饲料植酸酶及其酶工程改造的研究进展

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植酸酶及其基因工程改造研究进展

植酸酶及其基因工程改造研究进展
植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸的
一类酶的总称,自然界存在很多能水解植酸盐的酶类,
统称“植酸酶”。植酸酶广泛存在于动植物组织和微生
物细胞中,在植物中主要存在于谷物和豆科植物的种
摘要 植酸酶做为一种新型的酶制剂,引起了国内外研究者的极大关注。植酸酶广泛存在于动植物组织和微生物细
胞中,分解植酸磷,降低磷的排放量。文章综述了植酸酶的分类、理化性质、作用机理、菌种选育,并着重讨论了近
酶之困”转变为“植酸酶之盛”, 是每个从业者应该思
考的问题。
2 植酸酶的理化性质
2.1植酸酶的分子量
植酸酶的物理性质植酸酶的分子量依来源不同差异
很大,主要分布在35~200 KDa 之间,最大达700 KDa ,
最小仅10~13 KDa。Quan等[12]从Cladosporium sp. FP - 1 分
酶被认为是活性最强的[3,4]。
植酸酶按结构的不同主要可以分为三类:霉菌及部
分细菌来源的PhyA 与PhyB、Bacillus subtilis 来源的
PhyC、玉米植酸酶[2]。3 - 植酸酶( EC. 3. 1. 3. 8) PhyA
与6 - 植酸酶( EC. 3. 1. 3. 26) PhyB属于同一酶家族,
年来植酸酶基因工程改造等问题。
关键词 植酸酶; 基因工程;
植酸酶及其基因工程改造研究进展
武燕平 刘霞1 张彦杰2 罗俊彩2 王燕1 杨平平1
( 1 山东轻工业学院,山东济南 250353;2 山东理工大学,山东淄博 255049)
作者介绍:武燕平(1 9 8 3 - ),女,山东菏泽人,山东轻工业学院研究生。
14

植酸酶在饲料中的应用与研究

植酸酶在饲料中的应用与研究
植 酸酶 与微 生物植 酸 酶活性 均有 较大 影 响 。 1 植 酸酶 的特性 及作 用机理 植 酸酶 的活 性决 定 着 它 水 解 植 酸 的能 力 大 小 。植酸 酶 活性受 很 多 因素 的影 响 , 主要 有 p H
高 的酶 活 性 。这 样 就 更 适 合 于 在 饲 料 中 使 用 。 大多数 微生 物植 酸 酶酶 活性 的最 适 温度 在 4 5~ 6 c 范 围内 , 0I C 个别 可 高达 7 ℃ 。一 般认 为 , 生 7 微
生 产 中植 酸 酶在 肉仔鸡 和猪 的 日粮 中 替代 磷 酸 氢 钙 的比例仍 十分 有 限 , 植酸 酶在 畜禽 日粮 中的 应用 潜力 尚未得 到 充 分 发 挥 。这说 明 消化 道 内 环境 条件 与植 酸 酶催 化 反 应 的 最适 条件 存 在 较
大差 异 。微 生 物植 酸 酶 具 有 酶 和蛋 白质 双 重 特
为 稳定 。在通 常 饲料 加工 温 度 7 0—8 ℃ 的情 况 0
下, 小麦 、 麦 等 的植 酸 酶 极 易 失 去 活性 。微 生 大 物植 酸 酶所 耐 受 的 p 值 范 围较 大 多 数 植 物 性 H 植酸 酶 要 宽 ( aaf ,94 , Plu 等 19 ) 一般 在 p 25~ l H.
丁培 君 : 酸 酶 在 饲 料 中 的应 用 与研 究 植

1 一 9
植 酸 酶 在 饲 料 中 的 应 用 与 研 究
丁培 君
( 山东 省文 登市 畜牧局 , 登 文
240 ) 6 4 0


要 : 酸又 名肌 醇六磷 酸 , 植 物蛋 白 源 中的 主要 抗 营 养 因子 之 一 , 泛存 在 于植 植 是 广
关键 词 : 酸 酶 ; 用 ; 究 植 应 研

植酸酶在水产饲料中应用研究进展

植酸酶在水产饲料中应用研究进展

蛋 白质和氨基 酸 等营 养物质 释 放 出来 , 这些 营 使 养成分能被 有效的吸收利用 。前 人的研究 已经证 明, 水生动物饲料中添加植酸酶可明显提高其生 产性 能 ( ima等 ,9 8 , Ve l 19 ) 导致 这 一添 加 效应 的

--—

4 .— 0 — - —
中国饲料添加剂
酸磷形式存 在 的磷 。而水生 动物的 消化系统 缺乏 植酸酶 , 以对饲料原料 中以六磷 酸肌 醇钙镁பைடு நூலகம்盐形 所 式存 在的磷 ( 酸磷) 植 不能利用 ( R 19 ) N C,93 。过去 的研究 已经证明 , 植酸磷 的生物利用率在斑点叉尾 鲴、 虹鳟 、 鲤鱼等鱼类 中都很低 。另外 , 植酸还会 与 饲料 中的铁 、 镁 、 锌、 锰等形成 复杂难溶 的植酸盐复 合物 , 从而导致这 些营养素 的生物利用率 降低 。这
严重制约 了植物蛋 白在水生动 物饲料 中的添加 量。 同时 , 为满足 动物对磷 的需要 , 生产 中通常要添加 含 磷矿物质 饲料 , 如各种形 式 的磷酸 盐 、 粉等补 骨 充可利用磷 的不足 , 而植物蛋 白源 中的植酸磷大多 由粪便排 出体外 。这不仅造成磷资源 的浪费 , 同时
还导致水环境 的污染 。饲料 中添加植 酸酶是 缓解 这一 问题的有效措施之一 。 1 植酸 酶 的来 源及生 物学作 用 自然界存在许 多 来源 不 同 的植酸 酶 , 微 生 有 物植 酸酶 、 植物植酸 酶和动物植酸 酶三类 。 目前 ,
市场 上销售 的植 酸酶 多 属微 生 物 酶 , 3一植酸 即 酶或肌 醇六磷酸 一 磷酸 水解酶 , 3一 这些 酶是非特 异性 的磷 酸 单 酯酶 , 有适 p 范 围广 、 性 高、 具 H 活 可耐受较高 温度 、 生产周期 短 、 不被消化道 中蛋 白 酶降解且易 于生产等优点 。 饲料 中添加的植酸酶在 消化道 中可水解 饲料 中植酸或植 酸盐 , 不仅释放 出其 中的磷 , 同时将 还 饲料 中被植 酸螯合 的 锌 、 、 、 等 矿物 元 素及 铜 钙 锰

