肉雞添加肌醇六磷酸酶的新見解

songbai58 · 發(fā)表于 2009-8-12 22:55:15

作者：Peter Selle博士，就職于澳大利亞悉尼大學家禽研究基金會，同時也是該校獸醫(yī)科學院的名譽合作人。本文發(fā)表在2008年3月國際家禽雜志上——在飼料中添加肌醇六磷酸酶可以促進肉雞對氨基酸、蛋白質(zhì)以及能源物質(zhì)的消化。

在飼料中添加肌醇六磷酸酶可以促進肉雞對氨基酸、蛋白質(zhì)以及能源物質(zhì)的消化。
肌醇六磷酸鹽——即植酸（肌醇六磷酸）的混合鹽，廣泛存在于所有以植物為原材料的飼料中，以肌醇六磷酸鎂為其主要的存在形式。肉雞飼料中肌醇六磷酸的含量幾乎都是固定在10.0g/kg（g肌醇六磷酸/kg飼料）這一水平，含磷量相當于2.8g/kg（g肌醇六磷酸磷/kg飼料）。肌醇六磷酸通常不易被家禽消化，因此其中所含的磷元素也只有一小部分能被家禽吸收利用，同時肌醇六磷酸還具有抑制營養(yǎng)吸收特性。肌醇六磷酸是一個能量極大的聚陰離子，可以對帶正電荷的營養(yǎng)離子產(chǎn)生很強的吸附作用，這大概正是其具有抑制營養(yǎng)吸收這一特性的原理所在。提高家禽對肌醇六磷酸中磷元素的使用既可以減少磷對環(huán)境造成的污染，又有利于對有限的磷資源進行保存。全球的家禽每年消耗飼料近2.5億噸，其所含的肌醇六磷酸中磷含量達70萬噸，與400萬噸磷酸二鈣中的磷含量相等。

解決方案：在飼料中添加肌醇六磷酸酶
1991年，荷蘭引進了利用真菌在飼料中添加肌醇六磷酸酶的方法。經(jīng)過一個緩慢的起步階段之后，肌醇六磷酸飼料添加酶的運用迅速得到了大眾的認同。據(jù)估計，現(xiàn)在全球近一半的生豬及家禽飼料中都添加了肌醇六磷酸酶。這一方法的運用既促進了控制磷污染的相關立法的制定，又降低了飼料添加酶（用以補充無機磷）的成本，此外還能符合了某些國家要求單胃動物的日糧中不能含有肉骨粉的規(guī)定。
在實際配方中，家禽營養(yǎng)學家常常通過對飼料中所添加的肌醇六磷酸酶的比率進行估計來測算其中磷和鈣的含量，例如若每公斤的肉雞飼料含有200個單位（FTU）的肌醇六磷酸酶的話，則飼料最終能為肉雞所提供的磷和鈣就大約為1.15g/kg和1.00g/kg。這種利用肌醇六磷酸酶來調(diào)節(jié)飼料中磷含量的方法既有助于降低飼料成本，又可以減少磷的排泄量，起到保護環(huán)境的作用。此外，在飼料中添加肌醇六磷酸酶還可以提高家禽自身對蛋白質(zhì)和能源物質(zhì)的利用，從而降低后期的喂養(yǎng)成本。

全面開發(fā)肌醇六磷酸酶所具有的潛能
現(xiàn)代飼養(yǎng)的肉雞就是一個高效的轉化器，能將糧食和蛋白質(zhì)迅速地轉變成為雞肉。現(xiàn)在一只2公斤的肉雞的飼料轉化率可達1.45，相當于每消耗2.014公斤的飼料就可以轉變成為1.0公斤雞肉（為肉雞體生長量的72%）。盡管如此，飼料成本的增加卻成為肉雞生產(chǎn)中一個巨大的挑戰(zhàn)。這一方面是歸因于人類及動物對糧食的需求不斷增長，而另一方面，把糧食從食物鏈中分離出來用以制造乙醇也是問題的原因所在。事實上，全球的糧食產(chǎn)量從未能夠滿足人們的需求。1999至2000年間的糧食儲備為115天，而預計到2007至2008年間將減少至53天。這意味著從本世紀初開始，平均每年要消耗全球糧食儲備量的9.2%。
在認識到關于飼料價格以及供應方面的不利情況之后，更值得我們關注的應該是就肌醇六磷酸酶能對氨基酸和能源物質(zhì)的消化產(chǎn)生作用的理論水平而進行的探討。研究表明進行飲食調(diào)節(jié)飼養(yǎng)的肉雞與補充肌醇六磷酸酶（但磷、鈣、氨基酸和能量密度有所減少）飼養(yǎng)的肉雞，二者在生長狀況和胴體性狀之間并沒有差異。而在對回腸消化能力的研究中，用肌醇六磷酸酶發(fā)生反應所生成的必需氨基酸的數(shù)量與其理論值進行比較同樣也是有意義的。人們發(fā)現(xiàn)，回腸內(nèi)肌醇六磷酸酶發(fā)生反應所生成的可消化的必需氨基酸的數(shù)量大大高于其理論值，這充分說明利用肌醇六磷酸酶對營養(yǎng)吸收所具有的調(diào)節(jié)作用來進行飼料配給是大有經(jīng)濟潛力的。

