高效毛细管电泳技术及其应用

2008年第18期 业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业 业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业 业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业 业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业 业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业 综 述 高效毛细管电泳（HPCE）又称毛细管电泳 （CE），是20世纪末发展的一种高效、快速的分 离技术，是经典电泳技术和现代微柱分离相结合 的产物，是继高效液相色谱（HPLC）之后又一 重大进展。它使分析科学进入纳米水平，为小体 积样品分析提供可能，适合于从无机离子到有 机、从核电离子到中性分子的分离分析。 1 技术介绍 1.1 基本原理 毛细管电泳统指以高压电场为驱 动力，以毛细管为分离通道，依据试样中各组分 间淌度（指单位场强下离子的平均电泳速度）和 分配行为上的差异而实现分离的一类分离技术。 它可实现很小体积带电或不带电组分的快速、高 效分离。在电解质溶液中，带电粒子在电场作用 下，以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的 现象叫电泳。而此时双电层中的水合阳离子引起 流体整体向负极方向移动的现象叫电渗。电渗流 的大小取决于电场强度、电解质pH、缓冲液的 组成和离子强度、内摩擦和毛细管表面的特点 等，这些因素单一或互相结合，均能提高分离效 果。粒子在电解质中的迁移速度等于电泳流和电 渗流两种速度的矢量和。阳离子的移动方向和电 渗流一致，最先流出；中性粒子的电泳流速度为 零，其迁移速度等于电渗流速度；阴离子的移动 方向与电渗流相反，但因电渗流速度一般都大于 电泳速度，它将在中性粒子之后流出，从而实现 分离。 1.2 分类特点 CE自诞生以来，已由最初的蛋 白质、肽类分离，扩大到从离子到中性物质、从 小分子到生物大分子一系列化合物的分离，主要 分离模式由1种增加至6种。其中，CE的分离原 理及应用见表 1。CE 相对于其他分离方法如 HPLC、薄膜色谱法等具有如下优点：分离速度 快，适用于临床快速诊断；运行费用少，只要少 量的缓冲液即可；分离效率高，柱效可达105以 上，适用于体内药物分析、生化分析等。 1.3 监测器 由于毛细管内径的限制，检测信号 是CE系统最突出的问题。紫外法、可见紫外光 线法是CE常用的检测方法，但其受到仪器、单 波长等因素限制。目前，应用最广泛的是二极管 阵列检测器，其检测限为10-5~10-6 mol/L。另外， 还有灵敏度很高的激光光热和荧光检测器，检测 表1 CE的分离原理及应用 分类 简称 原理 应用 毛细管区带电泳 CZE/FSCE 离子电泳淌度差异 离子分析 胶束电动毛细管色谱 MECC/MEKC 疏水性/ 离子性差异 中性/ 离子型物质 毛细管凝胶电泳 CGE 净电荷性质/ 分子大小 蛋白质 毛细管等电聚焦 CIEF 等电点差异 蛋白质、多肽 毛细管等速电泳 CITP 组分淌度不同 浓缩 毛细管色谱 CEC 色谱原理 CE/ HPLC 的结合 5 2008年第18期 限为10-7 mol/L。迄今为止，除了电感耦合等离子 体和红外技术没有与CE联用外，其他的检测方 法均能与CE联用，大部分实现了商品化。 2 应用进展 2.1 基因研究中的应用 CE是一种样品用量很 低的方法，聚合酶链反应（PCR）技术配合对 PCR引物进行荧光标记，可实现对极微量mRNA 选择性准确测定。分析DNA大多使用 CGE模 型。