植酸酶在饲料工业中的应用及其研究进展

植酸酶在饲料工业中的应用及其研究进展
以阐 述 。
p 33 0之间时能 与钙 、 、 、 、 、 、 等金属离 子 H . ~l 镁 锌 钾 铜 铁 锰 形成稳定 的络合物 ,从 而降低 动物对这些 矿物元素 的利用 率 ; 酸在消化道 中可 与蛋 白质通 过络 合作用形 成难溶 性 植
的复合物 ,抑制消化酶如 胃蛋 白酶 、【 0一淀粉 酶和胰蛋 白酶 的活性 , 导致蛋 白质 的消化率 降低 ; 另外 , 植酸对淀粉酶 的活
质, 降低其 在单 位动物体 内的消化 吸收率 , 因此也 被看作是 抗 营养 因子 。 这些负 面的影响也解释了植酸对蛋 白质利用率
的影 响。 研究表明 , 日粮 中添加植酸酶( y s) p t e可释放 出谷物 ha
饲料 中的磷 , 使磷能为单 胃动物所利用 。减少饲料 中无机磷
的添加量 。 本Βιβλιοθήκη 就植 酸酶在饲料工业 中的应用及研究进 展作
的 市 场 冲击 。
3 要 实行严格的产业准入帝 度 . 5 】
我 国畜牧产业 随意 自由
进入 , 即使《 畜牧法》 也没有涉及产业 准入问题。 由于缺乏产 业准入制度 , 成我 国畜牧业 至今仍 以千家万户传统落后的 造 生产方式 占主导 , 生产规模小 , 水平 低 , 生产随意性 大 , 极易 受动物疫病 、 市场低 迷等风 浪的 冲击 , 使畜 牧业难 以保持平
式存 在 , 而是 与钙 、 、 、 、 镁 钾 钠 铁等金 属离子结合 , 以复合盐
类( 与若 干金属离子) 或单盐( 与一个金属离子) 的形式存在 , 称 之为植酸 盐 ̄htt , y e 植酸盐在多数植 物中是 以植酸钙 、 a) 镁复
降低。
综上所述 , 植酸 的存在使动物对 多种微量元 素的利用 率

植酸酶的研究进展及应用前景

植酸酶的研究进展及应用前景

l u i ss 株 , 对 其 基 因 进 行 克 隆 、 化 , 得 转 化 子 产 a gn u 菌 n o 也 转 测 物 中 的植 酸 酶 酶 活 高 于 对 照 菌 株 10倍 , 稳 定 性 也 有 所 提 5 热
高 。该 方 法存 在 的 问题 是 从 嗜 热 微 生 物 中 分 离 的植 酸 酶 虽 然 在 7 ~8 ℃ 有 较 好 的稳 定 性 , 在 3 ℃ 往 往 酶 活 较 低 。 O 0 但 7
52 0 ) 10 5
筛 选 出 高 活力 植 酸 酶 产 生 菌 。
2 植 酸 酶 的 研 究 现 状
由 于 其 天 然 菌 株 产 植 酸 酶 酶 量 低 , 造 成 植酸 酶 难 以大 这 量生产及生产成 本过 高。另一 方 面, 然 植酸酶 的抗逆性 , 天 尤 其 是 热 稳 定 性 不 能 完 全 满 足 饲 料 及 饲 料 加 工 的 要 求 。 因 此 , 目前 为 止 植 酸 酶 并 没 有 在 饲 料 中 得 到 广 泛 的 推 广 应 到 用 。基 因 工 程 技 术 的 发 展 , 这 些 问 题 的解 决 提 供 了一 条新 为 的有 效 途 径 , 成 为 全 世 界 对 植 酸 酶 研 究 的 主要 路 线 。 已
低 成本 等 特 点 , 已成 为 世 界 新 型 饲 料 添 加 剂 研 究 和 应 用 的 热
点 。植 酸 酶 是 催 化植 酸 ( 醇 六 磷 酸 ) 植 酸 盐 水 解 成 肌 醇 肌 及 与磷 酸 ( 磷 酸 盐 ) 或 的一 类 酶 的 总称 , 使 植 物 性 饲 料 中 磷 的 它 利用 率 提 高 6 % , 便 中磷 的 排 出 量 减 少 4 % , 而 减 少 饲 0 粪 0 从

植酸酶在水产饲料中的研究进展

植酸酶在水产饲料中的研究进展
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结合,形成不易被消化的物质,而植酸酶能够分解植酸,释放出蛋白
质,从而提高蛋白质的利用率。
CHAPTER 02
植酸酶在水产饲料中的应用
植酸酶对水产饲料营养价值的影响
提高饲料中磷的利用率
植酸酶可以水解植酸,释放出磷,提高饲料中磷的利用率,减少 磷的排放,降低环境染。
促进水产动物的生长
植酸酶可以释放出植酸中的营养物质,提高饲料的营养价值,促 进水产动物的生长。
植酸酶在水产饲料中的前景 展望
提高植酸酶的活性与稳定性
探索适合水产饲料的植酸酶品种
01
通过基因工程或筛选具有高活性的植酸酶品种,提高其在水产
饲料中的活性。
优化发酵工艺
02
通过改进发酵工艺,提高植酸酶的产量和纯度,进而提高其在
水产饲料中的稳定性。
添加辅酶或激活剂
03
寻找能够提高植酸酶活性或稳定性的辅酶或激活剂,以改善其
基因克隆与表达
通过基因工程技术,将植酸酶基因克隆到 表达载体中,实现植酸酶的高效表达。
VS
基因改造
对植酸酶基因进行定点突变或插入等改造 ,提高植酸酶的活性、稳定性或抗逆性。
植酸酶的生产工艺研究
微生物发酵
利用微生物发酵法生产植酸酶,研究发酵条件、工艺参数等对植酸酶产量的影响。
化学合成
研究化学合成法生产植酸酶的工艺路线及优化方法。
植酸酶的作用机制
01
破坏植物细胞壁
植酸酶能够分解植物细胞壁中的植酸,从而释放出其中的营养物质,
提高饲料的营养价值。
02
促进矿物质吸收
植酸酶能够分解植酸,释放出磷酸和肌醇等矿物质,这些矿物质能够
被动物吸收利用,促进动物的生长和发育。