對蛋白質(zhì)的影響
大約在15年前，Ted Batterham首次提供了明確的證據(jù)表明肌醇六磷酸酶可以促進氨基酸在生豬體內(nèi)的消化。然而，對于這種酶是否也能促進蛋白質(zhì)的消化卻始終存在著爭議。因此，營養(yǎng)學家們有時并不愿意把氨基酸的營養(yǎng)列入飼料所規(guī)定配方中。這樣做基于兩方面的原因：
基本原理
在酸性條件下，肌醇六磷酸具有絡合蛋白質(zhì)的能力，而更為重要的是絡合后的蛋白質(zhì)可以抵抗胃蛋白酶的消化。體外試驗的的數(shù)據(jù)顯示，肌醇六磷酸可以絡合一餐飲食中高達一半的蛋白質(zhì)。然而，有機體內(nèi)蛋白質(zhì)-肌醇六磷酸絡合物的穩(wěn)定程度卻受多個因素的影響，包括腸道的pH值、蛋白質(zhì)的來源及溶解度，還有飲食中固有的肌醇六磷酸酶的含量。
由此可以推斷，蛋白質(zhì)-肌醇六磷酸絡合物可以阻止蛋白質(zhì)在前胃/肫中的消化，從而影響到小腸對蛋白質(zhì)/氨基酸的消化能力。還有一種可能是作為一種補償機制，肌醇六磷酸結合蛋白不易分解的特性會刺激胃分泌出胃蛋白酶和鹽酸。這一假設在肉雞身上得到了證實，肌醇六磷酸會使得肉雞體內(nèi)的粘液分泌物增加，而增加的部分與雞胃里所產(chǎn)生的胃蛋白酶及鹽酸的含量是一致的。
最近有學說認為肌醇六磷酸可以促進內(nèi)源氨基酸在肉雞體內(nèi)的流動。提高飲食中肌醇六磷酸的含量（從8.5g/kg提高到14.5g/kg）可以使17種內(nèi)源氨基酸在體內(nèi)的流動率提高27.2%；而相反地，添加肌醇六磷酸酶500FTU/kg，這些氨基酸的流動率就會下降20.0%。由此可以推斷，內(nèi)源氨基酸的流動速度受肌醇六磷酸含量的影響，而肌醇六磷酸酶又與胃蛋白酶和粘液素中的氨基酸含量相互關聯(lián)。由于缺乏基本氨基酸，胃蛋白酶有著獨特的氨基酸量變曲線。可見以上的相關性都在支持這樣的一個觀點，即肌醇六磷酸可以促進胃蛋白酶和鹽酸的分泌，繼而導致胃粘液素含量增加。如果這一觀點成立的話，則粘液素本身也會促進內(nèi)源氨基酸的流失。
還有學說認為，肉雞飼料中所含的肌醇六磷酸可以攜帶鈉離子進入小腸內(nèi)腔，接著與鈉離子發(fā)生中和反應?？梢酝茢啵〈剂姿嵋蕴妓釟溻c（NaHCO3）的形式攜帶鈉離子進入小腸，從而調(diào)節(jié)腸道的pH值。接著，通過鈉依賴運輸機制，這些鈉離子就會妨礙腸道對氨基酸的吸收，并對“鈉泵”產(chǎn)生負面影響。
最近的一項研究表明，當肉雞飼料中的鈉含量為1.5g/kg和1.8g/kg時，肌醇六磷酸可以讓13種氨基酸的消化率平均提高5.0%。相較之下，當鈉含量水平提高至5.2g/kg時，肌醇六磷酸則不會對提高氨基酸的消化能力產(chǎn)生作用。以上差異說明肌醇六磷酸在低鈉水平下可以促進腸道對氨基酸的消化能力，而在高鈉水平下其促進作用則會有所減弱。這一結果說明，通過對鈉分泌物形式的影響，肌醇六磷酸和肌醇六磷酸酶可以對氨基酸的吸收及內(nèi)源氨基酸的再吸收產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。
對氨基酸消化能力的測定
近期，我們就一些涉及肌醇六磷酸酶對肉雞體內(nèi)13種氨基酸消化能力的影響的研究進行了比較，卻發(fā)現(xiàn)研究所得出的結論是不一致的。但明顯的是，與以氧化鉻為主要成分的飼料相比，喂食以氧化鈦物或是不溶于酸的灰分為主要成分的飼料可以使得肌醇六磷酸酶對氨基酸消化能力的促進效應更為顯著。在五項以鈦氧化物或是不溶于酸的灰分進行的試驗中，肌醇六磷酸酶使得回腸內(nèi)的消化系數(shù)平均提高了5.00%（分別為3.46%-5.92%不等）；而在八項氧化鉻的試驗中，肌醇六磷酸酶僅讓回腸的消化系數(shù)平局提高了1.52%（分別為0.47%-3.09%不等）。
對飼料主要成分的選擇是導致肌醇六磷酸酶對氨基酸消化能力的調(diào)節(jié)具有不確定性的重要原因所在。有兩個研究小組認為，鈦氧化物比氧化鉻更適合作為飼料的主要成分。因此，我們不應把重點放在對氧化鉻的研究上，而是要關注怎樣才能使得肌醇六磷酸酶對肉雞回腸內(nèi)氨基酸的消化能力具有促進作用。

