一种酶降解半乳甘露聚糖产品及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种具有抗生素替代效果的酶降解半乳甘露聚糖产品及其制备方法与应用。所述制备包括从长角豆胶中提取半乳甘露聚糖，使用酶对半乳甘露聚糖进行部分降解，其特征是所述酶为β‑甘露聚糖酶。用本发明专利技术制备方法获得的酶降解半乳甘露聚糖是半乳甘露聚糖、半乳甘露寡糖和甘露糖的混合物。将本发明专利技术制备的酶降解半乳甘露聚糖应用到肉鸡饲养中，能替代抗生素，提高饲粮养分表观消化率，提高动物生长性能。

Enzymatic degradation of galactomannan products, preparation method and application thereof

The invention provides an enzymatic degradation galactomannan product with antibiotic substitution effect, a preparation method and application thereof. The preparation comprises extracting galactomannan from longicorn gum and partially degrading galactomannan using an enzyme characterized by the enzyme being a beta-mannanase. The enzyme degrading galactomannan obtained by the preparation method of the invention is a mixture of galactomannan, galactomannan oligosaccharide and mannose. The enzyme-degraded galactomannan prepared by the invention is applied to broiler feeding, which can replace antibiotics, improve the apparent digestibility of dietary nutrients and improve the growth performance of animals.

【技术实现步骤摘要】
一种酶降解半乳甘露聚糖产品及其制备方法与应用
本专利技术属于饲料添加剂领域，具体涉及一种酶降解半乳甘露聚糖产品及其制备方法与应用。
技术介绍
1946年，Moore等首次报道抗生素的促生长作用，在饲料中添加青霉素能够改善畜禽的生产性能，其后抗生素被广泛应用到动物饲养中改善畜禽生产性能和提高饲料利用率。近年来，由于抗生素造成的细菌耐药性，耐药基因能够通过动物转移到人，给人类健康带来潜在的威胁，不同国家与地区开始限制抗生素的使用。瑞典于1986年率先禁用抗菌促生长剂，欧盟于2006年禁止所有抗生素作为促生长剂使用。我国于2016年禁止硫酸黏菌素作为促生长剂使用，限抗、禁抗已是大势所趋，开发具有抗生素替代效果的饲料添加剂迫在眉睫。致病性沙门氏菌和大肠杆菌的I型菌毛又称甘露糖敏感型菌毛，可与畜禽黏膜上皮细胞表面的甘露糖结合受体结合完成粘附，从而实现感染致病。I型菌毛对细胞外基质表面的甘露糖残基的识别和结合起着重要作用。半乳甘露聚糖，是一种包含甘露糖和半乳糖的多糖，存在于瓜尔豆胶、长角豆胶和一些真菌中。半乳甘露聚糖的主链由甘露糖以β-1,4糖苷键连接，侧链以α-1,6键连接有半乳糖残基。半乳甘露聚糖因其富含甘露糖，具有和酵母细胞壁相似的功效，能够特异性结合动物肠道上皮细胞I型甘露糖结合受体，阻碍沙门氏菌和大肠杆菌在动物肠道上皮细胞的黏附，进而减少沙门氏菌和大肠杆菌在动物肠道内的增殖。