畜牧人

標題: 請教個大家一個問題（關于植酸酶） [打印本頁]

作者: 來自鄉(xiāng)下的狼 時間: 2007-12-24 15:08
標題: 請教個大家一個問題（關于植酸酶）
請教個問題啊，如果加有植酸酶的飼料，在經過一次制粒，植酸酶損失嚴重嗎？

作者: 來自鄉(xiāng)下的狼 時間: 2007-12-24 15:14
標題: 植酸酶的研究與應用
植酸酶的研究與應用

植物性飼料中磷的含量相對較少，而其中約有60%～75%的磷以植酸的形式存在（Markus 等，1999；Pasamontes等，1997 ；Ostanin等，1968； Nelson等， 1968），飼料植酸中的磷必須在消化道內水解成無機磷酸鹽才能被動物利用。反芻動物瘤胃微生物能產生植酸酶，可有效地分解植酸磷并利用釋放出的磷，利用率一般為60%，成年反芻動物可高達90%；而單胃動物缺乏能水解植酸的酶或其酶的活性極低(Pointillart等，1984；Markus等，1999)，因而單胃動物對植物飼料中的磷利用率很低。研究表明，豬只能利用玉米中磷的10%～12%；利用豆粕中磷的25%～35%(Cromwell，1993)。典型豬日糧中磷的利用率只有15%，而85%的磷隨糞便排出。
植酸不僅難以被單胃動物利用，它還影響動物對礦物元素和蛋白質的利用率。植酸與銅可形成穩(wěn)定絡合物而影響銅的生物學效價。在pH值為6時，植酸同時與多種離子結合，其中以Zn-Ca-Cu-植酸和Cu-Ca-植酸形式最多。在腸道pH值條件下，飼料中植酸含量高時可使單胃動物對鈣的吸收率降低35%。在酸性或近中性環(huán)境中植酸可與蛋白質分子發(fā)生很強的螯合作用，形成難溶物。當pH值低于蛋白質的等電點時，蛋白質中賴氨酸的α或ε氨基、精氨酸和組氨酸的胍基帶正電荷，由于強烈的靜電作用，它們易與帶負電的植酸形成不溶性植酸——蛋白二元復合物；當pH值高于蛋白質等電點時，蛋白質的游離羧基和組氨酸上未質子化的咪唑基帶上負電荷，此時蛋白質就以多價陽離子如Ca2+、Mg2+、Zn2+等為橋，與植酸形成三元復合物(Nyman等，1989)。植酸蛋白二元或三元復合物的形成使蛋白質結構改變，溶解度降低，導致其消化率降低。
植酸還能與動物消化道中的胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等結合，使酶活性降低，它也能抑制α-淀粉酶和脂肪酶活性(Nyman，1989)，使飼料營養(yǎng)物質消化利用率降低。
Nelson（1968）首次提出的豬、雞日糧中添加微生物植酸酶，解決飼料中因植酸鹽的存在引起的一系列問題。此后，由于提取植酸酶和大批量生產的技術尚不成熟，該建議暫未能在工業(yè)領域實施。進入20世紀90年代，已經研制成功了商品植酸酶，具有較高的酶活且價格適中，它們的出現(xiàn)，提供了生產中應用植酸酶的可能。
1 植酸酶
1.1 植酸酶的來源和分類
植酸酶最早是由Suzuki等（1907）在米糠中發(fā)現(xiàn)的，后來又相繼在多種微生物（如枯草桿菌和假單孢球菌、酵母及曲霉）（Ravindran等，1995；Power，1994）以及植物（植物籽實）和動物組織中檢測到了植酸酶的存在。自然界存在不同來源的植酸酶，根據它水解植酸第一個磷酸基團的位置，可分為兩種類型：3-植酸酶(E.C.3．1．3．8)和6-植酸酶(E.C.3.1.3.26)。3-植酸酶作用于植酸時，在Mg2+的參與下，先從肌醇的第三位碳原子催化植酸釋放無機磷，然后依次釋放其它碳上的無機磷；而6-植酸酶，其催化作用始于肌醇的第六位碳原子上的磷。
根據植酸酶基因及氨基酸序列的不同，可將植酸酶大致分為5類：PhyA、PhyB霉菌及部分細菌來源，PhyC（Bacillus subtilis來源）、玉米植酸酶和其它類植酸酶。
1.2 植酸酶的理化性質
植酸酶和其它酶類一樣具有酶的共同性質，其活性受溫度、環(huán)境pH值、激活劑、抑制劑、底物及產物濃度等各種因素的影響。不同來源的植酸酶由于分子大小、氨基酸組成、空間結構特點的不同，故最適pH值和最適溫度范圍各不相同。現(xiàn)已研究的各種不同來源植酸酶的最適pH值和最適溫度見表1。

