植酸酶的作用及其应用

. . 植酸酶的作用及其应用

摘要：磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。家畜必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动。本文简要的介绍了植酸酶的来源、作用，并阐明了植酸酶在不同动物不同生长阶段添加植酸酶对其生产性能、饲料利用率的影响，以及植酸磷影响植酸磷作用的因素

关键词：植酸酶 生产性能 饲料利用率 磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。畜禽必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动,单胃动物(猪、鸡)饲料中植物性饲料所占比例很大,虽然饲料中总磷含量较高,但可被单胃动物利用的有效磷却不足。谷物饲料中磷的主要以植酸和植酸盐的形式存在,绝大多数单胃动物不能充分消化、利用植酸和植酸盐中的磷, 这不仅增加了饲养成本而且,未被动物消化吸收的磷还会对环境造成污染。此外,植酸盐能络合某些营养物质,降低其在动物体内的消化吸收率, 是一种抗营养因子。 因此，因此就需要在畜禽的饲料中需要添加一种易于被肠道消化的磷饲料。通常添加无机态的磷酸氢钙。但是磷酸氢钙是不可再生的矿物资源，并且在市场上的价格很昂贵，最近的研究表明,日粮中添加植酸酶可取代磷酸氢钙，他可分解植酸和植酸盐，促进饲料中植酸和植酸盐的分解，使与磷及磷酸根结合的内源性酶和其他营养素得以释放和利用，减少粪磷对环境的污染，节省无机磷酸盐的添加。提高植物性饲料中磷的利用率。[1]

1植酸酶 1.1植酸酶的来源 在自然界中,植酸酶广泛存在于动植物组织和微生物中。相对于植物和动物来源的植酸酶说，来源于微生物的植酸酶作用范围广和稳定性较好，易规模化生产，畜禽日粮中植酸酶的来源主要有两个途径： 1) 有些植物及其加工副产品本身含有较高活性的植酸酶，如小麦和小麦麸本身. . 含有的植酸酶活高达1 193 IU/kg和2 957 IU/kg，且通过发芽或发酵还可进一步提高其活性； 2) 在饲料里添加微生物来源的植酸酶。而在畜禽消化道作用的植酸酶有4个可能来源： ① 小肠内分泌； ② 肠道微生物产生； ③ 饲料中的内源性植酸酶； ④ 外源微生物产生的植酸酶。其中,外源植酸酶是植酸水解的主要催化剂。[3] 1.2植酸酶的功能 节磷 我国磷资源并不丰富，磷矿资源具有不可替代性和不可再生性，植酸酶的使用可有效节约无机磷的消耗。据试验，在蛋鸡配合饲料中，每吨添加1008 500(〕单位乍的植酸酶，可降低0.12%的有效磷使用，相当于每吨饲料中减少7.5 kglttJ磷酸氢钙，节磷潜力巨大。 提高植酸磷的利用率 .植物性饲料都含有1%～5%的植酸盐，这些盐的含磷量占饲料总含磷量的60%～80%。由于单胃动物消化道内不含植酸酶，导致其无法或不能很好的利用植物性饲料中的磷，而磷在动物体内的作用是不可代替的。研究表明，植酸酶能有效地提高植酸的利用率，其可使植物性饲料中磷的利用率提高60%，粪便中磷的排出量减少40%[7]。 消除植酸对矿物元素和蛋白质的抗营养作用 植酸具有很强的络合能力，可与许多矿物元素和蛋白质络合形成稳定的复合物，从而降低了这些营养物质的利用率。植酸被植酸酶水解后，络合的营养物质即被释放出来，提高了畜禽对矿物质的利用率及蛋白质、氨基酸的消化率。对Zn2+、Cu2+Fe2+、Mg2+尤其明显，并维持了动物矿物营养的平衡，进而改善了动物组织健康。 恢复消化酶的活性 植酸可以络合蛋白质，因此会抑制体内多种水解酶的活性。日粮中添加植酸酶可以分解被植酸络合的蛋白质和氨基酸，并终止植酸对其他消化酶的抑制作用，从而促进机体的消化和吸收。Lei等对猪的试验表明，植酸酶可以提高蛋白质消化率另有研究表明，在玉米－豆粕型日粮中添加植酸酶，可提高火鸡对氨基酸的消化率，而且日粮蛋白质水平越低，提高程度越大。这说明植酸和蛋白质络合键被植酸酶打开，并降低了植酸的水平，从而减轻了植酸对. . 胃蛋白酶和胰蛋白酶等消化酶的影响。 [2] 减少磷的排泄，降低环境污染 植物性饲料中，三分之二的磷以植酸磷的形式存在，而单胃动物由于体内无相应的分解酶很难利用，饲料中的植酉鳞大部分通过粪便排出，对土壤、江河湖泊、池塘造成严重污染;植酸酶可提高植酸磷利用率30%一40%，即意味着降低了30%一40%的植酸磷的排出量，具有巨大的生态效益。