对于具点突变的单链DNA来讲，一个碱基的 改变会引起整个链构象发生较大变化，从而使 CE可在非变性的条件下将其分离。而对于分子 大小相同的双链DNA（dsDNA），CGE很难将其 分离，但加入嵌入染料溴化乙锭之后，由于其与 dsDNA 碱基具有特异结合作用，CZE 也能将 dsDNA分离。DNA的序列分析要用到CE法，采 取比长测序战略。Ki，S.P等用毛细管电泳测定 核苷酸。Heller，C等评述了毛细管电泳用于分离 单链DNA和线性双链DNA，指出主要影响CE用 于分离单链 DNA和线性 dsDNA 分离效能的因 素。Aran等分离多聚核苷酸，并对其产物进行纯 度测定。Cohen等对人工合成寡聚核苷酸链和单 链噬菌体DNA进行的片段分离。结果表明，CE 的分离效能明显的高于常规琼脂糖电泳，是研究 DNA限制性内切酶谱更有效的检测手段。 2.2 天然产物的分析 2.2.1 蛋白质、DNA、多肽、氨基酸的分析。CE 技术是在对蛋白质分离分析中兴起的一种分离手 段，主要包括肽、蛋白鉴别、结构分析、微量制 备及蛋白定量测定、纯度检测、非均一性检测、 定性和动力学研究；测定氨基酸的组成、序列和 一些物化常数、鉴别结构和种类不同的蛋白质。 在肽和蛋白质的鉴别分析中，应用最多的是CZE 测定肽谱和蛋白质的物理参数。对扩散系数小的 生物大分子而言，CE还可以作为收集纯的单一 馏分的微量制备手段。 2.2.2 糖及其衍生物的分析。CE应用于糖分析 的难点是糖类物质一般为电中性，且亲水性强， 多数没有吸光基团，检测上存在困难。各种新糖 衍生化反应和检测技术的应用，使CE成为分析 单糖、寡糖、糖肽、糖蛋白等糖类化合物的有效 手段。单糖的解离常数值一般大于11，需选用 pH>11的强碱性缓冲液，直接进行电泳分离后紫 外检测。这种方法也能用来测定简单寡糖。多糖 一般利用酸解或酶解方法将其转化为寡糖后进行 分析。糖蛋白、糖脂、糖胺聚糖类糖基都可以通 过各种处理实现CE分离。 2.3 在中药分析中的应用 中药品种繁多，不同 品种间活性成分的含量相差悬殊；成分多样，有 效成分受各种因素影响很大；由多种中药组成的 复方制剂，情况更为复杂。药物分析基本上分为 两部分：一是原料药的定量、不纯物的测定、药 物制剂的分析及对其稳定性的评价等。二是对进 入人体内药物或代谢物的吸收、分布、代谢、排 泄等体内动态的研究。 2.3.1 中药材鉴别和质量控制。在植物类药材方 面，胡平等用HPCE法对菟丝子种子植物蛋白进 行提取与分离，并进行了生药鉴定。结果表明， 同属不同种菟丝子在性状特征和组织结构上极为 相似，但碱溶性或酸溶性蛋白在成分和含量上均 存在显著差异，利用HPCE法可快速有效地将其 区分，同时，又可有效地鉴别出菟丝子的来源， 为此类同科同属易混药材的生药鉴别提供了新途 径。陈振德等对国产榧属植物种子进行蛋白电泳 鉴别，结果显示，榧属植物种子蛋白HPCE谱图 有明显的种间差异，HPCE法可作为中药榧子的 鉴别方法。 在动物类药材方面，张朝晖等采用HPCE对 不同产地、不同贮存时间的海马、海龙类药材进 行了蛋白质电泳图谱鉴别，结果显示种间区别较 明显，为动物类药材鉴定提供了新的分析手段。 陈妍等应用HPCE分离并测定了湖南银环蛇蛇 毒，鉴定出银环蛇蛇毒中含有α-银环蛇毒素和 β-银环蛇毒素，为蛇毒的鉴定和纯化提供了一 种快速、简易的方法。 2.3.2 中药有效成分的分离与测定。对于生物碱 类成分，CZE法被用于测定麻黄中的生物碱，对 不同品种麻黄中生物碱含量和麻黄炮制方法，以 及炮制前后马钱子中士的宁、碱含量进行研究， 结果表明，炮制后两种生物碱含量下降约90%； CZE和MECC还被用来测定罂粟壳和鸦片中生物 碱类成分的含量；同时，用MECC法可分离吴茱 萸碱、吴茱萸次碱和去氢吴茱萸碱等9种生物碱 类成分，但去氢吴茱萸碱拖尾严重，改以CZE分 析该成分则能达到较高柱效；采用MECC法研究 9种阿朴啉类生物碱，其分析时间仅为9 min，比 HPLC约缩短一半。 