Die Rolle von Xylanase in der Tierernährung: Mechanismen, Typen und Innovationen
Xylanase zielt auf Xylan ab, einen Hauptbestandteil von Hemicellulose, die in pflanzlichen Zellwänden vorkommt. Es wird häufig in der Tierernährung verwendet, um die Verdaulichkeit von Ballaststoffen zu verbessern, insbesondere bei monogastrischen Tieren wie Geflügel und Schweinen. Pflanzliche Futterzutaten wie Mais, Weizen und Sojamehl sind reich an Nichtstärkepolysacchariden (NSPs), einschließlich Arabinoxylanen, die für Tiere schwer verdaulich sind.
Xylanase hilft beim Abbau dieser komplexen NSPs und setzt mehr einfache Zucker und andere Nährstoffe für die Aufnahme im Verdauungstrakt frei. Dies verbessert nicht nur die Futtereffizienz, sondern reduziert auch die antinutritiven Auswirkungen von NSPs, wie z. B. Darmviskosität und erhöhte mikrobielle Fermentation, die zu Verdauungsstörungen und verminderter Leistungsfähigkeit der Tiere führen können.
GH10-Xylanasen ermöglichen die Einarbeitung höherer Konzentrationen kostengünstiger Inhaltsstoffe
Während die in Futtermitteln häufig eingesetzte Xylanasenfamilie GH11 die Viskosität im Magen-Darm-Trakt von Masthähnchen durch die Reduzierung löslicher NSPs in weizenbasierten Diäten wirksam senkt, erweisen sie sich im Vergleich mit dem komplexeren Arabinoxylan-Rückgrat unlöslicher NSPs als weniger wirksam.
Die 3D-Struktur der GH11-Xylanase erklärt ihre Einschränkungen. GH11-Xylanasen benötigen 3-4 aufeinanderfolgende unsubstituierte Xylanmonomere auf dem Rückgrat, um eine aktive Stelle zu finden, was sie in Gegenwart von Seitenketten auf Arabinose-Rückgraten weniger effektiv macht. Sie sind hochspezifisch und bevorzugen gering verzweigte Weizen-Rückgrate.
Im Gegensatz dazu bieten GH10-Xylanasen, obwohl sie nicht häufig in Futtermitteln verwendet werden, einen deutlichen Vorteil. Sie benötigen nur zwei oder weniger aufeinanderfolgende unsubstituierte Xylanmonomere, um ein aktives Zentrum zu finden, wodurch sie auf Xylosereste in der Nähe von Verzweigungen einwirken können. Dies führt zu mehr und kürzeren Xylo-Oligomeren als GH11-Xylanasen. Einfach ausgedrückt haben GH10-Xylanasen einen flacheren Spalt, was eine größere katalytische Vielseitigkeit bietet (Pollet 2010).
Diese Vielseitigkeit ermöglicht eine breitere Palette von Futterzutaten, einschließlich Co- und Nebenprodukten, bei gleichbleibender Leistung. Daher ermöglichen GH10-Xylanasen die Einarbeitung höherer Mengen kostengünstiger Zutaten, was eine erhebliche Möglichkeit zur Reduzierung der Gesamtfutterkosten darstellt.
