耐高温植酸酶研究进展2010

诺伟磷 (去糖基 )
Cibenza Phos™ 诺伟磷™
Heat stable Phytase Manufacturing 热稳性植酸酶生产工艺概览
生物工程技术 无花果曲霉基因, 筛选产耐热菌株 毕赤酵母 表达载体
发酵 四阶段发酵 分离提纯 冷却
后加工工艺 喷雾干燥 制粒 质量控制
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120 酶 活 保 持 率 (%) 100 80 60 40 20 0 75℃ 82℃ 88℃ 制粒温度 酶活保持率 (%)
83℃酶活保持率为86.8%,另一品牌为57.5%,许多品牌的检出率相当低
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颗粒料使用植酸酶还需考虑的因素
热稳定性 活性含量:较高的酶活性 水解效率 酶活-pH曲线 储存稳定性
磷排泄量g 1.14b 1.01ab 0.96ab 0.82a 0.82a 0.74a 0.73a
广东
612
广东 韩国
500
504 770
429 745
85.1 94.9
Broiler 80℃ 500
Heat Stability After Pelleting (Exp. 3) 热稳定性(制粒试验3)
国家饲料质量监督检验中心数据,混合前后各取4个样.
Cybenza 不同制粒温度下诺伟磷的酶活保持率(%)
100 90
9 9
1g植酸酶添加 0.1g 的水 5 分钟,85℃热处理
80 70 60 50 酶活保持率
Jul.2
Jul.19
Aug.4 Aug.21
Sep.8
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Heat Stability After Pelleting 热稳定性, 韩国(实际制粒试验)
玉米-豆粕日粮,制粒温度摄氏 85 度
大豆粕 0.65 菜籽粕 1.01 棉籽粕 1.06 玉米蛋 0.50 白粉
黄羽肉鸡饲料的基本参数
阶段 AP需要量 (%) 0.40-0.45 植酸磷含量 (%) 0.25-0.35 DCP用量 (kg/MT) 15-18
0~4周龄
5~8周龄
0.30-0.38
0.20-0.25
12-15
9周龄~
0.25-0.32
9 9 9 9
玉米-豆粕日粮 植酸磷含量0.2% 反应时间:30分钟 酶活检测方法:国标
9
添加量为500 U/kg, Cybenza 能多释放30% 的 有效磷
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不同pH下耐高温植酸酶的酶活曲线
不同 pH值下的相对酶活 120 100 相对酶活 (%) 80 60 40 20 0 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 pH
In vitro Release of Dietary P 日粮中植酸磷的水解效率(体外)
1.8 1.6 1.4
mg/g Phosphorous Released
Cibenza Phos Product A
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.1 U/g 0.5 U/g 1.25 U/g 2.5 U/g
体外法评估诺伟磷的耐热性
方法原理：每1g植酸酶添加10%去离子水，用“温 度-5min-湿热”模拟制粒条件，来处理植酸酶，检 测其在不同温度下的酶活保持率。 温度：165°F （74℃）、185 °F （85 ℃）、195 °F （90 ℃）
Thermal Stability of Phytase Product
末重(kg) 2063a 2122ab 2286c 2074a 2134ab 2198abc 2265bc
料重比 1.97c 1.83ab 1.83ab 1.87bc 1.75ab 1.73a 1.77ab
钙排泄量g 2.63b 2.40b 2.21b 1.95a 1.96a 1.95a 1.93a
耐高温研究---植酸酶耐高温的机理
技术关键点: 既要具有良好的热稳定性
又要保证在常温下(37℃)具有较高的酶活性
耐高温机理研究
产耐热植酸酶菌株的筛选: 共同序列理论,可提高变性温度15-22℃
蛋白链
9 蛋白链---无花果曲霉
耐热酶分子结构图
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植酸酶(去糖基)的热稳定性比较
制粒后,14日龄快大鸡的生产性能(实验1)
7 个处理组; 8 重复/处理; 24 羽/重复 ; 总共1344羽 (公母各 半) 三种植酸酶, 热稳性植酸酶,产品A,产品B. 添加量各为 500/750 u/kg: 玉米-豆粕日粮,含有球虫药和生长促进剂 自由采食和饮水 颗粒料,调制温度83℃
14-d 实验结果(实验1)
酶活保持率%(纯 品)
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诺伟磷在颗粒料中的储存稳定性 100 95 90 85 80 75
月 月 月 粒 2个 3个 1个 4个 制 月
酶 活 保 持 率 (%)
制粒温度75℃ 制粒温度82℃
初
始
储存时间(月)
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耐高温植酸酶在颗粒料中的应用实例
B为6-植酸酶
Cybenza 产品 A 产品 B
7
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耐高温植酸酶的储存稳定性
酶活保持率%( 纯品) 105 酶活保持率(%) 100 95 90 85
100 酶 活 保 持 率 ( % ) 90 80 70 60 50 1 2 3 4 5 储存时间(月) 6 酶活保持率%(4%预 混料) 预混 ) 1 2 3 4 酶活保持率%( 5 6 7 8 94 % 10 11料 12 储存时间(月)
喷涂设备的精度:混合均匀度 贮藏运输过程中的环境温度,湿度影响 产品的稳定性
Application in Pelleted Feed 颗粒料中植酸酶使用现状
固体植酸酶 9 提高其热稳定性的技术 包被:包衣材料:水溶性,脂肪-矿物盐, 包衣的厚度 调制时,水蒸汽破坏包衣材料? 消化道内的释放: 载体阻隔了酶和植酸的结合 非包被:基因工程技术
900
每 公 斤 700 饲 料 中 植 500 酸 酶 活 300 性 单 位
制粒前 制粒後
100
样品 1 样品 2 样品 3 样品 4 样品 5 平均值
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其它实验结果
取样地 点 样品描述 添加量 U/kg Broiler 83 ℃ Duck 75℃ 500 制粒前 U/Kg 制粒后 U/kg 502 保持率 % 82.0
heated 5 min w ith 10% added moisture
6000
P h y t a s ea c t iv it yU /g
a
5000 4000 3000 2000 1000 0
a b
p < 0.05
c
RT control
165 F
185 F
195 F
耐热植酸酶的一致性(模拟制粒)
处理 0.3% aP 0.2% aP; 500 U/kg Cybenza 0.2% aP; 750 U/kg Cybenza 0.2% aP; 500 U/kg 产品A 0.2% aP; 750 U/kg 产品A 0.2% aP; 500 U/kg 产品B 0.2% aP; 750 U/kg 产品B 体增重 (kg) 0.386 0.367 0.376 0.333 0.271
04/05年植酸酶的使用现状
04年饲料中的用量约2600T, 2005年 约4000MT.
