葡萄糖氧化酶在动物生产中的应用

卢俊鑫，邝哲师

（1.罗定职业技术学院教育系，云浮 罗定 527200；2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广州 510610）

葡萄糖氧化酶（GOD）是一种含有黄素腺嘌呤二核苷酸的二聚体蛋白酶，是一种需氧脱氢酶，能专一性地将β-D-葡萄糖氧化为葡萄糖酸和过氧化氢[1]。葡萄糖氧化酶的作用机理独特、使用效果安全高效，在动物生产中应用广泛[2]。本文综述葡萄糖氧化酶的生产方式、作用功效和在不同动物生产上的应用，并对应用前景进行了展望，为进一步研究和生产应用提供参考。

1 葡萄糖氧化酶的生产

1.1 传统方法生产葡萄糖氧化酶

诱变生产菌株，使用诱变剂处理后提高菌株的突变率，经过筛选得到性状好的突变菌株[3]。诱变葡萄糖氧化酶生产菌株可以采用紫外线照射诱变和化学诱变剂等方法[4]。紫外线照射影响菌体遗传物质的复制与合成，导致菌体突变。梁静娟等将黑曲霉菌株P-9采用紫外线照射进行诱变，得到突变菌株的产酶酶活是原菌株的2.5 倍[5]。化学诱变比紫外线照射诱变更具有定向性，也可以将两种方法结合，能够更好地提高菌株的产酶能力[6]。朱运平等采用紫外线照射诱变、亚硝酸钠化学诱变和紫外线照射-亚硝酸钠复合诱变3 种方法对产胞外葡萄糖氧化酶黑曲霉菌株进行诱变实验，得到了产酶活力为原始菌株酶活力3.8倍的菌株[7]。

1.2 工业化生产葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶的来源广泛，包括细菌、真菌、红藻、昆虫等[8]。真菌能够利用各种碳源生产葡萄糖氧化酶，在1950 年真菌葡萄糖氧化酶已经大规模应用于工业[9]。工业化生产葡萄糖氧化酶的菌株主要有黑曲霉和青霉，黑曲霉生产酶酶活较高，青霉生产酶速度快。除了黑曲霉和青霉外，拟青霉属、胶霉属和帚霉属等也具有产葡萄糖氧化酶的能力[10]。

1.3 基因工程构建菌株

葡萄糖氧化酶的大规模生产受到产量低、发酵能力低、纯化工艺复杂等因素的影响。随着分子生物技术的进步，使用基因工程技术将葡萄糖氧化酶的基因进行克隆，连接到表达载体后转化基因工程菌株，通过诱导表达葡萄糖氧化酶基因来获取大量的葡萄糖氧化酶。基因工程菌株分泌到发酵液中主要是外源目的蛋白质，因此能简化后期的蛋白质分离、纯化操作。目前，多种来源的葡萄糖氧化酶基因被克隆，并在毕赤酵母、酿酒酵母以及青霉属等宿主中成功表达[11]。

2 葡萄糖氧化酶的功效

2.1 改善饲料品质

饲料中添加葡萄糖氧化酶可减少饲料营养价值的损失，延缓饲料霉变，减缓霉菌毒素对饲养动物的危害[12]。葡萄糖氧化酶具有抑菌作用，可抑制黄曲霉、黑根霉、青霉等多种霉菌，抑制饲料中霉菌的生长与繁殖，降低霉菌毒素含量。葡萄糖氧化酶的辅基对霉菌毒素具有破坏作用，可解除黄曲霉毒素B 的毒力，预防黄曲霉毒素中毒症[13]。葡萄糖氧化酶将葡萄糖分解为葡萄糖酸和过氧化氢的过程需要消耗氧气。饲料中氧气的减少，不仅降低饲料营养物质的的损失，也抑制微生物的生长，起到抗氧化剂和防霉剂的作用，从而改善饲料品质[14]。

