、n-丁酸、總脂肪酸等有機(jī)酸類(lèi)，從而降低胃和十二指腸pH，提高機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。陳清華等在杜×長(zhǎng)×大三元雜交斷奶仔豬日糧中添加葡萄糖氧化酶200 g·t-1，結(jié)果表明，試驗(yàn)組胃和十二指腸食糜的pH顯著下降（P＜0.05），十二指腸的絨毛高度以及絨毛高度/隱窩深度顯著增加（P＜0.05），胃和回腸中的大腸桿菌數(shù)量顯著減少（P＜0.05），乳酸菌數(shù)量顯著增長(zhǎng)（P＜0.05），表明葡萄糖氧化酶具有提高仔豬生產(chǎn)性能，改善腸道菌群平衡的作用[4]。楊久仙等研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加葡萄糖氧化酶0.3%可使仔豬日增重提高8.2%（P＜0.05），飼料轉(zhuǎn)化效率提高7.9%（P＞0.05），血清胰島素水平提高17.6%（P＜0.05），日糧中添加葡萄糖氧化酶0.2%和0.3%可使仔豬血清尿素氮水平顯著降低16.37%和14.35%（P＜0.05），并可以顯著改善仔豬胃和回腸菌群平衡（P＜0.05）[5]。田東霞等在斷奶仔豬日糧中添加葡萄糖氧化酶0.5%，研究其對(duì)仔豬早期斷奶腹瀉癥的影響，結(jié)果表明，試驗(yàn)組平均日增重極顯著提高（P＜0.01），料肉比極顯著下降（P＜0.01），仔豬成活率提高13%，差異極顯著（P＜0.01），表明葡萄糖氧化酶可顯著改善仔豬腸道健康[6]。湯海鷗等研究表明，在母豬基礎(chǔ)飼糧中添加葡萄糖氧化酶100、200 g·t-1，平均每窩產(chǎn)仔數(shù)和出生窩質(zhì)量相比對(duì)照組分別提高0.50及0.34頭和1.40及0.97 kg，其中添加葡萄糖氧化酶100 g·t-1組差異顯著（P＜0.05），試驗(yàn)組比對(duì)照組仔豬斷奶均質(zhì)量和平均日增質(zhì)量顯著提高（P＜0.05），腹瀉率顯著降低（P＜0.05）[7]。

2.2 禽類(lèi)

2.2.1 肉雞

葡萄糖氧化酶可提高肉雞生產(chǎn)性能，改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)以及消化酶活性，提高抗氧化水平及免疫功能，改善肉品質(zhì)。宋海彬等研究表明，在羅斯308肉雞玉米-豆粕型日糧中分別添加葡萄糖氧化酶0、0.15%、0.3%、0.4%、0.5%，可提高肉雞十二指腸和空腸絨毛高度、降低隱窩深度、增加絨毛高度/隱窩深度，但差異不顯著（P＞0.05），顯著提高肉雞小腸淀粉酶、胰蛋白酶的活性（P＜0.05）[8]。龐家滿等在大黃羽肉雞基礎(chǔ)日糧中添加葡萄糖氧化酶制劑0、250、350、380 g·t-1，研究葡萄糖氧化酶對(duì)肉雞生產(chǎn)性能及血清生化水平的影響，結(jié)果表明，葡萄糖氧化酶對(duì)36～70日齡黃羽肉雞的日增重、料重比和養(yǎng)分代謝率有顯著影響，且添加量為380 g·t-1最適宜[9]。宋海彬等研究表明，日糧中添加葡萄糖氧化酶0.4%～0.5%可以使肉雞血清總蛋白提高23.26%～23.13%，血清尿素氮水平降低23.21%～21.43%，白蛋白水平提高14.10%～17.93%；葡萄糖氧化酶的添加提高肉雞胸腺、脾臟、法氏囊指數(shù)，顯著提高肉雞血清IgG水平和血清球蛋白水平；葡萄糖氧化酶提高了肉雞血清超氧化物歧化酶水平，降低血清丙二醛水平[10]。孫春陽(yáng)等研究表明，葡萄糖氧化酶可提高肉雞平均日增重、平均日采食量，降低料重比和死淘率（P＜0.05），顯著提高肉雞血清超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和總抗氧化能力（P＜0.05），顯著降低丙二醛含量（P＜0.05），肉雞胸肌肉色a值顯著升高（P＜0.05），肉色b值顯著降低（P＜0.05）[11]。

