葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOD)是一種需氧脫氫酶，能專一地氧化β-D-葡萄糖成為葡萄糖酸和過氧化氫。葡萄糖氧化酶廣泛分布于動植物和微生物體內(nèi)，微生物是其主要來源，主要生產(chǎn)菌株為黑曲霉和青霉[1]。產(chǎn)自特異青霉和黑曲霉的葡萄糖氧化酶已被列入農(nóng)業(yè)部《飼料添加劑品種目錄(2013)》第4大類酶制劑。葡萄糖氧化酶作為替代抗生素的新型飼料酶制劑，具有保護(hù)動物腸道，促進(jìn)消化吸收，提高機(jī)體免疫力等多種功能。隨著葡萄糖氧化酶與抗生素飼養(yǎng)動物對比試驗(yàn)的不斷開展，葡萄糖氧化酶的應(yīng)用研究也從單一酶制劑向復(fù)合添加劑發(fā)展，由雞用配合飼料、豬用配合飼料向其它動物配合飼料發(fā)展。本文對葡萄糖氧化酶的催化反應(yīng)機(jī)理、生理功能以及在飼料工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展，特別是近年來在雞用配合飼料、豬用配合飼料、牛羊配合飼料以及其他合飼料中的應(yīng)用做了全面闡述。 

1 葡萄糖氧化酶的催化反應(yīng)機(jī)理

1.1 葡萄糖氧化酶單一催化反應(yīng)機(jī)理

葡萄糖氧化酶是同型二聚體結(jié)構(gòu)，每個亞基分為兩個不同的結(jié)構(gòu)區(qū)域：一個區(qū)域主要由β-折疊組成，以非共價(jià)鍵與黃素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide，F(xiàn)AD)輔酶分子緊密結(jié)合;另一個區(qū)域則由4個α-螺旋支撐1個反平行的β-折疊組成，可與底物β-D-葡萄糖結(jié)合[2]。葡萄糖氧化酶對β-D-葡萄糖表現(xiàn)出強(qiáng)烈的特異性，比催化α-D-葡萄糖高約160倍，且對L-葡萄糖和2-O-甲基-D-葡萄糖完全沒有催化活性[3]。

1.2 葡萄糖氧化酶的酶-過氧化氫酶聯(lián)合催化反應(yīng)機(jī)理

葡萄糖氧化酶通常與過氧化氫酶(hydrogenperoxidase，HPD)組成一個氧化還原酶系統(tǒng)。當(dāng)反應(yīng)體系中只有葡萄糖氧化酶時，葡萄糖氧化酶能夠催化β-D-葡萄糖氧化生成D-葡萄糖酸內(nèi)酯和過氧化氫。當(dāng)反應(yīng)體系中葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶同時存在時，首先葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化生成D-葡萄糖酸內(nèi)酯和過氧化氫，然后過氧化氫酶催化過氧化氫生成水和氧氣，最后水與D-葡萄糖酸內(nèi)酯結(jié)合生成葡萄糖酸。當(dāng)反應(yīng)體系中葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶和乙醇同時存在時，首先葡萄糖氧化酶催化β-D-葡萄糖生成D-葡萄糖酸內(nèi)酯和過氧化氫，然后過氧化氫酶催化過氧化氫和乙醇生成水和乙醛，最后水與D-葡萄糖酸內(nèi)酯結(jié)合生成葡萄糖酸[4]。

2 葡萄糖氧化酶的生理功能

目前，針對動物腸道疾病的主要治療方法是在飼料中添加青霉素、土霉素、黃霉素等抗生素?？股氐暮侠硎褂每梢蕴岣邉游锷a(chǎn)性能，改善飼料轉(zhuǎn)化效率，預(yù)防動物疾病等。但長期或過量使用抗生素則會帶來負(fù)面影響：一是促使致病菌產(chǎn)生耐藥性;二是殺死腸道內(nèi)有益菌，引起動物免疫機(jī)能下降;三是導(dǎo)致畜禽產(chǎn)品藥物殘留，危害人體健康。自1999年農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)使用以來，葡萄糖氧化酶作為替代抗生素的新型飼料酶制，其生理功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 消除腸道病菌生存環(huán)境，減少致病菌感染

