【2017年整理】α-淀粉酶在畜禽生产中的作用机理及应用进展.doc

α-淀粉酶在畜禽生产中的作用机理及应用进展 摘 要 随着近代酶技术及生物技术的发展，高效能生物活性物质——酶制剂已能大规模地工业化生产，并被应用于饲料工业中，许多实验和实际应用结果都表明，饲用酶制剂作为一种饲料添加剂能有效地提高饲料的利用率、促进动物生长和防治动物疾病的发生，与抗生素和激素类物质相比，具有卓越的安全性，引起了全球范围内饲料行业的高度重视。饲用酶种类繁多，淀粉酶作为其中的一种，在畜禽生产中取得了相当好的效果。本文主要介绍淀粉酶的组成、基本性质以及在畜禽生产中的应用。 关 键 词：α-淀粉酶 畜禽生产 作用机理 应用进展 正 文： 1、α-淀粉酶的简介 1.1 α-淀粉酶的定义 淀粉酶是一类能分解淀粉糖苷键的酶的总称，广泛存在于动植物和微生物中，是利用最早、用途最广、工业产量最大的酶制剂品种。按照水解淀粉酶的方式，淀粉酶主要可分为四大类：α-淀粉酶（α-amylase）、β-淀粉酶（β-amylase）、葡萄糖淀粉酶（glucoamylase）和异淀粉酶（isoamylase）。［1］其中，α-淀粉酶（α-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖苷酶，EC3.2.1.1）多是胞外酶，其作用于淀粉时可从分子内部随机地切开淀粉链的α-1，4糖苷键，而生成糊精和还原糖，产物的末端残基碳原子构型为α-构型，故称α-淀粉酶。［2］-［3］ 1.2 α-淀粉酶的分类和结构 依α-淀粉酶产物不同可将它们分为糖化型和液化型两种：液化型α-淀粉酶，能将淀粉酶快速液化，其终产物为寡聚糖和糊精：糖化型α-淀粉酶有较强的酶切活性，在水解可溶性淀粉时，随着水解时间的延长而产生寡聚糖，麦芽糖直至葡萄糖。按照其使用条件可以分为低温型、中温型、高温型、耐酸耐碱型。按产生菌不同又可以分为细菌、真菌、植物和动物淀粉酶。［4］ 研究表明所有α-淀粉酶均为分子量在50ku左右的单体，由经典的三个区域（A、B、C）组成：中心区域A由一个（β/α）8圆筒构成；区域B由一个小的β-折叠突出于β3和α3之间构成；而C-末端球型区域C则由一个Greek-key基序组成，为该酶的活性部位，负责正确识别底物并与之结合。为保持α-淀粉酶的结构完整性和活性，至少需要一个能与之紧密结合的Ca2+，而Cl-往往是α-淀粉酶的变构激活因子，并且在所有Cl-依赖性的α-淀粉酶中，组成催化三联体的残基都是严格保守的。［5］-［6］ 具有淀粉结合位点（SBD）的α-淀粉酶的三维模型图［7］ 1.3 α-淀粉酶的基本性质 微生物α-淀粉酶在pH 5.5-8稳定，pH 4以下容易失去活性，酶活性的最适pH为5-6，每分子酶含1克原子Ca2+，Ca2+对淀粉酶有稳定作用，可减少因加热、加酸所引起的变性，还可保护淀粉酶不受蛋白酶的水解，但Ca2+浓度过高对酶的活性有抑制作用。α-淀粉酶中含一定量的糖类残基，对维持酶的稳定性有重要影响；一些微生物酶蛋白中缺乏暴露的SH键或二硫键，这可能使酶具有耐热、耐酸碱的特性。［8］ 2、α-淀粉酶的作用机理 α-淀粉酶（α-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖苷酶，EC3.2.1.1），以糖原或淀粉为底物，从分子内部切开α-1，4键而生成糊精和还原糖，产物的末端的葡萄糖残基C1碳原子为α-构型。α-淀粉酶对于直链淀粉的作用，第一步是将直链淀粉任意地迅速降解为小分子糊精、麦芽糖和麦芽三糖，第二步缓慢地将第一步生成的低聚糖水解为葡萄糖和麦芽糖。由于α-淀粉酶不能切开支链淀粉分支点α-1，6键，也不能切开α-1，6键附近的α-1，4键，但能越过分支点而切开内部的α-1，4键，因此水解产物中除了含葡萄糖、麦芽糖以外，还残留系列具有α-1，6键的极限糊精和含四个或更多葡萄糖残基的α-1，6键的低聚糖。［9］ 3、α-淀粉酶在畜禽生产中的应用 畜禽生产实际上是高度组织化了的体内合成和分解的结果，它包含消化、吸收、代谢、同化等一系列生理生化现象。因此，在畜牧业生产中，首先面临着如何解决营养物质进入体内后，尽可能多的被机体所消化、吸收。近年来，酶制剂的应用被看做是提高畜牧业生产效率的有效手段之一。 3.1 α-淀粉酶在猪生产中的应用 3.1.1 α-淀粉酶在断奶仔猪中的应用 断奶仔猪体内消化酶系统尚未发育成熟，断奶后从吸收易消化的初乳，转为以谷物为主的日粮，常造成消化不良引起的腹泻，因此，在仔猪饲料中添加以淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶为主的外源酶制剂，对内源酶进行调整。弥补仔猪早期各种消化酶的缺乏，保证仔猪正常消化吸收功能。前苏联科学家在早期断奶仔猪日粮中添加淀粉糊精酶，使得日增重提高14.6%，碳水化合物消化率提高77.2%。据美国有关资料报道，Collier在早期断奶仔猪日粮中补充酶制剂（含蛋白酶、淀粉酶、葡聚糖酶）。结果实验组比对照组日增重提高了2