摘要 動(dòng)物和家禽科學(xué)系，維吉尼亞工藝學(xué)院和州立大學(xué)，3060Litton-ReavesHall，Blacksburg，VA24061，美國(guó)
引言 植酸酶是二十世紀(jì)90年代酶制劑工業(yè)的一大奇跡，可與二十世紀(jì)40年代大豆作為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)植物蛋白的奇跡相提并論。向豬、家禽和魚日糧中添加微生物植酸酶或者含有較高植酸酶的飼料原料，可以大量釋放天然以植酸鹽形式存在的磷，從而顯著降低為滿足動(dòng)物對(duì)磷的需要而必須向日糧中添加的無(wú)機(jī)磷的量。最終降低環(huán)境中磷的排泄量（20%-50%）。
最初人們使用微生物植酸酶的目的是降低磷的排泄，因?yàn)楫?dāng)今豬雞的商業(yè)化生產(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)生了大量畜禽糞便，當(dāng)把這些糞便過(guò)量施于田地后，會(huì)導(dǎo)致地表和土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集。這樣會(huì)潛在的污染環(huán)境，并最終促使很多國(guó)家通過(guò)立法，要求飼養(yǎng)場(chǎng)實(shí)施營(yíng)養(yǎng)控制方案，以減少糞便堆環(huán)境的污染。
研究越來(lái)越清楚地表明，在豬雞日糧中使用足夠的植酸酶可以同時(shí)改善鈣、鋅、蛋白質(zhì)/氨基酸和能力的利用率。這是因?yàn)樨i雞日糧中的主要原料籽實(shí)或來(lái)自籽實(shí)的產(chǎn)品中，60%-80%的磷以植酸或植酸鹽形式存在。植酸鹽又與其他營(yíng)養(yǎng)成分復(fù)合，因此與植酸鹽復(fù)合的磷及其他營(yíng)養(yǎng)成分不能被動(dòng)物利用和排泄。
本章將要簡(jiǎn)單綜述植酸鹽、植酸酶以及微生物植酸酶在豬、雞和魚日糧中使用，對(duì)改善磷、鈣、鋅、氨基酸、蛋白質(zhì)和能量的利用率的作用，另外還要討論一下影響植酸酶活性的因素。
植酸鹽 植酸鹽的產(chǎn)生和結(jié)構(gòu)商品豬雞日糧中的主要飼料原料是植物籽實(shí)（如：谷實(shí)類）或者籽實(shí)產(chǎn)品（如：油料籽粕和谷物副產(chǎn)品）。這些飼料原料中大量磷以植酸鹽形式存在（表10.1）。植酸（二氫肌醇1，2，3，4，5，6六磷酸）是所有種子的必要組成部分，種子在成熟期會(huì)迅速沉積植酸（Asada等，1969）。在小麥中主要存在于麩皮（糊粉層，外種皮和果皮）中；玉米中的植酸鹽則主要存在于胚芽中；豆科籽實(shí)的植酸鹽主要積累在子葉中，如大豆中植酸與蛋白結(jié)合在整個(gè)種子中均有分布（Baker，1991）；與大豆相比，油菜籽中植酸鹽在種子組織中更多，而大豆中的植酸鹽比較分散（Kratazer和Vohra，1986）。各種食品和飼料原料的植酸含量的詳細(xì)資料可在Oberleas和Harland（1981），Ingelmann等（1993），Eeckhout和DePaepe（1994）以及Ravindran等（1994，1995b）的綜述里查到。
植酸態(tài)磷的生物學(xué)利用率 豬和雞對(duì)谷物和油籽產(chǎn)品中磷的生物學(xué)利用率均較低，因?yàn)檫@些動(dòng)物對(duì)植酸態(tài)磷的利用率有限（表10.2）。玉米和豆粕中的磷對(duì)豬和禽的生物學(xué)利用率只有10%-30%（Nelson，1967；Calvert等，1978；Jongbloed和Kemme，1990；Cromell，1992）。這種植酸態(tài)磷的低可利用率給生產(chǎn)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：（ⅰ）需要向日糧中添加無(wú)機(jī)磷；（ⅱ）向糞便中排泄大量的磷。
表10.1一些常見飼料原料中以植酸鹽形式存在的磷量和植酸酶活性 飼料原料 | 植酸態(tài)磷（%）a | 植酸態(tài)磷a占總磷的% | 植酸酶活性a（單位/kg） | 谷物及其副產(chǎn)品 玉米 小麥 高粱 大麥 燕麥 小麥麩皮
油料籽粕 大豆粕 雙低菜籽粕 葵花籽粕 花生(油)餅粕 棉籽粕 | 0.24 0.27 0.24 0.27 0.29 0.92 0.39 0.70 0.89 0.48 0.84 | 72 69 66 64 67 71 60 59 77 80 70 | 15 1193 24 582 40 2957 8 16 60 3 NA |
b：數(shù)據(jù)來(lái)自Eeckhout和DePaepe（1994）。一個(gè)植酸酶活性單位是指在pH=5.5和37℃（98.6℉）條件下，以1umol/min的速度，自5.1mM的植酸溶液中釋放無(wú)機(jī)磷。
表10.2常見飼料原料中磷對(duì)豬的生物學(xué)利用率和對(duì)禽的非植酸磷含量 飼料原料 | 豬對(duì)磷的生物學(xué)利用率ab（%） | 對(duì)禽的非植酸磷含量c占總磷的% | 谷物 玉米 燕麥 大麥 黑小麥 小麥 玉米，高濕度 植物性高蛋白餅（粕） 花生餅（粕） 雙低菜籽（粕） 大豆粕，脫殼 大豆粕，44%粗蛋白 | 12 23 31 46 50 53 12 21 25 35 | 28 33 36 33 31 - 21 26 35 40 |
b：相對(duì)于磷酸一鈉的可利用磷，以磷酸一鈉磷的可利用率為100；
c：NRC（1994）-家禽。
結(jié)合營(yíng)養(yǎng)成分的潛力 植酸分子中磷含量（28.2%）較高，螯合潛力很大（圖10.1），在中性pH值條件下，可以形成很多不可溶二價(jià)或多價(jià)陽(yáng)離子鹽（Vohra等，1965；Oberleas，1973；Cheryan，1980）。在小腸pH條件下，1摩爾的植酸可以結(jié)合平均3-6摩爾的鈣，形成不溶性的植酸鹽，不溶性植酸鹽的形成使得其中的磷和鈣均不能被動(dòng)物利用。鋅、銅、鈷、錳、鐵和鎂也能被螯合，其中鋅和銅與植酸鹽的結(jié)合親和力最高（Maddaiah等，1964；Vohra等，1965）。這種結(jié)合致使小腸中這些礦物質(zhì)不能被動(dòng)物吸收，鋅是所有微量元素中生物學(xué)利用率受植酸鹽影響最大的礦物質(zhì)（Pallauf和Rimbach，1995）。植酸對(duì)日糧蛋白質(zhì)和氨基酸也有副作用（O’Dell和deBorland，1976；Knuckles等，1985），另外植酸還能在胃腸道環(huán)境中抑制蛋白水解酶（如胃蛋白酶和胰蛋白酶）的活性（Sigh和Krikorian，1982）。在酸性條件下，植酸的基本磷酸基團(tuán)可以與氨基（如賴氨酸殘基、組氨酸殘基和精氨酸）結(jié)合（DeRhan和Jost，1979；Fretzdorff等，1995）；在中性條件下，一些氨基酸的羰基可以與植酸通過(guò)二價(jià)或多價(jià)金屬化合物結(jié)合。植酸-蛋白鹽或者植酸-礦物質(zhì)-蛋白鹽均能降低蛋白質(zhì)的可利用性。
圖10.1植酸鹽的結(jié)構(gòu)和可能的鍵（Thompson，1988） 淀粉也能與植酸結(jié)合。以人的唾液對(duì)小麥或豆類淀粉進(jìn)行體外水解過(guò)程中，當(dāng)加入植酸鈉后水解過(guò)程可被阻止，但當(dāng)加入鈣后反應(yīng)又恢復(fù)進(jìn)行（Yoon等1983；Thompon，1986；Thompon等，1987）。Ravindran（1999）以肉雞做試驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行的研究清楚地表明，當(dāng)向高植酸含量的日糧中添加微生物植酸酶后，日糧表觀代謝能得以改善，后面將詳細(xì)綜述。