植酸酶在饲料中的应用研究与展望

植酸酶在饲料中的应用研究与展望
采集 的 3 2个 磷 酸 氢 钙样 品 中 ,其 中 7个 样 品 含
电 子 鼻 件 :l @c iae d og c sg hn fe . r. n j

中国饲料工业信息网
ht: / w c iae d og c t / w w.hn fe . r. n p
维普资讯
面 ,由于 单 胃动物 消化 道 内缺 少 植 酸 酶,以植 酸
采 用 D A重 组技 术 , 产 出大 量 高活 性 的 p N 生 H值
分 别 为 2 8 4 5 6 5的植 酸 酶 。 . 、 . 、. 1 3植 酸 酶 的作 用 .
形 式 存 在 的植 酸磷 很 少 能 被利 用 ;另 一 方 面 ,饲 料 生产 中需 要 添 加 价值 昂 贵 的商 品磷 源 。所 以 , 在畜 禽 饲料 中加 入植 酸 酶 , 能 提高 饲 料 的消 化 既
(9 )发 现 微 生 物 可 产 生 植 酸 酶 。 P i e 11 1 hmm r (9 1 1 3 )首 先 证 明 了小 鼠体 内植 酸被 酶 分解 后 , 产
钙 产 品 中 的 允 许 量 指 标 由 20 mg k 0 0 / g修 订 为 10 m / g 80 g k 。据周 国栋 等人 (0 1 验 报告 : 20 )实 在
胶特 性 、乳化 能 力 以及 水 相 中 的分 散度 性 质 均受 到不 同程度 的影 响 。植 酸被 酶 水解 后 , 络合 的 被 营养 物 质 释放 出来 , 高畜 禽蛋 白质 的利 用率 。 提 135降低磷 酸氢 钙 的用 量 ,避 免 由于使 用 ..
品 质 不 良 的磷 酸 氢 钙 引 起 的 氟 中 毒 。在 新 版 的 G 3 7 - 2 0 《 料卫 生 标 准》中 , 在磷 酸 氢 B10 8 0 1 饲 氟

植酸酶在猪饲料中的应用研究

植酸酶在猪饲料中的应用研究

植酸酶在猪饲料中的应用研究王振华【摘要】植酸酶作为一种新型的酶制剂,可以作为动物饲料添加剂使用.添加到猪饲料中后,植酸酶能提高猪对植酸磷的利用率,还能降低粪便中磷的排放,减少磷污染.不仅如此,饲料中添加植酸酶,可显著提高钙、镁、锌、锰等矿物元素的生物利用率,且促进了动物矿物质营养的平衡,进而保持动物组织结构的完整性,促进了软骨和骨细胞的有序化.植酸酶还能够促使与植酸相结合的氨基酸和蛋白质释放出来,增加消化酶量和底物蛋白质浓度,从而提高蛋白质和氨基酸的利用率.植酸酶用作猪饲料添加剂能够显著提高猪的饲料利用率和采食量,从而提高日增重、提高生产性能.【期刊名称】《畜牧兽医杂志》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】2页(P59-60)【关键词】植酸酶;猪饲料;应用【作者】王振华【作者单位】定西市安定区畜牧兽医局鲁家沟畜牧兽医站,甘肃定西743000【正文语种】中文【中图分类】S816.7植酸酶作为一种新型、可作为动物饲料添加剂的重要酶制剂,其饲喂效果已在世界范围内得到广泛的认可。

通过在日粮中添加植酸酶不仅可提高单胃动物对植酸磷的利用率,还能降低粪便中磷的排出量,这使得植酸酶作为饲料添加剂具有广泛的应用前景。

大量研究证明,通过在单胃动物饲粮中添加植酸酶,能够显著地提高植酸磷的生物学利用率,从而显著地提高其体增重、采食量和饲料转化效率等。

张克英等在饲粮中添加微生物植酸酶,研究其对仔猪生长性能和蛋白质氨基酸利用率的影响。

结果表明,添加植酸酶后,仔猪的日增重、采食量和饲料利用率分别提高10.8%、6.5%和3.5%,且低磷饲粮加酶的改善程度高于高磷饲粮。

John研究发现,在猪饲粮中添加植酸酶后,生长猪的平均日增重可提高21.62%~68.30%,饲料报酬提高10.11%~58.60%。

植酸酶的主要作用是水解植酸释放出磷,从而提高植物性饲料中的磷利用率。

与磷代谢有关的指标,如血清中磷的含量、胫骨磷的含量、灰份中磷的含量均明显升高,且胫骨抗剪切力强度及应激能力都有明显提高。

植酸酶的研究进展及应用前景

植酸酶的研究进展及应用前景
的排出量减少40%~75%,会大大减轻
养殖业造成的江、河水域等的环境污
染,对发展养殖业和环境保护有重要意
义。
摘自《上海畜牧兽医通讯》.-2009,
(2).-18~19
中国台湾兽医部门向世界动物健康组
织提交一份有关猪口蹄疫病例。2009 年
5 月25 日,中国台湾兽医部分向世界动
物健康组织递交一份有关猪口蹄疫病例。
中国台湾出现口蹄疫
该病例属于亚临床口蹄疫,在中国台湾
平东县Yanou 乡西南部发生,该猪场有
13176 头猪,5 月18 日进行抗原反应监
测,其中280 头呈阳性。在该地区3 公
里内的57 个猪场进行密切监测,目前未
发现新的病例。台湾省上一次最新发生
猪口蹄疫是在2009 年4 月份。
究蛋白质热稳定性的主要手段。通过蛋
白质工程技术对植酸酶基因进行改造,
多数能达到期望的目的。目前在蛋白质
工程中主要方法有以下几种。
2.2.1 定点突变
为了提高植酸酶在酵母中的表达率,
65
技疫术病防总治监
中国养猪第一网()
可通过定点突变将部分在毕赤酵母中低偏
作用范围和稳定性较好,易规模化生
产,近几年的研究大都集中在微生物来
源植酸酶。产植酸酶的微生物有丝状真
菌、酵母和细菌等。丝状真菌是植酸酶
存在的主要领域,Shiel 等对200 种微生
物进行了筛选,发现大量的曲霉菌能产
生胞外植酸酶,并由土壤中分离到的无
花果曲霉NRRL3135能产生最大的酶活性。
近年来,改善酶性质的一种新的策
略是DNA 重组技术,即DNAshuffling 技

