营养物的一连串分解(下)

        饲料原料的物理性及化学性构造决定了饲料对酵素的亲和性,且为了能够让酵素的作用得以完全发挥出来,了解饲料的物理性及化学性构造是绝对必要的。

〔溶解性非淀粉聚糖类会增加肠道内容物的粘度〕

        一些存在於饲料中之高分子重量的组成物会增加肠道内容物的粘稠度(尤其是在家禽类),同时,也会限制外源性酵素对淀粉、蛋白质及脂肪等的接触。这类的组成物以存於谷物内的溶解性非淀粉聚糖类阿拉伯木胶及β- (1→3,1→4) -D聚葡醣最为重要。

〔应注意受质的结构及可亲和性,这些因素明显的影响了酵素的作用〕

        利用外源性酵素可分解具溶解性的非淀粉聚糖类,故而此种外源性酵素之专一性及对受质的可亲和性即显得相当的重要。在可溶解之非淀粉聚糖类的例子中,由於所含的成份与酵素的亲和性极高,因此,其分解可在限量的酵素下或酵素少量的反应下即可达成。

        (醛糖)阿拉伯木胶内含一个 β- (1→4) -D-木胶糖主干,这个主干会因阿拉伯木胶源而连接不同的残基(例如,阿拉怕胶糖、醛糖酸)。虽然阿拉伯木胶只能部份地溶解於水(导致粘度的增加),然而不可溶解的阿拉伯木胶也同样可与水键结(Gruppen et al., 1993a),因而降低了系统之内的水活性。因而降低了可溶解的阿拉伯木胶之可使用的水量,如此也就影响到整个系统的粘稠度。

〔阿拉伯木胶类的分解〕

        利用木胶酵素可分解阿拉伯木胶,但可因作用模式及受质专一性而有不同结果,例如:细胞壁物的溶解性及阿拉木胶的降解率。存於阿拉伯糖侧群会限制这些酵素的作用。

        添加活性单位相同之两种不同纯化木胶酵素於具溶解性的小麦阿拉伯木胶後溶液粘度的降低性,说明了木胶酵素endo Ⅲ对於粘度降低性较endo Ⅰ有效;此种差异主要是因两种木胶酵素不同模式的随意度所致。由於木胶酵素endoⅢ受到阿拉伯糖侧群的阻碍力较大,因而在分解木胶主键时,对阿拉伯木胶键的作用就更随意,结果就加速了分子重量及具溶解性阿拉伯木胶类之粘度的降低作用(Gruppen et al., 1993b)。

        小麦面粉之非溶解细胞物(内含80%阿拉伯木胶)悬浮物於添加endo Ⅰ及endo Ⅲ木胶酵素後之粘度变化,说明了酵素的添加会使起初的粘度增加。由於对非溶解性阿拉伯木胶酵素类的专一性,因此在作用刚开始时,木胶酵素endo Ⅲ使非溶解性的细胞壁物的高分子量阿拉伯木胶被溶融的量超过它能分解的量。这个结果相当有其特别意义,因为阿拉伯木胶酵素类并不只对可溶解的阿拉作木胶产生作用,同时也可作用於非溶解的阿拉伯木胶;导致在不正确添加酵素量之下,对粘度反而会有负面的作用。此要点指出:欲使酵素与受质反应能够恰如其用,则对於受质及酵素作用模式的了解是相当重要的。

〔受质亲和性〕

        在实验环境下饲料分子的降解可能很容物,但是对完全饲料的降解可能就比较困难了。在植物组织上,存於细胞内的营养物由於细胞壁的完整性,致使这些营养物被困在细胞壁内且无法与酵素亲和。

        即使将植物物质磨成0.5~2mm大小,仍存有小块的完整细胞。这意指为了要利用周围细胞之细胞壁内的营养物,则需更进一步的降解。除了β式淀粉颗粒及退化淀粉醣以外,还有第三种型态的抗性淀粉,其定义为:凡淀粉被具有粘着性的细胞壁以物理方式困住,致使酵素的作用受到阻碍者称之;尤其在某些豆类植物中,此淀粉的含量较多。

        只有某一定数量的糖甘键需要被分解以改变可溶解非淀粉醣类的性质。但若期望细胞壁或非溶解性的细胞物能完全降解的话,则有必要混合不同的酵素来降解完整的细胞壁物并释出被困住的营养物。例如,谷物阿拉伯木胶的完全分解会受到主键之阿拉伯木胶糖替代物所阻碍,因此木胶酵素类之附属酵素类就很需要了。当由单一代替的木胶残基移出阿拉作胶糖出後,阿拉伯木胶主键会进行下一步的降解,但其降解作用并无法完全(Gruppent et al., 1993a)。

〔酵素协同作用〕

        下图(略)为细胞壁物在完全降解时酵素协同效果的例子(Vincken et al., 1994)。图中显示,两种不同内源性聚葡糖酵素(endo Ⅱ及endo Ⅳ)於同时降解纤维质及木聚葡糖(以XG表示)时所扮演的角色。部份结晶木质纤维被木聚葡糖所包覆,因而阻碍了纤维的降解且使木质纤维彼此连接。为让细胞物能够完全且快速的分解,首先,要用内源性聚葡糖酵素(ecdo Ⅳ)将木聚葡糖层降解掉。结果提高了纤维质对其他纤维酵素的亲近力;於是,结晶纤维可有效性被组合式纤维酵素及外源性聚糖酵素降解。

〔酵素的作用机制〕

        酵素+受质→酵素-受质复合物→酵素+产物

        为了使反应能够进行,酵素及受质之间会形成一个复合物,之後再分解为「产物」及「未改变的酵素」。

        介於受质及转变状态所产生之自由能的差异称之为反应时的:「刺激作用能量」(Activation energy)。当一个「酵素─受质复合物」形成时,随着所产生一连续的反应之刺激作用能量需求相当低。若受质分子所含自由能较这个为多时,则反应的速度会更快速。

〔酵素的专一性〕

        当反应只有一种单一受体可被催化时,这种酵素的专一性称为「绝对性的」;若是酵素可以与一数量的受质作用的话,这种酵素的专一性称为「相对性的」。

        一个酵素要作用时,其作用位置及链结位置必须与受质的辨认位置相接合,因此两者的几何外形必须让这些作用群能够准确的嵌合,此种酵素/受质的反应即被称为「锁及钥题模式」。作用位置及链结位置与酵素分子有些相关性。它们有特一的三级次元外观,此结构必须与受质辨认部份吻合。即使酵素或受质的非反应群只有些微的改变,都有可能会阻碍酵素及受质的接合,而妨碍了催化。然而有些案例中,酵素的可因接触的受质来改变其结构,以形成酵素─受质;此种酵素/受质反应称之为导入─嵌合模式。(全文完)

家禽世界现代畜殖合订本(p.15~18)─小颜、九八年八期

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