植酸酶 很多微生物、植物和有些動(dòng)物的組織均可產(chǎn)生植酸酶（Nayini和Markakis，1986；Nys等，1996）。微生物來(lái)源的植酸酶（3-磷酸酶，EC3.1.3.8）首先在C3位點(diǎn)水解植酸，而植物來(lái)源的植酸酶（6-磷酸酶，EC3.1.3.26）首先在C6位點(diǎn)水解植酸（Pallauf和Rimbach，1995）。曲霉（Aspergillus）有兩個(gè)最佳生產(chǎn)植酸酶的pH值點(diǎn)：分別為pH=2.5和pH=5.5。小麥植酸酶僅有一個(gè)最佳pH值點(diǎn)（pH=5.2）。研究表明曲霉（Aspergillus）來(lái)源的植酸酶，比小麥來(lái)源的植酸酶的每單位活性更有效，可能是因?yàn)槠渥罴裵H值不同而致（Eeckhout和DePaepe，1996）。植酸酶的活性一般定義如下：每單位植酸酶活性是指，在37℃和pH值5.5條件下，在1分鐘內(nèi)從5.1mmol磷酸鈉溶液中，水解釋放1μmol的無(wú)機(jī)磷，所需要的酶量。文獻(xiàn)上最起碼有三個(gè)縮寫（FTU，PU和U）來(lái)說(shuō)明植酸酶，如果沒有其他說(shuō)明，本章將使用后者（U/kg）作為植酸酶的單位。
在豬和禽的消化道中可能有4種水解植酸鹽的植酸酶來(lái)源，分別為：（?。┫婪置诘男∧c植酸酶；（ⅱ）存在于一些飼料原料中的內(nèi)源性植酸酶；（ⅲ）定居于宿主腸道的細(xì)菌產(chǎn)生的植酸酶；（ⅳ）外源性微生物產(chǎn)生的植酸酶（Nys等,1996）。豬小腸和胃的內(nèi)容物（Jongbloed等，1992）以及禽的嗉囊、胃和小腸（Liebert等，1993）等均具有不可忽略的植酸酶活性。盡管有人報(bào)道在豬（Pointillart，1993）和禽（Maenz和Classen，1998）的小腸粘膜上均有內(nèi)源性植酸酶活性，但這些酶活對(duì)日糧植酸態(tài)磷的水解程度還不清楚。據(jù)報(bào)道50周齡母雞的小腸刷狀緣植酸酶活性比4周齡肉雞高，但是肉仔雞和成年母雞的單位刷狀緣組織的特異酶活均較低。在一些動(dòng)物的組織中也檢測(cè)到了植酸酶活性（McCollum和Hart，1908；Bitar和Reinhold，1972；Pointillart等，1985；Yang等，1991），但是，這種植酸酶活性（如果存在的話），對(duì)非反芻動(dòng)物來(lái)說(shuō)對(duì)改善植酸態(tài)磷的利用率是微不足道的（Pallauf和Rimbach，1995）。而且，非反芻動(dòng)物的腸道定植細(xì)菌能否產(chǎn)生大量的植酸酶，還沒有被完全證實(shí)，也可能是可被忽略的，因?yàn)榇竽c的吸收功能很差。
植物來(lái)源的植酸酶 50年前人們已經(jīng)知道了植物來(lái)源的植酸酶可以水解植酸鹽（McCance和Widdowson，1944；Hill和Tyler，1954），對(duì)改善豬和禽對(duì)磷的消化利用率作用明顯（Nelson，1967；Newton等，1983；Bagheri和Gueguen，1985）。很多種子（如大米、小麥、大麥、玉米、黑麥、大豆和油籽）均具有植酸酶活性（Reddy等，1982；Gibson和Ullah，1990；Eeckhout和DePaepe，1994），但是種子的植酸酶活性因品種不同而變化很大（表10.1）。除小麥、黑麥和黑小麥外，睡眠狀態(tài)的種子中的植酸酶活性均較低。玉米和豆粕中的植酸酶活性尤其的低，沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，大麥或許也未含有足夠水平的植酸酶活性（Pointillart，1993）。小麥、黑麥和黑小麥中的植酸酶活性主要存在于麩皮中，配合日糧時(shí)使用高植酸酶含量飼料原料，如小麥麩皮、小麥、黑小麥、黑麥麩皮以及小麥次粉，均能改善植酸態(tài)磷的吸收（Pointillart，1991，1993）。Eeckhout和DePaepe（1991）報(bào)道，當(dāng)在體外向豬日糧中添加同樣量的植酸酶活性（500U/kg）時(shí)，體內(nèi)微生物來(lái)源的植酸酶的活性比小麥次粉來(lái)源植酸酶活性高74%以上。他們認(rèn)為基因重組微生物植酸酶的pH值范圍比小麥次粉來(lái)源的植酸酶更廣。在胃的pH值條件下，微生物植酸酶比小麥植酸酶活性更高。
盡管一些飼料原料含有天然植酸酶活性，但是在很多商品豬和禽飼料制造廠使用的蒸汽制粒，會(huì)導(dǎo)致這種內(nèi)源性植酸酶活性的大量損失。因?yàn)椴煌参锲贩N和同一種植物內(nèi)不同植物的植酸酶活性變異較大，飼料加工過(guò)程中的制粒的破壞以及缺乏可用作飼料原料的高植酸酶活性植物，所以在配合顆粒飼料時(shí)，一般不考慮日糧殘留的一點(diǎn)植酸酶活性。
微生物植酸酶 在很多細(xì)菌、酵母和真菌中均發(fā)現(xiàn)微生物植酸酶（Harland和Morris，1995），但是在子囊菌類真菌的曲霉（Aspergillus）的培養(yǎng)基中檢出頻率最高（Irving和Cosgrove，1974；Nari和Duvnjak，1991）。Nelson等（1971）以含有曲霉（Aspergillus）的制劑添加到玉米豆粕型基礎(chǔ)日糧中，發(fā)現(xiàn)改善了雞對(duì)磷的利用率，這可能是首次用外源性微生物植酸酶來(lái)水解日糧植酸鹽。但是當(dāng)時(shí)添加植酸酶的成本還很高，而且當(dāng)時(shí)對(duì)降低磷排泄的環(huán)境壓力（20世紀(jì)80年代以后采開始）還很小。
有兩個(gè)因素導(dǎo)致了商業(yè)性植酸酶在豬和禽日糧中大量推廣應(yīng)用。首先是，生物技術(shù)的進(jìn)步使得基因重組真菌技術(shù)的產(chǎn)生，其次是荷蘭家畜農(nóng)場(chǎng)必須減少磷排放的法規(guī)。當(dāng)然，植酸酶基因的鑒定和分離后才能導(dǎo)致黑曲酶（A.niger）的成功基因重組。發(fā)酵技術(shù)的改進(jìn)也是促進(jìn)因素之一。
植酸酶的來(lái)源 當(dāng)今市面上至少有4種商品微生物植酸酶，其中兩種來(lái)自基因重組曲霉（Aspergillus）發(fā)酵（Natupho®和Novo植酸酶），兩種來(lái)自曲霉（Aspergillus）培養(yǎng)物的提取物（FinaseTM和奧特奇植酸酶）。在有些國(guó)家專利會(huì)影響這些產(chǎn)品的商業(yè)化，大部分產(chǎn)品是粉狀或顆粒性的，也有一些產(chǎn)品是液體。Natupho®和Novo植酸酶的產(chǎn)酶基因均來(lái)自由糞曲酶（A.ficuum）衍生的黑曲酶（A.niger）或米曲酶（A.oryzae）。
在煙草和油菜籽的種子中表達(dá)黑曲酶（A.niger）植酸酶基因的研究也在進(jìn)行（Beudeker和Pen，1995）。Zhang等（1998a，b）報(bào)道，Phytaseed®（用糞曲酶（A.ficuum）的植酸酶基因進(jìn)行基因重組的油菜籽）和Natupho®，對(duì)低磷豬和肉仔雞日糧的磷利用率的改善具有同樣的作用，用火雞做的試驗(yàn)也得出類似結(jié)果（Ledoux等，1998），其他產(chǎn)品正處于研制階段。VanLoon等（1998）通過(guò)短期的豬飼養(yǎng)試驗(yàn)報(bào)道，從煙曲酶（A.fumigatus）和過(guò)量表達(dá)的黑曲酶（A.nige）克隆而來(lái)（Pasamontes等，1997）的熱穩(wěn)定性基因重組植酸酶，在降低磷排泄方面比商品使用糞曲酶（A.ficuum）的植酸酶基因，通過(guò)基因重組而得到的植酸酶更有效。據(jù)報(bào)道來(lái)自煙曲酶（A.fumigatus）的植酸酶在90℃條件下，加熱20min可以保留90%的酶活。
基因重組植酸酶的安全性 基因重組微生物和植物植酸酶以推薦量（500U/kg）的5-20倍添加于豬和禽日糧中，在仔豬（5周齡）和肉仔雞（4周齡）的試驗(yàn)里，生產(chǎn)性能、磷存留率和骨骼礦化程度隨植酸酶添加量的增加而增加（增加率越來(lái)越低），至到添加到2500U/kg，是兩個(gè)試驗(yàn)的最高水平（Zhang等，1998a，b）。對(duì)肝臟、腎臟和脛骨組織的解剖和組織檢查表明沒有副作用。豬（初重29kg，試驗(yàn)期6周，Harper等，1999）和火雞（7天的預(yù)試期，4周試驗(yàn)期，Kornegay等1999）的試驗(yàn)，均沒有表明磷和微生物植酸酶處理之間，對(duì)動(dòng)物死亡率的不同。有證據(jù)表明添加植酸酶10000U/kg的試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)肝臟、腎臟和脛骨組織的解剖和組織學(xué)檢查表明沒有任何副作用，而且能改善生產(chǎn)性能、骨骼礦化和提高磷的利用率。