植酸酶的研究进展及其在饲料中的应用

植酸酶的研究进展及其在饲料中的应用

2010年8月(上)收稿日期:20090531;修回日期:20100625基金项目:广西自然科学基金资助项目(桂科攻0428005-18)作者简介:蒋治国(1977-)男,讲师,硕士.植酸酶的研究进展及其在饲料中的应用蒋治国(广西职业技术学院动物技术系,广西南宁530226)中图分类号:S816.7文献标识码:A文章编号:10047034(2010)08-0037-03关键词:植酸酶;植酸;酶活;饲料摘 要:磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。

家畜必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动。

本文主要对植酸的性质、化学结构、在植物中的分布等进行解释,同时综述了产植酸酶的菌种来源、植酸酶的适宜催化条件及植酸酶在饲料中的添加对动物消化代谢的影响,并阐明了植酸酶发挥作用的影响因素及未来植酸酶的发展方向。

磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。

家畜必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动,因此在现代畜牧生产中,饲养者必须考虑磷的添加问题。

单胃动物(猪、鸡)饲料中植物性饲料所占比例很大,虽然饲料中总磷含量较高,但可被单胃动物利用的有效磷不足。

植酸(Phytic ac i d )和植酸盐是谷物饲料中磷的主要存在形式,绝大多数单胃动物不能充分消化、利用植酸和植酸盐中的磷,必须在饲料中添加无机磷酸盐,这不仅增加了饲养成本,不能被动物消化吸收的磷还会对环境造成污染。

此外,植酸盐能络合某些营养物质,降低其在动物体内的消化吸收率,植酸还可抑制消化酶的作用效果。

最近的研究表明,日粮中添加植酸酶可释放出谷物饲料中的磷,使磷能为单胃动物所利用,因此可减少饲料中无机磷的添加量。

1 植酸1.1 植酸的性质植酸的化学名称是环己六醇六磷酸酯,分子式为C 6H 18O 24P 6,结构式为C 6H 6[OPO (O H )2]6,它是一种淡黄色或黄褐色的黏稠液体,易溶于水、乙醇、丙酮,几乎不溶于苯、氯仿、醚和己烷。

植酸酶在饲料中的应用及其研究进展

植酸酶在饲料中的应用及其研究进展

植酸酶在饲料中的应用及其研究进展植酸酶是一种新型的、可作为动物饲料添加剂的重要酶制剂。

它对提高饲料中磷利用率,提高动物的生产性能,以及减轻高磷粪便对环境水域的磷污染有重要意义。

本文综述了植酸酶在饲料中的应用现状及工业化生产方法,讨论了其进一步的研究发展方向。

植酸酶是一种水解酶,它能将植酸磷(六磷酸肌醇)降解为肌醇和无机磷酸。

此酶分两类:3-植酸酶和6-植酸酶。

植酸酶广泛存在于植物和微生物中。

磷在植物中的主要存在形式为植酸磷,由于植酸磷不能被单胃动物直接利用,从而造成磷源浪费和形成高磷粪便污染环境。

另外,植酸磷还是一种抗营养因子,它在动物胃肠道的消化吸收过程中会与多种金属离子如Zn2+、Ca2+、Cu2+、Fe2+等以及蛋白质螯合成不溶性复合物,降低了动物对这些营养物质的利用。

因此,开展饲用植酸酶的研究,对提高畜禽业生产效益及降低磷对环境的污染有重要意义。

1 植酸酶的来源及酶学性质早在1907年Suzuki等就在谷粮中发现了具有植酸酶活性的磷酸酶。

第一个纯化的植酸来源于麸皮,研究发现它虽具有植酸酶活性,但植酸并不是它特异性底物。

来源于植物的植酸酶均属于6-植酸酶,最适pH 范围在5.0~7.5,在单胃动物酸性的胃环境中不起作用。

60年代末植酸酶的研究转向最适pH为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。

许多微生物都能产生植酸酶,尤其在曲霉属中。

1968年Shien等从68个土样中对2000个菌株进行考察发现,在所用的22株黑霉菌中有21株能产生植酸酶。

第一个被分离纯化的植酸酶来源于Aspergillus terreus NO.9A-1,它的最适pH为4.5,最适反应温度为70℃,此酶在pH1.2~9.0均能稳定维持活性。

从此以后,陆续从十几种微生物中分离得到植酸酶,其中来源于A.ficcum NR-RL3135(A.niger var.awamori)的植酸酶phyA具有较好的耐热性,在酸性的条件下有较高酶活性,被认为是目前最具应用前景的饲用植酸梅,其酶学性质的研究也较为深入。

