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替抗新方向——葡萄糖氧化酶
时间:2019年03月27日
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替抗新方向——葡萄糖氧化酶

屈汶辉

上海尤特尔生化有限公司


抗生素是指由细菌,真菌或者其它微生物产生的具有抗病原体或者其他活性的一类物质。

自被发现以来,抗生素得到了广泛的使用。据统计,2013年我国抗生素使用总量约为16.2万吨,其中人用抗生素占到总量的48%,其余均为兽用抗生素。应国光等人在调查中指出动物大量服用的抗生素绝大部分以原形排出体外,进入水环境中,再通过水产等食物进入人体,最终还是增加了人体内细菌的耐药性并影响人体健康[1]。中国已经成为世界上抗生素滥用最为严重的国家之一。近些年,超级细菌的出现使得人们对抗生素的使用有了更加全面的了解,国家对抗生素的使用越来越严格。

       “饲料禁抗是畜牧业发展的必然趋势,是保障食品安全、推动健康养殖的必由之路。禁抗的同时,寻找抗生素的有效替代品也成为研究的热点。以葡萄糖氧化酶(Glucose OxidaseGOD)为代表的第三代分解型酶制剂,是一种潜力巨大的酶制剂,其通过非药物性机制和途径杀菌、抑菌改善动物消化道的微生态及理化环境的作用,从而提高动物的生产性能,为寻找抗生素替代品开辟了一个新的方向。

1. 葡萄糖氧化酶介绍

       葡萄糖氧化酶(Glucose Oxidase, GOD)是一种氧化还原酶,能够催化葡萄糖生成过氧化氢和D-葡萄糖。1928年,Detlev Muller教授首次从曲霉属(Aspergillus niger)中分离得到葡萄糖氧化酶,并发现真菌产生的过氧化氢可以有效抑菌,而葡萄糖氧化酶能够有效催化葡萄糖产生过氧化氢,从而起到一定的抑菌作用[2]。多种真菌和昆虫均可以生产葡萄糖氧化酶,并且也具有一定的抗菌活性。

       GOD是同型二聚体分子,含有2个黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)结合位点。每个单体含有2个完全不同的区域:一个与部分FAD非共价但紧密结合,主要为β折叠;另一个与底物β-D-葡萄糖结合,由4α-螺旋支撑1个反平行的β折叠。与细胞外的许多蛋白质一样,这种酶也被碳水化合物链所覆盖。

1 葡萄糖氧化酶二聚体结构[4]

2. 葡萄糖氧化酶的抑菌作用

       在氧气存在的条件下,GOD氧化葡萄糖生成葡萄糖酸和过氧化氢,如图2。酶解反应产生葡萄糖酸内脂以及过氧化氢,并且消耗氧气。

2 葡萄糖氧化酶催化作用

GOD抑菌作用主要通过以下三个方面:第一,葡萄糖氧化酶在反应过程中消耗氧气。由于大多数肠道病原体是好氧细菌,最有益的微生物是厌氧或兼性厌氧菌。因此,肠道中的葡萄糖氧化酶消耗氧气有助于有益细菌的增殖,抑制有害细菌,维持肠道菌群的平衡,保证动物的健康;第二,产生葡萄糖酸,改善肠道pH值。此外,葡萄糖酸可以到达大肠,刺激乳酸菌的生长。当葡萄糖酸到达肠道末端时,被定位的微生物群利用产生丁酸。丁酸是一种短链脂肪酸(scfa),能被大肠粘膜迅速吸收,为肠上皮提供能量。丁酸能够刺激肠上皮细胞增殖、促进钠和水吸收效率的最有效单链抗体;第三,产生的过氧化氢本身具有广谱的杀菌作用,能够抑制大肠杆菌,沙门氏菌等细菌的生长繁殖。

3GOD抑菌作用

3. 葡萄糖氧化酶研究进展

3.1 葡萄糖氧化酶在禽料中的研究

       众多的研究报道证明,GOD能够促进家禽的生长性能。Li Jing等人添加0.2%的葡萄糖氧化酶制剂,与对照组相比,试验组肉鸡的存活率显著提高了3.5%个百分点,增重提高了6.23%Pang 等人的研究表明GOD能够显著改善36-70日龄黄羽肉鸡的体重,料肉比和营养成分的消化利用率。此外,也有众多的研究表明GOD对血清指标有显著的影响,提高蛋鸡总蛋白和白蛋白的含量,增加蛋白质的合成;添加GOD可增加球蛋白、钙、磷,降低总胆固醇和甘油三酯水平,提高丙氨酸转氨酶和天门冬氨酸转氨酶的活性;添加0.4%GOD组肌酸激酶活性显著降低(P<0.05),增强机体抵抗力。Wen Qi的研究报道中指出,前期按照0.2%的量添加,一周后按照0.1%的量添加GOD,有效预防大肠杆菌造成的腹泻。

3.2 葡萄糖氧化酶在猪料中的研究

       Biage研究了GOD对猪盲肠菌群体外生长,对动物生长性能、肠壁形态和肠道菌群的影响。在24小时体外盲肠发酵过程中,总产气量和最大产气量增加,盲肠液中的氨被还原。

发酵24h后,总短链脂肪酸、乙酸、丙酸、正丁酸等均显著增加。Jiuxian Yang 等研究了葡萄糖氧化酶对断奶仔猪生长性能和胃肠道健康的影响。160只断奶仔猪随机分4组,每组5个重复,每个重复8只。组1对照组,基础日粮;组2,基础日粮+100mg/kg生物素;组3,基础日粮+0.1%GOD;组4,基础日粮+0.2%GOD。试验周期为4周。结果表明:组4日增重显著高于组1,组4的料肉比也有所降低;添加GOD的组十二指肠绒毛长度显著增加,绒毛高度/隐窝深度(VH/CD)之比增大,胃肠道pH降低;添加GOD的组与未添加GOD的组相比,干物质和粗蛋白的消化率提高。通过这个试验可以证明GOD改善胃肠道结构和环境,提高营养物质消化率,进而提升断奶仔猪的生长性能。Ji Yin等人的选择66头三元猪,均重17kg,随机分为对照组和GOD试验组(0.5%添加量,45U/g),试验周期40天。结果显示GOD试验组日增重显著增加了7.03%,料肉比降低2.75%

 

 

 

参考文献:略

 

如需参考文献,可联系尤特尔索取文中相关文献。


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