植酸酶活性的位點(diǎn) 以豬做的幾個(gè)屠宰試驗(yàn)和漏管試驗(yàn)表明，日糧植酸酶活性不管是來(lái)自植物（Gueguen等，1968；Schulz和Oslage，1972；Lantzsch等，1992；Kemme等，1998）還是來(lái)自真菌（Jongbloed等，1992；Mroz等，1994；Yi和Kornegay，1996）都是胃中的主要酶活性。對(duì)豬來(lái)說(shuō)，植酸酶活性或者破壞植酸態(tài)磷的能力非常低（或者在小腸后段根本就沒有），所以大量植酸態(tài)磷（總磷的40%-50%）通過(guò)小腸進(jìn)入大腸，在大腸里大部分的植酸態(tài)磷被降解，但很少被吸收（Jongbloed等，1992；Lantzsch等，1992；Kemme等，1998）。小腸中植酸酶的活性較低，是因?yàn)榭漳c和回腸的pH（6.5-7.6）（VanderMeulen和Bakker，1991）不適于高植酸酶活性的發(fā)揮，或因?yàn)樾∧c中的蛋白水解酶將植酸酶水解。
Liebert等（1993）報(bào)道，在禽類的嗉囊中可以檢查到，向日糧中添加的微生物植酸酶活性的69%-86%，在禽的前胃可檢測(cè)到31%-38%的酶活存在，在小腸中沒有檢測(cè)到植酸酶活性。植酸態(tài)磷在嗉囊和前胃的消失，充分表明家禽嗉囊和前胃是主要的植酸酶活性位點(diǎn)。
微生物植酸酶在豬和禽日糧中添加的有效性 添加植酸酶可以改善含有高水平植酸態(tài)磷的植物性飼料原料的磷的利用率。還有些研究報(bào)道了日糧中添加植酸酶能改善鈣、鋅、氨基酸以及能量的利用率。但是，微生物植酸酶在豬禽日糧中的使用還受很多因素的影響，包括磷和植酸酶的成本，植酸酶對(duì)釋放磷和其他營(yíng)養(yǎng)素的總體效益，需要減少磷和其他營(yíng)養(yǎng)成分的環(huán)境轉(zhuǎn)化為處理成本。本章的余下部分將要討論微生物植酸酶在豬雞日糧中的使用，來(lái)改善磷、鈣、鋅、氨基酸和能量的利用率，降低這些營(yíng)養(yǎng)成分的排泄。這些日糧中影響微生物植酸酶的因素也要考慮。
植酸酶對(duì)改善磷生物學(xué)利用率的作用 Kornegay等（1998a）綜述了32篇文獻(xiàn)的52個(gè)養(yǎng)豬試驗(yàn)，得出了磷消化率的平衡方程，以及13篇文獻(xiàn)的23個(gè)養(yǎng)禽試驗(yàn)，求出了磷的存留平衡方程（圖10.2，Kornegay，1999）。所列方程已經(jīng)排除了采用非常高的日糧磷水平（NRC或更高）的研究用作負(fù)對(duì)照日糧。因?yàn)橘Y料有限，沒有嘗試分離和評(píng)價(jià)商品無(wú)機(jī)磷源的資料。有些方程來(lái)自豬和禽的有關(guān)數(shù)據(jù)，但植酸酶水平均較高（從600到800、1000、1200或者1500U/kg日糧），使用這些方程之一即可評(píng)估磷的消化率（存留率）。在100-600U/kg（豬）和200-800U/kg（禽）范圍內(nèi)添加植酸酶，不同方程估測(cè)的磷的消化率值近似。這決定于使用來(lái)自較寬范圍的資料的方程，但是方程對(duì)高水平的植酸酶（600或800U/kg）添加也在圖10.2中給出了相應(yīng)的磷的消化率值。除非有其他說(shuō)明，所有磷的消化率或者存留率均為表觀消化率或存留率。
圖10.2向低磷、低植酸酶活性的植物日糧中添加微生物植酸酶后，對(duì)采食此類日糧的豬和家禽磷利用率提高的作用。
表10.3基于以豬喂試驗(yàn)動(dòng)物，進(jìn)行的添加植酸酶的研究，而得出的有關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)預(yù)測(cè)磷的利用率和降低磷排泄率的情況
a：由圖10.2提供的方程[Y=54.86（1-0.4908e-0.00263X）]計(jì)算而得；
b：由每一個(gè)植酸酶添加水平的系數(shù)減去未添加植酸酶的基礎(chǔ)日糧中磷的利用率計(jì)算而的；
c：由添加植酸酶后的磷的利用率與日糧平均總磷含量（0.381%）的乘積，此欄數(shù)據(jù)的計(jì)算方程是Y=0.1026（1-e-0.00263X），X=植酸酶的添加水平；
d：100減去總磷的利用系數(shù)后，與基礎(chǔ)日糧平均總磷含量（0.381%）的乘積；
e：基于無(wú)機(jī)磷的消化率方程（Y=-0.167+0.755X，r2=0.24，X=以無(wú)機(jī)磷源添加的磷的百分?jǐn)?shù)）；在基礎(chǔ)日糧基礎(chǔ)上添加0.1%單位的無(wú)機(jī)磷，其中0.0245%的磷排出體外，使得正對(duì)照（總磷0.481%）的總磷排泄達(dá)到了0.2995%（0.275+0.0245）。磷排泄的降低是用正對(duì)照的磷排泄（0.2995%）減去添加植酸酶的日糧的總磷的排泄，再除以正對(duì)照的磷排泄（0.2995%），再乘以100而得出。例如添加500U/kg植酸酶，33.2%=[（0.2995-0.200）/（0.2995）]×100。
表10.4基于以家禽為試驗(yàn)動(dòng)物，進(jìn)行的添加植酸酶的研究得出的有關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)預(yù)測(cè)磷的利用率、和降低磷排泄率的情況 植酸酶添加水平（U/kg） | 總磷消化率a（%） | 植酸酶對(duì)磷的消化率b（%） | 植酸酶對(duì)磷的消化率c（%） | 總磷排泄率d（%） | 降低磷的排泄率e（%） | 0 100 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 | 27.9 34.2 38.9 40.9 42.6 44.1 45.5 46.6 47.6 48.5 49.3 50.0 50.6 51.1 51.6 52.3 52.9 53.4 53.7 54.0 54.2 54.3 | 0 6.2 11.0 13.0 14.7 16.2 17.5 18.7 19.7 20.6 21.4 22.1 22.7 23.2 23.6 24.4 25.0 25.4 25.8 26.0 26.2 26.4 | 0 0.024 0.042 0.049 0.056 0.062 0.067 0.071 0.075 0.078 0.081 0.084 0.086 0.088 0.090 0.093 0.095 0.097 0.098 0.099 0.100 0.101 | 0.275 0.251 0.233 0.225 0.219 0.213 0.208 0.203 0.200 0.196 0.193 0.191 0.188 0.186 0.184 0.182 0.179 0.178 0.176 0.175 0.175 0.174 | 8.3 16.3 22.3 24.8 27.0 28.9 30.6 32.1 33.2 34.5 35.5 36.4 37.1 37.8 38.4 39.4 40.1 40.7 41.1 41.5 41.7 41.9 |
b：由每一個(gè)植酸酶水平的系數(shù)減去未添加植酸酶的基礎(chǔ)日糧中磷的利用率計(jì)算而的；
c：由添加植酸酶后的磷的利用率與日糧平均總磷含量（0.478%）的乘積，此欄數(shù)據(jù)的計(jì)算方程是Y=0.07872（1-e-0.00134X），X=植酸酶的添加水平；
d：100減去總磷的利用系數(shù)后，與基礎(chǔ)日糧平均總磷含量（0.478%）的乘積；