植酸酶的应用研究进展

植酸酶的应用研究进展
中。植 酸酶 能将植 物分 解 为肌醇 和无 机磷 。
①根据植酸酶脱磷位点不同, 将植酸酶分为
3 一 植酸酶 、 6 一 植酸酶和 5 一 植 酸酶 。3 一 植 酸 酶存 在于植 物 、 霉菌和细菌 中, 需 Mg 2 参 与, 性 质 稳
目 前发现的植酸酶有三种来源。
1 . 2 . 1 植 物植 酸酶 植 物植 酸酶 存在 于小 麦 、 大麦 、 黑麦 、 豌 豆等 谷 物籽 粒 及其 加 工 副 产 物 中 。多种 植 物 的种 子 和花 粉 中也 大 量 存 在植 酸 酶 , 种 子 发 芽时 , 植 酸 酶将 植物 水解 为肌 醇 和磷酸 盐 , 为种子 萌芽 和幼 苗生 长提 供 必要 的营养 。 1 . 2 . 2 微 生 物植 酸酶
蛋 白质 和氨基 酸 , 并终 止植 酸对其 他 消化 酶的抑 制作 用 , 从 而促 进 机 体 的 消化 和 吸 收 。L e i 等 对 猪 的试 验 表 明 , 植 酸 酶 可 以提 高蛋 白质 消化 率 。 另有 研究 表 明 , 在玉米一 豆 粕 型 日粮 中添 加植 酸 酶, 可 提 高火 鸡 对 氨基 酸 的消化 率 , 而 且 日粮 蛋
的M j a l a l u d i n i i 细菌 , 这 是 第 一 个 从 动 物 中鉴 定 的植 酸酶 , 随后 许 多研究 者试 图从 高 等动物 的血 液 中鉴 定植 酸 酶 未 能取 得 成 功 , 仅 仅 在 鸟类 、 爬 行动物、 鱼类 等 血液 中存 在 。
2 植 酸酶 的作 用效 果
源不 同可分 为植 物性 植酸 酶 、 动物性 植 酸酶 和微
真菌分泌的植酸酶量相对较高 , 特别是曲霉
属 有较 强 的产植 酸酶 的能 力 , 微 生物 植 酸酶 主要

植酸酶在饲料中的研究应用

植酸酶在饲料中的研究应用
3 植酸酶的作用原理
植 酸 酶 活 力 单 位 定 义 为 , 在 温 度 37℃ 、 pH5.5 条 件 下 , 每 分 钟 从 浓 度 为 5.0mml/L 植 酸 钠溶液中释放 1umol 无机磷, 即为一个植酸酶活 性单位 (以 FTU 表示), 酶活单位越高, 其作用 效果也就越好。 植酸酶将植酸分子上的磷酸基 团逐个切割使植酸分解, 形成中间产物五磷酸 肌 醇 (IP5) 、 四 磷 酸 肌 醇 (IP4) 、 三 磷 酸 肌 醇 (IP3) 、 二 磷 酸 肌 醇 (IP2) 、 单 磷 酸 肌 醇 ( IP) 和 磷 酸 (P) , 最 常 见 的 降 解 产 物 是 IP3 或 IP, 完全分解 1 克植酸产生 286.1 毫克的无机磷。 虽 然植酸酶切割植酸的起始位点不同, 但最终产 物都是肌醇和磷酸(如后图)。
关键词:植酸酶;作用原理;饲料;研究应用
磷是动物生长发育必需的营养元素之一, 对动物生长发育有重要的作用。 植物种子中的 磷主要以植酸形式贮存, 玉米、 豆粕、 菜粕所 含的磷约 40%-70%主要以 植 酸 磷 形 式 存 在 。 由 于单胃动物消化道内缺乏能分解消化植酸磷的 酶, 所以饲料中绝大部分磷从动物粪便中排出, 进入水体, 造成水体富营养化。 因植酸酶可以 改善动物机体对日粮中磷和其他营养成分的利 用率, 成为了人们关注的焦点。 然而, 由于不 同研究间在日粮结构、 测定指标上存在差异, 导致植酸酶的最佳添加量与所能替代的无机磷 量不完全一致, 因此植酸酶在实际应用过程中, 首先需要确定日粮中植酸酶与所能替代无机磷 之间的数量关系, 即植酸酶的磷当量。
现在低蛋白日粮配制技术发展迅速, 在合 理添加氨基酸和酶制剂的前提下, 配合饲料中 粗蛋白和磷水平可以显著降低。 为推动饲料行 业科技进步, 减少饲料原料消耗, 降低养殖业

植酸酶及其在畜禽饲料中的应用研究进展

植酸酶及其在畜禽饲料中的应用研究进展

D O I:10.15906/).cnki.c n ll-2975/s.20181308植酸酶及其在畜禽饲料中的应用研究进展宫宇1袁姚玲珑1袁陈清华1*袁陈凤鸣2(1.湖南农业大学动物科学技术学院,湖南长沙410128曰2.湖南领道农业环保科技有限公司,湖南长沙410128)[摘要]植酸酶可以催化植酸水解成肌醇与磷酸,在畜禽飼料中添加植酸酶可起到改善动物生产性能,降低生产 成本,减少环境污染等作用。

本文就植酸酶的特性、作用机制、应用效果及其研究进展等进行综述,以期为植酸酶在畜 禽生产中进一步应用推广提供参考。

[关键词]植酸酶;畜禽;饲料[中图分类号]S816.7 [文献标识码]磷是畜禽机体内含量丰富、作用广泛的一种 矿物质元素,主要参与畜禽骨骼以及肌肉的组成 和生长(邱梅平等,2009),畜禽的生长发育、代谢 繁殖都与磷息息相关。

植物性饲料中磷主要是以 植酸磷的形式存在(Susmira等,2005),自然界中 虽广泛存在可水解植酸磷的植酸酶,但畜禽对植 酸磷的利用率普遍偏低,主要是由于单胃动物只 有消化道的上皮细胞以及后肠道中的微生物可 产生少量的植酸酶。

没有被利用的磷,通过动物 排泄的形式进入水体,最终导致水体富营养化 (王凯等,2015),解决这一问题的根本方法在于 提高畜禽日粮中磷的利用率。

在畜禽饲粮中添加 植酸酶,可以降解饲料中的植酸磷,提高饲料中 磷的释放量,进而可以降低磷酸氢钙在日粮中的 添加量。

研究表明,日粮中添加植酸酶可以提高 畜禽的生产性能,同时可减少畜禽粪便中磷的排 放(王方浩等,2006)。

1植酸与植酸酶植酸又称肌醇六磷酸(M u n ir等,1980),是多 种植物组织中磷的主要储存形式,能够结合一些 矿物质和蛋白质,同时形成的螯合物能够降低磷 的吸收效果(M adrid等,2013)。

在植物饲料中,植基金项目:长沙市科技计划项目“畜禽养殖粪污一体化处 理技术研究与推广示范(kh1703120)*通讯作者[文章编号]1004-3314(2018)13-0040-05酸通常与磷结合,所以又被称作植酸磷,常用饲料 原料中的植酸磷含量一般不同,数据见表1。

