了解不同產(chǎn)品的植酸酶特性

　　

　　文章發(fā)表日期:2013年7月25日

　　作者： Mike Bedford博士, AB Vista公司飼料原料的研究室主任

        譯者：畜牧人編輯IRIS

　　當(dāng)前根據(jù)植酸酶的特點，它的商業(yè)用途表現(xiàn)出明顯的不同，這使得直接比較非常困難。近期市場上推出的幾款新產(chǎn)品也僅僅是添加了這種多樣性，增加了許多終端用戶區(qū)分的挑戰(zhàn)。

　

　　雖然每種植酸酶之間標(biāo)準(zhǔn)植酸酶劑量釋放磷速率的差異發(fā)表在營養(yǎng)矩陣中，但這些信息與較高劑量或為消除抗?fàn)I養(yǎng)因子植酸酶而超量添加有較少的關(guān)系。大多數(shù)用戶依然嚴(yán)重依賴動物實驗來區(qū)分產(chǎn)品，這些實驗設(shè)計卻往往達(dá)不到理想狀態(tài)，出現(xiàn)的錯誤往往會對后續(xù)產(chǎn)品的購買造成負(fù)面效應(yīng)。

　　我們需要的是一種新的對比植酸酶方法，它能更好地了解每種植酸酶的不同特點以及它們的相互作用，這些可能是關(guān)鍵因素。在去年12月羅馬舉辦的第二屆國家植酸酶峰會上，有幾個講義在評估植酸酶潛在性能時，突出了一些植酸酶特征的重要性。

　　從枸杞和黑曲霉提取的商業(yè)真菌植酸酶，如大腸桿菌來源的，一般都是較熱穩(wěn)定性的，同時具有更好的酸穩(wěn)定性和耐蛋白酶性。當(dāng)植酸酶在動物腸道中作用時，它們被發(fā)現(xiàn)在酸性pH環(huán)境中更具活力（表1）。

　　

　　更重要的是，這些特征在第二代和第三代大腸桿菌植酸酶得到進(jìn)一步加強(qiáng)?？紤]到當(dāng)前第三代增強(qiáng)型大腸桿菌植酸酶的研發(fā)已經(jīng)提出了“熔點”即一種簡單的實驗室測定措施用于測定酶開始變性的溫度-從60℃到89℃。這是一種熱穩(wěn)定性的顯著改善。

　　這些特征是一些潛在的重要因素，當(dāng)需要破壞較高水平的植酸酶時，這些特征也在不斷增強(qiáng)。較好的熱穩(wěn)定性是一個很好的例子，它不需要具備包衣技術(shù)，通常包衣技術(shù)能延緩植酸酶在胃或肌胃的降解。任何這樣的延遲能降低效力，尤其是超量水平(此時每次額外添加的第二次破壞植酸的效力是有效的)，這樣的特征變?yōu)樵u估和對比不同植酸酶性能潛力的關(guān)鍵因素。

　　

　　圖2 五種植酸酶產(chǎn)品的pH曲線【圖標(biāo)中從上往下依次是：第三代大腸桿菌植酸酶（Quantum Blue）;第二代大腸桿菌植酸酶（Quantum）；野生型大腸桿菌植酸酶(Finase EC);6-植酸酶（黑曲霉）（Natuphos）;3-植酸酶（枸杞）（Ronozyme NP）】

　　然而，近年來似乎影響性能的最重要因素是植酸酶的Km，這個指標(biāo)被定義為達(dá)到最大潛力的50%時所需要的植酸酶濃度。較低的Km意味著日糧中植酸濃度較低時，植酸酶也可以有效作用，而且這個指標(biāo)還有幾個非常重要的影響。

　　首先，有效的植酸濃度隨著食物進(jìn)入胃中，有較低Km的商業(yè)植酸酶產(chǎn)品能很快發(fā)揮作用，之后植酸能被植酸酶降解，濃度開始下降。圖3對比了兩種樣式的酶活力，它們是第三代大腸桿菌產(chǎn)品（Km= 5?m）相比，與第一代產(chǎn)品相比(Km=150?m)，它們在較低的植酸濃度時可以產(chǎn)生較大的活力。

