植酸酶在飼料中的應(yīng)用

　　磷是維持動物生長發(fā)育等生命活動必需的重要礦物質(zhì)，同時也是飼料中最昂貴的組分之一，磷在動物體內(nèi)與鈣構(gòu)成骨骼和牙齒，還以磷酸根的形式參與機體代謝活動，如磷酸化、DNA和RNA合成及糖代謝等。如何將飼料中有害的植酸磷轉(zhuǎn)化為可利用的磷，提高飼料的營養(yǎng)特性成為眾多學(xué)者探求的課題。

　　1植酸的抗營養(yǎng)特性

　　畜禽要利用植酸磷，首先必須在消化道內(nèi)使植酸水解成含磷的無機物。它的利用效率取決于畜禽種類、年齡、小腸中植酸酶含量等因素。單胃動物因缺乏內(nèi)源性植酸酶，飼料中的植酸基本不能被單胃動物直接利用而隨糞便排出，造成磷的大量浪費和對土壤及水源的嚴重污染。

　　另外，植酸還會影響多種營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，它常和二價或三價陽離子、蛋白質(zhì)、胃蛋白酶、胰蛋白酶和OL--淀粉酶等絡(luò)合，形成不溶性的鹽，降低其生物利用率，所以植酸是一種抗營養(yǎng)因子。

　　對于水產(chǎn)動物，高水平的植酸還會降低魚類的生長速率、飼料利用率、成活率以及甲狀腺功能。此外，未被動物體利用的大量植酸磷排出體外，一方面造成磷的巨大浪費，另一方面排出體外的磷進入土壤和水中，造成生物耗氧量(BOD)和

　　化學(xué)溶氧量(COD)值升高，導(dǎo)致水質(zhì)惡化、魚體生病或魚肉帶異味等，同時養(yǎng)殖水體中排放的飼料磷促使水體中浮游植物的大量繁殖，過剩的磷甚至可能誘發(fā)赤潮，給養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大的損失。

　　2植酸酶的作用機理

　　植酸酶能將肌醇六磷酸(植酸)分解成為肌醇和磷酸。不同來源植酸酶作用機理有所不同。植酸的水解反應(yīng)可在消化道內(nèi)發(fā)生也可在飼料被采食前發(fā)生。在消化道作用的植酸酶有4個可能來源：1)小腸內(nèi)分泌；2)腸道微生物產(chǎn)生；3)飼料中的內(nèi)源性植酸酶；4)外源微生物產(chǎn)生的植酸酶。外源植酸酶是植酸水解的主要的催化劑。

　　3植酸酶在飼料中的應(yīng)用

　　3．1提高植酸磷利用率試驗表明，添加植酸酶可促進雞對植酸磷的利用效果，一般認為，添加植酸酶可使磷的利用率提高20％～40％。樓洪興等(1999)在肉雞的玉米一豆粕型日糧中添加植酸酶，糞尿中排磷量減少17％～42％，肉仔雞體增重和飼料報酬與對照組無顯著差異。在家禽體內(nèi)，植酸水解主要發(fā)生在嗉囊(pH值5～6)、肌胃和腺胃(pH值2～4)，在小腸中仍然發(fā)現(xiàn)植酸酶有活性，甚至在大腸中也有發(fā)現(xiàn)。

　　對于水產(chǎn)動物，Rodehutscord等(1995)以虹鱒為試驗對象，餌料以大豆為基礎(chǔ)，只含有植物性的磷源，磷的含量低于最適含量，在飼料中添加1000活性單位／kg餌料的植酸酶，結(jié)果在水溫15℃時，磷的利用率從17％提高到49％，水溫在10℃時，從6％提高到25％。用鯉魚作試驗，在以大豆粉、魚粉和大麥為基礎(chǔ)原料，總磷含量為7．2g／kg的飼料添加500、1000活性單位／kg的植酸酶，結(jié)果魚體增重和魚體灰分含量顯著提高，與不添加磷組和添加2g／kg磷酸二氫鈣的磷組相比，磷的排泄量分別降低28％和25％。

　　3．2提高飼料中微量元素的利用率植酸上的磷酸基團呈負電性，具有很強的絡(luò)合力，它與一些陽離子如Ca2+、Mg2+、zn2+、CC2+、Mn2+、Fe2+和K+等金屬離子及蛋白質(zhì)螯合成穩(wěn)定的復(fù)合物，形成不溶性鹽，從而降低這些營養(yǎng)成分的利用率。腸道中的pH值適于形成Zn-Ca-Cu-植酸鹽螯合物。在小腸上段，由于形成Zn-Cu-植酸鹽螯合物而使飼料中90％以上的Zn不可利用。可見植酸的存在不僅影響畜禽對磷的吸收和利用，對其他礦物元素也有影響。