植酸酶在水产饲料中的研究进展样本

植酸酶在水产饲料中的研究进展样本

植酸酶在水产饲料中的研究进展摘要文章从植酸酶的酶学性质、影响因素、对鱼类的营养及能量代谢等方面探讨其在水产饲料中的研究进展, 并从国内外研究例证中初步分析了植酸酶提高饲料中磷利用率以及降低水体污染的作用, 并为植酸酶制剂在渔用配合饲料中的应用提供参考。

关键词植酸; 植酸酶; 磷磷是水产动物必须的矿物元素之一, 饲粮磷缺乏或不足会显著影响水产动物体内的生理生化反应, 进而阻碍水产动物的生长、骨骼发育和繁殖等活动。

然而, 在植物性饲料中, 磷主要以植酸及其盐的形式存在, 占植物总磷量的 60%~80%, 植酸具有极强的螯合能力, 能够与钙、镁、钾、锌、铜、锰等物质形成不溶性的盐类。

同时, 植酸还能够络合蛋白质, 抑制消化酶如胰蛋白酶、胃蛋白酶和α-淀粉酶的活性。

单胃动物( 如鱼类) 缺乏分解植酸及其盐的植酸酶, 植酸磷基本上不能被单胃动物所利用, 因此水产动物饲料中需要添加无机磷酸盐来满足水产动物对磷的需要。

可是,磷元素价格昂贵, 添加无机磷无疑提高饲料成本, 而未被消化利用的植酸磷排出, 在一定程度上又造成了磷资源的浪费而且污染了水体养殖环境。

解决饲料污染的有效途径之一是在饲料中添加植酸酶, 分解植酸磷及其络合物, 提高植物性饲料中磷的利用率, 从而减少无机磷在配合饲料中的添加量。

1 植酸酶的理化特性Suzuki 等( 1907) 最早发现植酸酶 , 其一般是指催化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸( 盐) 的一类酶的总称, 按照国际生物化学和生物分子联合委员会的命名, 植酸酶能够分为两种: 一种是肌醇六磷酸-3-磷酸酯酶( EC3.1.3.8) , 另一种是肌醇六磷酸-6-磷酸酯酶( EC3.1.3.26) 。

植酸酶是一种新型的饲料添加剂, 研究表明, 将植酸酶添加到植物性饲料中, 释放植酸中的磷, 不但能提高水产动物对磷的吸收利用率, 而且能够降解植酸盐蛋白质络和物, 减少植酸盐对微量元素的螯合,提高动物对植物蛋白的利用率以及植物饲料的营养价值, 并减少其粪便中磷的含量。

植酸酶在家禽饲料中应用的研究进展

植酸酶在家禽饲料中应用的研究进展
在 饲 料 中 添 加 植 酸 酶 后 , 可 在 胃肠 道 中 水 解 植 酸 或 植 酸
合 性 能 ,与 钙、镁 、铜 、铁 、锰 、钴等 金属 离子 能生成
稳 定 的络合物 ,可 与蛋 白质形成 蛋 白质 植酸 盐化合 物 。 植 酸在很 宽 的p H范 围内带负 电荷 ,与带 正电的钙 、锌 、 镁 、铜 、铁等 离子 发生螯合 作用 形成难 溶 的化 合物 ,影
产 生 、饲料 中 的内源性 植酸 酶和 外源微 生物 产生 的植酸 酶 ,但 主要 由微 生物发 酵制 得 ,包括 多种霉 菌 、乳酸菌 等 。植 酸一 直被 认为是 饲料 中 的抗营养 物质 。一 方面 因
为 植 酸 对 金 属 离 子 具 有 较 强 的 络 合 能 力 , 与 镁 、铜 、 锌
和锰 等 离子 都能形 成稳 定 的络合物 ,而 使这 些金属 离子 不 能为 动物 吸收利 用 ,特 别 是饲料 中 的磷绝 大部分 与植 酸 结合 ,形成 单 胃动物难 以消化 的植酸 盐 ;另一方 面植 酸影 响 胃肠道 消化 酶 的活性和 蛋 白质 的利 用率 。 因此植 酸一 直被 认 为是饲料 中影响畜 禽生产 性 能的有 害成 分 。
间的键 ,将蛋 白质释放 出来 ,从而 提高 了家禽对 矿物
1 植酸酶的营养学 功能
在 消 化 道 作 用 的植 酸 酶 有 3 可 能 来 源 : 肠 道 微 生 物 个
3 植酸酶对营养物质利 用率的影响
家禽 日粮 的主要 成分来 自植 物性 原料 ,植物籽 实 中 大约6 %~ 0 0 8 %的磷 是 以植酸 的形式 存在 ,但 由于 家禽体 内缺 乏足够 的 内源 性植 酸酶 ,从而对 植酸磷 的利 用率很 低 ,而 且植 酸还和 其它 一些矿物 元素 、蛋 白质 、氨 基酸 等络合 ,影 响机体 的吸 收 。植酸 对金 属离子 有较 强的络

我国饲料植酸酶技术取得突破

我国饲料植酸酶技术取得突破
筒状 结 构及无 毒 的优 良性 能, 可与 多种 客体 包 结 。 采用 适 当方法 制各 的包合 物 能使 客体 的某 些 性质 得 到改 善 。因此环 糊精在 药 物制剂 方 面有 着 重要
的应 用价 值 E 8 i o I 。
本试 验通 过 正交试 验设 计筛 选 出 了饱 和 水溶 液 法制 备莪 术油 包合 物 的最佳 工 艺条件 为 7 5
布业 信 息 .
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我 国饲 料 植酸 酶 技 术取 得 突破
中国农业科 学院饲料研究所姚斌研 究员及其研究 团队 , 以饲料用酶 的分 子生物 学、 基 因工程研究及其产业化开发为突 破 口, 使我 国饲料用酶的基础研 究和产业应用实现 了从无到有 的跨越式发展。 上世纪 9 O 年代 中后 期, 中国已成为世界第二大饲料生产 国, 但 是饲料添加剂尤其是饲料酶制剂的研 究水平与西方发
酶 的应用可大幅度提高饲料利用率, 使动物粪便中的碳 、 氮等有机物排量减少 5 0 0万吨 以上 实现 了经济 、 社会、 生态效益
“ 三赢” 。( 信 息来源: 中国饲料行业信 息 网)
℃、 搅拌 1 h 、 莪术 油 : 一环 糊精 为 l : 8 。该 工 艺 方 法简 单 , 可 操作 性强 , 制备 的包 合物 产率 和 包合 率 均较 高 。莪术 油经பைடு நூலகம்B一环 糊精 包 合后 由液 态变 为 固体 粉末 , 可避 免 与外界 分子 接触 而 发生分 解 、
化, 含量减少在 1 . 8 8 %  ̄2 . 4 7 % 之 内, 符 合 药 剂 学 的要 求 。 稳 定性 实验 结果显 示 莪术油 一 一环糊 精