e：基于無(wú)機(jī)磷的消化率方程（Y=-0.000936+0.484X，r2=0.69，X=以無(wú)機(jī)磷源添加的磷的百分?jǐn)?shù)）；在基礎(chǔ)日糧基礎(chǔ)上添加0.1%單位的無(wú)機(jī)磷，其中0.0516%的磷排出體外，使得正對(duì)照（總磷0.578%）的總磷排泄達(dá)到了0.2804%（0.2288+0.0516）。磷排泄的降低是用正對(duì)照的磷排泄（0.2804%）減去添加植酸酶的日糧的總磷的排泄，再除以正對(duì)照的磷排泄（0.2804%），再乘以100而得出。例如添加500U/kg植酸酶，31.9%=[（0.2804-0.191）/（0.2804）]×100。
磷的消化率 豬對(duì)磷的消化率和禽對(duì)磷的存留率與植酸酶的添加量呈非線性關(guān)系（圖10.2）。植酸酶對(duì)磷消化率的非線性關(guān)系與Beers（1992）的報(bào)道一致，他認(rèn)為微生物植酸酶和磷的表觀消化率之間呈指數(shù)和對(duì)數(shù)關(guān)系，其他的研究報(bào)道了多倍的植酸酶添加時(shí)，動(dòng)物對(duì)日糧磷消化率的影響（Denbow等，1995；Ravindran等，1995a；Kornegay和Qian，1996；Yi等，1996a）。
我們認(rèn)為的添加植酸酶對(duì)磷消化率的曲線與非線性反應(yīng)曲線（以負(fù)對(duì)照的消化率作矯正）非常類似（Dungelhoef和Rodehutscord，1995），在豬此方程為[Y=28.1（1-e-0.0024X），r2=0.38]。
消化的磷 因微生物植酸酶添加而增加的消化磷，由低磷日糧（負(fù)對(duì)照）的總磷含量與因植酸酶的添加而改善了磷的利用率或存留率的乘積計(jì)算而來(lái)。數(shù)據(jù)分別列于表10.3（豬）和表10.4（禽）。
當(dāng)向豬日糧中添加植酸酶500U/kg時(shí)，有0.075%單位的（0.75g）磷被植酸酶消化。表10.3中低磷日糧（負(fù)對(duì)照）中平均總磷水平為0.381±0.008%（平均值±SEM），鈣水平為0.588±0.020%，平均鈣磷比為1.54：1。
當(dāng)禽日糧中添加植酸酶500U/kg時(shí)，有0.037%單位的（0.37g）磷被植酸酶消化，表10.4中的低磷日糧（負(fù)對(duì)照）中平均總磷水平為0.478±0.010%（平均值±SEM），鈣水平為0.780±0.036%，平均鈣磷比為1.63：1。盡管與豬相比，飼喂低磷日糧（負(fù)對(duì)照）的禽的總磷水平和磷的存留率均高，但是相對(duì)于植酸酶添加后增加的磷的存留率，禽比豬低。家禽對(duì)無(wú)機(jī)磷的利用率比豬低，后面還將討論到。
磷的排泄 以豬喂試驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行的植酸酶添加試驗(yàn)，而得到的有關(guān)數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)算出方程，再根據(jù)方程計(jì)算磷的消化率，表明向低磷日糧中添加植酸酶500U/kg后，與正對(duì)照（含磷0.481%，多0.1%的磷）相比（表10.3），可以降低磷的排泄33.2%。當(dāng)用基于家禽的研究數(shù)據(jù)得到的方程計(jì)算的磷的消化率，表明向低磷日糧中添加植酸酶500U/kg后，與正對(duì)照（含磷0.57%，多0.1%的磷）相比（表10.4），可以降低磷的排泄31.9%。同樣低的日糧磷水平（降低0.1%）對(duì)降低磷排泄的能力，對(duì)豬為8.3%，對(duì)家禽為18.4%。如果沒有飼喂高水平（高于豬的最低需要量）的日糧磷，豬尿中磷的排泄很少，本章將不予考慮，這由Jongbloed（1987）的結(jié)論作證。
消化的磷及與此磷等價(jià)值的植酸酶水平 等價(jià)值磷，系用于描述植酸酶替代磷量一個(gè)名詞，是指日糧無(wú)機(jī)磷可被添加的或內(nèi)源性植酸酶替代的量。直接比較植酸酶與磷或可消化磷的等價(jià)性，必須用將要替代的無(wú)機(jī)磷源的估測(cè)的消化率進(jìn)行矯正。Kornegay等（1998a）估測(cè)幾種飼料級(jí)磷源對(duì)豬的消化率為76.7%，對(duì)肉仔雞和火雞磷的存留率為46.2%（Kornegay，1999）。等價(jià)值磷常來(lái)自非線性或線性方程，方程則來(lái)自飼喂多水平的不添加植酸酶的低磷日糧或添加多水平的植酸酶的低磷日糧而得到的體增重、骨骼礦化度和消化的磷數(shù)據(jù)，這些方程設(shè)為等式再求解。Denbow等（1995）詳細(xì)描述了此類過(guò)程。
使用來(lái)自VirginiaTech的4頭豬的研究數(shù)據(jù)，Radcliff等（1998a）報(bào)道了，平均等價(jià)值磷為1.0g無(wú)機(jī)磷與500U/kg的植酸酶在日增重、骨骼礦化個(gè)磷的可消化性方面價(jià)值相等。使用Shih和Hsu（1997），Veum（1996），O’Quinn等（1997）以及Harper和Kornagay（1997）在以生長(zhǎng)育肥豬研究得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出對(duì)植酸酶的反應(yīng)非線性和線性方程，計(jì)算與500U/kg日糧植酸酶等價(jià)的無(wú)機(jī)磷水平為1.0g。
例如平均等價(jià)值磷為1.0g乘以76.7%（每采食1g磷有0.767g磷被消化），得出0.767g磷，與列于表10.3中的豬的有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算的可消化磷值（0.75g，0.075%）相當(dāng)。該可消化磷值（0.75g）是經(jīng)過(guò)了植酸酶替代的無(wú)機(jī)磷的表觀消化率矯正過(guò)的數(shù)據(jù)。Jongbloed等（1996a）的研究認(rèn)為500U/kg的植酸酶于0.8g的可消化磷是等價(jià)值的，這與1g來(lái)自磷酸一鈣的磷是等價(jià)值的。
Yi和Kornegay（維吉尼亞工藝研究院和州立大學(xué)，1998，未發(fā)表資料）研究了幾個(gè)肉仔雞的研究報(bào)告的等價(jià)值磷數(shù)據(jù)。研認(rèn)為肉仔雞從出殼到3周齡，以體增重和趾骨灰分的百分?jǐn)?shù)為指標(biāo)，得出與500U/kg植酸酶等價(jià)值的無(wú)機(jī)磷量為0.70g。3周齡的仔火雞，以體增重和趾骨灰分的百分?jǐn)?shù)為指標(biāo)，得出與500U/kg植酸酶等價(jià)值的無(wú)機(jī)磷量為0.82g。如果把0.70和0.82乘以46.2%（每食入1克無(wú)機(jī)磷有0.462g沉積），分別得0.32g（0.70×0.462）和0.38g（0.82×0.462）磷。表10.4中家禽的有關(guān)數(shù)據(jù)得出的日糧添加500U/kg的植酸酶，可有0.37g磷沉積（0.037%），三數(shù)據(jù)（0.32、0.38、0.37）接近。
Kornegay等（1998a）報(bào)道，以體增重和脛骨灰分百分?jǐn)?shù)為指標(biāo)，測(cè)得的生長(zhǎng)肥育肉仔雞的等價(jià)值磷較高：與日糧添加400U/kg（本試驗(yàn)中植酸酶的最高水平）植酸酶相當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)磷分別為1.0（體增重）和0.9g（脛骨灰分）。但是，本研究計(jì)算的可消化磷值僅略高于通過(guò)表10.4中400U/kg植酸酶添加計(jì)算的可消化磷值（0.036對(duì)0.032）。
盡管無(wú)機(jī)磷源的可消化率有所變異，但是我們（Kornegay和Radcliff，1996；Kornegay等，1996b）以仔豬和火雞的研究表明，美國(guó)市場(chǎng)上的優(yōu)質(zhì)磷酸一鈣/磷酸二鈣，磷酸二鈣/磷酸一鈣和脫氟磷酸鹽的生物學(xué)利用率幾乎一致。我們的豬雞試驗(yàn)（表10.3和表10.4）用到了幾種商品磷酸鹽，但沒有計(jì)算因不同磷源而造成的影響，因?yàn)闆]有足夠的數(shù)據(jù)和關(guān)于無(wú)機(jī)磷源可利用性的變異數(shù)據(jù)。