对于黄酮类成分，黄芩中的黄芩苷、黄芩 素、汉黄芩素、葡糖苷酸、木蝴蝶素、葡糖苷酸 可采用MECC模式分离；比较香叶木素、香叶木 苷等的CZE、MECC分离，认为黄酮苷能与硼砂 形成带负电的络合物而达到分离，不含硼砂的电 解液则不能分离黄酮苷。 对于酚酸类成分，由于其解离后带负电荷， 采用CZE模式分离时，分析时间较长。金银花中 绿原酸的含量及板蓝根药材中抗内毒素活性成分 的分离与定量分析均用 CZE 模式；当归饮片 中，阿魏酸的含量测定则采用反相毛细管区带 电泳模式。 蒽醌类有羟基和羧基，用CZE、MECC均能 分析。如以CZE分离测定狭叶番泻和尖叶番泻中 的番泻苷A、A1和B的含量；对于苷类成分，采 用HPCE法可成功分离人参皂苷和柴胡皂苷，采 用CZE与MECC结合，还可成功分离芍药中本芍 药苷等成分。 2.3.3 中成药分析。HPCE因其特别适宜快速大 量地分析复杂的中药成分而被广泛用于中成药和 中药制剂的分析中。韩凤梅等建立了清开灵口服 液和双黄连口服液中黄芩苷定量分析的HPCE 法。张艳等采用胶束电动毛细管电泳法测定了瞿 黄液中大黄素、大黄酚、大黄酸和大黄素甲醚的 含量。 2.3.4 指纹图谱的建立。在有效成分不完全明确 的前提下，制定中药材或中成药的指纹图谱，对 于有效控制中药材或中成药的质量具有重要意 义。指纹图谱已成为国际公认的控制中药或天然 药物质量的有效手段。目前，HPCE法已成为中 药指纹图谱研究的重点。 2.4 在食品安全检测中的应用 2.4.1 重金属的测定。近几年，CE法用于食品 中重金属的测定国内外均较少见。LiY等将CE与 火焰原子吸收光谱直接相连，测定了鲨鱼肉中痕 量的甲基汞、苯基汞和无机汞（Ⅱ），3种物质在 长60 cm、内径75 μm石英毛细管中，在20 kV 分离电压下，于100 mmol/L硼酸-10%甲醇的运 行电解液中得到基线分离。其迁移时间、峰面 积、峰高的相对MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713537415716_0偏差分别为0.19%~1.12%、 1.15%~1.19%、1.14%~2.10%。3种物质的检出限 （S/N=3）为5 018±214 μg/L（以Hg计），进样 60 nL则相应的质量检出限为310±0.115 pg（以 Hg计），检出限与汞所处的不同形态基本无关。 袁道强用CZE法测定了奶粉中的镉、铅和铜，在 10 mmol/L苄胺-10 mmol/Lα-羟基乙酸的电泳介 质中，3种离子在12 min内得到分离，其检出限 分别为0.102、0.107、0.105 μg/mL，峰面积相对 标准偏差小于 1.16% ， 回 收 率 为 97.18% ~ 102.12%。 2.4.2 农药残留的测定。目前，对食品中农药残 留物的测定国外研究较多，国内在该方面的研究 还不够活跃。Hernandez-Borges J等采取固相微萃 取与在线预浓缩相结合的方式，提高CE测定食 品中农药残留的灵敏度。在线预浓缩时，采用了 电堆积富集过程中用反转电极移去样品基质的方 法，灵敏度比普通进样法可提高272倍。经上述 两种方法浓缩后，在0.14 mmol/L十六烷基三甲基 氯化铵-0.14 mmol/L乙酸（含5%异丙醇）分离缓 冲液中，用毛细管电泳-紫外检测法同时测定了 水、苹果汁和橘子汁中嘧菌环胺、环丙氨嗪、啶 斑肟、抗蚜威和嘧霉胺5种农药的残留量，其检 出浓度在水中可低至215 μg/mL，在果汁中可低 至311 μg/mL。 2.4.3 兽药残留的测定。动物源性食品中，对 人体影响较大的兽药及药物添加剂主要有抗生 素、合成抗菌素、激素类等。食品中的合成抗 菌素、抗生素过多会损害人体健康，必须对其 残留量进行限制和检测。