纤维素酶协同作用研究概况
综述
纤维素酶协同作用研究概况
程时军，付大波，张
伟
（武汉新华扬生物股份有限公司，武汉430074）
摘要：近年来，将纤维素酶添加到饲用复合酶中使用变得越来越广泛。文章就纤维素酶的特性、作用机制
及其协同作用作一简介，为更好使用纤维素酶提供参考。
关键词：纤维素；纤维素酶；协同作用中图分类号：TQ352.79；TS201.2+5
文献标志码：A
文章编号：1001－0084（2010）08－0010－03
纤维素是植物细胞结构性多糖的重要组分，占
植物生物活性物质约40%，其维持植物完整性的特性在一定程度上对单胃动物来说是一种抗营养因子[1]。纤维素能被纤维素酶消化为可溶性单糖，而微生物能产生3种主要的纤维素酶（内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶），故纤维素是反刍动物的主要营养素来源。由于单胃动物有别于反刍动物的消化生理，一般通过外源添加纤维素酶来提高植物性饲料的利用率。
近些年来，随着饲料行业及生物酶制剂的迅猛发展，纤维素酶在饲料工业中发挥了重要作用。本文就纤维素酶的相关性质和及其与其他酶的协同作用作一简介，以期为更好的使用纤维素酶提供参考。
1纤维素
纤维素是由葡萄糖通过β-1, 4糖苷键链接而成的线状结构分子，具有简单的初级和复杂的三级结构，其重复单位是纤维二糖，纤维素链的聚合度（葡萄糖残基数）为500～14000不等[2]。
纤维素可作为反刍动物的主要营养素来源，促进胃肠道正常蠕动、消化液的分泌、填充胃肠道并给动物以“饱腹感”，但纤维素能包裹营养成分，阻碍营养物质的消化、吸收及增加内源氮的损失，非淀粉多糖（NSP ）酶制剂可降低这种负面效果[3-4]。2纤维素酶
纤维素酶最早由Seilliere 于1906年研究发现，
收稿日期：2010-05-11
作者简介：程时军（1980—），男，湖北武汉人，硕士，主要从事饲用酶制剂的研究工作。
我国约从20世纪70年代开始纤维素酶的研究，且
已被正式批准为饲料添加剂在动物生产中应用。不同来源的纤维素酶理化性质不相同，纤维素酶分子一般由球状的催化结构域（CD ）、连接桥（Linker ）和纤维素结合结构域（CBD ）3部分组成。纤维素酶是由葡聚糖内切酶（endo-1, 4-β-D-glucanases ）、葡聚糖外切酶（exo-1, 4-β-D-glucanases ，又称纤维二糖水解酶，cel lobiohy drolases ）和β-葡萄糖苷酶（β-1,4-glucosidases ）3种水解酶组成的一个复杂酶系，其简要作用模式见附表。
附表
种类
纤维素酶的简要作用模式
作用模式
葡聚糖内切酶-G-G-G-G-G-G-G-G-G-G-G-，随机攻击β-1, 4
键
葡聚糖外切酶G-G-G-G-G-G-G-G-G-G-G-，从非还原端释放
纤维二糖和葡萄糖G-G-G-G-G-G-G-G-G-G-G-β-葡萄糖苷酶G-G ；G-G-G-G ；G-G-G-G-G ，水解纤维二糖和
短链纤维寡糖两端去掉一个葡萄糖单位
纤维素酶中单酶系的作用机理与溶菌酶类似，遵循双置换机理，其复合体水解纤维素的精确机制目前也还不清楚，但有一点已有报道，复杂多酶复合体的四级结构是其发挥作用的关键，并且取决于葡聚糖内切酶的协同作用和复合酶与底物表面的聚集作用[4]。但该酶系的作用顺序不是绝对的，各种酶的功能也不能简单固定。3纤维素酶的协同作用研究
近些年来，纤维素酶在畜牧业中作为饲料添加
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饲料博览·技术版2010年第8期
综
剂提高动物生产性能、对青贮和草料预处理及谷物脱壳等方面得到了广泛应用，且效果明显[2, 5-6]。两个或更多酶的有效复合，其作用效果好于单一添加其中一种酶的作用，这种现象就是酶制剂的协同作用。对纤维素酶来讲分为纤维素酶系内的协同增效和纤维素酶与其他酶的协同增效。3.1
纤维素酶系内的协同作用
有研究人员在水解纤维素的过程中，首次证实
4
小
结
述
除用作动物饲料添加剂外，纤维素酶还广泛应用于食品、造纸、纺织、再生能源等行业中。世界多国已经把纤维素酶在再生能源研制中的应用提升到国家战略高度，如何生产更适合动物消化道内环境发挥活力的纤维素酶、纤维素酶的添加方式及对不同种类阶段动物消化道酶系的影响、添加纤维素酶后饲料原料营养价值的提升等都是目前亟待研究解决的问题。此外，有关混合酶制剂（纤维素酶和其他酶如木聚糖酶、蛋白酶等）的协同效果研究，建立相关数据库和模型并应用于实际生产等都值得深入探讨，相信纤维素酶的研究应用会极大的推动饲料酶制剂的发展，其社会效益也越加显著。