由等價(jià)值磷估測(cè)計(jì)算的可消化磷和由豬、雞試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的方程計(jì)算的可消化磷相似，再用這些數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算排泄磷時(shí)，在很多情況下應(yīng)該是準(zhǔn)確的。但是，如果仔細(xì)注意飼料原料和日糧組成（最佳的鈣和磷水平），以及好的飼料加工程序（后面將要討論），反應(yīng)比由數(shù)據(jù)表得出的觀測(cè)值大是可能的。
蛋雞對(duì)植酸酶添加的反應(yīng) 在Simons等（1992）、Peter和Jeroch（1993）、Simons和Verateegh（1993）、Vahl等（1993）、VanderKlis等（1997）以及Gordon和Roland（1997）等的一系列研究報(bào)道中，向產(chǎn)蛋雞低磷日糧中添加植酸酶，均表明可有效替代無(wú)機(jī)磷源。據(jù)報(bào)道200-300U/kg的植酸酶與0.5-1.2g磷（磷酸一鈣）等價(jià)。VanderKlis等（1997）報(bào)道了日糧添加植酸酶（250和500U/kg）對(duì)回腸磷的吸收的影響，含鈣3.0%的低磷日糧比含鈣4.0%的低磷基礎(chǔ)日糧，其回腸磷的吸收高12%。Leske和Coon（1998）報(bào)道，當(dāng)向日糧中添加植酸酶300U/kg時(shí)，日糧、大豆粕、玉米和米糠中的植酸態(tài)磷的存留率分別提高36.7%、29.0%和14.8%，但是總磷的存留率只有16.6%、16.1%和7.1%。在豬、肉仔雞和火雞方面的研究文獻(xiàn)均報(bào)道了，植酸酶在低總磷日糧中的作用更明顯。在蛋雞日糧中添加植酸酶可有效釋放磷，從而降低日糧總磷水平和減少磷的排泄。研究表明植酸酶似乎對(duì)蛋雞比肉雞和火雞更有效。植酸酶在蛋雞日糧中的添加更簡(jiǎn)單，因?yàn)榈半u一般飼喂粉料，不存在酶制劑的熱穩(wěn)定性問(wèn)題。
影響植酸酶效應(yīng)的因素 日糧總磷水平會(huì)影響植酸酶的作用效應(yīng)（Dungelhoef和Rodehutscord，1995；Kornegay和Qian，1996；Kornegay，1996a，b）。在以豬（Kornegay和Qian，1996；Yi等，1996a）、肉仔雞（Denbow等，1995；Kornegay等，1996a）和火雞（Ravindran等，1995a）為試驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行的研究均清晰表明，動(dòng)物對(duì)微生物植酸酶的反應(yīng)受日糧可利用或者非植酸磷水平的影響，隨著日糧植酸酶添加量的增加，與單位植酸酶等價(jià)值的磷值減少。未獲得最佳的植酸酶添加效應(yīng)，應(yīng)該避免出現(xiàn)絕對(duì)高或低的日糧磷水平。
微生素D或許會(huì)通過(guò)增加鈣的吸收而間接影響植酸酶的活性，所以應(yīng)該限制不溶性植酸鈣的量，因?yàn)楹笳呖梢砸种浦菜崦傅乃猓≒ointillart，1993）。高水平的鈣和寬范圍的鈣磷比，也會(huì)降低植酸酶的效應(yīng)（后面將要討論到）。
植酸酶對(duì)鈣生物學(xué)利用率的影響 肉仔雞和火雞
Schoner等（1991，1993，1994）報(bào)道，向肉仔雞日糧中添加植酸酶，可以改善鈣的存留。在一個(gè)評(píng)價(jià)植酸酶對(duì)鈣生物學(xué)利用率影響的肉仔雞試驗(yàn)中，Schoner等（1994）以體增重和趾骨灰分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出500U/kg的植酸酶相當(dāng)于0.46g鈣，向肉仔雞日糧中添加植酸酶后，其鈣的存留和干物質(zhì)（DM）的消化率均得到改善（Kornegay等，1996a，1998c；Yi等，1996b）。我們以火雞進(jìn)行了研究（Kornegay等，1996c），以體增重、增重/飼料和可消化鈣為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究表明500U/kg的植酸酶相當(dāng)于0.87g鈣。在火雞兩個(gè)非植酸磷水平和4個(gè)鈣：總磷水平（Qian等，1996a），以及肉雞兩個(gè)維生素D3水平和4個(gè)鈣：總磷水平（Qian等，1997）的試驗(yàn)研究中，鈣和磷的存留均對(duì)植酸酶的添加敏感。兩個(gè)試驗(yàn)均表明鈣以及磷的存留，隨著植酸酶添加量的增加而線性增加，隨著鈣：總磷的變寬而降低。
豬
Radcliff等（1995）設(shè)計(jì)了兩個(gè)豬試驗(yàn)來(lái)研究微生物植酸酶對(duì)改善鈣生物學(xué)利用率的作用?；谶@些數(shù)據(jù)，Kornegay等（1996c）估計(jì)試驗(yàn)1和試驗(yàn)2與500U/kg植酸酶等價(jià)值的鈣量分別為1.08和0.38g（平均0.73g）。與鈣的等價(jià)值的植酸酶量的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括3到4周齡期間的日增重、可消化鈣和第10肋骨灰分的百分?jǐn)?shù)。
Jongbloed等（1996c）在兩個(gè)試驗(yàn)里報(bào)道了鈣與微生物植酸酶之間的互作作用。兩個(gè)試驗(yàn)里均表明，表觀總消化道可消化磷，隨日糧鈣水平的增加而線性降低。鈣水平與微生物植酸酶水平之間沒有顯著的互作關(guān)系，微生物植酸酶不僅能提高表觀總消化道可消化磷，而且能提高表觀總消化道可消化鈣。他們估計(jì)日糧添加植酸酶500U/kg將能額外增加0.8g磷和0.4-0.7g鈣的吸收。
Pointillart（1993）報(bào)道，使用主要的谷物植酸酶可以改善磷的利用率，同時(shí)提高鈣的存留率。Simecek等（1995）向生長(zhǎng)豬大麥-豆粕日糧中添加兩種形式的微生物植酸酶，研究表明磷和鈣的消化率同時(shí)提高。其他的一些研究也表明，向豬日糧中添加植酸酶后，改善了豬對(duì)鈣和氮的表觀吸收率（Kornegay和Qian，1996，Yi等，1996a）。Eeckhout和DePaepe（1991）報(bào)道，在低磷豬日糧中，鈣和磷的消化率與植酸酶的添加有強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，他們認(rèn)為這是因?yàn)?，植酸在小腸近端作為鈣結(jié)合劑結(jié)合了鈣，而植酸酶的添加則釋放了鈣。植酸酶在胃中對(duì)植酸鹽的水解，不僅增加了磷的消化率，而且也增加了鈣的消化率。
植酸酶對(duì)鋅生物學(xué)利用率的影響 鋅或許是最容易與植酸復(fù)合的微量元素。在早期仔雞、豬、老鼠以及其他動(dòng)物上的研究，均表明動(dòng)物對(duì)鋅的需要受日糧植酸鹽含量影響（Prasad，1966）。Oberleas和Harland（1996）認(rèn)為內(nèi)源性分泌的微量元素的重新吸收是避免永遠(yuǎn)缺乏所必要的。Oberleas和Harland（1996）報(bào)道，植酸鹽是造成鋅缺乏的主要因素。鈣則加強(qiáng)了植酸鹽對(duì)鋅利用率的頡抗作用，可能是因?yàn)橥ㄟ^(guò)不可溶的鈣-植酸-鋅復(fù)合物的形成，限制了鋅的吸收。
肉仔雞和火雞
向含有鋅27mg/kg的雞日糧中添加800U/kg的植酸酶，增加了鋅的存留和減少了鋅的排泄（Thiel和Weigand，1992）。Thiel等（1993）報(bào)道，飼喂含鋅30mg/kg，并添加700U/kg的植酸酶的日糧，與飼喂含鋅39mg/kg，未添加植酸酶的日糧的雞的股骨鋅含量一樣。飼喂禽葡萄糖-豆粕濃縮日糧（含鋅13mg/kg）添加多倍的鋅、植酸酶或者1,25-二羥膽鈣化醇（2-OH-D3），Biehl等（1995）報(bào)道，植酸酶或者1,25-二羥膽鈣化醇（2-OH-D3）對(duì)增加生長(zhǎng)率和脛骨鋅含量的作用相似。基于Biehl等（1995）的研究，以脛骨鋅為評(píng)價(jià)指標(biāo)，估計(jì)與600和1200U/kg植酸酶等價(jià)的鋅量分別為3.8和5.5mg。而Roberson和Edward（1994）向肉仔雞玉米豆粕日糧（含鋅32mg/kg）中添加600-750U/kg植酸酶沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)鋅的吸收和存留有穩(wěn)定的改善作用。
