Hans H. Stein
Mặc dù đường tiêu hoá của lợn không đặc biệt hiệu quả trong việc lên men chất xơ, nhưng may mắn thay, một số enzym phân giải chất xơ có sẵn nhưng điều quan trọng là các enzym cụ thể phải phù hợp với chất nền.
Nhiều nguyên liệu thức ăn trong khẩu phần cho lợn có nhiều chất xơ và vì lợn không đặc biệt hiệu quả trong việc lên men chất xơ, một số enzym phân giải chất xơ có sẵn để đưa vào khẩu phần ăn cho lợn. Tuy nhiên, đối với tất cả các enzym, điều quan trọng là các enzym cụ thể phải phù hợp với chất nền và do sự biến đổi rộng rãi của các loại chất xơ trong khẩu phần cho lợn, không phải tất cả các carbohydrase đều phù hợp như nhau cho tất cả các khẩu phần. Ba chất xơ chính trong hạt ngũ cốc và các đồng sản phẩm từ 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 chất xơ này
Arabinoxylans
Arabinoxylans thường chiếm 50 đến 60% tất cả chất xơ trong hạt ngũ cốc và các sản phẩm từ ngũ cốc. Arabinoxylans bao gồm xương sống của xylose và có các sidechains của 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 các 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 thức ăn cho lợn. Tuy nhiên, cụ thể là trong khẩu phần dựa trên ngô hoặc các sản phẩm từ ngô, rất khó để chứng minh phản ứng tích cực đối với việc bổ sung xylanase, trong khi khả năng tiêu hóa năng lượng thường tăng lên nếu bổ sung xylanase vào khẩu phần làm từ lúa mì. Lý do cho sự khác biệt này có thể là endo-xylanase chỉ thủy phân các liên kết giữa các đơn vị xylose trong xương sau , chứ không phải các liên kết trong các chuỗi bên. Người ta tin rằng các vi khuẩn ở phần 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 bổ sung arabinofuranosidase vào chế độ ăn. Lignin là một rào cản chính cho quá trình lên men và để tăng khả năng lên men của arabinoxylans, điều quan trọng là phải loại bỏ các axit phenolic khỏi các chuỗi bên vì chúng liên kết với lignin. Điều này có thể được thực hiện bằng cách bổ sung các esterase thủy phân liên kết giữa sidechain arabinoxylan và axit ferrulic hoặc axit coumaric. Do đó, bằng cách bổ sung cả arabinofuranosidase, ferrulic acid esterase và coumaric acid esterase cùng với endo-xylanase vào chế độ ăn, cơ hội tăng lên men chất xơ được tăng cường.
Xenlulo
Xenlulo là thành phần chất xơ chính khác trong hạt ngũ cốc và nó thường chiếm 20 đến 30% tổng số chất xơ trong hạt ngũ cốc. Xenlulo là một homopolysaccharide chỉ chứa glucose và nó bao gồm các vùng kết tinh và vùng vô định hình. Trong các vùng kết tinh, các chuỗi đơn vị glucose thẳng dài được đóng gói chặt chẽ và cố định bằng các liên kết hydro, điều này làm cho quá trình lên men hầu như không thể xảy ra. 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 enzym endoglucanase, exoglucanase và beta-glucosidase cần thiết cho quá trình lên men xenluloza vô định hình, nhưng người ta tin rằng cả 3 loại enzim này đều được tạo ra bởi hệ vi sinh sau và do đó xenluloza vô định hình được lên men một phần bởi lợn. Người ta vẫn chưa biết sự lên men này có thể tăng lên bằng cách bổ sung các enzym ngoại sinh hay không, nhưng các enzym phân giải cellulose thường không được bao gồm trong khẩu phần ăn cho lợn mặc dù một số loại cocktail được gọi là enzym có thể chứa endo-glucanase cần thiết để thủy phân beta- 1,4 liên kết giữa các đơn vị glucozơ trong xenlulozơ.
Beta-glugans được liên kết hỗn hợp
Các beta-glucan liên kết hỗn hợp có trong một số hạt ngũ cốc và các sản phẩm từ ngũ cốc được đóng gói ít chặt chẽ hơn so với các đơn vị glucose dài trong cellulose vì các liên kết beta 1,3 chèn các đường gấp khúc trong chuỗi glucose, ngăn cản sự đóng gói chặt chẽ giữa các chuỗi liền kề. Cần có 2 enzym, endo beta 1,3 glucanase và endo beta 1,4 glucanase, để thủy phân các liên kết trong beta glucan liên kết hỗn hợp và cả hai enzym này đều được biểu hiện bởi hệ vi sinh vật ở phần sau của lợn. Do đó, các beta-glucan liên kết hỗn hợp hầu như được lên men hoàn toàn ở phần sau của lợn và không cần thiết phải bổ sung các nguồn ngoại sinh của các enzym này vào khẩu phần ăn.
Kết luận
Arabinoxylans và cellulose chiếm 70 đến 80% chất xơ trong hầu hết các loại hạt ngũ cốc và các sản phẩm từ ngũ cốc. Vì arabinoxylan là thành phần chiếm ưu thế nhất trong các sợi này, nên hầu hết sự phát triển của các enzym phân giải carbohydrate ngoại sinh đều tập trung vào thành phần này. Tuy nhiên, sự phân hủy thành công arabinoxylans có thể không chỉ bao gồm một enzym xylanase để thủy phân các liên kết este giữa các đơn vị xylose trong xương sống. Có thể xảy ra sự thủy phân lớn hơn nếu các enzym khử phân nhánh arabinofuranosidase, axit ferrulic esterase, và esterase axit coumaric cũng được bao gồm trong hỗn hợp. Các enzym phân giải xenluloza thường không được bao gồm trong khẩu phần ăn cho lợn do hiệu quả hạn chế, và các enzym phân giải beta-glucan liên kết hỗn hợp không cần thiết vì các vi khuẩn chân sau biểu hiện các enzym cần thiết cho quá trình thủy phân các thành phần này.
Nguồn: Pig333
Biên dịch: Ecovet Team