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脂肪酶的研究进展及其在饲料中的运用

中国农业科学院饲料研究所/ 王海燕 高秀华

            本刊于《新饲料》杂志2007年第4期

    脂肪酶(triacylglycerol lipase EC3.1.1.3)是普遍存在的一种酶,在脂量代谢中施展主要的感化。在油水界面上,脂肪酶催化三酰甘油的酯键水解,开释更少酯键的甘油酯或甘油及脂肪酸。脂肪酶回响反映前提温文,具有优秀的立体选择性,而且不会形成环境污染,因而,在食物、皮革、医药、饲料和洗涤剂等很多产业发域中均有普遍的运用。

    1脂肪酶的泉源

    脂肪酶普遍的存在于动植物和微生物中。动物中露脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻子、油菜籽,当油料种子抽芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化剖析油脂类物资天生糖类,供应种子生根抽芽所必须的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪构造,在肠液中含有少许的脂肪酶,用于增补胰脂肪酶对脂肪消化的缺乏,在肉食植物的胃液中含有少许的丁酸甘油酯酶。在植物体内,各种脂肪酶掌握着消化、吸取、脂肪重建和脂蛋白代谢等历程;细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更加雄厚(Pandey 等,1999)。因为微生物品种多、滋生快、易发生遗传变异,具有比动植物更广的感化pH、感化温度局限和底物专一性,且微生物泉源的脂肪酶一样平常都是排泄性的胞外酶,适合于工业化大消费和得到下纯度样品,因而微生物脂肪酶是产业用脂肪酶的主要泉源,而且在理论研究方面也具有主要的意义。

    2脂肪酶的性子

    脂肪酶是一类具有多种催化才能的酶,能够催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向分解回响反映,除此之外借表现出其他一些酶的活性,如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等(Hara,1997;Schmid,1998)。脂肪酶差别活性的施展依赖于回响反映系统的特性,如在油水界面增进酯水解,而在有机相中能够酶促分解和酯交流。

    脂肪酶的性子研讨重要包孕最适温度取pH、温度取pH 稳定性、底物特异性等几个方面。迄今,已星散、纯化了大量的微生物脂肪酶,并研讨了其性子,它们在分子量、最适pH、最适温度、pH 和热稳定性、等电点和其他生化性子方面存在差别(Veeraragavan 等,1990)。整体而言,微生物脂肪酶具有比动植物脂肪酶更广的感化pH、感化温度局限,下稳定性和活性,对底物有特异性(Schmid 等,1998;Kazlauskas 等,1998)。

    脂肪酶的催化特性在于:在油水界面上其催化生机最大,早在1958年Sarda和Desnnelv便发明了那一征象。溶于火的酶做用于不溶于火的底物,回响反映是在两个相互星散的完整差别的相的界面上停止。那是脂肪酶区分于酯酶的一个特性。酯酶(EC3.1.1.1)感化的底物是水溶性的,而且其最适底物是由短链脂肪酸(≤C8)构成的酯。

    3脂肪酶的消费

    脂肪酶的制备要领有提取法、化学合成法和微生物发酵法。提取法资本有限、工艺庞大、产量低;化学合成法本钱太下;微生物发酵法的运用远景要远远大于提取法和化学合成法,它不受情况影响,资源丰富,产酶周期短,产品较纯真且本钱低,消费上易于管理。商品化脂肪酶重要来源于种种细菌、酵母和真菌等微生物的发酵,有些霉菌可经由过程固态发酵及液体深层发酵两种要领停止发酵。经由过程传统诱变育种和优化发酵前提进步了脂肪酶的产量,使得很多脂肪酶实现了产业化消费,尤其是基因工程的引入,大大进步了脂肪酶的产量。因为提取质料泉源和酶含量的身分,动植物脂肪酶重要应用于科学研究。    

    4脂肪酶在饲料中的运用

    饲料资本缺乏一向是我国养殖业面对的一个大问题,在耕地和水资源严峻紧缺的状况下,粮食产量已很难进步。我国植物消费中饲料转化率低,猪、鸡、奶牛等的饲料转化率均比国际先进水平低0.3~0.6个百分点,使得饲料资本缺乏的题目越发严重。饲料用酶制剂的开辟和运用极大的减缓了饲料资本的缺乏。近年来,酶制剂一向是国内外植物营养研讨的热点之一,它们在饲料产业中的有用运用使得饲料产业和养殖业平安、高效、环保和可持续发展成为能够。

    脂肪在畜禽体内的感化重要是氧化供能,它含有的能量是碳水化合物的2.25倍,可知足动物体对较高能量浓度的要求;脂肪是脂溶性维生素和某些激素的溶剂,增进对这些物资的吸取和应用,同时为畜禽供应必须的不饱和脂肪酸,包管畜禽的康健发展;增加脂肪借可削减饲料加工历程中的粉尘,改进饲料表面,在高温条件下,另有利于进步能量摄入量,低落畜禽的体热增耗,减缓热应激。另外,增加脂肪可有效地进步饲料的可口性。因而,在猪、鸡和奶牛豢养中,在饲料中增加脂肪是对照广泛的。