Barron D等用固相萃取 和CE法分析了鸡肉中二氟沙星和沙拉沙星的残 留量，它们的线性范围为50~300 μg/kg，检出限 分别为10 μg/kg和25 μg/kg，能满足欧盟最高限 量检测的要求。杨冰仪等采用高速毛细管电泳安 培法对己烯雌酚的测定进行了研究，18 kV分离 电压下，在5 mmol/L的氢氧化钠电泳介质中，己 烯雌酚在60 s内可以得到较好分离，检出限为 1.1×10-6 mol/L，最低检出量为0.127 μg/kg（按 取样量5 g计），该法适用于市售肉类中己烯雌酚 的检测。 2.4.4 食品添加剂的测定。食品添加剂主要分为 防腐剂、抗氧化剂、甜（香）味剂和天然或人工 6 2008年第18期 9种阿朴啉类生物碱，其分析时间仅为9 min，比 HPLC约缩短一半。 对于黄酮类成分，黄芩中的黄芩苷、黄芩 素、汉黄芩素、葡糖苷酸、木蝴蝶素、葡糖苷酸 可采用MECC模式分离；比较香叶木素、香叶木 苷等的CZE、MECC分离，认为黄酮苷能与硼砂 形成带负电的络合物而达到分离，不含硼砂的电 解液则不能分离黄酮苷。 对于酚酸类成分，由于其解离后带负电荷， 采用CZE模式分离时，分析时间较长。金银花中 绿原酸的含量及板蓝根药材中抗内毒素活性成分 的分离与定量分析均用 CZE 模式；当归饮片 中，阿魏酸的含量测定则采用反相毛细管区带 电泳模式。 蒽醌类有羟基和羧基，用CZE、MECC均能 分析。如以CZE分离测定狭叶番泻和尖叶番泻中 的番泻苷A、A1和B的含量；对于苷类成分，采 用HPCE法可成功分离人参皂苷和柴胡皂苷，采 用CZE与MECC结合，还可成功分离芍药中本芍 药苷等成分。 2.3.3 中成药分析。HPCE因其特别适宜快速大 量地分析复杂的中药成分而被广泛用于中成药和 中药制剂的分析中。韩凤梅等建立了清开灵口服 液和双黄连口服液中黄芩苷定量分析的HPCE 法。张艳等采用胶束电动毛细管电泳法测定了瞿 黄液中大黄素、大黄酚、大黄酸和大黄素甲醚的 含量。 2.3.4 指纹图谱的建立。在有效成分不完全明确 的前提下，制定中药材或中成药的指纹图谱，对 于有效控制中药材或中成药的质量具有重要意 义。指纹图谱已成为国际公认的控制中药或天然 药物质量的有效手段。目前，HPCE法已成为中 药指纹图谱研究的重点。 2.4 在食品安全检测中的应用 2.4.1 重金属的测定。近几年，CE法用于食品 中重金属的测定国内外均较少见。LiY等将CE与 火焰原子吸收光谱直接相连，测定了鲨鱼肉中痕 量的甲基汞、苯基汞和无机汞（Ⅱ），3种物质在 长60 cm、内径75 μm石英毛细管中，在20 kV 分离电压下，于100 mmol/L硼酸-10%甲醇的运 行电解液中得到基线分离。其迁移时间、峰面 积、峰高的相对标准偏差分别为0.19%~1.12%、 1.15%~1.19%、1.14%~2.10%。3种物质的检出限 （S/N=3）为5 018±214 μg/L（以Hg计），进样 60 nL则相应的质量检出限为310±0.115 pg（以 Hg计），检出限与汞所处的不同形态基本无关。 袁道强用CZE法测定了奶粉中的镉、铅和铜，在 10 mmol/L苄胺-10 mmol/Lα-羟基乙酸的电泳介 质中，3种离子在12 min内得到分离，其检出限 分别为0.102、0.107、0.105 μg/mL，峰面积相对 标准偏差小于 1.16% ， 回 收 率 为 97.18% ~ 102.12%。 2.4.2 农药残留的测定。目前，对食品中农药残 留物的测定国外研究较多，国内在该方面的研究 还不够活跃。Hernandez-Borges J等采取固相微萃 取与在线预浓缩相结合的方式，提高CE测定食 品中农药残留的灵敏度。在线预浓缩时，采用了 电堆积富集过程中用反转电极移去样品基质的方 法，灵敏度比普通进样法可提高272倍。