β-葡聚糖是飼料中重要的抗?fàn)I養(yǎng)因子，不能被單胃動(dòng)物自身分泌的消化酶水解。水溶性β-葡聚糖遇水溶脹形成高粘度溶液，使胃腸道食糜粘度增加，阻礙營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放與擴(kuò)散，降低消化酶活性，降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收。在飼料中添加β-葡聚糖酶，可以破解植物細(xì)胞壁，降低食糜粘度。提高消化酶活性，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收，減少后腸有害微生物發(fā)酵，穩(wěn)定飼料品質(zhì)，提高飼料利用率，改善動(dòng)物生產(chǎn)性能。

結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

β-葡聚糖主要存在于大麥胚乳和大麥糊粉層細(xì)胞壁中。大麥胚乳細(xì)胞壁由75％β-葡聚糖、20％阿拉伯木聚糖和其他一些纖維素、葡甘露聚糖等組成，大麥糊粉層細(xì)胞壁中β-葡聚糖占26％，阿拉伯木聚糖占67％。對(duì)β-葡聚糖結(jié)構(gòu)化學(xué)的研究表明，β-葡聚糖是由超過1200個(gè)D-葡萄糖單元通過β-1，3-糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵混合連接而成的高分子線性葡萄糖聚合物。β-葡聚糖分子中D-葡萄糖單元通過β-1，4糖苷鍵連接形成許多纖維三糖基和纖維四糖基，這些纖維三糖或纖維四糖再通過β-1，3糖苷鍵連接，其中β-1，3糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵分別約占30％和70％。

β-葡聚糖由于分子中存在β-1，3糖苷鍵，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較松散，使β-葡聚糖部分溶于水，并產(chǎn)生較高的粘性；另一部分β-葡聚糖分子中由于存在連續(xù)的β-1，4糖苷鍵而難溶于水，這與完全由β-1，4糖苷鍵連接形成的纖維素的結(jié)構(gòu)是不同的。因此β-葡聚糖分為水溶性β-葡聚糖和非水溶性β-葡聚糖。水溶性β-葡聚糖占大多數(shù)，其溶解性受分子中β-1，3糖苷鍵含量和聚合度的影響。β-葡聚糖分子量一般為4.4×104~3.0×106，呈白色。無味無臭，pH值中性，對(duì)熱穩(wěn)定，不溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，可溶于稀酸和稀堿溶液。水溶性β-葡聚糖在水中溶解形成高粘性溶液。濃度越高粘度越大。高濃度β-葡聚糖會(huì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，吸收其周圍的水分子，降低周圍環(huán)境的流變特性。β-葡聚糖的表層帶負(fù)電荷，在溶液中極易與帶正電荷的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)結(jié)合。影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。β-葡聚糖還能吸附Ca2+、Zn2+、Na+等金屬離子，造成這些物質(zhì)的代謝受阻。

抗?fàn)I養(yǎng)作用

增加食糜的粘度

β-葡聚糖不能被單胃動(dòng)物自身分泌的消化酶分解。β-葡聚糖溶于水后，能夠保持?jǐn)?shù)倍于自身重量的水分，使食糜呈膠體狀態(tài)，增加了食糜的粘稠度，減緩了食糜在消化道內(nèi)的流通速度，降低了畜禽的采食量。β-葡聚糖可與腸道內(nèi)的的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等消化酶結(jié)合，阻礙這些酶與底物發(fā)生反應(yīng)，降低了消化酶活性。粘度的增加使腸道內(nèi)食糜機(jī)械混合的能力受阻，影響已經(jīng)消化的養(yǎng)分向腸粘膜的移動(dòng)，降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率。

阻礙營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放

β-葡聚糖屬于植物細(xì)胞壁中的結(jié)構(gòu)性非淀粉多糖。β-葡聚糖與纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和少量的伸展蛋白通過共價(jià)鍵或次級(jí)鍵相互交聯(lián)在一起，將大分子的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)牢牢包裹在植物細(xì)胞壁內(nèi)，在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與消化酶之間形成一道物理屏障，阻礙營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與消化酶的接觸，降低飼料的利用率

改變腸道微生物菌群

飼料養(yǎng)分消化率的降低將導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在腸道內(nèi)蓄積，富含養(yǎng)分的食糜是細(xì)菌理想的培養(yǎng)基。食糜通過消化道速度的降低，為細(xì)菌特別是致病菌的繁殖提供了有利條件。大量有害微生物的增殖，會(huì)使腸道微生物菌群失調(diào)，刺激腸道粘膜層增厚，損害微絨毛，使動(dòng)物腹瀉率增加，影響動(dòng)物健康。甚至抑制動(dòng)物生長(zhǎng)。

