CHẤT XƠ TRONG NGŨ CỐC VÀ CÁC ENZYME XỬ LÝ CHÚNG TRONG THỨC ĂN LỢN


Hans H. Stein

(Acare VN) Mặc dù lợn không đặc biệt hiệu quả về lên men chất xơ, may mắn thay, có sẵn một số enzyme phân giải chất xơ thương phẩm nhưng điều quan trọng là các enzyme cụ thể  đó phải phù hợp với chất nền.

Lúa mì

Nhiều nguyên liệu trong khẩu phần ăn cho lợn giàu chất xơ và do lợn không đặc biệt hiệu quả trong việc lên men chất xơ, nên một số enzyme phân giải chất xơ cần được bổ sung vào khẩu phần ăn cho lợn. Tuy nhiên, như trường hợp của tất cả các enzyme, điều quan trọng là các enzyme cụ thể phải phù hợp với chất nền và do sự biến đổi lớn của các loại xơ có trong khẩu phần ăn của lợn, không phải tất cả các carbohydrate đều phù hợp như nhau với các khẩu phần khác nhau. Ba loại xơ chính trong các loại ngũ cốc và các sản phẩm cùng loại ngũ cốc là arabinoxylans, cellulose và beta glucans liên kết hỗn hợp. Cấu trúc và khả năng lên men rất khác nhau giữa ba loại xơ này

Arabinoxylans

Arabinoxylans thường chiếm 50 đến 60% tất cả các chất xơ trong các loại ngũ cốc và các sản phẩm ngũ cốc. Arabinoxylans bao gồm một xương sống của xyloza và có các nhóm arabinose, galactose và acetyl gắn vào xương sống. Trong một số trường hợp, các axit phenolic như axit ferrulic và axit coumaric được gắn vào chuỗi bên và điều này cho phép liên kết giữa arabinoxylans và lignin. Để tăng khả năng lên men của arabinoxylans, enzyme endo-xylanase thường được thêm vào khẩu phần ăn cho lợn. Tuy nhiên, đặc biệt trong khẩu phần ăn dựa trên ngô hoặc sản phẩm từ ngô, phản ứng tích cực với việc bổ sung xylanase rất khó chứng minh, trong khi khả năng tiêu hóa năng lượng thường tăng lên nếu xylanase được thêm vào khẩu phần ăn dựa trên lúa mì. Lý do cho sự khác biệt này có thể là do endo-xylanase chỉ thủy phân các liên kết giữa các đơn vị xyloza ở mạch xương sống, chứ không phải các liên kết trong chuỗi bên. Người ta tin rằng các vi khuẩn trong ruột sau có khả năng tổng hợp enzyme arabinofuranosidase thấp, cần thiết để thủy phân liên kết este liên kết hai đơn vị arabinose trong sidechain. Do đó, điều quan trọng là cũng cần thêm arabinofuranosidase vào khẩu phần ăn. Lignin là một rào cản lớn đối với quá trình lên men và để tăng khả năng lên men của arabinoxylans, điều quan trọng là phải loại bỏ các axit phenolic khỏi chuỗi bên vì chúng liên kết với lignin. Điều này có thể được thực hiện bằng cách bổ sung các este thủy phân liên kết giữa arabinoxylan sidechain và axit ferrulic hoặc axit coumaric. Do đó, bằng cách thêm cả arabinofuranosidase, ferrulic acid esterase và coumaric acid esterase cùng với endo-xylanase vào khẩu phần ăn, cơ hội lên men chất xơ tăng lên.

Cellulose

Cellulose là thành phần chất xơ chính khác trong các loại ngũ cốc và nó thường chiếm 20 đến 30% tổng lượng chất xơ trong các loại ngũ cốc.
Cellulose là một homopolysacarit chỉ chứa glucose và nó bao gồm các vùng tinh thể và các vùng vô định hình. Trong các vùng tinh thể, các chuỗi đơn vị glucose dài tuyến tính được đóng gói chặt chẽ và neo bởi các liên kết hydro, khiến cho quá trình lên men gần như không thể. Ngược lại, ở các vùng vô định hình, các chuỗi glucose ít được đóng gói chặt chẽ hơn và do đó, các vùng này có thể được lên men. Các enzyme endoglucanase, exoglucanase và beta-glucosidase là cần thiết cho quá trình lên men của cellulose vô định hình, nhưng người ta tin rằng cả 3 enzyme này đều được sản xuất bởi vi khuẩn ruột sau và cellulose vô định hình được lợn lên men. Việc lên men này có thể được tăng lên hay không bằng cách bổ sung các enzyme ngoại sinh, nhưng các enzyme phân giải cellulose thường không được đưa vào khẩu phần ăn cho lợn mặc dù một số loại cocktail có thể chứa endo-glucanase cần thiết để thủy phân beta- 1,4 liên kết giữa các đơn vị glucose trong cellulose.

Hỗn hợp beta-glugans

Các beta-glucans liên kết hỗn hợp có trong một số loại ngũ cốc và các sản phẩm ngũ cốc ít được đóng gói chặt chẽ hơn các đơn vị glucose dài trong cellulose vì các liên kết beta 1.3 chèn các kink trong chuỗi glucose, ngăn chặn sự đóng gói giữa các chuỗi liền kề. Phải mất 2 enzyme, endo beta 1.3 glucanase và endo beta 1.4 glucanase để thủy phân các liên kết trong beta glucans liên kết hỗn hợp và cả hai enzyme này có nhiều trong chất chứa ruột sau của lợn. Kết quả là, beta-glucans liên kết hỗn hợp hầu như được lên men hoàn toàn trong ruột lợn và không cần thiết phải bổ sung nguồn ngoại sinh của các enzyme này vào khẩu phần ăn.

Phần kết luận

Arabinoxylans và cellulose chiếm 70 đến 80% chất xơ trong hầu hết các loại ngũ cốc và các sản phẩm ngũ cốc. Bởi vì arabinoxylan là thành phần chiếm ưu thế nhất trong các loại xơ này, hầu hết các enzyme phân giải carbohydrate ngoại sinh thương phẩm đã tập trung vào thành phần này. Tuy nhiên, sự hạ cấp thành công của arabinoxylans có thể bao gồm không chỉ một enzyme xylanase để thủy phân các liên kết este giữa các đơn vị xyloza trong mạch xương sống. Một sự thủy phân lớn hơn có khả năng thu được nếu khử các enzyme khử mạch nhánh arabinofuranosidase, ferrulic acid esterase và coumaric acid esterase cũng được đưa vào hỗn hợp. Enzyme phân giải cellulose thường không được đưa vào khẩu phần ăn cho lợn do hiệu quả hạn chế, và enzyme làm suy giảm beta-glucans liên kết hỗn hợp là không cần thiết vì vi khuẩn ở ruột cuối có thể tiết ra các enzyme cần thiết cho quá trình thủy phân các thành phần này.

Sưu tầm và Biên dịch: Acare VN Team

kỹ thuật khác


Please upgrade IE 8+, Download here