[
[1]
了不同纤维素酶间的协同增效作用，类似的研究同样验证了在晶体纤维素的溶解过程中内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶的协同作用[7－9]。外切酶作用于不溶性纤维表面，使纤维素长分子链开裂，分子末端发生游离，从而使纤维素易于水化，内切酶则作用于经外切酶活化的纤维素，分解其β-1, 4键，产生短链低聚糖，β-葡聚糖酶再将短链低聚糖如纤维二糖、三糖等分解成葡萄糖。这种协同作用是由这两类酶的不同立体空间结构所致，也有报道称这些协同作用源于CBHs 和内切葡聚糖酶对纤维素的强吸附作用[8]。纤维素酶系内的其他酶的协同作用也有报道[8,10]。
3.2纤维素酶与其他酶的协同作用
纤维素酶与其他酶的协同作用在饲料行业中的应用研究国外早有报道。Meng 等通过肉鸡体内试验验证，碳水化合物水解酶的组合可进一步提升酶的作用效力，不同酶的组合可更有效水解NSPs ，降低肠道黏度，进而提升养分利用率和肉鸡增重、氮校正表观代谢能（AMEn ）、淀粉和蛋白表观回肠
[11]消化率以及NSP 的消化率（P
豆粕中近一半的NSP 是果胶，其包裹了近10%（DM 基础）的蛋白质，半乳糖醛酸是果胶酶降
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2010年第8期饲料博览·技术版
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综述
抗菌肽在畜牧生产上的应用
李子瑞
（东北农业大学动物营养研究所，哈尔滨
150030）
摘要：抗菌肽是生物防御系统产生的一类对抗外源性病原微生物的多肽类物质，具有广谱抗菌活性，是宿主防御系统的重要组成部分，文章主要介绍了抗菌肽的分子结构、杀菌机理及其在畜牧生产中的应用。
关键词：抗菌肽；分子结构；杀菌机理；应用前景中图分类号：S816.73；Q959
文献标志码：A
文章编号：1001－0084（2010）08－0012－02
长期使用抗生素会引发细菌耐药性，威胁人类健康。寻求和开发有利于环保的新型抗菌药物替代抗生素具有重要意义。抗菌肽（Antimicrobial pep －
tides ）最初是从昆虫免疫后的血淋巴细胞中发现的碱性多肽类物质，分子量很小，是一类广泛存在于动物体内具有广谱抗菌活性的阳离子型多肽，是生物先天免疫的重要组成成分[1]。抗菌肽易通过环境与宿主反应起到抗病原微生物的作用，一般不易产生耐药性，现已成为当前学术界中的研究热点。1抗菌肽的概述
抗菌肽是生物体内存在的一类具有广谱抗菌活性的小分子多肽，具有两亲性结构。Boman 等首先在果蝇中发现抗菌肽，随后从惜古比天蚕蛹中诱导
[2]）。此后，分离并命名为天蚕素或杀菌肽（cecropin
大量类似的抗菌肽被发现并分离出来。其共同特点为分子量小、多聚阳离子型和两亲性结构。抗菌肽主要由免疫系统的细胞产生，如多形核嗜中性白细
收稿日期：2010-04-08
作者简介：李子瑞（1983—），男，黑龙江尚志人，硕士研究生，研究方向为动物营养学及分子免疫学。
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Wang 等对525种抗菌肽分析研究，发现抗菌肽的一级结构差异很大，含有6～84个氨基酸残基，
能与革兰氏阴性菌的脂多糖和革兰氏阳性菌的磷壁酸结合，发挥抗菌作用[4]。抗菌肽在自然界分布广泛，来源不一，有许多种不同的分类方法。Martin 等按氨基酸残基特点和二级结构将抗菌肽分为4类[5]。第一类为含有半胱氨酸的两亲性的β-折叠抗菌肽。该类抗菌肽分子内含有2～6个二硫键最具有代表性的是动物防御素。其是动物体内防御系统的最大成员，可分为α、β、θ3大类。α-防御素在哺乳动物粒细胞或巨噬细胞中表达，β-防御素在哺乳动物的上皮细胞中表达；第二类为含有两亲性的α-螺旋抗菌肽，此类抗菌肽N 端富含碱性氨基酸残基，C 末端含有较多的疏水性氨基酸残基，这一结构有利于其插入细菌的质膜。除此之外，这类抗菌肽所带正电荷利于与细菌膜上的负电荷相互吸引而结合到细菌的细胞膜上。分子的两端各形成一个两亲性α-螺旋，两个螺旋之间有甘氨酸和脯氨酸形成的铰链区，这种螺结构是破坏、裂解细菌的主
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