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。

2 植酸酶的作用机理

植酸酶能够将植酸分子上的磷酸基团逐个切下,

形成中间产物 IP5、 IP4、 IP3、 IP2、 IP, 终产物为肌醇和磷酸。不同来源植酸酶作用机理有所不同。微生物产

的 3-植酸酶作用于植酸时, 首先从植酸的第 3 碳位

点开始水解酯键而释放出无机磷, 然后再依次释放出

其它碳位点的磷, 最终酯解整个植酸分子, 此酶需要

2 价镁离子(Mg

2+

)参与催化过程。来源于植物的 6-植

酸酶, 它首先在植酸的第 6 碳位点开始催化而释放出

无机磷。 1 g 植酸完全分解理论上可释放出无机磷

281.6 mg。大多数微生物来源的植酸酶的作用机理如

下( 见图1) 。

P

P

P

P

P

P P P

P P

P P

P

P P

( 游离磷酸根) ( 游离磷酸根) ( 游离磷酸根)

图 1 植酸酶对植酸水解作用的机制

植酸酶在水解植酸时, 能够将与其络合的大量

镁、锌、锰等矿物元素因植酸分子的水解释放出来; 同时, 植酸酶水解植酸时, 也能够断裂蛋白质与植酸之

间的键, 将蛋白质释放出来, 从而提高了鱼体对矿物

质的利用率和蛋白质的消化率。

3 植酸酶对鱼类的营养作用

3.1 植酸酶对饲料中磷利用率的影响

大量的研究证实, 在鱼饲料中添加植酸酶能够有

效地分解饲料中的植酸, 释放出无机磷, 提高植酸结

合态磷的利用率。 Vielma 等( 1998) 报道, 在含有植物蛋白的日粮中添加植酸酶能够增加虹鳟日增重, 提高

磷的生物利用率; Forster( 1999) 等对虹鳟的试验表明, 在以菜籽饼为蛋白的浓缩料日粮中添加植酸酶可显

《饲料工业》· 年第 30 卷第 20 期

酶制剂

17黄可等: 植酸酶在水产饲料中的研究进展

著提高植酸磷的利用率; Schafer 等( 1995) 以鲤为研究

对象, 以大豆粉和大麦为基础的饲料中, 添加 500 和

1 000 U/kg 植酸酶, 可分别提高鲤对植酸磷的利用率

20%和 40%; 杨雨虹等( )的研究结果也表明,与对

照组相比, 饲料中添加 3 000 和 1 500 U/kg 植酸酶时,

鲤鱼对饲料中磷的表观消化率分别提高 65.63%和

61.65%; 余丰年等( )在异育银鲫饵料中分别添加

500、 1 000 U/kg 的植酸酶,结果发现,添加 500 U/kg 的植酸酶可分解 60%的植酸磷,添加 1 000 U/kg 的植酸

酶可分解 80%的植酸磷,表明植酸酶的添加显著降低

了豆粕中的植酸磷含量,而且在异育银鲫的体外,植酸

磷已在植酸酶的作用下发生了有效的降解。

在鱼饲料中添加植酸酶, 将磷从植酸盐中释放出

来的同时也可将其它矿物质元素释放出来, 以提高其

它矿物质元素的利用率。

3.2 植酸酶对鱼体生长的影响

研究表明, 在鱼类饲料中添加一定量的植酸酶可

以促进鱼体的生长。 Cain 等( 1995) 以虹鳟为试验对

象,用经酶制剂处理过的大豆粉配制成的饵料进行试

验,结果表明, 经酶制剂处理组的鱼的生长率和饵料

系数同商品饵料组相同或有显著改进。

杨雨虹等( ) 在植酸酶对鲤鱼生长及磷利用

率的影响研究中报道, 饲料中添加植酸酶能够显著提

高鲤鱼的增重率和降低饲料系数,与基础饲料组比较,

3 000 和 1 500 U/kg 植酸酶组可将鲤鱼的增重率分别

提高 61.06%和 52.81%, 饲料系数分别下降 17.74%和

18.11%。 Jackson 等 ( 1996) 在以去壳大豆粉( 55.6%) 、熟玉米粉(18.1%)和小麦粉(22.0%)为主的基础饲料中,