2.2.2 蛋雞

葡萄糖氧化酶可以提高蛋雞的血液生化水平、提高產(chǎn)蛋率、降低料蛋比、改善蛋品質(zhì)。趙國(guó)先等研究表明，日糧中添加葡萄糖氧化酶0.1%、0.2%、0.3%、0.4%可不同程度提高海蘭褐蛋雞的產(chǎn)蛋量，不同程度的降低雞蛋破軟蛋率，并可顯著提高血清總蛋白和白蛋白含量（P＜0.05），有提高球蛋白、鈣磷和堿性磷酸酶的含量、谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶的活性，降低總膽固醇和甘油三酯水平的趨勢(shì)，顯著降低了肌酸激酶的活性（P＜0.05）[12]。趙必遷等研究了葡萄糖氧化酶對(duì)產(chǎn)蛋后期蛋雞生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明，在蛋雞日糧中添加葡萄糖氧化酶300 mg·kg-1，蛋雞產(chǎn)蛋后期的產(chǎn)蛋率提高2.88%，料蛋比降低2.69%，破蛋率降低19.62%，周死亡率降低40.9%[13]。趙國(guó)先等研究結(jié)果表明，在26周齡海蘭褐蛋雞日糧中添加葡萄糖氧化酶0.3%，可顯著提高蛋殼厚度、哈氏單位和蛋比重（P＜0.05），添加葡萄糖氧化酶0.3%～0.4%能顯著降低蛋黃中膽固醇含量，對(duì)蛋形指數(shù)、蛋黃顏色、蛋黃相對(duì)重和蛋殼相對(duì)重?zé)o顯著影響（P＞0.05）[14]。

2.2.3 鴨

葡萄糖氧化酶可以提高肉鴨的生長(zhǎng)性能、血清指標(biāo)和屠宰性能。湯海鷗等研究表明，櫻桃谷鴨飼糧中添加葡萄糖氧化酶100、200 g·t-1顯著提高了平均日增重（P＜0.05），降低了料重比（P＜0.05），添加葡萄糖氧化酶200 g·t-1可顯著提高血清生長(zhǎng)激素含量（P＜0.05）[15]。

2.3 兔

葡萄糖氧化酶可以提高兔的生產(chǎn)性能，改善腸道菌群，并可改善母兔泌乳力和泌乳期失重，對(duì)仔兔的成活率及窩重也有很大幫助。劉亞娟等研究表明，獺兔日糧中添加葡萄糖氧化酶0.3%、0.4%，能夠提高幼兔平均日增質(zhì)量和平均日采食量，有降低幼兔腹瀉率的趨勢(shì)，添加葡萄糖氧化酶0.2%的經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)，但綜合考慮飼料中添加葡萄糖氧化酶0.4%更有利于生產(chǎn)[16]。吳艷芳等研究表明，在加利福尼亞斷奶仔兔日糧中添加葡萄糖氧化酶0.2%、0.3%能顯著改善日增重和料肉比（P＜0.05）[17]。劉亞娟等研究還表明，生長(zhǎng)獺兔飼糧中添加葡萄糖氧化酶0.4%能夠顯著改善飼糧中能量和粗纖維的表觀利用率以及可消化氮、氮沉積量、氮利用率和氮生物利用率（P＜0.05），降低獺兔盲腸pH，提高盲腸乳酸菌和雙歧桿菌含量（P＜0.05），大腸桿菌含量顯著降低（P＜0.05），顯著提高腸道十二指腸部位胰蛋白酶活性（P＜0.05），極顯著提高空腸部位乳糖酶活性（P＜0.01）[18]。在分娩泌乳母兔日糧中添加葡萄糖氧化酶可提高母兔泌乳力，提高窩平均斷乳仔兔只數(shù)、仔兔斷乳成活率、母兔和同窩仔兔的平均日采食量，提高仔兔初生、21日齡、28日齡時(shí)窩重、斷乳窩重，添加葡萄糖氧化酶0.4%可顯著改善母兔泌乳期失重（P＜0.05）[19]。