　　

　　圖3隨著日糧中植酸濃度增加，植酸酶的活力比較【FTU 是在37℃和ph5.5的條件下，每分鐘從0.0051 mol/L的植酸鈉溶液中釋放出1μmol無機(jī)磷所需要的植酸酶的數(shù)量】

　　日糧中植酸的P標(biāo)準(zhǔn)釋放量為50-60%，這等同于增加0.10-0.13%的有效磷(avP)，這些差異通常是不重要的。然而，加大植酸分解程度的需求已經(jīng)上升了-為了減少生產(chǎn)成本，高達(dá)70-75%的劑量要能釋放0.15-0.17%有效磷，超量添加的劑量一般是80-85%，目的是消除植酸對營養(yǎng)消化的負(fù)面效應(yīng)，如此高的劑量也體現(xiàn)了Km的重要性。

　　事實上，給出的一些植酸鹽是不溶性的（不可用），如此高水平的植酸分解需要可利用的胃植酸濃素降低到0.05%或以下。對于那些具有較高Km值的植酸酶產(chǎn)品來說，做到這項功能是不可能的-活力在達(dá)到如此低的濃度時一般已經(jīng)停止作用了。另外一項影響是圍繞超量進(jìn)行的，當(dāng)植酸酶開始作用時，在它達(dá)到對消化其他營養(yǎng)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)的濃度之前，它能有效地“中和”植酸。

　　不論這些是否由于飼料消化增加了可溶性植酸，或者當(dāng)可溶性植酸在胃中降解時，更多可溶性植酸會被釋放，這樣的效應(yīng)是一樣的。

　　圖4顯示了兩種酶產(chǎn)品（一種Km較高，一種Km較低）添加到日糧中時，隨著在胃中的時間變化，有效磷的增加趨勢。如果對消化產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)時，圖像中顯示水平是0.6（紅線），之后酶開始很快發(fā)揮作用（低于Km），這將能達(dá)到與低于0.6植酸釋放速率相匹配的活力速率，此時活力速率是非常有效率的-臨界植酸濃度一般是不可能達(dá)到的。

　　Km較高的產(chǎn)品需要更多的植酸濃度達(dá)到同樣的活力，不管利用多高的植酸鹽，植酸鹽釋放和降解之間的平衡可能會過高，阻止植酸對營養(yǎng)活力的負(fù)面效應(yīng)。

　　

　　圖4 植酸酶Km對超量效力的影響

　　結(jié)論是并非所有的可提供0.10%有效磷的植酸酶活適合于實現(xiàn)更高水平的有效磷釋放能力，即使是較少的劑量也能通過完全破壞植酸鹽來提供超量的利益。簡而言之，植酸酶能快速地破壞植酸鹽使它溶解，然后繼續(xù)攻擊其余的一些很小的植酸鹽，它對于清除抗?fàn)I養(yǎng)因子-植酸鹽是必不可少的。

　　當(dāng)你嘗試了解商業(yè)植酸酶產(chǎn)品時,尤其是使用較高劑量速率或從潛在的超級劑量利益中獲得全部好處時，懂得以上癥狀是很重要的。同樣地，出版植酸酶特征的數(shù)據(jù)也是有必要的，如它的熱穩(wěn)定性，pH曲線圖和Km值，這些指標(biāo)在介紹新的產(chǎn)品時都要提到，并且性能界限也要提及。

　　對于最終用戶來說，植酸酶的不斷發(fā)展意味著更好的選擇，更好的效率，以及更好的利潤。然而，這樣的商業(yè)成功依然要依賴于有效、準(zhǔn)確地對比可直接影響動物性能的產(chǎn)品基礎(chǔ)特征。

　　Mike Bedford博士

　　致力于反芻飼料的酶和酵母產(chǎn)品研發(fā)。

　　他有與不同的研發(fā)團(tuán)隊共同開發(fā)飼料添加劑的豐富經(jīng)驗。

　　他獲得加拿大圭爾夫大學(xué)的家禽營養(yǎng)和生化博士學(xué)位。