经上述 两种方法浓缩后，在0.14 mmol/L十六烷基三甲基 氯化铵-0.14 mmol/L乙酸（含5%异丙醇）分离缓 冲液中，用毛细管电泳-紫外检测法同时测定了 水、苹果汁和橘子汁中嘧菌环胺、环丙氨嗪、啶 斑肟、抗蚜威和嘧霉胺5种农药的残留量，其检 出浓度在水中可低至215 μg/mL，在果汁中可低 至311 μg/mL。 2.4.3 兽药残留的测定。动物源性食品中，对 人体影响较大的兽药及药物添加剂主要有抗生 素、合成抗菌素、激素类等。食品中的合成抗 菌素、抗生素过多会损害人体健康，必须对其 残留量进行限制和检测。Barron D等用固相萃取 和CE法分析了鸡肉中二氟沙星和沙拉沙星的残 留量，它们的线性范围为50~300 μg/kg，检出限 分别为10 μg/kg和25 μg/kg，能满足欧盟最高限 量检测的要求。杨冰仪等采用高速毛细管电泳安 培法对己烯雌酚的测定进行了研究，18 kV分离 电压下，在5 mmol/L的氢氧化钠电泳介质中，己 烯雌酚在60 s内可以得到较好分离，检出限为 1.1×10-6 mol/L，最低检出量为0.127 μg/kg（按 取样量5 g计），该法适用于市售肉类中己烯雌酚 的检测。 2.4.4 食品添加剂的测定。食品添加剂主要分为 防腐剂、抗氧化剂、甜（香）味剂和天然或人工 （下转第40页） 7 2008年第18期 2月龄雏期火鸡平均售价20 元/只。将试验组与对 照组进行经济效益比较核算，其盈利分析结果 见表2。 4 分析与讨论 本次试验火鸡死亡率高的主要原因为：一方 面，本次试验所用的火鸡是用电孵化器孵化的2 月龄火鸡，对温湿度要求较高。这种火鸡在高原 丘陵地区的适应能力很差，在悬殊的温差和干旱 气候环境中很难生存；另一方面，因为没有适 时、及时进行疫病防治，造成部分火鸡患病并传 染，防疫后，经治疗救活大部分火鸡。此外，在 试验结束后，运输过程中遭遇到暴风雨袭击，致 使部分火鸡受到损失。 本次试验区为山间丘陵地带，地表是由大 小不等的石子组成，火鸡在这种环境下采食 蝗虫，导致鸡爪磨损，很大程度上影响了灭蝗 效果。 从表1和表2中可看出在受蝗灾草场上每5 亩草场养1 只火鸡的灭虫效果和经济效益都较 高，若火鸡数量再增加则会有经济效益下滑的 趋势。 本次试验说明了草地牧养火鸡灭蝗是一种行 之有效的灭虫方法，尤其适合鄂托克旗等干旱缺 水的山间丘陵地带进行灭蝗。这种生物灭虫方法 不仅操作简便、无污染，而且还能创造一定的经 济效益。□ 表2 盈利分析 第1组 0.3 0.005 0.02 第2组 1.151 6 10.36 6 0.026 1.2 1.35 1.62 1.514 第3组 0.578 4 5.21 3 0.013 0.6 0.675 0.81 0.787 第4组 0.299 7 2.70 1.5 0.006 0.3 0.337 5 0.405 0.489 试验组合计 2.029 7 18.27 10.5 0.045 2.1 2.363 2.836 2.789 总成本总收入 组别 火鸡总重量 （万kg） 火鸡总售价 （万元） 药物/火鸡 总购价（万元） 运费 （万元） 管理费 （万元） 补饲饲料 用量（万kg） 价格（万元） 利润 （万元） 合成色素。食品添加剂对人体具有一定毒性，尤 其当过量使用时，会损害消费者健康。在食品添 加剂的使用中，明确制定了卫生标准，限定了食 品添加剂的种类、名称、应用范围、最大使用量 和残留量，所以对食品添加剂的测定是食品安全 分析的重要内容。 2.4.5 真菌毒素的测定。真菌常在粮食、食用 油、水果或其他食物中寄生并繁殖，产生毒素。 当人们食用了被这些真菌毒素污染的食品后，会 引起食物中毒，甚至对人体造成致畸、致突变、 致癌等危害。黄曲霉毒素B1、串珠镰刀菌素、展 青霉素、玉米赤霉烯酮等是食品中最常见的真菌 毒素。Maragos CM用CE法测定了食品中的黄曲 霉毒素。