3 對(duì)飼料中黃曲霉毒素的作用

黃曲霉毒素是一類(lèi)由真菌產(chǎn)生的能引起人和動(dòng)物疾病的劇毒物質(zhì)。黃曲霉毒素廣泛存在于糧食、食品和飼料中，對(duì)人、家禽、家畜的健康危害很大。經(jīng)大量的應(yīng)用試驗(yàn)表明，葡萄糖氧化酶具有抑制黃曲霉菌生長(zhǎng)和降解黃曲霉毒素的作用。湯海鷗等研究表明，黃曲霉毒素攻毒后添加葡萄糖氧化酶，肉鴨平均日增重、料重比、死亡率均有所改善，顯著改善了肉鴨血清葡萄糖含量、白蛋白、總蛋白、生長(zhǎng)激素含量[15]。胡常英等研究表明，在含有黃曲霉毒素M17.2和19.5 μg·kg-1的玉米飼料中添加葡萄糖氧化酶5‰，連續(xù)喂養(yǎng)奶牛10 d，可部分解除黃曲霉毒素M1含量[20]。胡常英等研究表明，用25 U·mL-1的葡萄糖氧化酶5‰完全可以解除飼料中500 mg·hg-1濃度的黃曲霉毒素B1的毒性，在用2 000 mg·hg-1黃曲霉毒素B1攻毒的仔雞飼糧中添加25 U·mL-1的葡萄糖氧化酶5‰，仔雞存活數(shù)量提高39.5%，在飲水中添加25 U·mL-1的葡萄糖氧化酶5‰，仔雞存活數(shù)量可提高28.5%[21]。崔亞利等研究表明，在小鼠霉變玉米面飼糧中添加葡萄糖氧化酶0.3%能極顯著增加小鼠日增重量（P＜0.01），極顯著降低了小鼠腸道中大腸桿菌數(shù)（P＜0.01），極顯著增加了乳酸桿菌數(shù)（P＜0.01），能顯著提高肝臟谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、總超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶活性（P＜0.05），顯著降低丙二醛含量（P＜0.05）[22]。

4 小結(jié)

葡萄糖氧化酶作為一種新型綠色的飼料酶制劑，已被廣泛應(yīng)用于各種配合飼料中。但葡萄糖氧化酶產(chǎn)量和活性相對(duì)較低，制備純化工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，從而制約了葡萄糖氧化酶在我國(guó)飼料工業(yè)中規(guī)?；瘧?yīng)用。但隨著工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)葡萄糖氧化酶工藝的不斷改良，葡萄糖氧化酶產(chǎn)量以及酶活性的提高，葡萄糖氧化酶對(duì)畜禽腸道健康和生產(chǎn)性能的作用效果及其機(jī)制的研究，將促進(jìn)葡萄糖氧化酶在動(dòng)物生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。

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Application of Glucose Oxidase in Animal Production

CHEN Bo

（Heilongjiang Institute of Veterinany Feed,Harbin 150009,China）

Glucose oxidase have the effect of bacteriostasis,growth-promoting,non-toxic side effect,low-resi?due and without resistance,is a new feed additive which can instead of antibiotics in feed,has broad application pros?pects.This paper reviewed the catalytic reaction mechanism,application in animal production and the effect to aflatox?ininfeedofglucoseoxidase.

glucose oxidase;catalytic reaction mechanism;animal production;aflatoxin

TQ925；S816.7

A

1001-0084（2017）02-0023-04

2016-12-11

陳博（1983-），男，黑龍江哈爾濱人，畜牧師，從事實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系管理。