植酸酶

植酸酶，是酶的品种之一[1]。具有特殊的空间结构，能够依次分离植酸分子中的磷，将植酸（盐）降解为肌醇和无机磷，同时释放出与植酸（盐）结合的其它营养物质。

[2]

2来源

植酸酶是一种胞外酶,广泛存在于自然界中,在动物、植物、微生物中均有发现。在植物组织如谷物、豆类、蔬菜,特别是萌发的种子和花粉中都发现了植酸酶。此外，自然界中产植酸酶的微生物种类繁多,如细菌、霉菌、真菌等[3]。

3种类

植酸酶从广义上讲,是指与植酸分解有关的酶类,它实际上包括植酸酶和磷酸酶,植酸酶只能将植酸分解为肌醇磷酸酷系列,不能彻底地将肌醇磷酸酩分解为肌醇和磷酸。

植酸酶(EC.3.1.3.8,肌醇六磷酸盐磷酸水解酶)可催化肌醇六磷酸(盐或醋)脱掉磷酸基团,植酸酶现知有3种类型,即肌醇六磷酸3一磷酸水解酶、肌醇六磷酸6一磷酸水解酶和非特异性的正磷酸单酷水解酶,它们分别在肌醇六磷酸的3位、6位和2位碳上水解掉1个磷酸基因。这是广义的植酸酶,狡义的植酸酶不包括磷酸酶[2]。

4作用机理

植酸→D-1,2,4,5,6-五磷酸肌醇和D-1,2,4,5-五磷酸肌醇→1,2,5,6-四磷酸肌醇→1,2,5-三磷酸肌醇或1,2,6-三磷酸肌醇→1,2-二磷酸肌醇→2-磷酸肌醇[3]

5作用

仅考虑植酸酶相对磷酸氢钙的替代量，不参考植酸酶的潜在营养价值。按推荐量添加到饲料中，用石粉补充替代出的磷酸氢钙的含钙数量，其余空间用玉米、麸皮等填充.

根据饲料配方中实际植酸磷的含量确定规矩植酸酶的添加剂量和替代磷酸氢钙的数量。首先计算出饲料配方中植酸磷的实际含量，以此为据确定植酸酶添加量（每克植酸磷添加植酸酶150单位）。然后计算出添加植酸酶后所提供的有效磷，进而确定磷酸氢钙替代量，以及石粉的添加数量，剩余空间用玉米、麦麸等原料填充。

将植酸酶的潜在有效磷的数值输入配方原料数据库，设定饲料配方中总磷需要量（如蛋鸡饲料设定为0.40-0.42%),并设定规矩植酸酶的最高用量，最后利用配方软件系统优化计算。

将所提供的植酸酶的全部营养价值输入配方原料数据库中，在原料用量限制中设定植酸酶得最高用量，不用对配方需要量设定做任何调整，直接由配方系统优化计算最优配方。

植酸酶一般只适于在单胃动物中使用。反刍动物由于瘤胃微生物能合成植酸酶，因此在饲料中一般不需要使用植酸酶。

现代发展

众所周知，植酸酶这个产业不管如何发展，它从添加剂行业的热点到慢慢退色将是必然，毕竟它支撑不了一个规模的行业，但它将一定能继续为中国饲料业的发展作出它的贡献，它带来更多的将是行业社会效益，而不一定是企业效益。

在中国饲料酶制剂行业扮演重要的角色的挑战集团，一直在为行业的有序发展作着不懈的努力！

当今科学以令人讶然的速度在发展，世人的思想也随之在改变：过去，我们何尝会想到“为了环保”去做些什么，眼下，就是在偏僻的农村，人们也知道保护环境就是保护自己。——“加上”一点植酸酶，就可以“减少”很多污染，这种加减法其中的精妙之处让人无限遐思：沿着科技的轨道前行，我们拥有的将会是一个苍苍横翠微的绿色家园！

7市场应用

植酸广泛存在于植物种子内，属天然营养品，植酸最显著的特征是与金属离子有极强络合作用和抗氧化性。这种独一无二的特性使之具有广泛用途。在发达国家，植酸多已用于食品、医药、化工等行业。[4]

8饲料行业

植酸酶在饲料行业的广泛应用，给这个行业带来了很大的影响。也引起了业界的普遍关注，植酸酶不仅仅是一个产品，已经成为一种社会现象。2005年挑战集团的植酸酶荣获了中国重大科技进步与应用奖，现在先让我们从历史的角度来了解一下植酸酶。[5]

早在1907年，Suzuki和其他学者就报道磷能从有机含磷底物中被释放出来，植酸酶就引起了人们的注意，但那时生产成本太高无法应用。直到90年代，国外几家大公司利用基因工程技术，成功开发出商品化产品。1996年巴斯夫的植酸酶产品最先开始在中国推广。由于植酸酶在饲料行业的应用，既具有安全、环保、高效、经济的特点，又具有很好的社会生态环境效益，因此，在欧洲大部分国家均已强制使用植酸酶；东南亚的韩国、日本、台湾也在推进植酸酶的使用；

