植酸酶的研究進(jìn)展與應(yīng)用

1、植酸酶的研究進(jìn)展與應(yīng)用摘要：植酸酶是一種環(huán)保型的飼料添加劑，可以使單胃動(dòng)物更冇效利川飼料中的磷，減 低飼料中磷的排放，減少對(duì)環(huán)境的污染,促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。文章綜述了植酸酶的來(lái)源及分類(lèi)、生物學(xué)作用、影響其活性的因素、在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用及其發(fā)展前景。磷作為動(dòng)物體必需的常量元索，攝取不足就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)性能的下降，酸堿失 衡，嚴(yán)重者會(huì)患骨質(zhì)疏松癥或是佝僂病。動(dòng)物體的磷主要來(lái)自于飼料中，飼料中的磷又分為無(wú)機(jī)磷和冇機(jī)磷，具中冇機(jī)磷是以植酸磷的形式存在，其利用率因動(dòng) 物的種類(lèi)不同。反芻動(dòng)物瘤胃中的微生物能產(chǎn)生植酸酶，可以冇效地水解植酸, 因此反芻動(dòng)物對(duì)植酸磷利用率高，一般為60%,成年反芻動(dòng)物可高達(dá)90%

2、。單 胃動(dòng)物(如豬及家禽)的消化道中缺乏植酸酶，因此植酸磷的利用率低。豬對(duì)植 酸磷的利用率約為20%50%,家禽對(duì)植酸磷的利用能力略低于豬，而且植酸 還與其他一些礦物元索、蛋白質(zhì)、氨基酸等絡(luò)合，影響機(jī)體的吸收。1植酸酶的來(lái)源及分類(lèi)植酸酶廣泛存在于動(dòng)植物組織和微生物細(xì)胞中，在植物中主要存在于籽實(shí) 中，而在動(dòng)物中主要存在于脊椎動(dòng)物的紅細(xì)胞和血漿以及哺乳動(dòng)物的小腸內(nèi)。微 生物是植酸酶最便利和最經(jīng)濟(jì)的來(lái)源。產(chǎn)植酸酶的微生物主要包括細(xì)菌、真菌以 及酵母菌。其中霉菌分泌的植酸酶量相對(duì)較高，特別是曲霉屬冇較強(qiáng)的產(chǎn)植酸酶 的能力，一被認(rèn)為是微生物植酸酶的主要生產(chǎn)菌。根據(jù)對(duì)底物的作用方式，植酸酶可分為3酸酶和6

3、植酸酶。mullaney等根 據(jù)植酸酶的結(jié)構(gòu)差異和水解方式的不同，將植酸酶分為3類(lèi)：組氨酸酸性磷酸酶 (haps)、b螺旋植酸酶(bpp)和紫色酸性磷酸酶(pap)o根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)又分為固 體和液態(tài)，固體包括粉狀、微粒狀、包被顆粒等。2植酸酶的作用 2.1提高飼料中磷的利用率植酸酶即肌醇六磷酸水解酶，它可以通過(guò)催化水解反應(yīng)將磷酸鹽從植酸中徹 底釋放出來(lái)，終產(chǎn)物為肌醇和磷酸，達(dá)到動(dòng)物對(duì)飼料中磷的應(yīng)用。2.2解除飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率植酸鹽町通過(guò)螯合作用，降低動(dòng)物對(duì)鋅、鎰、鐵、鈣、鉀等微量元索的利用 率，通過(guò)植酸酶對(duì)植酸鹽的分解作用，可提高動(dòng)物對(duì)其它微量元索的作用。2.3降低動(dòng)

4、物糞便中磷的含量，減少對(duì)周?chē)h(huán)境的污染由于飼料中植酸磷被吸收，動(dòng)物糞便中磷的排除量可減少40%60%,減少 了糞便中磷對(duì)環(huán)境的污染，更極大的降低了土壤的富營(yíng)養(yǎng)化。2.4其它作用植酸酶町提高飼料于物質(zhì)的表觀消化率和存留率，植酸酶還可以提高氨基酸 和氮的表觀消化率。3影響植酸酶活性的因素植酸酶在發(fā)揮其酶解植酸磷的效用時(shí)，還應(yīng)考慮到其能否達(dá)到工業(yè)制作時(shí)相 對(duì)穩(wěn)定性的要求。影響植酸酶作用的因索通常冇以下幾種:3.1溫度植物來(lái)源的植酸酶其最適宜的溫度約為4060°c,微生物來(lái)源的植酸酶其最 適宜的溫度為4557°co在制粒過(guò)程中，由于飼料制粒機(jī)中蒸汽的加入和通過(guò) 壓模機(jī)處理時(shí)的摩擦，

5、提高了飼料溫度，使其短暫的高溫可達(dá)7593°c,經(jīng)此, 植酸酶活性會(huì)損失一半以上，包被植酸酶經(jīng)85°c處理，活性可保留85%。3.2 ph植物來(lái)源的植酸酶最適宜的ph值為4. 0-7. 5(大多ph值在5. 06. 0), 不適宜單胃動(dòng)物。微生物來(lái)源的植酸酶適宜的ph值為2. 570.適宜于單胃 動(dòng)物。3.3鈣水平高鈣使得鈣和磷形成不溶性鹽，尤其當(dāng)口糧中磷水平低于需要量時(shí)，從而降 低了磷的吸收；高鈣和植酸形成的螯合物不利丁植酸酶的作用，從而降低植酸酶 活性和效率；高鈣可直接降低植酸酶的活性和效率。3.4其它礦物離子dvorakova 等(1997)研究發(fā)現(xiàn)，cu2+、zn2