在我們實(shí)驗(yàn)室，給1日齡雄性肉仔雞，飼喂分離玉米-豆粕型基礎(chǔ)日糧（含鋅20mg/kg），添加多水平的鋅和植酸酶（Yi等，1996d）。以體增重、飼料采食量、鋅存留、趾骨、脛骨和肝臟鋅含量為評(píng)價(jià)值指標(biāo)，建立鋅和植酸酶水平之間的非線性或線性反應(yīng)方程，求得與600U/kg植酸酶等價(jià)的鋅的量為5.4mg/kg。
豬
在低磷（0.3%）和低鋅（30mg/kg）的玉米-豆粕型日糧中添加植酸酶，可促進(jìn)生長(zhǎng)、提高血漿鋅濃度和堿性磷酸酶的活性，從而可知豬對(duì)鋅的生物學(xué)利用率提高了（Lei等，1993）。向小豬日糧中添加微生物植酸酶，可明顯提高鋅和錳的表觀吸收率（Pallauf等，1992；Nasi和Helander，1994）。Adeola等1995年報(bào)道，在含0.8%鈣和0.62%磷的低鋅（23mg/kg）日糧中添加1500U/kg的植酸酶，可提高生長(zhǎng)率和鋅、銅、鈣和磷的存留量。對(duì)于豬來(lái)說(shuō)，鋅與植酸酶的等價(jià)關(guān)系目前尚未確立。
微生物植酸酶對(duì)氨基酸和氮生物學(xué)利用率的影 在酸性或中性pH值條件下，植酸鹽可與蛋白質(zhì)/氨基酸結(jié)合（DeRham和Jost，1979；Cosgrove，1980；Anderson，1985；Thompson，1986；Fretzdorff等，1995）。植酸鹽-蛋白質(zhì)/氨基酸復(fù)合物在自然條件下的飼料原料中就有可能存在，也可能在胃腸道的上部形成。植酸鹽與蛋白分解酶的復(fù)合，會(huì)降低蛋白質(zhì)和氨基酸的利用率。
植酸鹽水解后其抑制作用會(huì)降低。早期對(duì)微生物植酸酶的研究，評(píng)價(jià)植酸酶對(duì)磷利用率的影響，與評(píng)價(jià)腸道總氮可消化率的結(jié)果是不一致的，很少有評(píng)價(jià)氨基酸的可消化率的研究。Kemme（1998）詳細(xì)綜述這方面的研究報(bào)道。
蛋白質(zhì)/氨基酸利用率的改善受日糧蛋白質(zhì)/氨基酸水平的影響很大。如果蛋白質(zhì)/氨基酸的存留達(dá)到最大，那么再表現(xiàn)出改善其利用率就比較困難了。而且，使用總消化道（糞）可消化率可能不可靠，因?yàn)榇竽c中的微生物的影響較大?；啬c可消化率是一個(gè)評(píng)價(jià)植酸酶對(duì)蛋白質(zhì)/氨基酸利用率的更合適的方法。
植酸酶可與游離氨基酸（尤其是賴氨酸）結(jié)合，已經(jīng)在體外得到證實(shí)（Rutherfurd等，1997）。當(dāng)把米糠（富含植酸鹽）與賴氨酸鹽酸鹽一起孵育時(shí)，約有20%的游離賴氨酸鹽酸鹽被結(jié)合，添加植酸酶后有一半的結(jié)合賴氨酸鹽酸鹽被釋放。Ravindran和Bryden（1997）以及Ravindran等（1999a）報(bào)道在肉仔雞日糧中以米糠形式添加植酸鹽，降低了回腸氮和氨基酸（賴氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸和組氨酸）的可消化率。
肉仔雞和火雞
向肉仔雞玉米-豆粕型基礎(chǔ)日糧（粗蛋白23%）中添加植酸酶后，改善了表觀氮存留率（Kornegay等，1996b）。Yi等（1996c）飼喂雌性大白火雞兩種玉米豆粕型基礎(chǔ)日糧（粗蛋白水平分別為22.5%和28.0%；總磷0.45%），添加植酸酶750U/kg后，其氮和氨基酸的表觀和真回腸可消化率均得到提高。而火雞只有在飼喂含粗蛋白22.5%和總磷0.60%的日糧，其氮和氨基酸的表觀和真回腸可消化率才有改善。Ravindran和Bryden（1997）研究表明，向低磷的小麥-高粱-豆粕基礎(chǔ)日糧中添加植酸酶，可改善其氨基酸的消化率。
Kornegay（1996b）利用肉仔雞做的試驗(yàn)表明，隨著日糧粗蛋白水平的增加（17%，20%和23%），所有氨基酸的回腸可消化率均線性降低（P<0.001）。當(dāng)向含粗蛋白17%和20%的日糧中添加植酸酶（250，500和750U/kg）后，除蛋氨酸和脯氨酸外，其他所有氨基酸的回腸可利用率均隨植酸酶添加量的增加而線性增加（P<0.05到P<0.001）。Kornegay（1998b）利用肉大雞做的試驗(yàn)表明，降低日糧蛋白質(zhì)/氨基酸水平（95%-85%的NRC推薦水平，相當(dāng)于1.5%-2.0%的粗蛋白水平），添加300-450U/kg的植酸酶，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)/氨基酸的降低并沒有影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能（稍微降低）、胸肌產(chǎn)量和回腸蛋白質(zhì)/氨基酸的可消化率。
Ravindran等（1999b）報(bào)道，添加植酸酶（1200U/kg）改善了三種谷物（玉米、高粱和小麥）、4種油籽餅粕（大豆粕、雙低菜籽粕、棉籽粕和葵花籽粕）以及兩種谷物副產(chǎn)品（小麥次粉和米糠）的回腸蛋白質(zhì)/氨基酸的可消化率。但因飼料原料和個(gè)別氨基酸不同，其對(duì)植酸酶添加的反應(yīng)有很大的變異。
用低賴氨酸（85%的NRC推薦水平）的小麥-高粱-豆粕基礎(chǔ)日糧，添加不同水平的結(jié)晶賴氨酸和微生物植酸酶，以肉仔雞的體增重和飼料/增重為評(píng)價(jià)指標(biāo)，Ravindran和Bryden（1998）的研究表明，日糧中添加500U/kg的植酸酶，相當(dāng)于0.7g/kg的賴氨酸。表觀代謝能隨著植酸酶添加量的增加而線性增加，但不隨賴氨酸添加量的增加而增加。Ravindran和Bryden（1998）認(rèn)為，因添加植酸酶而改善體增重和飼料轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)，是因?yàn)橘嚢彼岷湍芰坷寐实脑黾觾烧叩淖饔谩ohnston和Southern（1999）設(shè)計(jì)了一個(gè)類似的肉仔雞試驗(yàn)，他們向低賴氨酸的玉米-豆粕日糧（賴氨酸0.8%）中添加600U/kg的植酸酶和多水平的結(jié)晶賴氨酸，以肉仔雞的體增重和飼料/增重為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出結(jié)論認(rèn)為，與600U/kg植酸酶相當(dāng)?shù)馁嚢彼崃繛?.23g/kg。
豬
在豬上也有類似報(bào)道。Officer和Batterham（1992）以及Khan和Cole（1993）報(bào)道，微生物植酸酶改善表觀回腸和總腸道粗蛋白的可消化率（2.3%-12.8%）。在使用漏管豬進(jìn)行的兩個(gè)試驗(yàn)中，Mroz等（1994）和Kemme（1998）報(bào)道，微生物植酸酶（添加量分別為800和900U/kg）改善了氮和很多氨基酸的表觀回腸可消化率。微生物植酸酶的添加提高了總腸道可消化氮量以及氮的存留。Li等（1998）報(bào)道，向斷奶仔豬玉米豆粕日糧中添加植酸酶，改善了干物質(zhì)的消化率，增加了氮的存留。Jongbloed（1996d）綜述了17個(gè)使用微生物植酸酶的試驗(yàn)，報(bào)道蛋白質(zhì)的平均表觀腸道總可消化率的提高在0.85±1.70%。