植酸酶在动物生产中的研究进展

植酸酶在动物生产中的研究进展

植酸酶在动物生产中的研究进展作者:罗佳捷张彬王洁陈宇光来源:《湖南饲料》 2011年第2期罗佳捷张彬王洁陈宇光(1瑚南农业大学经济动物研究所,湖南长沙410128;2.长沙市动物防疫监督站,湖南长沙410013)摘要:植酸是畜禽植物性饲料中磷的主要存在形式,同时它也是一种广谱性的抗营养因子,它的存在对,动物营养物质的消化吸收和新陈代谢产生了极为不利的影响。

植酸酶是能够分解植酸盐的一类酶的总称,在动物生产中表现出优良的性能,它能提高营养物质的消化率,提高磷的利用率,减轻磷排放对环境造成的污染。

尽管植酸酶的应用还存着在一些问题,但它们正随着分子生物学技术和基因生物技术的发展而逐步得到解决。

本文从植酸酶的种类、作用机理及其在动物生产中的应用等方面进行了综述,并对它的应用前荣进行了展望。

关键词:植酸;植酸酶;磷;动物生产1前言磷是动物机体生长、繁殖和代谢所必需的矿物元素之一,在多数作物中的磷有40-70%以植酸磷的形式存在,它们因为单胃动物体内缺乏分解植酸磷的酶而难以被利用。

在典型猪的日粮中,只有15%的磷被利用,而其余85%的磷则随粪便排出,从而造成了磷的大量浪费和环境污染等一系列严重问题。

此外,植酸磷还是一种抗营养因子,通过与多种金属离子和蛋白质螯合成不溶性复合物来降低它们的吸收。

植酸酶( phytase)是一类特殊的磷酸单酯酶,能够将植酸和植酸盐中的磷酸基团逐一水解,最终释放出肌醇和无机磷。

植酸酶是一个广义概念,所有能够水解植酸产生无机磷的酶都可以称为植酸酶。

大量研究表明,在饲料中添加植酸酶能有效提高磷的利用率和养殖经济效益,减少粪便中磷的排放量,因此,它受到越来越广泛的重视。

且随着分子生物技术和基因工程技术的发展,植酸酶的规模化廉价生产已成为可能,所以,通过使用植酸酶来提高养殖效益和保护环境具有重要的意义和广阔的前景。

2植酸酶的分类目前,国内外对植酸酶的分类方法还不统一,主要存在以下几种:(1)按来源可将其分为植物植酸酶、细菌植酸酶和真菌植酸酶;(2)按其最适pH值可将其分为酸性植酸酶和碱性植酸酶;(3)按其水解底物植酸的立体专一性可将其分为3-植酸酶、5-植酸酶和6-植酸酶;(4)按其本身的序列和结构出发,基于三维结构和催化机制可将其分为组氨酸酸性磷酸酶、B折叠桶磷酸酶、半胱氨酸磷酸酶和紫色酸性磷酸酶等。

植酸酶生产技术研究进展

植酸酶生产技术研究进展

植酸酶生产技术研究进展摘要:植酸是一种抗营养因子,在动物体内易与矿物质形成不溶性盐类,络合蛋白质等,从而抑制胃蛋白酶、淀粉酶、胰蛋白酶的活性。

降低了蛋白质、淀粉、脂肪等营养因子的吸收利用。

植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸(盐)的一类酶的总称。

植酸酶可作为饲料添加在畜禽日粮中,可改善磷酸盐的利用度。

降低粪便中的磷含量,减轻对环境的污染,改善营养成分的吸收利用。

因而近年来对植酸酶的研究日益增多。

本文综述了植酸酶的生产现状,基因工程研究进展,以及植酸酶的应用,并对其发展做了展望。

关键词:植酸酶,基因工程,应用植酸(phytic acid)又名肌醇六磷酸(myoinositol hexakisphosphate),一种抗营养因子,具有极强的螯合能力,可以与钙、镁、钾、钠、锌、铁、铜、锰等矿物质形成不溶性的盐类,是影响多种矿物质吸收的最重要的因素。

植酸在低pH值时可与蛋白质分子的碱性基团结合,络合蛋白质,抑制消化酶如胃蛋白酶、淀粉酶和胰蛋白酶的活性。

所以植酸的存在使多种常量和微量元素的利用率下降,降低了蛋白质、淀粉、脂类物质等营养因子的消化吸收利用。

植酸酶(phytase),是催化植酸和植酸盐水解成肌醇和磷酸(或盐)的一类酶的总称,系统名称为肌醇六磷酸酶,属于磷酸单脂水解酶,是一类特殊的酸性磷酸酶,能水解植酸最终释放出无机磷。

在植物来源的动物饲料中,大部分磷酸盐是以植酸的形式存在的。

而单胃动物例如猪和家禽缺少分解植酸的酶。

在动物饲料中添加异种植酸酶可以改良磷酸盐的生物利用度,消除植酸的抗营养作用;减少磷在环境中的排泄,由此降低了农业生态的负担,并减缓了水生环境的富营养化;同时也减少了动物饲料中无机磷的添加,后者是一种不可再生的资源。