2.2 提高饲料消化率

葡萄糖氧化酶的功能与酸化剂相似，能降低胃内pH，提高胃蛋白酶的活性，低pH可以促进肠道蠕动，促进动物机体对营养物质的消化[15-16]。葡萄糖氧化酶可以催化胃肠道中的葡萄糖生成葡萄糖酸和过氧化氢，降低胃肠道食糜的pH，提高饲料中粗蛋白质的消化率[17]。安文亭等研究表明，葡萄糖氧化酶显著提高仔猪饲料中能量、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪的消化率（P＜0.05），明显提高生产性能和健康水平[18]。葡萄糖氧化酶还能改善饲料的适口性，在饲养动物出现厌食的情况，添加葡萄糖氧化酶可以让饲养动物恢复正常采食。

2.3 抑制肠道有害菌

葡萄糖氧化酶酶解产物葡萄糖酸是一种安全无毒的有机酸，在消化道内降低pH，为有益的乳酸菌创造了酸性环境。通过氧化还原反应，消耗消化道内的氧，制造厌氧环境，有利于有益的双歧杆菌的生长繁殖，形成微生态竞争优势。酶解产生的过氧化氢，具有广谱抗菌作用，达到一定浓度时能够抑制大肠杆菌、沙门氏菌、巴氏杆菌、葡萄球菌等有害菌。肠道有益菌凭借有利的环境条件大量繁殖，成为优势菌群，对病原菌进行抑制，维持肠道微生物生态平衡。

2.4 降低应激损伤

动物机体处于应激状态时，会产生大量自由基，破坏肠道上皮细胞；葡萄糖氧化酶通过氧化还原反应，能够有效清除自由基，维持肠道上皮细胞的完整性。维持肠道上皮细胞的完整性，可以阻止病原微生物入侵动物机体，也可以促进对营养物质的吸收，减少腹泻[19]。宋海彬研究发现，葡萄糖氧化酶不同程度地提高了肉鸡血清超氧化物歧化酶活性，降低了血清丙二醛含量，具有抗应激作用[20]。候振平等研究发现，饲料添加葡萄糖氧化酶显著提高仔猪血清超氧化物歧化酶活性，不同程度降低了血清丙二醛含量，减轻热应激对仔猪的影响，降低仔猪体内自由基数量，抑制血液内丙二醛生成，减少机体损伤[21]。

3 葡萄糖氧化酶在动物生产中的应用

3.1 葡萄糖氧化酶在猪生产中的应用

葡萄糖氧化酶能促进仔猪生长，提高其饲料消化率，改善其肠道微生物生态平衡，降低腹泻率，提高仔猪的生产性能。侯振平等研究表明，在饲料中添加葡萄糖氧化酶，能够增强断奶仔猪的抗氧化功能，提高免疫力，降低断奶仔猪腹泻率，促进营养物质的消化吸收，从而提高仔猪生长性能[21]。杨久仙等研究表明，饲料中添加葡萄糖氧化酶0.1%～0.2%能降低断奶仔猪胃肠道pH，改善肠道形态结构，提高营养物质消化率和饲料转化效率，提高断奶仔猪生产性能[22]。黄忠阳等研究表明，在断奶仔猪饲料中分别添加葡萄糖氧化酶0、300、500 和700 mg·kg-1，能够提高断奶仔猪的生产性能，并且有很好的抗腹泻作用[23]。

葡萄糖氧化酶可有效改善母猪繁殖性能和哺乳仔猪生产性能。尤瑞祺等研究表明，大河乌猪母猪妊娠后期饲料中添加葡萄糖氧化酶600 mg·kg-1，可改善母猪繁殖性能、饲料养分消化率，提高母猪和新生仔猪的抗氧化能力[24]。孙颖雪等研究表明，在猪群整体采食量低的状态下，饲料中添加葡萄糖氧化酶1.5 g·kg-1可提高丹系大白母猪妊娠后期采食量；添加葡萄糖氧化酶1.0 g·kg-1可显著降低泌乳期背膘损失，对母猪生产具有重要意义[25]。