2植酸酶在动物生产中的应用 由于反刍动物瘤胃内微生物能合成包括植酸酶在内的多种消化酶，所以植酸酶多数情况下在非反刍动物饲料中使用。[5] 2.1在家禽生产中的应用 由于单胃动物自身不能分泌分解植酸盐的植酸酶，故其不能利用植酸盐中的磷，在饲粮中添加植酸酶可以有效地分解饲料中的植酸，释放无机磷，提高饲料中植酸磷的利用率。在加成年公鸡日粮中添加植酸酶，结果显示，与对照组相比，磷真消化率分别提高3.03%、0.12%、16.90%、37.71%和28.14%（P<0.05），蛋白质表观消化率提高0.24%~4.00%；赖氨酸表观消化率提高1.01%~4.82%，且磷真消化率、表观代谢能、蛋白质和赖氨酸表观消化率分别与日粮的植酸含量呈负线性关系。 在30周龄海兰白蛋鸡日粮中添加不同水平的植酸酶及磷酸氢钙，结果表明，同时添加植酸酶和磷酸氢钙的试验组比对照组产蛋率、蛋重、蛋壳强度及饲料转化率均有提高，且试验组产蛋率与对照组相比差异显著（P<0.05）。 在肉鸭基础日粮（玉米-豆粕型）中添加植酸酶400 U•kg-1，结果表明，添加植酸酶可改善鸭生长性能，提高胫骨中灰分、钙磷的沉积，提高钙、总磷和植酸磷的利用率，并减少粪磷的排出，同时使血钙、血磷浓度和碱性磷酸酶的活性维持在正常水平。[6] 在低有效磷日粮中添加不同水平的植酸酶对肉鸭胫骨、血清、肝脏、排泄物中矿物元素的沉积和利用的影响，指出低有效磷日粮中添加植酸酶可以提高肉鸭对植酸磷、总磷、钙的利用率，减少排泄物中植酸磷、总磷和钙的含量（P<0.05），提高肉鸭胫骨中灰分、灰分中钙、磷及血清中无机磷的含量（P<0.05），提高了. . 肉鸭对锰、锌的利用率，降低铜、铁的利用率（P<0.05），且植酸酶促进了肉鸭肝脏中锰、锌的沉积，降低了铜、铁在肝脏中的沉积（P<0.05）。[4] 2.2 在猪生产中的应用 许多研究证明，猪只能利用玉米中磷的10%~20%，豆饼中磷的25%~35%，表明在猪生长和肥育过程中只有少量的磷被利用，而在饲料中添加植酸酶则可以显著改善这一状况。[9] 在生长育肥猪日粮中添加植酸酶替代0.5%的磷酸氢钙，可以改善生长育肥猪的生长性能及营养物质的表观消化率，并显著降低了粪中氮、磷的排泄。 在仔猪饲粮中添加植酸酶500 U•kg-1能够明显提高仔猪生产性能，改善磷和蛋白质的利用率，且植酸酶的作用效果受饲粮磷和赖氨酸水平的影响，低磷饲粮加酶的改善程度高于高磷饲粮。 在断奶仔猪日粮中添加植酸酶，研究其对生长和营养物质回肠表观消化率的影响，结果表明，玉米豆粕型日粮中添加植酸酶降低了断奶仔猪的采食量，提高了日粮中干物质、能量、蛋白质的消化率，改善了回肠营养物质的表观消化率。降低了血清中的葡萄糖、血清尿素氮和血清碱性磷酸酶水平，提高了血清T3、T4和胰岛素水平。