　　3．3提高飼料中蛋白質(zhì)和氨基酸的利用率植酸的抗營養(yǎng)作用主要指其與蛋白質(zhì)形成植酸一蛋白質(zhì)絡(luò)合物抑制蛋白質(zhì)水解酶的事實。植酸和蛋白質(zhì)的相互作用開始于種子成熟期，隨著種子的成熟，植酸逐漸在單子葉植物種子的糊粉層和雙子葉種子的蛋白體部位累積。植酸上磷酸基團可以與蛋白質(zhì)上陽離子基團結(jié)合，使蛋白質(zhì)溶解性降低，從而影響蛋白質(zhì)消化。這種結(jié)合與pH值密切相關(guān)，在低pH值時，植酸與蛋白質(zhì)中的精氨酸、賴氨酸及組氨酸產(chǎn)生靜電連接，形成不溶性復(fù)合物；當pH趨于等電點時，蛋白質(zhì)呈電中性，植酸不能直接與之相吸附，但蛋白質(zhì)上的羧基可通過二價正離子(如鈣、鎂、鋅等)與植酸連接起來，形成植酸鹽一蛋白質(zhì)復(fù)合物。植酸與蛋白質(zhì)的結(jié)合作用不但存在于飼料中，還可與動物體內(nèi)的蛋白質(zhì)如淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶和酸性磷酸酶等結(jié)合，從而降低了這些酶的活性。植酸一蛋白質(zhì)復(fù)合物對蛋白質(zhì)的水解消化過程具有更強的反抗作用，而且植酸與蛋白質(zhì)之間的作用是離子性的，反應(yīng)程度主要取決于pH值。植酸在酸性和堿性環(huán)境中都可與蛋白質(zhì)絡(luò)合。Cheryan(1980)認為，在酸性環(huán)境中(pH值為2)植酸為強負離子，蛋白質(zhì)為強正離子，從而絡(luò)合形成復(fù)合物；在堿性環(huán)境中，與酸性環(huán)境情況不同，植酸和蛋白質(zhì)勻為負離子，多價正離子如鈣等與植酸一蛋白質(zhì)復(fù)合物絡(luò)合。二者的相互作用最終降低蛋白質(zhì)的溶解性，從而影響蛋白質(zhì)的功能作用。

　　添加植酸酶可以釋放部分被植酸絡(luò)合的蛋白質(zhì)，從而提高蛋白質(zhì)的利用率。在豬飼料中添加植酸酶，蛋白質(zhì)和氨基酸的回腸消化率提高了7％～12％?？梢姡菜崦笇Φ鞍踪|(zhì)和氨基酸利用率的促進作用具有重大意義。

　　3．4提高飼料中淀粉的消化率α一淀粉酶廣泛存在于植物、動物和微生物，其作用和穩(wěn)定性需要鈣離子。植酸通過絡(luò)合α一淀粉酶需要的鈣離子可降低日糧中α一淀粉酶的活性，而植酸酶通過破壞植酸的這種絡(luò)合結(jié)構(gòu)，從而提高淀粉的消化率。

　　4小結(jié)

　　植酸酶可以解除植酸的抗營養(yǎng)作用，使無機磷的用量大幅度降低，降低飼料成本；顯著降低豬、禽糞便排泄物中磷的含量，減少了磷對環(huán)境的污染；提高飼料中礦物元素，如鈣、鋅、銅、鎂和鐵等生物學(xué)利用率；增加飼料中蛋白質(zhì)、氨基酸、淀粉和脂質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的利用率；提高動物采食量和日增重，改善動物生產(chǎn)性能。

　　目前研究的主要集中在通過基因工程手段克隆植酸酶基因，然后在生物反應(yīng)器中高效表達植酸酶基因，以解決植酸酶在原始天然材料中含量太低而難以大量提取生產(chǎn)的問題；或在分子水平上改造植酸酶基因，從而改變植酸酶的酶學(xué)性質(zhì)如耐溫性、pH適應(yīng)性、催化活性等，提高其在飼料中使用的有效性。隨著植酸酶研究更深入地展開及人們環(huán)保意識的進一步加強，植酸酶產(chǎn)品在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用將越來越廣泛。（選自互聯(lián)網(wǎng)）