葡萄糖氧化酶在動物生產中的應用

陳博

（黑龍江省獸藥飼料監察所，哈爾濱 150009）

葡萄糖氧化酶在動物生產中的應用

陳博

（黑龍江省獸藥飼料監察所，哈爾濱 150009）

葡萄糖氧化酶具有抑菌、促生長作用，且無毒、無抗藥性，是一種可替代抗生素的新型添加劑，具有廣闊的應用前景。文章從葡萄糖氧化酶的催化反應機理、在動物生產中的應用以及對飼料中黃曲霉毒素的作用作以綜述。

葡萄糖氧化酶；催化反應機理；動物生產；黃曲霉毒素

葡萄糖氧化酶是一種需氧脫氫酶，能專一地氧化β-D-葡萄糖成為葡萄糖酸和過氧化氫。葡萄糖氧化酶能夠顯著改善動物腸道微生態平衡以及腸道消化環境，保護腸道健康，提高飼料利用率，促進動物生長和增強動物體抗病力，是一種綠色、安全、對人體無毒副作用的飼料添加劑。本文從葡萄糖氧化酶的催化反應機理、在動物生產中的應用以及對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實踐中的應用提供理論基礎。

1 葡萄糖氧化酶的催化反應機理

1.1 葡萄糖氧化酶單一催化反應機理

葡萄糖氧化酶是同型二聚體結構，每個亞基分為兩個不同的結構區域：由β-折疊組成，以非共價鍵與黃素腺嘌呤二核苷酸輔酶分子緊密結合；由4個α-螺旋支撐1個反平行的β-折疊組成，可與底物β-D-葡萄糖結合。葡萄糖氧化酶對β-D-葡萄糖表現出強烈的特異性，比催化α-D-葡萄糖高約160倍，且對L-葡萄糖和2-O-甲基-D葡萄糖完全沒有催化活性[1]。

1.2 葡萄糖氧化酶-過氧化氫酶聯合催化反應機理

葡萄糖氧化酶通常與過氧化氫酶組成一個氧化還原酶系統。當反應體系中只有葡萄糖氧化酶時，葡萄糖氧化酶能夠催化β-D-葡萄糖氧化生成D-葡萄糖酸內酯和過氧化氫。當反應體系中葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶同時存在時，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化生成D-葡萄糖酸內酯和過氧化氫，然后過氧化氫酶催化過氧化氫生成水和氧氣，最后水與D-葡萄糖酸內酯結合生成葡萄糖酸。當反應體系中葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶和乙醇同時存在時，葡萄糖氧化酶催化β-D-葡萄糖生成D-葡萄糖酸內酯和過氧化氫，然后過氧化氫酶催化過氧化氫和乙醇生成水和乙醛，最后水與D-葡萄糖酸內酯結合生成葡萄糖酸[2]。

2 在動物生產中的應用

2.1 豬

葡萄糖氧化酶可以提高斷奶仔豬的生產性能和成活率，改善腸道pH，促進菌群平衡，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斷奶仔豬生長性能的影響，結果表明，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%，并增加了養殖效益[3]。葡萄糖氧化酶可促使腸道內的葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和過氧化氫，產生大量的乙酸、丙酸、n-丁酸、總脂肪酸等有機酸類，從而降低胃和十二指腸pH，提高機體對營養物質的消化吸收。陳清華等在杜×長×大三元雜交斷奶仔豬日糧中添加葡萄糖氧化酶200 g·t-1，結果表明，試驗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量顯著減少（P＜0.05），乳酸菌數量顯著增長（P＜0.05），表明葡萄糖氧化酶具有提高仔豬生產性能，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%，研究其對仔豬早期斷奶腹瀉癥的影響，結果表明，試驗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，在母豬基礎飼糧中添加葡萄糖氧化酶100、200 g·t-1，平均每窩產仔數和出生窩質量相比對照組分別提高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），試驗組比對照組仔豬斷奶均質量和平均日增質量顯著提高（P＜0.05），腹瀉率顯著降低（P＜0.05）[7]。

2.2 禽類

2.2.1 肉雞

葡萄糖氧化酶可提高肉雞生產性能，改善腸道形態結構以及消化酶活性，提高抗氧化水平及免疫功能，改善肉品質。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肉雞生產性能及血清生化水平的影響，結果表明，葡萄糖氧化酶對36～70日齡黃羽肉雞的日增重、料重比和養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，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、提高產蛋率、降低料蛋比、改善蛋品質。趙國先等研究表明，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、谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶的活性，降低總膽固醇和甘油三酯水平的趨勢，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產蛋后期蛋雞生產性能的影響，結果表明，在蛋雞日糧中添加葡萄糖氧化酶300 mg·kg-1，蛋雞產蛋后期的產蛋率提高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]。趙國先等研究結果表明，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，對蛋形指數、蛋黃顏色、蛋黃相對重和蛋殼相對重無顯著影響（P＞0.05）[14]。

2.2.3 鴨

葡萄糖氧化酶可以提高肉鴨的生長性能、血清指標和屠宰性能。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性能，改善腸道菌群，并可改善母兔泌乳力和泌乳期失重，對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量和平均日采食量，有降低幼兔腹瀉率的趨勢，添加葡萄糖氧化酶0.2%的經濟效益最優，但綜合考慮飼料中添加葡萄糖氧化酶0.4%更有利于生產[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、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 對飼料中黃曲霉毒素的作用

黃曲霉毒素是一類由真菌產生的能引起人和動物疾病的劇毒物質。黃曲霉毒素廣泛存在于糧食、食品和飼料中，對人、家禽、家畜的健康危害很大。經大量的應用試驗表明，葡萄糖氧化酶具有抑制黃曲霉菌生長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‰，連續喂養奶牛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（P＜0.01），極顯著增加了乳酸桿菌數（P＜0.01），能顯著提高肝臟谷胱甘肽過氧化物酶、總超氧化物歧化酶、過氧化氫酶活性（P＜0.05），顯著降低丙二醛含量（P＜0.05）[22]。

4 小結

葡萄糖氧化酶作為一種新型綠色的飼料酶制劑，已被廣泛應用于各種配合飼料中。但葡萄糖氧化酶產量和活性相對較低，制備純化工藝復雜，生產成本較高，從而制約了葡萄糖氧化酶在我國飼料工業中規模化應用。但隨著工業化發酵生產葡萄糖氧化酶工藝的不斷改良，葡萄糖氧化酶產量以及酶活性的提高，葡萄糖氧化酶對畜禽腸道健康和生產性能的作用效果及其機制的研究，將促進葡萄糖氧化酶在動物生產中的廣泛應用。

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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，從事實驗室質量體系管理。