    脂肪酶是脂肪代谢最根基的酶,若缺少将会危及机体康健。单胃植物本身可以或许排泄淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等内源性消化酶。但幼禽幼畜消化性能还没有发育健全,内源性消化酶排泄量缺乏。在当代养猪消费中,为了收缩母猪滋生周期和使仔猪尽早顺应植物蛋白日粮,晚期断奶以至超晚期断奶在养猪消费中广泛实行,但晚期断奶发生显着应激,对消化系统发育和消化酶排泄发生不良影响,消化酶排泄急剧削减,断奶2周后才又逐步规复取上升。断奶后两周内消化酶排泄缺乏是断奶仔猪发展停滞的主要因素之一;雏鸡大多数消化酶在2周龄阁下才发育到顶峰,个体的(如脂肪酶)还要到21日龄阁下。因而,消化酶排泄缺乏是雏鸡对饲料应用的重要限定身分之一。在幼禽幼畜日粮中增加外源性淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等,能增补体内内源酶的缺乏,并能减轻断奶仔猪的断奶应激,进步植物的消费机能。有的研讨注解,在猪和家禽日粮中增加外源酶对内源消化酶的排泄另有肯定的增进感化,因此有利于畜禽对营养成分的消化剖析和吸取应用。外源性脂肪酶可进步饲料中的脂肪消化率,特别是可明显进步米糠中的脂肪消化率,因此可进步米糠的表观代谢能值和饲料转化率(Pluske 等,1997)。

    Polin等(1980)给白来航公鸡饲以露4%动物油的玉米根蒂根基日粮,研讨了猪胰脂肪酶粗提物取胆汁盐对脂肪消化的影响,在增加和不增加0.4%胆汁酸的状况下,孵化后第2~9天增加0.1%的脂肪酶均能进步脂肪的吸取,然则结果不明显,其缘由不难明白,在酸性条件下,猪胰脂肪酶轻易掉活,当其抵达重要感化位点(十二指肠)时其生机曾经相称低了,而且猪胰脂肪酶活性的施展依赖于辅脂肪酶及胆汁盐的存在。若是脂肪酶可以或许耐酸,且其生机不依赖于辅脂肪酶及胆汁盐,那么从理论上道将其增加到日粮中应当可以或许进步脂肪的消化。在露全脂米糠、下油玉米、干苜蓿粉、血粉、饼粕等的饲料中增加脂肪酶,可进步表观消化能5%~11%,进步猪禽增重速度4%~10%,进步饲料利用率2%~7%,削减粪便吸收量(Tan 等,2000)。

    5瞻望

    20世纪50年月人们曾经认识到酶制剂在饲料中增加的感化,但因为其生产成本高贵而希望迟缓,到20世纪80年月因为转基因手艺和微生物发酵产业的长足前进,饲用酶制剂运用进入了迅猛生长的阶段,不管是在学术研究方面照样在手艺运用方面,皆与得了举世瞩目的结果。饲用酶制剂的品种有许多,脂肪酶也是个中主要的一种。少小植物排泄的内源酶较少,成年植物处于病理、应激状态时内源酶也会发作排泄停滞或排泄削减。饲料中增加该酶能开释出脂肪酸,进步油脂类饲料原料的能量利用率,增添和革新饲料的香味和风味,革新六畜的食欲,并对部分炎症有肯定的医治成效(杨振海等,2003)。然则相对别的酶制剂而言,关于脂肪酶的理论研究和运用研讨的投入要少的多,其中的缘由,笔者以为,重要是因为脂肪酶的特殊性增添了对其停止研讨的难度,因而致使了对脂肪酶的研讨和运用要相对滞后。

    如今有许多商品化的脂肪酶产物,多半是经由过程微生物发酵造得,只要少数几种来源于植物的脂肪酶是经由过程从动物体中提取的要领制备。凭据差别用处开辟出差别特性的脂肪酶产物,而这些已实现商品化消费的脂肪酶产物其pH 稳定性多在中性偏偏碱范围内,对酸的耐受性较差(Claudia,1999),而增加于饲料中的脂肪酶必需要经由胃肠道的酸性前提及内源酶的水解抵达感化位点,并可以或许在感化位点的pH 范围内具有较下的活性,因而绝大多数已实现商品化消费的脂肪酶其实不适合于饲料用。基于这类近况,对脂肪酶研讨停止一些探究性的事情,从而鞭策脂肪酶在饲料产业中的运用,也是一件异常有意义的事情。

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