[11] 还有学者研究了不同日粮条件下植酸酶对磷利用率的影响，结果表明，添加植酸酶试验组猪的骨骼折断强度均好于不加酶组，但未表现出显著差异（P>0.05），添加植酸酶组能显提高饲料磷表观消化率（P<0.05）。 2.3植酸酶在水产中的应用 大量研究表明，在饲料中添加植酸酶，可以改善水产养殖动物对植物性饲料中磷的利用，减少无机磷源添加量，利于以植物蛋白源部分替代鱼粉，同时减少了水体中磷的排放，有利于减轻对水体的污染。王爱民等（2007）报道，在异育银鲫饲料中添加不同浓度的植酸酶，提高了异育银鲫对蛋白质和矿物质元素的利用率，促进鱼体生长，提高饲料利用率，减少磷排泄，并以日粮中添加1 000 FTU/kg的植酸酶效果显著。 2.4在其他动物方面的应用 在獭兔、樱桃谷鸭、鹌鹑的饲粮中添加不同水平的植酸磷均可以不同程度的增加其对饲料的利用率，生产性能都有明显的提高。 . . 3 使用植酸酶的注意事项 3. 1 饲料种类及饲粮的组成成分 植酸酶只作用于植酸,饲料中有足量的植酸,添加植酸酶才有实际价值。研究表明,饲料中植酸磷含量在0. 2%以上时使用植酸酶才有效。饼粕类饲料中植酸磷含量较高,应用植酸酶可充分发挥其作用。玉米-豆粕型日粮中植酸磷含量虽不高,但因玉米、豆粕自身植酸酶活性很低,添加植酸酶也有一定作用。家禽日粮中缺乏维生素D和钙时植酸酶的利用率降低,添加维生素D和钙可提高植酸酶的利用率[2]。 3. 2 动物种类及年龄 反刍动物瘤胃微生物能产生植酸酶,可以有效地水解植酸盐,因此反刍动物不用考虑植酸酶的添加问题。单胃动物肠道黏膜中的内源性植酸酶及肠道微生物产生的植酸酶活性很差,一般认为成年单胃动物肠道中植酸酶活性高于幼龄动物,猪高于鸡。因为猪的消化道比禽类长,猪进食后需要18~24 h才开始排出粪便,约12 h才能排完。相比之下,禽类则要快得多,如鸡进食后需要2~4 h开始排出粪便,禽消化道比较短,饲料利用率低,故酶的添加比例或酶活性要求高一些。 3. 3 酶的来源、含量、活性和稳定性 酶具有高度的专一性和特异性。不同动物品种和不同生长阶段要求植酸酶的种类和数量不同。一般消化道前段的酸性环境适合来自于真菌的植酸酶,消化道中段的偏酸性环境到中性环境适合来自于细菌的植酸酶。植酸酶生产所用的菌种及生产工艺对酶活性及稳定性有很大影响,因此在选择使用产品时应对厂家的生产条件有所了解。在一定范围内,植酸酶含量升高酶催化反应的速度也随之加快,但当其超过临界浓度时,植酸酶的活性可被抑制。 3. 4 饲料加工工艺 在植酸酶应用过程中,一些饲料添加剂成分对植酸酶的活性也有一定影响。特别是在饲料加工储存过程中,液体胆碱和含水的金属硫酸盐都能导致植酸酶部分失活,这可能是水分与植酸酶相互作用的结果。因此,在饲料加工过程中应尽量避免植酸酶与高水分含量的饲料添加剂长时间混合。植酸酶对热、光较敏感,在饲料生产过程中,由于粉碎、预混、制粒及其他添加剂的影响都可能使酶的活性受