對能量物質(zhì)的影響
在17組對照實驗中，肌醇六磷酸酶的平均含量為662FTU/kg時，可使肉雞飼料中的能量利用率提高0.36MJ，即由干物質(zhì)基礎上的13.27 MJ/kg提高到13.64MJ/kg（或是由3172中的86kcal/kg提高到3260kcal/kg）。
在能源物質(zhì)方面，雖然陸續(xù)有相似的報道提到其利用率的提高，但是機理卻至今不明。然而，在肉雞的玉米-大豆飼料中添加肌醇六磷酸酶可以使回腸對脂肪、蛋白質(zhì)以及淀粉的消化系數(shù)分別提高3.5%、2.6%以及1.4%。這表明肌醇六磷酸酶對能源利用率的提高具有促進效應。由于肌醇六磷酸酶可以促進蛋白質(zhì)的消化，那么相應地它也能提高能源的利用率。肌醇六磷酸鈣絡合物很有可能參與了小腸內(nèi)脂肪酸的堿金屬鹽的形成，從而影響腸道對脂肪的消化。而肌醇六磷酸酶在進入小腸之前發(fā)生的水解作用可以減少腸道內(nèi)脂肪酸的堿金屬鹽的形成，從而使能源物質(zhì)——尤其是飽和脂肪的利用率得到提高。
至于對淀粉的吸收，其作用機理就不甚明確了。盡管有人認為肌醇六磷酸會與淀粉形成絡合物，但支持這一論斷的證據(jù)卻寥寥無幾。肌醇六磷酸會抑制α-淀粉酶的活性，但不能確定其在肉雞體內(nèi)是否也存在明顯的抑制作用。對人類的膳食測試表明，肌醇六磷酸還可以降低人體對葡萄糖的吸收。這一結果說明，就小腸肌而言肌醇六磷酸對葡萄糖的吸收所產(chǎn)生的直接干涉極有可能大于對淀粉消化性的改變。

結論
很顯然，有必要就肌醇六磷酸酶對蛋白質(zhì)及能源物質(zhì)所產(chǎn)生的影響做出準確分析，以便把其理論含量水平恰當?shù)乇贿\用到飼料的配方當中，從而最大限度地節(jié)約飼料成本。還有更多的肌醇六磷酸酶資源可以有效阻止胃蛋白酶的水解，就在飼料配方而言，這無疑又是一項令人振奮的新發(fā)現(xiàn)。
更值得我們關注的應該是就肌醇六磷酸酶能對氨基酸和能源物質(zhì)的消化產(chǎn)生作用的理論水平而進行的探討。而對飼料主要成分的選擇正是導致肌醇六磷酸酶對氨基酸消化能力的調(diào)節(jié)具有不確定性的重要原因所在。