3.2 葡萄糖氧化酶在鸡生产中的应用

葡萄糖氧化酶能提高肉鸡成活率，改善肠道菌群组成，促进营养物质消化吸收，增强机体免疫抗病力，提高生产性能。宋海彬等研究表明，饲料中添加葡萄糖氧化酶可提高肉鸡十二指肠和空肠绒毛高度、降低隐窝深度、增加绒毛高度/隐窝深度，显著提高肉鸡小肠淀粉酶、胰蛋白酶的活性（P＜0.05）[26]。崔细鹏等研究表明，饲料中添加葡萄糖氧化酶可降低肉鸡十二指肠pH、空肠pH、回肠pH，提高采食量、生长性能、养分利用率和表观代谢能，提高对营养物质的利用从而提高生长性能[27]。于会民等研究表明，饲料添加葡萄糖氧化酶可在不同程度上改善肉仔鸡生长性能、抗氧化能力和养分表观消化率[28]。

葡萄糖氧化酶能够提高蛋鸡产蛋性能和蛋品质，能够降低死淘率。赵必迁等研究表明，蛋鸡产蛋后期（55～67 周龄）饲料添加葡萄糖氧化酶（酶活为200 U·g-1）300 mg·kg-1，显著提高产蛋率2.88%（P＜0.05），显著降低料蛋比2.69%（P＜0.05），极显著降低破蛋率19.62%（P＜0.01），极显著降低周死亡率40.9%（P＜0.01）[29]。赵国先等研究结果表明，蛋鸡饲料中添加葡萄糖氧化酶0.3%显著提高了蛋壳厚度、哈氏单位和蛋比重（P＜0.05）；添加葡萄糖氧化酶0.3%～0.4%显著降低蛋黄中胆固醇含量（P＜0.05）[30]。

3.3 葡萄糖氧化酶在反刍动物生产中的应用

葡萄糖氧化酶能够改善奶牛的生产性能。吕进宏等研究表明，葡萄糖氧化酶可消耗青贮饲料中的氧气，避免异常发酵，保证青贮饲料质量[31]。鲁春刚研究表明，葡萄糖氧化酶进入瘤胃后能快速让瘤胃内达到正常厌氧环境，起到促进有益微生物增殖、恢复菌群平衡和促进粗饲料发酵分解，进而减少有毒物质产生的作用；饲料中添加葡萄糖氧化酶能解除奶牛围产期、犊牛换草期和疾病等所引发的食欲不振现象，对减少代谢性疾病发生、预防胎衣不下及缓解奶牛消化不良等有改善作用[32]。杨玉福等在奶牛围产前期专用预混料中添加葡萄糖氧化酶、酵母蛋白粉等微生物发酵物，可消除奶牛围产前的食欲不振，加强瘤胃功能，促进饲料的消化吸收[33]。

3.4 葡萄糖氧化酶在兔生产中的应用

葡萄糖氧化酶可以提高兔的消化率、成活率，提高生产性能。刘亚娟等研究表明，饲料中添加适量的葡萄糖氧化酶能够提高饲料中纤维物质的表观消化率，影响氮代谢，降低生长獭兔盲肠内的pH，增加盲肠乳酸菌和双歧杆菌数量，抑制盲肠大肠杆菌数量，增强十二指肠内的胰蛋白酶活性和空肠内的乳糖酶活性[34]。董榕等研究表明，饲料中添加适量的葡萄糖氧化酶可以增强冬季幼兔机体的抗氧化能力，提高机体的健康水平，从而提高幼兔生长性能，降低死亡率[35]。马清河等研究表明，在饲料中添加葡萄糖氧化酶制剂具有提高生长兔的日增重和成活率，改善被毛长度、被毛密度、屠宰率的效果，但是葡萄糖氧化酶制剂对兔的免疫器官发育无明显影响[36]。

4 小 结

葡萄糖氧化酶作为一种安全高效、无毒副作用的饲料添加剂，在动物生产中应用越来越广泛，但其在动物体内的作用机理还需要更加系统、全面的研究。葡萄糖氧化酶的产量少、酶活较低，生产制备的工艺复杂，生产成本仍然较高。葡萄糖氧化酶生产工艺的不断改进，生产成本降低，安全养殖的逐步实现，将进一步促进葡萄糖氧化酶在动物生产中的应用。