Brufau等报道，添加半乳甘露聚糖能够改善肉鸡肠道形态和肠道屏障功能，降低沙门氏菌的危害。半乳甘露聚糖在畜禽肠道后段被降解成半乳甘露寡糖后被肠道菌群发酵利用，生成有机酸等物质参与代谢。Andersen和Andrés-Barranco等发现了育肥猪饲料中添加半乳甘露寡糖可以有效的降低沙门氏菌的患病率。侯振平等在断奶仔猪日粮中添加半乳甘露寡糖发现0.2％和0.3％半乳甘露寡糖在回肠明显的抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的数量，回肠微生物种类相对减少。李鹏等用半乳甘露寡糖饲喂50日龄的新西兰肉兔，研究发现半乳甘露寡糖试验组兔十二指肠的绒毛长度和隐窝深度、空肠肠绒毛长度和肠黏膜厚度、回肠各黏膜结构相关指标均显著高于空白对照组，说明在半乳甘露寡糖的作用下，小肠的消化吸收功能得到了综合提高。然而半乳甘露聚糖具有很高的黏度，添加到动物日粮中具有抗营养作用。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种具有抗生素替代效果的酶降解半乳甘露聚糖产品及其制备方法。本专利技术所提供的酶降解半乳甘露聚糖产品，为：半乳甘露聚糖、半乳甘露寡糖和甘露糖的混合物，其中，以质量百分比计，半乳甘露聚糖占30％～70％，半乳甘露寡糖占30％～70％，甘露糖占2～10％。产品中的甘露糖能提高半乳甘露聚糖和半乳甘露寡糖抑制病原菌的功效，为必需组分。具体地，以质量百分比计，所述酶降解半乳甘露聚糖产品中半乳甘露聚糖占50.0％，半乳甘露寡糖占47.35％，甘露糖占2.65％。其中，半乳甘露聚糖的分子量为3kDa～300kDa；半乳甘露寡糖的分子量为0.3kDa～3kDa。上述酶降解半乳甘露聚糖产品是按照包括下述步骤的方法制备得到的：1)制备半乳甘露聚糖；2)使用酶对半乳甘露聚糖进行部分酶降解，得到酶降解半乳甘露聚糖产品。上述方法步骤1)中，所述半乳甘露聚糖以长角豆胶、刺槐豆胶或瓜尔豆胶等为原料通过水提醇沉法制备得到。所述半乳甘露聚糖的单糖组成为甘露糖和半乳糖，其中半乳糖：甘露糖(质量比)为1：1.6～1：3.8。上述方法步骤2)中，所述酶为β-甘露聚糖酶。β-甘露聚糖酶与半乳甘露聚糖的配比可为0.2～2g：1g，具体可为2g：1g，其中，β-甘露聚糖酶的酶活为50000U/g。所述酶降解的温度可为30℃～40℃，具体可为37℃，时间可为4～18小时，具体可为12小时。本专利技术的另一目的是提供上述酶降解半乳甘露聚糖产品的应用。所述应用为上述酶降解半乳甘露聚糖产品替代抗生素在提高饲粮养分表观消化率、提高畜禽生长性能中的应用。所述畜禽具体可为肉鸡。本专利技术还提供一种提高饲粮养分表观消化率、提高畜禽生长性能的方法。本专利技术所提供的提高饲粮养分表观消化率、提高畜禽生长性能的方法，为：用上述酶降解半乳甘露聚糖替代抗生素添加到畜禽日粮中喂食畜禽，即可。其中，以畜禽日粮为100％计，上述酶降解半乳甘露聚糖以0.1％～0.5％的比例添加。本专利技术提供了一种具有抗生素替代效果的酶降解半乳甘露聚糖产品及其制备方法，并将这种酶降解半乳甘露聚糖产品应用到肉鸡饲养中，能够提高肉鸡的生长性能。本专利技术的优点在于：1原料来源丰富，制备工艺简单；2本专利技术所提供的酶降解半乳甘露聚糖产品能消除半乳甘露聚糖的抗营养作用，不降低畜禽的生产性能；3本专利技术提供的酶降解半乳甘露聚糖产品中含有甘露糖，具有更好地抑制病原菌与肠道细胞黏附的功效；4本专利技术制备的酶降解半乳甘露聚糖产品可应用到畜禽日粮中，减少抗生素的使用。本专利技术采用酶法修饰的方法制备得到了具有特定结构和组成的酶降解半乳甘露聚糖产品，更好地发挥其替代抗生素的功效。附图说明图1添加甘露糖对半乳甘露聚糖和半乳甘露寡糖混合物解聚曲线的影响。