1 植酸酶的生产植酸酶在自然界分布很广泛,存在于动物、植物和微生物中。

但就商业化生产植酸酶而言,微生物是最有前景的。

1.1 微生物生产植酸酶由于来源于微生物的植酸酶作用范围和稳定性较好,易规模化生产,近几年的研究大都集中在微生物生产植酸酶。

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的小亚基组成。
3. 植 酸 酶 的 催 化 作 用 及 其 机 理 2
植 酸 酶 水 解 植 酸 是 分 步 进 行 的 , 将 植 酸 分 子上 的磷 酸 它 基 团逐 步 切下 , 成 植 酸 五 磷 脂 至 植 酸 一 磷 脂 不 同 的 中 间产 形 物 , 终 产 物 是 二 磷 酸 肌 醇 与 一 些 无 机 磷 分 子 。 不 同种 类 植 最
1 植酸酶 ( h 存 在 于动 植 物 组 织 和 微 生 物 细 胞 中 , 植 物 在 中主 要存 在 于 谷 物 和 豆科 植 物 的种 子 和 花 粉 中 , 在 动 物 中 而 主要 存在 于 脊 椎 动 物 的红 细 胞 和 血 浆 以及 哺 乳 动 物 的 小 肠 内 。产 生 植 酸 酶 的 微 生 物 有 细 菌 、 母 和 真 菌 等 , 料 中 使 酵 饲 用 的 植 酸酶 主 要 来 自真 菌 , 如 黑 曲 酶 ( se iu p ) 其 比 A pr l s . , gl s
等¨ 从 Ca ̄p r m p F l d oi s . P一 1分 离 出 一 种 低 分 子 量 植 酸 u 酶 , 约 3 . D 。大 多 数 植 酸酶 都 为 单 体 蛋 白 , Sg e. 大 2 6k a 但 eui l h 等 【 ] 现 酵 母 S csei植 酸 酶 分 子 量 为 4 0K a它 是 a t发 3 .atl l i 9 D , 个 四 聚体 蛋 白 , 1个 1 5K a的 大 亚 基 和 3个 7 D 由 2 D 0K a
8 一折 叠 和 1个 a 螺 旋 , 一 个 结 构 域 有 1 一 另 7个 p 一折 叠 。
B cl liuf i s 酸 酶 的 整 体 结 构 比 较 特 殊 , 由 aiu a og e c n 植 ls my l a e 它 5 4链 的 和 1个 5 的 反 平 行 的 8 个 链 一折 叠 组 成 1 六 叶 片 个 B 一螺旋 桨 , 构 中 有 六 个 钙 离 子 结 合 位 点 。 结
生 产 的植 酸 酶 被 认 为是 活 性 最 强 的 ・ 。 植 酸酶 按 结 构 的 不 同 主 要 可 以 分 为 三类 : 菌 及 部 分 细 霉
菌 来 源 的 P v 与 P y 、 aiu uti来 源 的 P y 玉 米 植 hA h B B cl sbi ls l s h C、 酸酶 J 。3一植 酸 酶 ( C. . . . ) h A 与 6一植 酸 酶 ( C E 3 13 8 P y E . 3 13 2 ) h B属 于 同一 酶 家 族 , 们 具 有 一 个 共 同 的 活 性 . . .6 P y 它 部 位 保 守序 列 R X X 并 且 它 们 的酶 活性 不 需 要 辅 助 因 HG R P, 子 ( : 属 离 子 等 ) 维 持 J P y 是 Ke v o等 【 从 如 金 来 。 hC ru o 6 B cl uti中纯 化 出 来 的 植 酸 酶 , 分 子 的 三 维 模 型 近 ai s bi l s l u s 该 似 于 有 6个 叶 片 的螺 旋 的 基 本 形 式 。P y 没 有 通 常植 酸 酶 hC 活 性 中 心 的保 守 序 列 R G X , 且 需 要 C 维 持 催 化 活 H XR P 而 a 性 及 稳 定性 。
植酸 , 又称 肌 醇 六 磷 酸 , 植 物 籽 实 中 磷 的 主 要 贮 存 形 是 式, 也是 一种 抗 营 养 因 子 , 胃 动 物 消 化 道 中 由 于 缺 乏 植 酸 单 分解 酶 , 使得 饲 料 利 用 率 非 常 低 。植 酸 酶 可 将 植 物 性 饲 料 中 植 酸及 其 盐 分解 为 肌 醇 和 磷 酸 , 加 可 利 用 磷 的 含 量 , 低 增 降 植 酸对 矿 物 质 和 蛋 白 质 的 亲 和 力 , 除 植 酸 的抗 营 养 作 用 , 解 从 而增 加 动 物 对 蛋 白 质 和 某 些 金 属 离 子 的 吸 收 能 力 。 植 酸 酶 目前 主 要 用作 饲 料 添 加 剂 , 加 动 物 对 矿 物 质 的 利 用 , 增 促
( ) 酸 酶 的热 不 稳 定 性 不 能 完 全 满 足 饲 料 加 工 、 藏 、 用 2植 贮 使 的 要 求 , 。 t] 2
酶 工程 是 把 分 子 生 物 学 、 构 生 物 学 、 算 机 生 物 学 结 结 计 合 起来 , 成 的 一 门高 度 集 中 的 科 学 。通 过 酶 工 程 对 植 酸 酶 形 进 行 改 造 主 要 有 三 个 策 略 ]合 理 设 计 、 合 理 设 计 和 非 3 : 半 合 理设 计 。
维普资讯
《 海畜牧 兽 医通 讯》 2 0 上 0 8年 第 3期
・1 7・
饲料 植 酸 酶 及 其酶 工 程 改造 的研 究 进 展
韩 学 易 吴振芳 阮景 军 陈 惠 曾 民 (四川 农 业大学 生命 理学 院 四川 雅 安 6 5 1 2 0 4)
3 植 酸 酶 的 理 化 性 质 3 1 植 酸 酶 的 物 理 性 质 .
植 酸 酶 的分 子 量 依 来 源 不 同 差 异 很 大 , 要 分 布在 3 ~ 主 5
2 0 K a 间 , 大 达 7 0 KD , 小 仅 1 ~ 1 D 。 Q a 0 D 之 最 0 a 最 O 3K a un
进 动物 的生 长 发 育 , 低 磷 的 排 放 量 。作 为 一 种 单 胃动 物 的 降 饲 料 添 加剂 , 的饲 喂 效 果 已在 世 界 范 围 内得 到 了 确 证 。但 它 是 目前植 酸 酶 在 饲 料 中 的 推广 和应 用 还 相 当 有 限 , 要 原 因 主
在 于 : 1 植 酸 酶 在 天 然 材 料 中 的含 量 太 低 , 以 大 量 生 产 ; () 难
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