使用育肥豬進(jìn)行飼養(yǎng)試驗(yàn)、氮平衡試驗(yàn)和漏管豬試驗(yàn)，飼喂5種日糧：（ⅰ）NRC（1998）的粗蛋白水平（12%CP）；（ⅱ）比NRC（1998）低7.5%的日糧（11%CP）；（ⅲ）比NRC（1998）低15%的日糧（10%CP）；（ⅳ）比NRC（1998）低15%的日糧（10%CP），添加250U/kg植酸酶；（ⅴ）比NRC（1998）低15%的日糧（10%CP），添加500U/kg植酸酶，Kornegay等（1998a）評(píng)價(jià)了糞氮可消化率、回腸氨基酸和氮的可消化率以及氮的存留率。研究表明氮和氨基酸的表觀消化系數(shù)隨著日糧粗蛋白水平的增加而增加，隨著10%粗蛋白日糧中植酸酶添加量增加而增加。與11%粗蛋白日糧（低7.5%）的日糧的消化系數(shù)相等或略高。用保守的粗蛋白降低1個(gè)百分點(diǎn)（低7.1%的日糧），假定氮的排泄（糞和尿）值為食入的40%，則10%-11%粗蛋白的日糧中添加植酸酶（500U/kg）后氮的排泄降低7.1%。因此植酸酶的添加，可以降低日糧總磷和氮/氨基酸的水平，潛在低降低了磷和氮/氨基酸的排泄。
微生物植酸酶對(duì)代謝能的影響 Thompson和Yoon（1984）認(rèn)為自然條件下植酸鹽可以與淀粉復(fù)合。Rajas和Scott（1969）報(bào)道用糞曲霉（AspergillusFicuum）制作的植酸酶粗酶制劑處理棉籽粕和大豆粕后，研究表明兩種植物蛋白飼料原料對(duì)雞的表觀代謝能（AME）提高了。Miles和Nelson（1974）以同樣的粗植酸酶制劑處理棉籽粕、小麥麩皮和大豆粕，發(fā)現(xiàn)棉籽粕和小麥麩皮對(duì)雞的AME有所改善，而豆粕沒有改善。
近年來(lái)的研究（尤其是在澳大利亞的研究），使用的主要基因重組植酸酶（Ravindran，1999）。高粱-豆粕型肉仔雞基礎(chǔ)日糧（Farrell等，1993；Selle等，1999）和高粱-豆粕-雙低菜籽粕-棉籽粕-小麥次粉基礎(chǔ)日糧（Selle，1999）中添加植酸酶，可顯著改善日糧AME（雖然絕對(duì)量較?。?。向高粱豆粕基礎(chǔ)日糧和含60%米糠麩皮的鴨子日糧中添加植酸酶后，其AME值也增加了（Martin和Farrel，1994）。
3個(gè)最近的研究（Bryden和Ravindran，1998；Ravindran等，1999a，b）報(bào)道了微生物植酸酶對(duì)家禽蛋白質(zhì)/氨基酸和能量利用率的影響，研究表明日糧添加植酸酶，可以改善小麥和高粱基礎(chǔ)日糧的AME值（Ravindran，1999）。Kornegay和Denbow（維吉尼亞工藝學(xué)校和州立大學(xué)，1998，未發(fā)表資料）的研究也表明向4周齡肉仔雞玉米豆粕型日糧、玉米-小麥麩皮-豆粕型日糧、玉米-肉粉-豆粕型日糧或者小麥-玉米-豆粕型日糧中添加植酸酶（600U/kg），增加了日糧AME?；赗avindran（1999）發(fā)表的數(shù)據(jù)資料，植酸影響淀粉的消化方式有多種：（?。┡cα-淀粉酶結(jié)合，或與Ca2+（淀粉酶正常發(fā)揮活性所必須）螯合；（ⅱ）通過(guò)蛋白鍵直接與淀粉結(jié)合。當(dāng)然，植酸態(tài)磷的水解會(huì)釋放α-淀粉酶或淀粉。
日糧鈣和鈣磷比對(duì)植酸酶作用的影響 日糧中添加植酸酶的作用受到日糧鈣水平、鈣磷比、日糧總磷和植酸水平的影響（Lei等，1994；Dungelhoef和Rodehutscord，1995；Kornegay，1996b）。日糧中鈣與植酸的分子比高，會(huì)導(dǎo)致在小腸種形成鈣-植酸-植酸酶不容物，使得植酸不能接近植酸酶。這種強(qiáng)復(fù)合的不溶物質(zhì)可以解釋在高鈣日糧中植酸酶的表觀失活現(xiàn)象，并非Ca2+離子對(duì)植酸酶的直接抑制作用（Wise，1983；Bos，1988）。維持較小的鈣總磷比（或者利用鈣與可利用磷的比值）在肉仔雞（Qian等，1997）、火雞（Qian等，1996b）和豬（Qian等，1996a；Liu等，1997）上的重要性均得到了證實(shí)。
對(duì)肉仔雞和火雞來(lái)說(shuō)，總鈣：總磷在1.1:1到1.4:1之間變化時(shí)，植酸酶的作用是等效的。當(dāng)這種比例再擴(kuò)大時(shí)，則會(huì)影響生產(chǎn)性能、磷利用率和骨骼礦化。當(dāng)肉仔雞日糧的鈣：總磷由1.1:1變化到2.0:1時(shí)，其體增重、磷存留和趾骨灰分百分比分別降低14.5%、8.5%和8.3%（Qian等，1997）。Qian等（1997）將仔火雞日糧的鈣：總磷由1.1:1調(diào)整到2.0:1，研究表明體增重、磷存留和趾骨灰分百分比分別降低8.7%、10.8%和6.6%。
NRC（1994）建議家禽（不包括產(chǎn)蛋雞）日糧中鈣：非植酸磷為2：1。日糧高鈣對(duì)植酸態(tài)磷的利用率有負(fù)作用，而高水平的維生素D則可以改善植酸態(tài)磷的利用率（Mohammed等，1991；Edwards等，1992）。Schoner等（1993）報(bào)道，向高水平鈣和常水平磷（0.35%）的肉仔雞日糧中添加植酸酶后，降低了肉仔雞的體增重、影響其飼料效率以及磷和鈣的存留率，日糧中鈣的最低水平（0.6%）到鈣的最高水平（0.9%），鈣與總磷的比值從1.7:1到2.57:1變化。
當(dāng)豬日糧中鈣磷比維持在1：1到1.1:1之間時(shí)，豬對(duì)日糧中添加植酸酶的反應(yīng)最好（Qian等，1996a）。例如在生長(zhǎng)育肥豬日糧中鈣與總磷比由1.0:1到1.5:1變化時(shí)，豬的日增重（ADG）、磷消化率和掌骨抗破裂強(qiáng)度分別降低了4.5%、8.2%和9.7%（Liu等，1998）。Liu等（1994）報(bào)道，豬飼喂不添加無(wú)機(jī)磷的玉米豆粕日糧（總磷0.31%），與低鈣（鈣0.50%，鈣：總磷為1.6:1）相比，高鈣（鈣0.920%，鈣：總磷為3.1:1）日糧，植酸酶對(duì)植酸態(tài)磷利用率的改善作用顯著降低。Dungelhoef和Rodehutscord（1995）也報(bào)道，高鈣降低了磷的吸收，以及對(duì)植酸的利用。Jongbloed等（1996c，d）也報(bào)道了類似結(jié)果。
隨鈣與總磷的比值的變寬，植酸酶作用降低有以下幾個(gè)原因：（?。┤庾须u玉米豆粕日糧、中植酸態(tài)磷的利用率受日糧鈣和磷水平的影響（Edwards和Veltmann，1983；Ballam等，1984）；（ⅱ）過(guò)量的鈣與植酸結(jié)合形成不溶性復(fù)合物，不易與植酸酶接觸；（ⅲ）過(guò)量鈣通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)活性位點(diǎn)而直接降低植酸酶的活性（Wise，1983；Pointillart等，1985）。鈣與總磷比值（有效磷和非植酸磷含量低）變寬時(shí)，低水平添加植酸酶的負(fù)作用更大，因?yàn)榈土讓?dǎo)致植酸酶的活性降低。
植酸酶和有機(jī)酸 有機(jī)酸與植酸酶聯(lián)合使用可提高植酸酶的作用效果。日糧中添加有機(jī)酸可以降低日糧pH值（Kirchgessner和Roth，1982；Giesting和Easter，1985；Risley等，1992），但對(duì)降低胃中pH值作用不明顯（Risley等，1992；Radcliff等，1998b）。而且微生物植酸酶發(fā)揮最佳活性的pH值環(huán)境有兩個(gè)（pH2.5和pH5.5）（Shieh等，1969；Simon等，1990），在pH=5.5時(shí)酶活性提高50%。據(jù)報(bào)道有機(jī)酸（富馬酸或檸檬酸）可以提高總消化道可消化礦物元素的消化率（Hohler和Pallauf，1993；Ravindran和Kornegay，1993）。有機(jī)酸與各種陽(yáng)離子可以形成復(fù)合物，從而增加小腸對(duì)有機(jī)酸和礦物質(zhì)的吸收（Ravindran和Kornegay，1993）。