大部分微生物來源的植酸酶，特別是真菌植酸酶的最適pH值一般在4.5～7.0。無花果曲霉植酸酶在pH值為2.5和5.5時有兩個最適值，但pH值為2.5時的酶活只有pH值為5.5時的48%，因此，無花果曲霉植酸酶的最適pH值為5.5。植物種子中的植酸酶最適pH值在4.0～7.5,大部分在4.0～5.6。通常在動物胃中低pH值環(huán)境下植酸酶活性可能很低，且它的活性可能因為底物過多和分解產物的存在而受到強烈抑制。
不同的植酸酶有不同的最適溫度，且其活性與存在的溫度有關，一般最適溫度在45～60℃。有研究發(fā)現(xiàn)，純化植酸酶在68℃條件下放置10min后，活性喪失60%。Simons等(1990)報道，制粒前后溫度分別為50℃和81℃時，無花果曲霉植酸酶活性損失不超過6%；當制粒前、后溫度分別為60℃和87℃時，植酸酶活性的損失達54%。而芽孢桿菌DSll菌株植酸酶最適反應溫度為70℃，比一般的植酸酶最適溫度高，具有很強的熱穩(wěn)定性，在CaCl2存在的條件下，70℃溫浴10min后仍具有100％的酶活性，而90℃溫浴10min后，酶活性仍有最初酶活力的5％；在沒有CaCl2存在的條件下，熱穩(wěn)定性在50℃時就急劇下降，這表明Ca離子對該植酸酶抵抗熱變性有著重要的作用。
1.3 影響植酸酶活性的因素
1.3.1 影響植酸酶作用的pH值范圍
植酸酶有多個最適pH值范圍，可能是與胃及腸中各段的pH值范圍相近，而酶活性最適pH范圍越寬，其在畜禽消化道內的適應性就越強。Simons等（1990）報道，粗制植酸酶的活性最高峰有兩個（見圖1），這兩個高峰出現(xiàn)在pH值為2.5～3.0和5.5～6.0范圍之內，且前一個pH值范圍內的峰高要大些。重組黑曲霉酸性植酸酶最適pH值高峰有3個，依次為2.8、4.5、6.5。
1.3.2 溫度對植酸酶活性的影響
Peers試驗測定，當小麥在80℃以上的蒸汽中加熱10min后，其中的植酸酶活性就會部分喪失，但在80℃以下，活性幾乎沒有損失；將小麥植酸酶在100℃下加熱1.5h，其酶活性損失了25%；加熱3h，酶活性則損失近90%。Jongbloed等也發(fā)現(xiàn),用高于80℃的蒸汽制粒,會引起小麥中植酸酶活性下降,而冷壓制粒卻不會引起酶活的變化。Gibson等（1990）研究了大豆植酸酶的性質,其適宜的溫度是50℃，在60℃時發(fā)生變性。韓延明（1995）研究了不同加熱溫度下麥麩中植酸酶活性的變化,在60℃或80℃下將麥麩加熱1h,其中的植酸酶活性僅損失了7%，而在100℃時加熱1h,活性損失達到60%，這說明，在60～80℃之間,植酸酶有很好的熱穩(wěn)定性。據Simons 等(1990)報道，制粒前每千克飼料加入250U植酸酶，制粒后顆粒飼料溫度分別為78、81、84、87℃時，植酸酶活性的存留率分別為96%、94%、83%、46%，可見87℃以上溫度制粒時，酶活喪失率為54%。高溫使酶活性下降，而熱處理時間過長同樣影響酶的活力。因此，冷壓制粒、微囊包被、制粒后噴灑、拌入粉料直接飼喂是避免酶失活的4種有效措施（霍啟光，2002）。

