植酸酶

X X 大学题目：植酸酶

姓名 XX 学号XXXXXXXXX

学院生命科学学院

年级专业 2012级微生物

课程名称发酵工程调控

任课教师 XX

植酸酶

生命科学学院20XX级研究生

摘要：文章介绍了植酸酶分类和来源，以及现阶段植酸酶在饲料、食品、酒精、环境保护方面的应用，其中在饲料中的广泛应用给植酸酶的发展带来了良好的前景。植酸酶的生产主要有两种方法：固体发酵和液体发酵，虽然固体培养设备比较简单、成本低、对环境危害小、易于推广，但放大比较困难、培养参数控制较复杂、容易污染杂菌，而且生产的植酸酶分离纯化较难因此目前工业生产主要用液体发酵的方法进行生产。

关键词:植酸酶固体发酵液体发酵培养参数

1前言

1.1植酸酶的简介

植酸的化学名称是肌醇六磷酸酯，是肌醇和磷酸根结合而成的化合物，其化学结构是由六个碳原子构成的正六边形，每个碳原子上连有一个带负电的磷酸根，具很强的螯合能力，与EDTA接近。植酸的分子式为C6H18O24P6，含磷量为281.6mg/g。其结构见下图：

植酸酶( phytase)属于磷酸水解酶，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,水解产物是肌醇、无机磷及其他可能与植酸结合的物质，如钙、锌、镁、锰等微量元素以及蛋白质、淀粉。

1.2植酸酶的分类

植酸酶的分类及来源植酸酶主要指 6-植酸酶和 3-植酸酶。

6-植酸酶( EC 3. 1. 3. 26) 首先催化磷酸从肌醇的第六位碳脱落, 3-植酸酶( EC 3. 1. 3. 8) 首先使肌醇第三位碳的磷酸解离, 最终产物都是单磷酸肌醇和正磷酸。植酸酶有三种来源:动物、植物和微生物, 因来源不同而具有显著不同的分子特征和催化

特性。

a 在动物消化道内作用的植酸酶可能来源于：a 小肠内分泌；

b 肠道微生物产生；

c 饲料中的内源性植酸酶；

d 外源微生物产生的植酸酶等。其中，外源植酸酶在植酸水解过程中起主要作用。在自然界中，植酸酶广泛存在于动植物组织和微生物中。

b植物植酸酶均属于肌醇六磷酸-6-磷酸酶，存在于大多数禾谷物中，其活性有很大的

差异。而小麦、大麦和经处理的玉米蒸馏物的活性很高。谷物植酸酶在干燥状态下没

有活性，在消化道被激活后才有活性。

C 微生物植酸酶属于肌醇六磷酸-3-磷酸水解酶，自然界中许多微生物都产植酸酶，目

前认为产量最高的是真菌，其主要来源于曲霉菌和黑曲霉菌。

1.3 植酸酶的理化性质

植酸酶是一种单体蛋白, 其分子量因来源不同差异很大, 一般在 35-700 kD 之间, 包括一个大分子和一个小肽片断。研究发现无花果曲霉植酸酶有594 个氨基酸残基, 其中包括 37% 的非极性氨基酸、42% 的极性中性氨基酸、11. 5% 的酸性氨基酸和9. 5% 的碱性氨基酸, 其二级结构由 17. 3% 的 A螺旋、29%B折叠、32.6% 的转角和 24. 7% 的无规卷曲所形成。植酸酶除含有蛋白质外, 还含有约 27. 3%的寡糖, 是一种糖蛋白。

纯化的酶晶体结构包含434 个氨基酸, 115 个水分子和一个硫化物结合位点的二价硫

离子。

1.4 植酸酶的市场前景

植酸酶的研究从 20世纪 60年代就已开始,但由于对其认识不足, 相对于其他工业用酶发展缓慢, 到 80年代时, 饲料中还几乎不添加任何植酸酶。随着人们对动物营养学、饲料学研究的深入和集约化养殖的形成, 植酸酶的良好前景得以体现, 同时分子生

物学和基因工程技术的发展, 使植酸酶的规模化廉价生产成为可能, 因此在饲料中应

用植酸酶发展极为迅速。

大量研究表明, 在猪、禽日粮中添加植酸酶, 每头猪可增加经济效益40~ 50元, 并可使饲料中磷的利用率提高 40% ~60% , 粪便中磷的排出量减少 30% ~ 50% 。因此在饲料中添加植酸酶对提高畜禽业生产效益及降低植酸磷对环境的污染有重要意义。目前饲料用酶已成为世界工业酶产业中增长速度最快、势头最强劲的一部分, 2006年中国酶制剂产值达 4. 64亿元, 其中植酸酶占 1. 43亿元。2007年国内植酸酶销售 12 000 t, 销售额达 1. 44亿元 (单位价格降低, 为 12元 /kg), 用于配合饲料 9 300多万t。

到 2010年, 饲料用酶的市场值将达到 10亿美元。饲料用酶市场迅速扩大的趋势和广阔前景, 吸引了许多研究机构和公司涉足其研究。目前, 饲用植酸酶等酶制剂在饲料中得到广泛的推广和应用, 其效果已在全世界范围内得到确证。

2 植酸酶的应用

2.1在饲料工业中的应用

磷是动物体内必需的一种矿物营养元素，在动物生命活动过程中起着重要作用。然而获取磷的唯一来源是靠饲料，而植物性饲料中的磷绝大部分(60%-70%)以植酸磷形式存在，因单胃动物体内缺乏水解植酸及其盐的植酸酶而难以吸收。植酸酶将植酸分子上的磷酸基团逐个切下，最终的产物为肌醇和磷酸，因而易于被动物体吸收。在饲料工业中的应用通过降解植酸盐, 提高饲料中磷利用率, 无机磷的用量可以大幅度降低, 甚至可以完全被替代; 植酸酶有促生长作用

2.2在食品工业中的应用

人的小肠中, 植酸酶活性极低, 难以利用植酸盐。用食品级的植酸酶处理粮食, 可以减少植酸对微量元素如铁、锌的螯合, 提高粮食的营养价值。利用植酸酶作为面包改良剂的研究表明, 在面包发酵期添加植酸酶可以显著改善面包的品质, 并且缩短发酵时间。植酸酶降解植酸提高了面包的营养, 同时植酸酶的添加使内源性A- 淀粉酶活性增高, 可以替代A- 淀粉酶的添加。

2.3在环境保护中的应用