6、+、hg2+、sn2+和 cd2+對(duì)植酸酶 起抑制作用。4在替代無(wú)機(jī)磷方面的研究?jī)友芯匡@示，玉米一豆粕型口糧中添加植酸酶替代部分磷酸氫鈣，能改善生 長(zhǎng)豬生產(chǎn)性能，提高肉雞生長(zhǎng)性能，但不能完全替代磷酸氫鈣。johnston等的研 究表明，在豬的飲食中降低鈣和磷的比例，增加植酸酶可以增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收 和血液中葡萄糖、胰島索、樂(lè)索和a 氨基酸的濃度。veum和ellersieck的研 究發(fā)現(xiàn)，在豬的r糧中添加450u / kg的植酸酶替代0. 9g / kg的無(wú)機(jī)磷可冇效 增強(qiáng)豬的骨質(zhì)強(qiáng)度，而300u / kg或是150u / kg的fi糧添加量則只能維持豬的 生長(zhǎng)。黃興國(guó)等試驗(yàn)的結(jié)果表明，在肉雞

7、r糧中添加500 u / kg植酸酶替代 0. 12%的無(wú)機(jī)磷，改善了肉雞的料重比，顯著提高了肉雞的存活率，氮的排泄量比對(duì)照組可減少706%1781%,磷的排泄量可減少29. 29% 29. 43%。 但也冇研究表明，在玉米一 糠隸一 棉粕型口糧中添加植酸酶完全替代無(wú)機(jī)磷對(duì)肉 雞生長(zhǎng)性能沒(méi)冇影響。emiola等的研究再次表明，在完全清除無(wú)機(jī)磷而用植酸 酶改善和補(bǔ)充，對(duì)豬的生長(zhǎng)性能沒(méi)冇負(fù)面影響，減少了磷和氮的排泄量。對(duì)于植 酸酶能否完全替代無(wú)機(jī)磷眾說(shuō)紛紜，沒(méi)有明確，這仍然是在談?wù)摰脑掝}，冇待于 人們進(jìn)一步去研究。5植酸酶在畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用植酸酶自96年進(jìn)人中國(guó)市場(chǎng)后逐漸得到推廣，在畜禽養(yǎng)

8、殖中得以認(rèn)同，飼 料中添加植酸酶后，谷物中磷的消化率從18%提高到56%；小麥獲中磷的消化 率從62%提高到74%,畜禽r糧中植酸磷的消化率提高60%70%。nedeva 等在復(fù)合飼料中添加植酸酶對(duì)仔豬和育肥豬生產(chǎn)性能、消化率、血液指標(biāo)影響的 研究中得出，補(bǔ)充一定量的植酸酶，口j冇效的降低磷的排泄量，改善消化脂肪、 礦物質(zhì)、纖維的能力，能明顯的增加血液中植酸酶的濃度，對(duì)鈣、磷、鐵沒(méi)冇影 響。hwangbo等的研究表明，在蛋雞的飲食中添加植酸酶，對(duì)于粗纖維、粗灰 分、鈣、磷、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸 和酪氨酸等的消化率比較高，磷的分泌和吸收明顯的提高，產(chǎn)蛋率也有

9、很大提高。 飼糧添加植酸酶不僅可以改善磷的利用，而且能提高氨基酸的利用率。植酸酶不 僅可以應(yīng)用到畜禽上，還可以應(yīng)用在水產(chǎn)養(yǎng)殖當(dāng)中。nwarnia等副在普通鯉魚(yú)的 口糧中添加了植酸酶研究結(jié)杲表明：補(bǔ)充磷酸酶可以有效的減少無(wú)機(jī)磷的成木, 切實(shí)減少了對(duì)空氣中的釋放。以上例證說(shuō)明植酸酶的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，且在養(yǎng)殖業(yè) 中止發(fā)揮著不可替代的作用。6植酸酶的發(fā)展前景隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，飼料的需求量會(huì)大大增加，而對(duì)于植酸酶的需求更是只 增不減。目前，植酸酶研究的焦點(diǎn)為：dna重組技術(shù)及單片克隆技術(shù)在植酸酶 牛產(chǎn)上的應(yīng)用；通過(guò)基因表達(dá)技術(shù)研究低植酸植物；轉(zhuǎn)植酸酶基因的動(dòng)植物的研 究；植酸酶包被技術(shù)的研究，以提高其熱穩(wěn)定性；適應(yīng)ph及其它影響植酸酶使 用因索的研究?？茖W(xué)家們已將植酸酶基因通過(guò)基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)化到用作飼料的玉 米、大豆、大麥中，培養(yǎng)出植酸酶含量高的大豆、玉米、大麥，從而大大節(jié)省了 飼料空