其中，1为半乳甘露聚糖和半乳甘露寡糖混合物(质量比1：1)，2为半乳甘露聚糖和半乳甘露寡糖混合物添加2％甘露糖，3为半乳甘露聚糖和半乳甘露寡糖混合物添加5％甘露糖，4为半乳甘露聚糖和半乳甘露寡糖混合物添加10％甘露糖。图2为制备得到的半乳甘露聚糖的薄层层析(TLC)测定结果。其中，1为半乳甘露聚糖酸解前样品，2为甘露糖标准品，3为半乳糖标准品。图3为制备得到的半乳甘露聚糖的高效液相色谱(HPLC)图。图4为半乳甘露聚糖酶降解产物的薄层层析分析结果。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行说明，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中所采用的β-甘露聚糖酶购自北京挑战生物技术有限公司，酶活为50000U/g。实施例、(一)甘露糖在半乳甘露聚糖和半乳甘露寡糖抑制沙门氏菌中的作用许多沙门氏菌以及其他肠道微生物不仅能够粘附肠道，而且还能够凝聚豚鼠的红细胞或者含有甘露聚糖的酵母细胞。ItzhakOfek认为，具有I型菌毛的肠道微生物和酵母细胞的凝聚机制与其对肠道细胞的粘附机制有较好的相关性(ItzhakOfeketal,1978)。以酵母细胞替代肠道细胞作为粘附介质进行研究，具有培养简单、检测快捷的优点，可用于肠道微生物的菌毛鉴定以及抑制粘附剂的体外评价(Rogeretal,2012；OyofoB.A.etal,1989；Davidetal,1980)。其测定原理为：酵母细胞具有与肠道细胞相似的结构，能够与沙门氏菌凝集。凝聚态的沙门氏菌和酵母细胞产生沉降效应，600nm波长下菌液的光吸收值呈现下降趋势。具有特殊结构的糖能抑制沙门氏菌和酵母细胞的凝聚，加入糖后沙门氏菌和酵母细胞发生解聚，600nm波长下菌液的光吸收值又呈现上升趋势。绘制沙门氏菌和酵母细胞添加不同糖的解聚曲线，能够评价不同糖抑制沙门氏菌和酵母细胞凝集效果。具体操作步骤：将半乳甘露聚糖(本实验室制备)和半乳甘露寡糖(本实验制备，不含甘露糖)以质量比为1：1配置成半乳甘露聚糖和半乳甘露寡糖的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酶降解半乳甘露聚糖产品，为：半乳甘露聚糖、半乳甘露寡糖和甘露糖的混合物，其中，以质量百分比计，半乳甘露聚糖占30％～70％，半乳甘露寡糖占30％～70％，甘露糖占2～10％。

【技术特征摘要】
1.一种酶降解半乳甘露聚糖产品，为：半乳甘露聚糖、半乳甘露寡糖和甘露糖的混合物，其中，以质量百分比计，半乳甘露聚糖占30％～70％，半乳甘露寡糖占30％～70％，甘露糖占2～10％。2.根据权利要求1所述的酶降解半乳甘露聚糖产品，其特征在于：所述酶降解半乳甘露聚糖产品中，以质量百分比计，半乳甘露聚糖占50.0％，半乳甘露寡糖占47.35％，甘露糖占2.65％。3.一种制备酶降解半乳甘露聚糖产品的方法，包括：1)制备半乳甘露聚糖；2)使用酶对半乳甘露聚糖进行部分酶降解，得到酶降解半乳甘露聚糖产品。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述半乳甘露聚糖以长角豆胶、刺槐豆胶或瓜尔豆胶为原料通过水提醇沉法制备得到。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述半乳甘露聚糖的单糖组成为甘露糖和半乳糖，其中半乳糖：甘露糖，以质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔宇，高秀华，石波，谢静静，彭晴，徐小轻，张宇微，魏晨阳，
申请(专利权)人：中国农业科学院饲料研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11