植酸酶在豬飼料中的應(yīng)用

　　植酸酶替代無機(jī)磷飼料已進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，它所體現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益已是不爭的事實(shí)。畜禽飼料中添加植酸酶不僅可提高植酸磷的消化率，減輕養(yǎng)殖業(yè)帶來的磷污染，保護(hù)環(huán)境，還可改善蛋白質(zhì)、氨基酸和能量的利用效果，提高畜禽生產(chǎn)性能。

　　磷在動(dòng)物生長發(fā)育過程中起著重要作用，與鈣等物質(zhì)共同形成骨骼和牙齒，以磷酸根的形式參與各種生命代謝活動(dòng)，如物質(zhì)的磷酸化，DNA、RNA的生物合成及糖代謝等。是飼料中較昂貴的組分，同時(shí)作為自然界不可再生的資源，一方面在過度開采磷礦，我國磷礦的含量低，生產(chǎn)1噸磷酸氫鈣要排出3噸左右的磷渣，全國每年有300萬噸磷渣無法利用，也造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。另一方面磷又被大量排放，我國每年從畜禽糞便中排出的磷達(dá)250萬噸之多，排出的磷相當(dāng)于1562萬噸磷酸氫鈣。與此同時(shí)，谷物原料中總磷的70%無法被利用。大量排放的磷又是水體富營養(yǎng)化污染的主要原因之一。磷的過渡消耗和污染已經(jīng)成為人們普遍關(guān)注的問題，解決磷污染，節(jié)約有限的磷礦資源迫在眉睫。

　　2001年的國家環(huán)?？偩值摹缎笄蒺B(yǎng)殖污染防治管理辦法》及一系列“無公害”方面的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的出臺，限制了畜禽排泄物中磷的超量排放，這就要求我們更加科學(xué)地進(jìn)行飼料配制，在飼料中應(yīng)用植酸酶以降低磷的使用及排放。

　　1．植酸的抗?fàn)I養(yǎng)特性及豬磷的代謝

　　1.1   植酸(亦稱六磷酸肌醇)或植酸鹽廣泛存在于植物體內(nèi)，約占日糧的0.26%～1.37%，在植物性飼料原料中有60％～80％的磷以植酸磷形式存在的，是飼料中主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子之一。中性pH條件下，植酸的磷酸基團(tuán)上至少有一個(gè)或兩個(gè)負(fù)氧離子，它可以通過陽離子將兩個(gè)磷酸基團(tuán)絡(luò)合起來。圖1是植酸和植酸鹽的復(fù)合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

　　從圖1的結(jié)構(gòu)可以看出，植酸還會影響多種營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，它常和二價(jià)或三價(jià)陽離子、蛋白質(zhì)、胃蛋白酶、胰蛋白酶和α－淀粉酶等絡(luò)合，形成不溶性的鹽，降低它們的生物利用率，因此谷物中存在的植酸對動(dòng)物而言是一種抗?fàn)I養(yǎng)因子。高水平的植酸還降低飼料的利用率，阻礙動(dòng)物的正常生長。此外，未被動(dòng)物體利用的大量植酸磷排出體外，造成磷的浪費(fèi)，排出體外的磷進(jìn)入土壤和水中，造成BOD（生化需氧量）和COD（化學(xué)需氧量）值升高，水中溶氧量減少、水質(zhì)惡化、魚體生病或魚肉帶異味等，與此同時(shí)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，過剩的磷的供給甚至可能誘發(fā)赤湖，給養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大的損失。

　　1.2 豬磷代謝  豬磷源為內(nèi)源性或飼料磷，后者包括無機(jī)磷源和飼料中含有的磷。動(dòng)物機(jī)體總磷的80％貯存于骨中，骨磷是豬的主要磷貯庫。研究表明，適宜鈣：磷比例，胃腸道酸性環(huán)境等因素有利于豬磷消化吸收和利用，吸收后磷主要貯存骨中，未利用磷大部分為植酸磷及部分內(nèi)源分泌磷排出體外，甲狀旁腺激素、降鈣素、VD及豬的穩(wěn)定調(diào)控機(jī)理協(xié)調(diào)作用對豬磷營養(yǎng)與代謝進(jìn)行調(diào)控。豬軟組織中磷因周轉(zhuǎn)速度較快，不利于代謝作用發(fā)揮對磷利用的要求。豬飼料中通常含有大量米糠，麥麩，棉粕和菜粕，植酸磷的含量一般可達(dá)0.25～0.4%。由于豬體內(nèi)缺乏植酸酶，所以豬對飼料中植物性磷的利用率只有15％左右，85％的磷將隨糞便排出體外，既浪費(fèi)昂貴的磷源，又污染環(huán)境。