葡萄糖氧化酶催化動物腸道內(nèi)的葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸和過氧化氫，過氧化氫具有滅菌作用。當(dāng)過氧化氫積累到一定濃度時，可以直接抑制大腸桿菌、沙門氏菌、巴氏桿菌、葡萄球菌、弧菌等致病菌的生長繁殖[5]。李焰選用健康A(chǔ)A 出殼雞為受試動物，試驗(yàn)組和對照組均從第7日齡開始發(fā)生大腸桿菌感染，對照組用氨芐青霉素飲水治療，試驗(yàn)組不添加任何藥物，而在基礎(chǔ)日糧中添加0.15%萄萄糖氧化酶，最終試驗(yàn)組存活率為95%，比對照組高出5%[6]。袁松齡等選用雛雞作為受試動物，進(jìn)行葡萄糖氧化酶和常規(guī)抗菌素(氟哌酸)攻毒保護(hù)對比試驗(yàn)，結(jié)果表明，添加0.3%的葡萄糖氧化酶對沙門氏菌引起的雞白痢病有明顯的防治效果，與氟哌酸常規(guī)劑量的保護(hù)率67.86%基本相當(dāng)[7]。

2.2 保持腸道菌群生態(tài)平衡，提高機(jī)體免疫力

葡萄糖氧化酶催化動物腸道內(nèi)的葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸過程中，可消耗大量氧氣，為厭氧有益菌的增殖制造厭氧環(huán)境。同時，厭氧有益菌的大量增殖可形成微生態(tài)競爭優(yōu)勢，抑制有害菌存活，控制有害菌感染，從而提高機(jī)體免疫力。我公司的葡萄糖氧化酶含量為10000～60000U/g，將該保護(hù)劑添加到動物飼料中，添加量0.15%，可使斷奶仔豬的腹瀉率由25.6%下降到10.3%，肉雞的腹瀉率由13.2%下降到4.4%[8]。

一萬、六萬酶活葡萄糖氧化酶產(chǎn)品：http://www.okbk.cn/4g.php?m=img&cid=23

2.3 解除腸道霉菌毒素中毒，減少飼料霉菌超標(biāo)危害

常用的飼料防霉劑只能抑制霉菌毒素生長，減少飼料霉變程度，不能消除已發(fā)生輕微霉變的飼料所產(chǎn)生的霉菌毒素危害;霉菌毒素吸附劑能吸附黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮等對種畜禽繁殖性能危害嚴(yán)重的霉菌毒素，但不能增強(qiáng)動物機(jī)體的抵抗力，對已受霉菌毒素毒害的動物機(jī)體無輔助性的治療作用;而加入我公司的霉菌毒素分解酶（霉菌毒素生物降解產(chǎn)品，不但可以吸附飼料表面毒素，還可以降解動物體內(nèi)外毒素、內(nèi)毒素對動物肝臟、腎臟的侵害，產(chǎn)品詳情可點(diǎn)擊：霉菌毒素分解酶）和葡萄糖氧化酶的飼料添加劑配合則具有解除腸道霉菌毒素中毒，減少飼料霉菌超標(biāo)危害的作用。葡萄糖氧化酶可直接抑制黃曲霉、黑根霉、青霉等多種霉菌，對黃曲霉毒素B1中毒癥有很好的預(yù)防效果。高溫季節(jié)，飼料發(fā)霉產(chǎn)生的毒素會使動物肝腫大、胸腺萎縮、巨噬細(xì)胞受到毒害，進(jìn)而導(dǎo)致免疫抑制，添加葡萄糖氧化酶可防治這些癥狀[9]。以霉菌毒素分解酶、中藥提取物和葡萄糖氧化酶為原料生產(chǎn)畜用飼料添加劑，在常規(guī)飼料中添加0.05%～0.30%，不僅可以吸附黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素、T-2毒素等多種危害畜禽健康的霉菌毒素，抑制飼料中霉菌、細(xì)菌的生長，使霉菌毒素?zé)o法在飼料中增殖，還能增強(qiáng)動物機(jī)體的抵抗力，清熱解毒、保肝強(qiáng)腎，提高疫苗注射的免疫效果，對于繁殖的種畜能提高配種受胎率，提高產(chǎn)仔數(shù)和仔畜初生重，降低幼畜死亡率[10]。

2.4 改善腸道酸性消化環(huán)境，促進(jìn)動物消化吸收

葡萄糖氧化酶催化動物腸道內(nèi)的葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸，葡萄糖酸可降低胃內(nèi)食糜pH 值，有效抑制有害菌繁殖，促進(jìn)有益菌生長，還能激活胃蛋白酶活性，有利于蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分的消化吸收，從而提高飼料轉(zhuǎn)化效率。葡萄糖氧化酶還可改善飼料適口性，在動物出現(xiàn)拒食、厭食、消化不良、腹瀉時添加，可以使動物迅速恢復(fù)正常采食。Biagi等開展的葡萄糖酸離體培養(yǎng)試驗(yàn)表明，葡萄糖酸能促進(jìn)胃腸道食糜產(chǎn)生更多的短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸是腸道微生物的主要能量來源，從而顯著提高斷奶仔豬的日增重[11]。