Jongbloed（1987）指出，較低的小腸pH值可提高磷和植酸鹽的可溶性，從而增加磷的吸收率。Jongbloed等（1996e）報(bào)道了兩個(gè)試驗(yàn)（漏管試驗(yàn)和生長(zhǎng)育肥試驗(yàn)），試驗(yàn)1同時(shí)使用植酸酶和乳酸，試驗(yàn)2聯(lián)合使用植酸酶、乳酸、富馬酸和丙酸。在試驗(yàn)1中乳酸提高了植酸酶對(duì)磷利用率的改善作用，但試驗(yàn)2沒有提高。試驗(yàn)2中只有富馬酸提高了植酸酶對(duì)磷利用率的改善作用。Radcliffe等（1998b）也報(bào)道了兩個(gè)試驗(yàn)，向斷奶仔豬日糧中添加檸檬酸，降低了胃pH值，改善了仔豬的生產(chǎn)性能，但是低的胃pH值沒有改善微生物植酸酶的有效性。，實(shí)際上，當(dāng)向含有檸檬酸的日糧中添加高水平的植酸酶時(shí)，降低了植酸酶的活性，這可從來(lái)仔屠宰后胃中植酸酶的復(fù)活得到答案（Yi和Kornegay，1996）。這不影響植酸酶的有效性，因?yàn)闄幟仕崤c植酸酶之間對(duì)生長(zhǎng)性能、飼料轉(zhuǎn)化率、干物質(zhì)、鈣和磷消化率或者骨骼尺度的沒有互作作用。
Valencia和Chavez（1997）報(bào)道向仔豬玉米豆粕日糧中添加0.1%的乙酸，以生產(chǎn)性能和表觀礦物質(zhì)利用率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究表明改善了微生物植酸酶的有效性。Li等（1998）報(bào)道玉米-豆粕日糧中添加微生物植酸酶，改善了磷、鈣、氮和干物質(zhì)的消化率和存留率，當(dāng)日糧中添加1.5%檸檬酸時(shí)，沒有進(jìn)一步改善。Boling等（1998）發(fā)現(xiàn)只有在日糧中添加6%的檸檬酸鹽和1450U/kg植酸酶時(shí)，仔雞的體增重和骨骼灰分才有改善。
所以在酸化日糧和植酸酶的有效性之間還需要進(jìn)一步研究。
年齡和生理階段對(duì)植酸酶作用的影響 豬的年齡和生理階段對(duì)植酸酶在改善植酸態(tài)磷利用率方面的作用是不穩(wěn)定的。Kemmme等（1997a）報(bào)道了植酸酶對(duì)改善泌乳母豬、生長(zhǎng)育肥豬、妊娠后期母豬、仔豬和妊娠中期母豬日糧中可消化磷的作用。研究認(rèn)為植酸酶對(duì)提高60天妊娠母豬的日糧可利用磷作用特別小，而對(duì)泌乳母豬的作用特別高，生長(zhǎng)育肥豬處于中間（Kemme等，1997b）他們認(rèn)為這種不同生理階段對(duì)植酸酶作用的不同表現(xiàn)，不僅與在胃中的存留時(shí)間有關(guān)，而且與不同類型豬對(duì)可消化磷的需要量不同有關(guān)。Harper和Kornegay（1997）報(bào)道，在一個(gè)試驗(yàn)里育肥豬的表觀可消化系數(shù)略高于生長(zhǎng)豬，而另一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果相反。Rodehutscord等（1998）比較了微生物植酸酶在低磷的半純和日糧中，對(duì)生長(zhǎng)豬（16和39kg體重）的作用，研究表明兩組豬的可消化磷幾乎相等。從這些研究沒有表明，微生物植酸酶的作用與仔豬體重有關(guān)。
浸濕對(duì)可利用磷的影響 正如Helander（1995）在一篇學(xué)術(shù)綜述指出的那樣，很多試驗(yàn)研究報(bào)道了浸泡對(duì)多種飼料原料（Iring，1980）中磷利用率的改善作用。高濕度的玉米或者高粱中磷的可利用率比干的谷物高（Trotter和Allee，1979a，b；Boyd等，1983；Jongbloed等，1991）。盡管成熟種子里也有植酸酶存在，但對(duì)干的和處于睡眠狀態(tài)的種子中的植酸鹽作用很?。∕aga，1982）。Iring（1980）報(bào)道在水解植酸鹽的過(guò)程中，水是必要的。
Kemme和Jongloed（1993）報(bào)道，在一個(gè)試驗(yàn)中，將日糧用水浸泡后，發(fā)現(xiàn)微生物植酸酶的作用得到了改善，但在另一個(gè)試驗(yàn)中，浸泡并沒有改善磷的利用率。第二個(gè)試驗(yàn)用到了不同組成的顆粒飼料，并且浸泡時(shí)間更短了，這些因素加起來(lái)可能能說(shuō)明為什么第二試驗(yàn)浸泡沒有作用。升高浸泡時(shí)的溫度或許也能增加植酸鹽的水解（Hill和Tyler，1954；Han，1988）。日糧pH值也很重要，Tossenberger等（1993）報(bào)道，植酸鈉在pH=5.0的環(huán)境中，經(jīng)過(guò)2.5和5.0小時(shí)，其降解率分別為81%和93%；但當(dāng)在pH=6.0的環(huán)境中，其降解率分別為38%和47%。
Nasi等（1994）報(bào)道了浸泡生長(zhǎng)豬大麥-菜籽粕日糧對(duì)日糧中磷利用率的改善作用，但是研究表明浸泡大麥-豆粕顆粒飼料未能改善日糧中磷的利用率（Nasi和Helander，1994）。Liu等（1997）報(bào)道，浸泡玉米豆粕型日糧改善了磷的利用率。研究表明，植酸酶添加量與對(duì)日糧是否浸泡有一定的關(guān)系，含植酸酶250U/kg的日糧浸泡后，磷的利用率與含植酸酶500U/kg的不浸泡日糧相當(dāng)。
采用濕法飼喂生長(zhǎng)育肥豬逐漸得到普及，尤其是在歐洲更加普及，因?yàn)檫@種方法可以提高植酸酶的作用效果，改善磷的利用率。畜牧方面的報(bào)道指出，在這種飼喂系統(tǒng)中植酸酶的作用更為明顯。
微生物植酸在魚餌料中的作用 在集約化養(yǎng)魚場(chǎng)使用了大量植物性飼料原料，與豬雞一樣，有幾種魚也僅能利用植物性飼料原料重約1/3的植酸態(tài)磷，為了滿足魚正常生長(zhǎng)對(duì)磷的需要，而向餌料中添加無(wú)機(jī)磷是必要的。研究還表明餌料中高的植酸鹽水平會(huì)影響生產(chǎn)性能、降低采食量和蛋白質(zhì)利用率，因?yàn)橹菜猁}與胃腸道中的陽(yáng)離子復(fù)合，所以鋅、蛋白和能量的利用率也降低了（Spinelli等，1983；Richardson等，1985，1986；McClain和Gatlin，1988）.
一系列以條紋石瓦（Hughes和Sores，1998；）、鯉魚（Schafer等，1995）、鯰魚（Jackson等，1996；Rodehutscord和Pfeffer，1995；Linari等，1998；Vielma等，1998）以及大西洋鮭（Storebakken等，1998）的研究表明，微生物植酸酶對(duì)提高磷的消化利用率非常有效?？傊谝恍┭芯恐袃H飼喂單一或者高水平的植酸酶，但使用的水平較多（Schafer等，1995；Jackson等，1996；Li和Robinson，1997），受植酸酶水平和飼料原料的影響，報(bào)道的對(duì)磷吸收率和存留率的改善范圍在15%-45%，對(duì)磷排泄的降低在30%-88%。
總而言之，微生物植酸酶對(duì)改善由植物性飼料原料配合的日糧磷的利用率非常有效，當(dāng)日糧磷水平降低后，可以顯著=降低磷的排泄以及在水中富積。因?yàn)轱曃苟嗨街菜崦傅臄?shù)據(jù)不足，所以無(wú)法做出植酸酶的反應(yīng)曲線，也無(wú)法得出與植酸酶等價(jià)的磷值。
總結(jié) 當(dāng)使用大量天然植酸酶含量低的植物性飼料原料，來(lái)配合豬和禽日糧時(shí)，同時(shí)添加微生物植酸酶可以有效改善其中植酸態(tài)磷的利用率。因?yàn)橹菜崤c很多礦物質(zhì)、氨基酸/蛋白質(zhì)甚至淀粉結(jié)合，當(dāng)植酸被植酸酶水解后這些營(yíng)養(yǎng)成分的利用率會(huì)大大提高，因此配合日糧時(shí)，使用適當(dāng)?shù)闹菜崦缚梢燥@著降低磷、鈣、鋅和氮的排泄。植酸酶對(duì)改善磷利用率的劑量-反應(yīng)曲線對(duì)豬和雞（肉仔雞和火雞）是非線性方程，并且此方程在較寬范圍的植酸酶水平均正確。植酸酶對(duì)鈣、鋅、氨基酸/氮和能量的利用率的關(guān)系還不太清楚。
植酸酶的劑量反應(yīng)依賴于以下幾個(gè)因素：（?。┲菜崦傅奶砑铀?；（ⅱ）日糧總磷水平；（ⅲ）日糧植酸態(tài)磷的水平；（ⅳ）飼料原料中內(nèi)原性植酸酶的水平；（ⅴ）飼料加工和制粒方法。如果存在的話，動(dòng)物生理階段和有機(jī)酸對(duì)植酸酶活性也有一定的影響，但還不太清楚。
微生物植酸酶在幾種以植物性飼料原料而作的魚餌料中添加，改善了磷的利用率，降低了磷的排泄和在水中的富積。
|