1.3.3 飼料中鈣、磷及鈣磷比對植酸酶效果的影響
添加植酸酶能提高飼料中鈣、磷利用率,同時動物飼料中鈣、磷水平對植酸酶的有效性也有較大影響。Irving和Cosgrove（1974）報道,無機正磷酸鹽可能是無花果曲霉植酸酶的抑制劑。Sebastian(1996）研究表明, 低磷飼料中添加植酸酶能促進肉仔雞生長,增加礦物質沉積,促進骨骼的生長發(fā)育。Simons等（1990）也發(fā)現(xiàn),在豬、雞的低磷、高植酸飼料中補充植酸酶，提高了磷的吸收利用,并提出如果大量植酸磷能被利用,那么玉米-豆粕型日糧中所含有的磷足夠滿足豬、雞的營養(yǎng)需要,不需要額外添加磷。Qian等（1996）在不同磷水平、鈣磷比值條件下對火雞應用植酸酶的效果進行了研究,結果表明,磷水平是影響植酸酶活性的關鍵。飼料植酸酶在低磷水平下效果更好,多余的無機磷會抑制植酸酶活性，飼糧無機磷含量為0.27%和0.36%時使植酸酶活性分別降低7.5%和6.7%。鈣水平也影響植酸酶活性，其原因可能有兩種：①多余的鈣與植酸結合形成不溶性復合物，不利于植酸酶作用；②多余的鈣可能競爭酶活性中心，而直接降低植酸酶活性。研究表明，當鈣與總磷比值從1.4增加到2.0時,植酸酶活性分別降低7.4%和14.9%，在鈣與磷比值為1：1～1.4：1時，植酸酶效率最高。
1.3.4 維生素D3對植酸酶有效性的影響
維生素D3能刺激植酸鹽的水解，有助于磷和鈣的吸收。Edwards（1993）報道，添加5μg/kg 1,25-(OH)2D3到缺磷的玉米-豆粕型飼糧中可使磷存留量從31%提高到68%,補充75 IU植酸酶可使磷存留量進一步提高到79%。Mitchell(1996)研究表明，植酸酶和1,25-(OH)2D3在增加植酸磷的利用潛力上是相同的,同時也表明兩者可能存在協(xié)同作用。在肉仔雞上,植酸酶和1,25-(OH)2D3可綜合影響0～3周齡肉仔雞對磷的利用，對處于4～5周齡的雞也有影響作用。植酸酶和1,25-(OH)2D3存在相互作用，表明它們是以不同的方式促進磷的利用:當植酸酶將植酸磷水解后，1,25-(OH)2D3就增加游離磷的吸收；1,25-(OH)2D3提高鈣的利用,也可增加植酸酶活性。
另外，1,25-(OH)2D3可能刺激小腸植酸酶的產生。有研究表明，維生素D3增加了雛雞小腸植酸酶活性和堿性磷酸酶活性。飼料中添加維生素D3 5～10μg/kg可使植酸磷利用率由30%提高到80%(Edwards，1993)。Mitchell等(1996)在低磷、低維生素D3日糧中添加5μg/kg維生素D3和添加600U/kg植酸酶的效果一致，都可替代1g非植酸磷，維生素D3和植酸酶配合使用可替代2g的非植酸磷。
2 植酸酶的應用
近年來，隨著發(fā)酵工程和生物技術的發(fā)展，人們使用DNA重組技術，將高活性植酸酶基因轉移到高產菌株的基因組，使微生物植酸酶的產量與活性大幅度提高。目前，植酸酶的生產成本大大降低，在畜牧業(yè)上的應用越來越廣泛。
植酸酶能提高植酸磷的消化利用率，在單胃動物低磷飼料中添加植酸酶可明顯提高其生產性能（Newton，1983；simons等，1990）。Nelson等(1971)在含總磷0.3%、植酸磷0.18%的雞全價料中添加無花果曲霉植酸酶，試驗雞的脛骨灰分與添加0.16%磷酸二鈉組相似，證明試驗雞確實既能利用無機磷，又能利用植酸磷。Shurson等（1984）在體重65～100kg的豬日糧中(含磷0.35%)添加酵母培養(yǎng)物，改進了豬的生長速度。
2.1 植酸酶在豬和雞上的應用