2.5 保護(hù)腸道上皮細(xì)胞完整，控制球蟲病爆發(fā)

畜禽處于應(yīng)激狀態(tài)時，機(jī)體會發(fā)生一系列氧化，產(chǎn)生大量自由基，當(dāng)自由基超過機(jī)體自身的清除能力時，就會破壞腸道上皮細(xì)胞。添加了葡萄糖氧化酶的畜禽飼料可以通過清除自由基，保護(hù)腸道上皮細(xì)胞完整，阻擋病原體入侵。梁振華選用金水烏雞作為受試動物進(jìn)行抗球蟲育雛試驗(yàn)，對照組從15日齡起飲水添加球病靈至60日齡出舍，發(fā)生球蟲病則飲水添加三維治球粉3天，試驗(yàn)組0～15日齡添加0.2%葡萄糖氧化酶，15～60日齡添加0.12%～0.16%葡萄糖氧化酶，發(fā)生球蟲病則飲水添加球病靈1～3d，最終試驗(yàn)組的球蟲病死亡率為0.12%，顯著低于對照組的球蟲病死亡率4.2%[12]。根據(jù)葡萄糖氧化酶的催化反應(yīng)機(jī)理推斷，這一作用可能是通過葡萄糖氧化酶的輔酶FAD清除自由基，也可能是在葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶組成的氧化還原酶系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，通過過氧化氫酶清除了大量過氧化氫自由基，保持了腸道上皮細(xì)胞的高度物理完整性，降低了球蟲侵入寄生部位的機(jī)會，從而達(dá)到控制球蟲病爆發(fā)的目的。

3 葡萄糖氧化酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用

葡萄糖氧化酶可以作為單一酶制劑添加到動物的基礎(chǔ)日糧中，也可與其它功能成分組成復(fù)合添加劑，如飼用動物腸道益生菌產(chǎn)品－畜禽腸道用復(fù)合益生菌（合生元）、牛羊反芻瘤胃用復(fù)合益生菌（反芻合生元）、飼用動物營養(yǎng)補(bǔ)充劑、飼料霉菌毒素分解酶等。目前，葡萄糖氧化酶已被廣泛應(yīng)用于雞用配合飼料、豬用配合飼料、牛羊配合飼料以及其他配合飼料。

3.1 葡萄糖氧化酶在雞用配合飼料中的應(yīng)用

目前已有葡萄糖氧化酶飼養(yǎng)肉雞、蛋雞及種雞等方面的研究報(bào)道。葡萄糖氧化酶可以提高肉雞的存活率和采食量，調(diào)控蛋雞的產(chǎn)蛋性能和血液生化指標(biāo)，還可使公雞的羽毛格外有光澤。李靖等進(jìn)行的肉雞養(yǎng)殖試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加了0.2%葡萄糖氧化酶的試驗(yàn)組比不添加葡萄糖氧化酶的對照組肉雞成活率提高了3.5%[13]。趙國先等選擇26周齡海蘭褐蛋雞為受試動物，在基礎(chǔ)日糧中添加不同濃度葡萄糖氧化酶進(jìn)行飼養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)葡萄糖氧化酶對蛋雞的血液生化指標(biāo)有調(diào)控作用，添加0.4%葡萄糖氧化酶可顯著提高血清總蛋白含量和降低肌酸激酶活性，添加0.2%～0.4%葡萄糖氧化酶可顯著或極顯著提高白蛋白含量，添加0.1%～0.4% 葡萄糖氧化酶可提高球蛋白、鈣、磷、堿性磷酸酶含量，降低總膽固醇和甘油三酯水平，提高谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶活性[14]。葡萄糖氧化酶還可提高蛋雞產(chǎn)蛋率、降低破軟蛋率和改善雞蛋品質(zhì)，添加0.3%葡萄糖氧化酶能顯著提高蛋殼厚度、哈氏單位和蛋比重，添加0.3%～0.4%葡萄糖氧化酶能顯著降低蛋黃中膽固醇含量[15]。祁文有以迪卡褐父母代1日齡種雛為受試種雞，7周齡時未添加葡萄糖氧化酶的對照組發(fā)生腹瀉，而添加0.1%～0.2%葡萄糖氧化酶的試驗(yàn)組未發(fā)生腹瀉，這表明葡萄糖氧化酶對大腸桿菌引起的腹瀉具有明顯地預(yù)防作用，此外，試驗(yàn)組內(nèi)因性別鑒定錯誤而存在的公雞羽毛顏色格外有光澤[16]。

