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α-半乳糖苷酶的应用介绍

2022.9.18
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zhaoqisun

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α-半乳糖苷酶的催化作用是移除底物末端α-连接的非还原性D-半乳糖,或通过转糖基作用将半乳糖基团以α-1,6糖苷键转移到受体C6位的羟基上。含有这一类糖苷键的底物和受体在自然界中分布广泛,因此,α-半乳糖苷酶在工业、食品、医疗和科学研究中有着广泛的应用,被认为是最有应用潜力的酶制剂之一。

玉米—豆粕型饲料因具有粗蛋白质含量高、氨基酸含量平衡且富含赖氨酸等营养特点,是很好的蛋白质饲料来源。但豆粕及杂粕类饲料中α-半乳糖苷糖类含量相对较高,在饲料中是一种抗营养因子,简单的加工方法难以将其分解,且单胃动物不能分泌消化该类物质的酶,只有通过微生物发酵后才能利用寡聚糖,而产生的挥发性脂肪酸和各种气体均能使动物肠胃胀气、腹痛、腹泻、恶心和厌食等。另外,这些低聚糖还能刺激肠道蠕动、提高饲料通过消化道的速度、减少食糜在消化道停留的时间,从而影响营养物质的消化和吸收用棉籽糖类喂养老鼠,结果发现多数老鼠发生腹泻,同时还在排泄物中发现了棉籽糖的残留物,于是首次提出了α-半乳糖苷的抗营养作用,之后进一步的研究相继证实这一结果。α-半乳糖苷被认为是动物摄入饲料之后引起肠道腹胀的主要因素;试验结果表明,豆科植物中α-半乳糖苷的量与肠道产氢量呈正相关,因此,分解去除饲料中的抗营养因子α-半乳糖苷显得尤为重要。在饲料中添加外源α-半乳糖苷酶制剂,可专一性的催化水解α-1,6糖苷键,使α-半乳糖苷分解得到低聚寡糖和单糖。研究结果表明,与未经处理的豆粕相比,用α-半乳糖苷酶处理后的豆粕饲喂鸡可使粪便中棉籽糖和水苏糖分别减少69%和54%,净代谢能和生长性能都有明显增加(P<0.05);以α-半乳糖苷酶为主的复合酶添加于肉鸡玉米—豆粕型日粮中,结果发现饲料的效率提高了1%~10%,胴体产量提高了10%~20%,腹脂率降低了10%~20%,这表明α-半乳糖苷酶将抗营养因子消除之后,提高了营养物质分配效率;类胰岛素生长因子(IGF-I)分泌不受抑制,可节省蛋白质合成氨基酸,从而提高瘦肉率,降低饲料成本;在基础日粮中添加α-半乳糖苷酶,结果发现肉仔鸡的生长性能、能量和养分表观代谢率及消化酶的活性均有显著提高。

总之,α-半乳糖苷酶可有效降解饲料中存在的α-半乳糖苷等抗营养因子,降低食糜黏度,减少幼龄动物腹泻发病率;可摧毁植物细胞壁结构,促进细胞内营养物质释放,提高利用效率;节省蛋白质和合成氨基酸,提高瘦肉率;增强动物的免疫功能和抗病能力,减少饲料中抗生素的用量;减轻或避免消化器官代偿性增生和肥大,降低动物维持需要量,提高饲料能量效价;扩大饲料配方中原料使用种类,充分利用副产品等非常规饲料资源,降低配方成本等。

α-半乳糖苷酶还可用于糖类的合成。糖苷键的合成可以使用标准的化学合成方法,但通常需要一些繁琐复杂的保护与去保护步骤。由于酶的稳定性和低成本,通过酶法来合成显示出很好的前景,但其主要缺点是可选择性和产量都不高。α-半乳糖苷酶在造纸工业上也有一定应用。阿拉伯木聚糖和半乳葡聚甘露聚糖是软木中主要的半纤维素组分。α-半乳糖苷酶可以水解半纤维素类的半乳葡聚甘露聚糖,使α-半乳糖从其碳链骨架上分离下来。尽管单独使用α-半乳糖苷酶处理造纸加工过程中的软木纸浆对纸张的漂白无影响,但用木聚糖酶、甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶共同处理,则可以提高纸张的漂白效果。


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