　　2.植酸酶的酶學(xué)性質(zhì)

　　植酸酶（phytase）屬于磷酸單酯水解酶，能催化植酸及植酸鹽水解成肌醇和磷酸(磷酸鹽)。

　　目前市場面上商業(yè)應(yīng)用植酸酶根據(jù)對植酸的作用方式分為兩種類型：（1）3-植酸酶（3-phytases，EC3.1.3.8），系統(tǒng)名為肌醇六磷酸3-磷酸水解酶。3-植酸酶作用于植酸時(shí)，首先從第3碳位點(diǎn)開始水解酯鍵而釋放出無機(jī)磷，然后再依次釋放出其它碳位點(diǎn)的無機(jī)磷，最終酯解整個(gè)植酸分子。這種植酸酶存在于真菌、細(xì)菌和植物中，且需要二價(jià)鎂離子參與催化過程。（2）6-植酸酶（6-phytases,EC3.1.3.26），系統(tǒng)名為肌醇六磷酸6-磷酸水解酶。它首先從植酸的6碳位點(diǎn)催化水解而釋放出無機(jī)磷。

　　3．植酸酶在豬飼料中的應(yīng)用

　　3.1植酸酶應(yīng)用商品豬飼料中的可行性

　　過去許多學(xué)者以為，理論可行，但無實(shí)際商業(yè)化推廣價(jià)值。隨著植酸酶研究的不斷深入， 通過基因工程的方法對植酸酶的酶學(xué)特性進(jìn)行改良，使其在PH值2-5.5一個(gè)區(qū)間都保持有一個(gè)較高的酶活值，能很好地適合于豬的胃環(huán)境而發(fā)生作用；發(fā)酵與植酸酶表達(dá)效率的提高，為生產(chǎn)成本降低提供了可能；目前，植酸酶在豬濃縮料中的應(yīng)用已得到廣泛的認(rèn)同，主要體現(xiàn)在通過降低配方空間，大量節(jié)約飼料成本；改善飼料的外觀特性，降低粉塵；提高飼料中氨基酸、礦物鹽及和各消化酶等營養(yǎng)素的利用效率；迎合時(shí)代要求，減少飼料對環(huán)境的污染等方面。

　　3.2植酸酶對豬營養(yǎng)物質(zhì)消化率和生產(chǎn)性能的影響

　　在豬飼料中添加植酸酶，可使磷的利用率提高50～70％，糞磷含量降低30～50％，蛋白質(zhì)和氨基酸的消化率提高2%～5%,排泄量減少5%～10%。釋放植酸鹽中被螯合的Ca、Zn、Cu、Fe等礦物元素，利用率提高9％～13％ 。這已是公認(rèn)的事實(shí)?，F(xiàn)在大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用結(jié)果都肯定和支持了植酸酶的作用效果。

　　剛斷奶的仔豬消化酶本身就分泌不足，植酸的存在使消化障礙更為嚴(yán)重，成為仔豬生長的主要有害因子。飼料中植酸磷含量越高，仔豬生產(chǎn)性能越差。斷奶仔豬日糧中植酸磷由0.12%提高到0.23％和0.33%，仔豬日增重由392克下降到351克和330克，飼料轉(zhuǎn)化率由1.29增加到1.43和1.57。Ketaren等在仔豬飼料中添加植酸酶，明顯地提高了蛋白質(zhì)和氨基酸在小腸的消化率。Mroz等在生長豬的玉米－豆粕型日糧中添加800U/kg植酸酶，粗蛋白、賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸和精氨酸的消化率分別提高了2.5%、0.9%、3.9%、1.2％和2.5％，氮的沉積率提高了5.4%。Grela和Krasucki在泌乳母豬飼料中添加植酸酶，粗蛋白、氨基酸和有機(jī)物的消化率分別提高了2％、2.5％和7％。

　　在仔豬和生長豬飼料中添加植酸酶，可顯著提高日增重和飼料轉(zhuǎn)化率(見下表1)。Jongbloed等分析了11個(gè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用植酸酶替代全價(jià)平衡日糧中的部分磷酸氫鈣，豬的生長速度提高了6％，采食量提高了3％，飼料轉(zhuǎn)化率提高了4.3％。