Tsao R等将胶束电动毛细管色谱模式用 于苹果酒中展青霉素的测定，该方法的样品处理 方法比其他色谱法简单，检出限为318 μg/L。曾 红燕等用胶束电动毛细管色谱测定了玉米赤霉烯 酮及其代谢物α-玉米赤霉烯醇和β-玉米赤霉烯 醇以及黄曲霉毒素B1和赭曲霉毒素A，并应用于 玉米面、面粉、麦粒和麦穗等实际粮食样品的 测定。 3 结语 CE 与目前应用最广泛的HPLC技术相比， 具有快速、灵敏、需样量少、避免大量使用有 机试剂等优点。因此，广泛应用于生命科学、 环境化学、农学、表面活性剂和食品化学等多个 领域。□ 􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢􀤢 （上接第7页） 常用饲料原料如豆粕、玉米等均含有相当量 的β-甘露聚糖。因畜禽的消化酶系不含甘露聚 糖酶，故甘露聚糖类物质不能被消化吸收。另 外，该物质还具有抗营养作用，给畜禽带来不良 影响。β-甘露聚糖可增加消化道内容物的黏 度，影响营养物质的消化与吸收，造成后肠道梭 菌的繁殖，致使发病率升高（Johnson等，1986； Brunsgaard等，1995）；影响胰岛素、类胰岛素生 长因子-1（IGF-1）的分泌和畜禽的生产性能 （Nunes等，1992）；降低氮的存留、脂肪的吸收 和氨基酸的摄入量，减少水的吸收，致使动物发 生腹泻。 β-甘露聚糖酶是一种半纤维素水解酶，以 内切方式降解含有β-1，4糖苷键的甘露多糖（包 括甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖 等），能将广泛存在于豆类籽实中的上述多糖物 质降解为甘露寡糖等低聚糖，不仅消除了甘露聚 糖对单胃动物各种营养素的抗营养作用，而且生 成的甘露低聚糖在动物肠道中起着重要的调节作 用，这使得β-甘露聚糖酶的开发与利用具有重 要意义。 目前，β-甘露聚糖酶在饲料中用途广泛。 饲料用β-甘露聚糖酶具有热稳定性好、常温下 活性高、最适pH为酸性，同时，在整个酸性和 中性的pH范围内又能维持较高活性，且对动物 胃蛋白酶和胰蛋白酶具有较好抗性等综合特性。 如今，β-甘露聚糖酶已开发成为一种对玉米-豆 粕型日粮有效的新型饲用酶制剂。笔者就β-甘 露聚糖酶作为饲料添加剂的功效作一介绍。 1 提高日粮能量利用率 β-甘露聚糖酶可通过改善畜禽对饲料的利 用率，提高能量利用率，补偿低能日粮的能量不 足问题，从而维持动物正常生长的各项指标。据 Jackson（2001）报道，添加β-甘露聚糖酶可补 充肉用鸡日粮代谢能600 kJ/kg，猪日粮代谢能 420 kJ/kg。马成杰等（2006）通过在商品肉鸭饲 料中添加和美酵素（其主要成分为β-甘露聚糖 酶）的试验表明，它可提高饲料的能量利用率， 降低配方中禽代谢能，且生产性能不受影响，遗 传性能发挥正常，还可降低饲料成本。王春林等 （2003）在以玉米-豆粕为主的低能日粮中添加 0.5 g/kg和美酵素结果发现，它可增加低能日粮的 能量利用率，相当于在1 kg饲料中多加11~17 g 的植物油。 2 改善畜禽生长及生产性能 2.1 鸡 Jackson等（2004）报道，日粮中添加 和美酵素可增加商品蛋鸡早期的平均蛋重，提高 产蛋量，延迟产蛋高峰急剧下降的过程。Michael 等（2000）的研究也表明，无论日粮能量水平高 低，添加β-甘露聚糖酶均可增加随后的蛋产量。 2.2 猪 饲料中添加β-甘露聚糖酶，可显著提 高猪对干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、无 氮浸出物的消化能力。黄小文等（2003）的研究 表明，添加不同浓度甘露聚糖酶可提高猪只的平 均日增重。 β-甘露聚糖酶对畜禽生长及生产性能的提 高主要是提高了饲料的利用率，因此，在同样条 件下，试验组动物比对照组可获得更多的能量， 40