我国全面实施《畜禽养殖业污染物排放标准》后，推动了中国植酸酶在饲料行业的更广泛应用。

中国的饲料企业由于经济发展水平等原因很少考虑环境问题，因此在推广植酸酶产品时，使企业不会因为可以减少磷、氮排放，减少环境污染而使用植酸酶。

起初饲料企业使用植酸酶与使用磷酸氢钙相比几乎不降低成本，饲料企业使用植酸酶主要是为了提高磷的利用率、节省饲料配方空间。到1999年，“让饲料企业添加植酸酶以后能降低饲料成本、产生经济效益是推动植酸酶在中国使用的真正动力。”以创始人蔡辉益博士领导的挑战集团决心应对这个富有时代意义的“挑战”！

2004年下半年，由于磷矿石资源有限、相关原辅材料涨价及环保要求的提高，磷酸氢钙生产成本大大提高，售价居高不下，这些原因使国内许多企业开始大量使用植酸酶。在2004年，由于使用植酸酶，一年中我国的养殖业已经少向环境排放了近4.2万吨磷，折合25万吨磷酸氢钙。——中国近三十年的发展在很大的程度以牺牲环境为代价，越来越多的人已经意识到添加一点植酸酶，原来就可以换一片绿意！

植酸酶改变了饲料企业对酶制剂的认识，推动了中国饲料添加剂行业的发展，成为行业关注的热点，同时也成为很多企业重点开发追求经济效益的产品，

从1994年进入中国，到1999年国内开始生产，再到2005年在国内市场进行生产或销售的企业大大小小达数十家，并且还有许多大型的饲料企业纷纷宣称要进入酶制剂这个生物技术领域，中国的植酸酶市场不由分说成了一个过度竞争的市场。这种情况下，“价格竞争”几乎成为这些企业进入市场最重要的手段。

食品领域

近年来，国内植酸的开发利用、特别是作为食品保鲜剂已引起重视。

用途：

1．饮料中添加0.01-0.05%植酸，可除去过多的金属离子。（特别是对人体有害的重金属）对人体有良好的保护作用。

2．将植酸加入含有单孢丝菌属介质中，可促进微生物的合成及抗氧化性，在乳酸菌的培养基里加入植酸，可促进乳菌的生长。

10生产加工技术

1．工艺简介

植酸酶作为一种由微生物发酵生产的酶制剂，可以分解动物饲料中的天然有机磷。在饲料中添加植酸酶可以代替部分磷酸氢钙，由于饲料中天然磷被吸收，动物粪便中磷的排除量可减少40%～60%，减少了集约化畜牧场排除粪便中磷对环境的污染。目前，我国该产品主要依靠进口，产品价格昂贵而影响了其在饲料中的广泛运用。该项技术生产的产品成本可以替代进口产品。

2．关键技术

（1）植酸酶高产菌种的筛选可筛选出植酸酶高产菌种，保证产酶活性的稳定性及菌株的安全性。

（2）固体及液体发酵工艺技术可生产植酸酶制品A、B2种。

（3）植酸酶稳定化技术提高植酸酶稳定化技术，保证植酸酶在制粒过程中损失的减少，及室温中耐贮存性。

3．技术指标

植酸酶A（提取酶制剂）酶活苗达3 000单位/克。植酸酶B（活苗制剂）含活苗达20亿/克。

4．应用效益

（1）每吨饲料添加60克植酸酶A（7．78元/吨），可代替13．8千克磷酸氢钙（24．84元/吨），每吨饲料可降低成本16．06元。

（2）植酸盐可通过螯合作用，降低动物对锌、锰、铁、钙、钾等微量元素的利用率通过植酸酶对植酸盐的分解作用，可提高动物对其他微量元素的作用。

（3）减少植酸磷排出量40%～60%，可有效降低环境污染，社会效益、生态效益显著。

5．应用方法

在配合饲料中，添加植酸酶A的含量为0．1%，添加植酸酶B的含量为1%～2%。

11注意事项

植酸酶作用效果与动物日粮中植酸磷的含量关系密切。植酸磷含量在0.2%以上时，使用植酸酶有效，植酸（盐）含量越高，植酸酶效果越明显。

植酸酶是蛋白质，对光、热较敏感。而在饲料生产过程中，由于粉碎、预混、制粒以及其它添加剂的影响都可能使酶的活性受损甚至变性。使用酶制剂，应尽可能减少生产工艺对酶的活性的影响，制粒温度最好不要超过80度，以保证植酸酶有较好的作用效果。

大量研究证明，日粮中钙元素含量过高会造成植酸酶活性下降，影响植酸酶使用效果，因此，切忌超量使用石粉作为填充物造成钙超标。

防潮：植酸酶一旦受潮易发生霉变且活力下降。

防止高温：严禁烈日爆晒、烘烤等，否则均可导致酶活力降低或失活。

避免接触强酸、强碱、重金属。

尽可能缩短贮存期，使用有效期内的产品。产品应置于通风、干燥、阴凉、避光处。

参考资料