Simons等(1990)報道，1 000U/kg植酸酶使生長豬磷的表觀消化率提高24%，糞磷減少35%。Young等(1993)發(fā)現(xiàn)，仔豬日糧中添加500U/kg、1 000U/kg植酸酶，顯著提高磷吸收和骨生長，豬的生長速度、飼料效率、血清磷、跖骨灰分、跖骨磷含量提高，血清堿性磷酸酶活性下降。Mroz等(1994)研究發(fā)現(xiàn)，800U/kg黑曲霉植酸酶可使N、Ca、P沉積增加，每日糞排出分別減少5.5、2.2、1.9g；干物質、有機物、粗蛋白、鈣、總磷以及除胱氨酸和脯氨酸外的所有氨基酸總消化率都有所提高；總磷、植酸磷、蛋氨酸、精氨酸的回腸表觀消化率提高。韓延明等(1995)研究表明，豬日糧中添加微生物植酸酶與天然植酸酶都能達到添加無機磷的效果，糞磷排出量比無機磷組低55%和32%。植酸酶的添加不僅能改善磷的利用，而且能提高氨基酸利用率，對于氨基酸缺乏的日糧，飼料效率提高6.8%。
植酸酶能夠提高肉仔雞對磷的利用率(Pemey，1990)及生長速度，肉雞增重與植酸酶或無機磷酸鹽的添加水平呈線性關系(Simom等，1990)。Simom等(1990)報道，在含總磷為0.45%、無機磷含量為0.15%的肉雞飼料中添加250～1 500U/kg微生物植酸酶，可使肉雞植酸磷利用率提高到60%以上，糞中磷排出減少50%。 Broz等(1994)報道，在低磷肉雞日糧中添加50U/kg 粉狀或液態(tài)植酸酶，兩種形式的植酸酶分別使生長速度提高6.50%和13.10%；采食量增加3.34%和9.21%；耗料增重比下降2.72%和3.26%；血磷提高6.37%和25.58%；血鈣和糞磷下降5.59%、4.62%和8.7%、10.11%；趾骨灰分顯著增加。Pemey等(1991)在含有效磷0.32%、0.38%、0.44%的肉雞日糧中添加0.5%、1.0%、1.5%的植酸酶，雞日增重提高18.5%～39.60%。Sebastian等(1996)在低磷肉雞日糧中添加60U/kg 微生物植酸酶， 21日齡公雞和母雞體重分別增加5.8%、 13.2%；血磷濃度都提高15.7%； P、Ca等沉積量分別增加12.50%、12.2%。Cantor(1995)試驗發(fā)現(xiàn)，在含有0.27%有效磷的肉雞日糧中加入1 200U的植酸酶，雞體重、采食量分別增加5%、8.44%，血磷升高17.83%；脛骨灰分、強度分別增加20.37%、81.92%。
2.2 植酸酶在鴨上的應用
飼糧中添加植酸酶后可使其中植酸鹽蛋白質復合物分解，從而提高了蛋白質的消化率；同時使一些酶恢復了原有的活力,進而提高飼糧代謝能值。蔣守群在蛋鴨上的飼養(yǎng)試驗結果表明，飼料中添加500IU/kg植酸酶可使磷的存留率提高36.8%；氮的存留率提高19.3%；排泄物中氮和磷含量分別降低61.6%和42%；其鈣、磷的消化率分別提高10%。Farrell(1993)在基礎飼糧含磷量接近NRC、鈣在NRC正常水平時,每千克日糧中添加850IU的植酸酶,發(fā)現(xiàn)添加組較不添加組磷的存留率提高30%～40%。賈振全等（2000）報道，在櫻桃谷鴨（3～7周）飼糧中添加植酸酶，試驗組較對照組磷的存留率提高20%。植酸酶能提高鴨脛骨灰分和鈣、磷的沉積，提高鴨的日增重，對飼料報酬也有提高趨勢；植酸酶使飼料鈣、磷的利用率提高，而糞便中磷的排出量下降（席鋒等，2000）。對于蛋鴨，植酸酶能提高其增重，對蛋鴨的產蛋性能有顯著影響。
3 存在問題　　
在實際生產中利用植酸酶,需解決以下幾方面的問題：①全面測定飼料常用植酸酶的活性,從中選出最適宜畜禽消化道內環(huán)境的、活性高的植物植酸酶。②酶的穩(wěn)定性,包括酸穩(wěn)定性、對高溫的穩(wěn)定性和對胃中強酸性環(huán)境的穩(wěn)定性。這是植物植酸酶能否在飼料中得到廣泛應用的關鍵問題之一。在飼糧中添加緩沖劑,使之達到植物植酸酶表現(xiàn)最佳活性所需的pH值，也許能更好地發(fā)揮植物植酸酶的作用。③植物植酸酶在畜禽飼糧中適宜的添加比例,應依據其活性大小與作用特點而定,如完全比照微生物的植酸酶的添加量,可能不能取得最佳效益。④植酸酶的提純、包被工藝，如何提高酶的純度和穩(wěn)定性。⑤植酸酶在畜禽消化道發(fā)揮作用的具體情況，如植酸酶在消化道不同部位的活性、穩(wěn)定性，為植酸酶的應用提供參考。
[作者：王翔陳代文]