3.2 葡萄糖氧化酶在豬用配合飼料中的應(yīng)用

目前已有葡萄糖氧化酶飼養(yǎng)母豬、仔豬及有不良癥狀豬等方面的研究報(bào)道。葡萄糖氧化酶可加速葡萄糖氧化、耗氧和產(chǎn)酸，有利于控制感染和毒素排出，可以減少母豬圍產(chǎn)期綜合癥，提高斷奶仔豬增重速度，還可降低生豬患病率。肖淑華等在母豬圍產(chǎn)期濃縮飼料中加入0.2%～0.4%葡萄糖氧化酶，弱仔比例由4.5%～5.8%下降到2.2%～3.6%[17]。

楊久仙等以健康斷奶仔豬為受試動物，在基礎(chǔ)日糧中添加不同比例葡萄糖氧化酶進(jìn)行飼養(yǎng)，結(jié)果顯示，添加0.1%～0.2%葡萄糖氧化酶能顯著降低胃腸道內(nèi)食糜pH 值，改善仔豬腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，使日糧中干物質(zhì)消化率由84.34% 提高到87.83% ～88.68%;添加0.2%和0.3%葡萄糖氧化酶可使仔豬胃大腸桿菌數(shù)量降低9.3%和8.4%，回腸大腸桿菌數(shù)量降低13.0%和11.7%，胃乳酸菌數(shù)量增加17.7%和25.8%，回腸乳酸菌數(shù)量增加16.2%和27.0%;添加0.2%～0.3%葡萄糖氧化酶可使斷奶仔豬日增重提高4.9%～9.4%[18-20]。

3.3 葡萄糖氧化酶在牛羊配合飼料中的應(yīng)用

葡萄糖氧化酶除了可用于奶牛圍產(chǎn)前期專用預(yù)混料，還可用于有機(jī)肉牛核心預(yù)混料，而用于羊配合飼料的報(bào)道則較少。楊玉福等的發(fā)明專利表明，在奶牛圍產(chǎn)前期專用預(yù)混料中添加葡萄糖氧化酶、酵母蛋白粉等微生物發(fā)酵物，可消除奶牛圍產(chǎn)前的食欲不振，加強(qiáng)瘤功能，促進(jìn)飼料的消化吸收[21]。魏成斌等的發(fā)明專利表明，在有機(jī)肉牛核心預(yù)混料添加2%葡萄糖氧化酶等復(fù)合酶制劑可提高飼料利用率，添加黑曲霉等復(fù)合微生態(tài)制劑可改善肉牛的腸道環(huán)境[22]。劉浩川發(fā)明了一種添加了葡萄糖氧化酶、中性蛋白酶、植酸酶等成分的羊營養(yǎng)補(bǔ)劑，在飼喂羊時，可使瘤胃pH 值相對穩(wěn)定，降低瘤胃發(fā)病率，但對于葡萄糖氧化酶的具體功效沒有闡述[23]。

3.4 葡萄糖氧化酶在其他配合飼料中的應(yīng)用

葡萄糖氧化酶在其他配合飼料中的應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。趙權(quán)等對確診為獺兔肝型球蟲病的427只獺兔進(jìn)行治療試驗(yàn)，結(jié)果表明，同時采用0.002%地克珠利飲水和葡萄糖氧化酶拌料給藥，連續(xù)使用5d，治愈率可達(dá)97.42%[24]。

4 結(jié)論與展望

葡萄糖氧化酶作為一種新型綠色的飼料酶制劑，已被廣泛應(yīng)用于雞用配合飼料、豬用配合飼料、牛羊配合飼料以及其他配合飼料。然而，由于微生物發(fā)酵制備高產(chǎn)高活葡萄糖氧化酶還存在一定困難，從而制約了葡萄糖氧化酶在我國飼料工業(yè)中的規(guī)?；瘧?yīng)用。目前國外研究者主要采用基因克隆等方式提高菌株產(chǎn)酶活力[25-26]。隨著基因工程和酶分離技術(shù)的不斷發(fā)展，葡萄糖氧化酶將在飼料工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。