作用機(jī)理

β-葡聚糖酶是指能夠水解β-葡聚糖中的β-1，3糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵，生成低聚糖、寡糖和少量葡萄糖，使之失去親水性和粘性的一類酶的總稱。β-葡聚糖酶主要包括β-1，3-1，4-葡聚糖酶，內(nèi)切和外切β-1，3-葡聚糖酶，內(nèi)切和外切β-1，4-葡聚糖酶。有關(guān)這些酶對(duì)β-葡聚糖確切的作用位點(diǎn)尚未見系統(tǒng)詳細(xì)的報(bào)道。內(nèi)切酶主要從分子鏈內(nèi)部隨機(jī)地將β-葡聚糖的長(zhǎng)鏈切割成短鏈，可以明顯降低β-葡聚糖的粘度；外切酶則從非還原性末端將β-葡聚糖逐次切下一個(gè)葡萄糖，對(duì)β-葡聚糖粘度的影響較少。

飼料工業(yè)中應(yīng)用的主要是內(nèi)切β-葡聚糖酶。β-葡聚糖酶來源廣泛，植物和微生物都能產(chǎn)β-葡聚糖酶。飼料中使用的主要是微生物來源的β-葡聚糖酶。細(xì)菌和真菌都能發(fā)酵產(chǎn)β-葡聚糖酶，飼料工業(yè)研究和應(yīng)用較多的產(chǎn)酶菌是真菌。目前飼料中普遍使用的是由里氏木酶經(jīng)過液體深層發(fā)酵生產(chǎn)的β-葡聚糖酶，發(fā)酵活力較高，國(guó)內(nèi)尚沒有通過固態(tài)發(fā)酵方式生產(chǎn)的β-葡聚糖酶商品化產(chǎn)品銷售。該酶最適作用溫度為45℃~55℃ ，最適作用pH 5.5。β-葡聚糖酶水解時(shí)*要求其底物具有鄰接的β-1，3糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵，只水解鄰接β-1，3糖苷鍵的β-1，4糖苷鍵。β-葡聚糖的主要結(jié)構(gòu)型式為G4G3G4G4G4G3G4G4G3G4.red(G代表β-葡萄糖殘基，數(shù)字3、4代表β-1，3糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵，red 代表還原性末端)，獨(dú)特的G4G4G3G4.red和G4G3G.red是水解的主要低聚產(chǎn)物。β-葡聚糖酶的作用機(jī)理主要包括以下幾個(gè)方面。

降低食糜粘度，提高消化酶活性

β-葡聚糖是引起腸道食糜粘度增加的重要抗?fàn)I養(yǎng)因子。β-葡聚糖酶可將大分子的β-葡聚糖降解為聚合度較小且粘度效應(yīng)較低的低聚糖和寡糖。從而降低食糜的粘度和改善動(dòng)物生長(zhǎng)性能。粘度降低能使食糜以較快的速率推人消化道后段，增加動(dòng)物采食量；同時(shí)提高食糜與消化酶的混合速率，增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與消化酶的接觸機(jī)會(huì)，提高消化酶活性，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。

破解植物細(xì)胞壁，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放

植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，許多植物性飼料原料即使經(jīng)過粉碎加工處理，仍不能完全破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的完整性。β-葡聚糖是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分之一，與細(xì)胞壁其他物質(zhì)共同形成一道物理屏障。阻礙細(xì)胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放。包裹在細(xì)胞壁內(nèi)的部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由于不能與消化酶接觸而無法被完全消化利用。β-葡聚糖酶能夠有效降解植物細(xì)胞壁，打破物理屏障，促進(jìn)細(xì)胞壁內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放。在β-葡聚糖酶的作用下，大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從被打碎的細(xì)胞中釋放出來，更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得以與消化酶作用，提高了飼料的消化率。

改善腸道微生物菌群，增進(jìn)動(dòng)物健康

粘度的降低使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在小腸段消化和吸收更完全，減少了消化道后段有害微生物可利用的養(yǎng)分量，降低后腸有害微生物的增殖和發(fā)酵，減少粘糞產(chǎn)生，降低養(yǎng)殖環(huán)境污染，增進(jìn)動(dòng)物健康。

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