作者: 來自鄉(xiāng)下的狼 時間: 2007-12-24 15:27
　植酸酶是一種有活性的飼料添加劑，像其他酶制劑一樣對溫度較為敏感。植酸酶一般較適宜用于粉狀飼料，原則上不適合用于顆粒飼料，65度時植酸酶的活性有20%被破壞，溫度越高破壞越嚴重，最好盡快使用，貯存期限一般不宜超過兩個月，氯化膽堿，硫酸鐵，硫酸鋅等一些飼料添加劑能破壞植酸酶的活性和穩(wěn)定性，因此應用植酸酶時最好獨立添加，不要與其他添加劑一起預混，一般以1：10稀釋后直接添加。

作者: kzf9 時間: 2007-12-27 10:12
采用包被工藝生產的,耐高溫的完全可以放心用.畜禽飼料制粒溫度也就70度.
選擇大公司的產品,價格高點,但用得放心.現(xiàn)在磷的價格太高了,用了還是能節(jié)省不少錢的

作者: jeffwangw 時間: 2007-12-27 10:17
植酸酶制粒后應該都有一定的損失，飼料廠在做完飼料后，很少檢測。一般就替代1/2~1/3磷酸氫鈣，選用好的廠家的，生產反映問題不是很大。象蛋雞料、大豬料是粉料，使用植酸酶效果還是不錯。

作者: zangon 時間: 2007-12-27 10:33

原帖由 jeffwangw 于 2007-12-27 10:17 發(fā)表
植酸酶制粒后應該都有一定的損失，飼料廠在做完飼料后，很少檢測。一般就替代1/2~1/3磷酸氫鈣，選用好的廠家的，生產反映問題不是很大。象蛋雞料、大豬料是粉料，使用植酸酶效果還是不錯。

酶是一種蛋白質，高溫條件下肯定會有損失，使用包被的產品可以有效降低損失，一般來講，包被產品在70°制粒條件下，其活性會保留80％以上，所以使用時考慮一個安全添加量，使用下來還是有很大收益的，替代量實際上可以在一半以上，最好是根據飼料原料的植酸磷的基礎上計算酶的添加量＆替代磷鈣的量，這樣比較科學

作者: bonderic 時間: 2007-12-27 10:33
現(xiàn)在關心的是哪種耐高溫的酶是真正起作用的

作者: 來自鄉(xiāng)下的狼 時間: 2007-12-29 11:18
好多酶制劑都對高溫敏感呀！不好辦！

作者: luozengfu 時間: 2007-12-29 13:13
基因工程改造過的植酸酶可能會比較好的
以后的趨勢

作者: celiakim 時間: 2007-12-31 14:29
即使一次制粒，其酶活損失也很大。個人對顆粒酶制劑不是很認可，包被不好不能真正耐高溫，包被好了就會過保護影響酶的釋放，很難做到既耐高溫又不過保護。個人傾向于后噴涂添加。

作者: 刀下留人 時間: 2008-1-1 13:18
對于植酸梅的效果及使用方法，我不是很了解，只聽別人說的多，但沒有實際操作過！所以，我只有隨時關注！

作者: 尹洪科888 時間: 2008-1-1 19:58
帝斯曼的P-（CT）是專門用于顆粒料的植酸酶，85度制?？梢源媪?0%的活性，LD50K是專門用于粉料的不能制粒

作者: lishun198110 時間: 2008-1-1 20:46
這個問題很復雜，要針對產品來講，

作者: any_wyb 時間: 2008-1-1 20:52
據說是超過70度有效性就不高了

作者: 李業(yè)明 時間: 2008-4-9 12:38
現(xiàn)在氫鈣的價格還在3500以上，硫酸的價格上漲也導致氫鈣的價格居高不下。
多數的飼料企業(yè)和規(guī)模化在配方中都是用植酸酶，我想這也是必然。
對于活性蛋白類型的植酸酶來說，高溫和與其他物質的（長期）接觸勢必會造成計量損失，
或者活性下降，加熱對植酸酶的活性損失具體有多大的影響，我們了解不是很多。
所以在植酸酶的使用過程中要特別注意環(huán)境的影響，植酸酶是公認的很好產品，是飼料行業(yè)
的重大發(fā)現(xiàn)，在動物營養(yǎng)的控制和生態(tài)環(huán)境保護方面起了重要作用。
這么好的產品也要正確的使用，才能讓它發(fā)揮應有的作用。
顆粒飼料在使用植酸酶的時候最好是進行后期噴涂。

作者: 老楊 時間: 2008-4-9 12:40
后噴涂當然是最好的選擇!!!

作者: 阿成 時間: 2008-5-11 14:54
后噴涂的均一性不好控制

作者: 毅石 時間: 2008-5-12 19:58
現(xiàn)在后噴涂技術可以減少損失，但是一套后噴涂的設備很貴，成本高??！

作者: lfq89287591 時間: 2008-5-14 23:09
在這個論壇里，才實實在在的學習了不少東西，感謝版主各位專家不頂下對不起大家的辛苦奉獻。

作者: tian11aiguo 時間: 2010-1-15 15:15
需要耐高溫的植酸酶吧

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