纤维素酶研究现状及其在畜牧业中的应用

孙孟凌，孙 勇，范圣涛，赵玉印

（1.龙口市兰高镇畜牧兽医工作站，山东龙口265700；2.龙口市畜牧兽医工作站，山东龙口265700；3.龙口市下丁家镇畜牧兽医工作站，山东龙口265700；4.龙口市七甲镇畜牧兽医工作站，山东龙口265700）

经过长时间的实践证明，通过将适量的纤维素酶添加至动物饲料当中，能够对植物细胞壁产生相应的破坏作用，进而使得大量营养物质能够得到充分释放，有效改善饲料营养价值，便于动物对其进行消化吸收。对提高畜牧业的经济效益、控制其饲料成本等均具有积极作用。因此本文将通过着重围绕纤维素酶研究现状及其在畜牧业中的应用进行初步探究，希望能够帮助人们加深对纤维素酶的正确理解和认知。

1 纤维素酶的研究现状

1.1 组成研究

纤维素本身是植物细胞壁当中的一大成分，在植物干重当中的占比在35%～50%之间。目前关于纤维素酶的国内外研究数量众多，其研究方向也集中在纤维素酶的组成、分子结构、作用机理、实际应用等各个方面。在关于纤维素酶的组成研究中，有研究人员指出，纤维素酶就是一种通过水解的形式将纤维素酶分解成由纤维二糖以及葡萄糖共同组合而成的复杂酶系。主要包括内切葡聚糖酶、纤维二糖酶以及β-葡萄糖苷酶。与此同时，也有研究人员通过开展对晶体纤维素的分解试验，发现任何一种酶均无法独立完成水解，需要三种酶同时存在相互协同才能有效水解晶体纤维素使之成为葡萄糖。

1.2 分子结构

在对纤维素酶分子结构进行研究的过程中，我国学者邹仪鸣在其《植物纤维素化学》一书当中，则对纤维素酶的分子结构进行了详细说明，其指出呈球形的催化结构域能够直接反映纤维素酶的催化活性等，而纤维素结合结构域则负责执行调节酶对可溶性及非可溶性底物活力。含有大量甘氨酸以及6～59个脯氨酸等的连接桥的作用因为帮助各酶分子形成稳定聚集体。但发展至今，已经报道的纤维素结合结构域只有8种，并且仍不了解其作用机理。所了解的催化结构域也仅仅只有拟氏木霉催化域的三维结构，对连接桥的具体作用也并不十分明确，还需在日后加强深入研究。

1.3 作用机理

在经过多年的发展研究，目前在纤维素酶的作用机理方面主要以研究其降解机理和营养机理为主。在前者当中，当前主要出现了C1-Cx假说以及协同作用模型等观点。而在后者当中，则主要出现了有助于动物消化吸收营养物质、改善动物肠道菌群平衡以及维持小肠绒毛形态完整和消除饲料抗营养因子影响等观点。其中部分认同C1-Cx假说的研究人员，认为C1酶通过将结晶纤维素转化成无定形纤维素后，经由Cx酶的水解使之成为可溶性葡萄糖寡聚物，而后在β-葡萄糖苷酶的作用下最终水解成为葡萄糖。但目前研究界对C1酶作用机理的研究还比较少，有价值的研究成果不多。其他部分假设和观点还尚未在试验中得到证实，因此其是否成立、可靠还有待进一步验证。

2 畜牧业中纤维素酶的应用现状分析

2.1 养猪业

夏友国、黄勤楼等人（2010）在对畜牧业中的纤维素酶应用进行分析的过程中，指出在养猪业中通过将适量的纤维素酶添加至饲料中，对于改善肉猪肠道环境，提高其抗疾病能力和消化率等具有积极作用[1]。其通过选择生长育肥猪作为实验对象，将0.05%以及0.1%和0.15%的复合纤维素酶添加至其日饲料当中，随后通过统计分析可知其屠宰率与未添加前分别提高了3.74%、5.69%以及2.10%，而料重比则相较以往出现了幅度至少为11%的下降情况，日增重则平均提高了9%左右。随后杨信以及钟珍梅等人也通过对仔猪进行试验，再将0.1%以及0.2%的复合酶制剂添加至其日粮当中后，发现饲料转化率较以往有了明显提高。

2.2 养鸡业

有研究人员通过将0.05%和0.1%的纤维素酶添加至肉仔鸡高麸日粮当中，根据相关结果显示，在3～6周时，试验鸡的日增重差异并不十分显著，但从7周开始，试验鸡的低酶以及高酶水平出现了明显差异，日增重明显随着酶添加水平的增长而越来越大。因此研究人员认为，通过将适量纤维素酶加入到鸡饲料当中，对于提升其蛋白质以及能量等利用率，实现肉鸡的有效增重和健康生长具有十分重要的帮助作用。

2.3 反刍动物

徐天鹏、张忠远等人（2017）在对纤维素酶及其应用的研究过程中，通过将适量的复合酶添加至奶牛的精饲料当中，随后通过对奶牛的平均日产奶量进行统计分析，发现在添加复合酶之后奶牛的平均日产奶量相较以往提高了将近15%[2]。另外还有研究人员通过将1%的复合纤维素酶制剂添加至奶牛日粮当中，同样发现其产奶量和乳脂率有所提高，平均每头奶牛的日产奶量能够增加至少1.2kg。而在对羔羊进行试验的过程中，也有研究人员发现在其日粮当中添加适量的酶制剂可以有效帮助加快羔羊的钙吸收和提高脂肪消化率。

随着研究领域的不断深入，当前国内外学者在纤维素酶的组成、分子结构、作用机理等方面均获得了一定的研究成果，但受到研究水平的限制，对于部分酶的作用机理以及实际效用等还缺乏实证分析。在畜牧业当中，有研究人员通过分别对肉鸡、肉猪、反刍动物等进行试验研究，发现将适量的纤维素酶添加至其日粮当中，对于提高畜禽生产性能、饲料利用率等也具有明显的促进作用。