2004年植酸酶在不同品种饲料的用量 5%
25%
蛋鸡料 猪料 肉禽料
70%
颗粒料使用植酸酶应考虑的主要因素
活性含量 热稳定性 水解效率 酶活-pH曲线 储存稳定性
颗粒料中植酸酶使用现状
不用植酸酶 液体植酸酶(大型厂)
耐高温植酸酶的研究与应用
黄俊文 博士
Novus International, US
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主要内容
植酸酶应用的背景及现状
耐高温植酸酶的研究---植酸酶耐高温的机制
耐高温植酸酶的应用
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植酸酶应用的背景及现状
Phytate Content of Feed Ingredients 饲料原料的植酸磷含量
P Value < 0.0001
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42日龄快大鸡的生产性能(实验2)
Treatment Basal 0.23%/0.14% aP 0.33%/0.24% aP 0.43%/0.34% aP Basal + 250 U/kg Cibenza P Basal + 500 U/kg Cibenza P Basal + 750 U/kg Cibenza P Basal + 1000 U/kg Cibenza P
总磷 饲料原 （%） 料 玉米 小麦 米糠 麦麸 0.28 0.36 1.61 1.20 磷利用率 (%) 14 50 25 29 31 21 10 28 非植酸磷 (%) 0.04 0.18 0.40 0.35 0.20 0.21 0.11 0.14 植酸磷 （%） 0.24 0.18 1.21 0.85 0.45 0.80 0.95 0.36 植酸磷比例 （%） 85.7 50.0 75.2 70.8 69.2 79.2 89.6 72.0
b
料重比 1.383 1.400 1.445 1.389 1.447
f
采食量 (kg) 0.534 0.512 0.522
b
死亡率 (%) 1.04 3.13 4.17 4.69 1.56
c
bc b e
ef f
bc bc e
bc c
0.312
cde cd b
0.450 0.481 0.433
bc bc b b
0.20-0.25
9-12
肉鸭饲料的基本参数
阶段 AP需要量 (%) 植酸磷含量 (%) DCP用量 (kg/MT)
0~2周龄
0.38-0.45
0.3-0.35
12-16
3~周龄
0.30-0.35
0.25-0.30
9-13
肉猪饲料的基本参数
阶段 AP需要量 植酸磷含量 (%) (%) 0.38-0.42 0.15-0.20 0.200.200.12-0.16 DCP用量 (kg/MT) 9-15 8-13 8-13 6-10
5~10kg乳猪
10~20kg小猪 0.33-0.37 20~50kg中猪 0.25-0.30 50~大猪 0.17-0.23
植酸的分子结构
P P P
螯合营养素 金属离子 蛋白质 消化酶 淀粉
P
P P
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植酸酶的作用机理
P P P P P P P P
H 2O 植酸酶
100 90 80 70
% Activity Remaining
Cybzenza(去糖 基) 产品 A
9 9 9 9
溶解状态 去糖基 热处理 标准法检测
60 50 40 30 20 10 0 Control 75C Temperature 85C
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耐高温机理
蛋白质修饰:糖基化修饰 利用定点突变技术进行改造:用脯氨酸残基(天冬 氨酸)替代酶蛋白多肽链的氨基酸残基,增加糖基 化位点.
P P P
P
H 2O
植酸酶
6P+
植酸酶水解植酸反应式
植酸酶的核心作用
替代无机磷 9 猪: 500 U/kg 植酸酶 可替代 1.2g/kg TP 9 肉鸡: 600 U/kg 植酸酶 可替代 1.2g/kg TP 9 蛋鸡: 300 U/kg 植酸酶 可替代 1.4g/kg TP 提高蛋白质和微量元素的消化率 改善环境—磷排泄量降低30%
Phytase in Livestock Diets 植酸酶在畜禽的应用现状
观念普遍接受 近二十年来进行了大量的研究和商业试验 添加量300-750U/kg 植酸酶使植酸磷的利用率提高了10-60% 配方的有效磷可降低0.1%~ 0. 2% 植酸酶不能完全水解日粮中的植酸 制粒时的高温破坏植酸酶的活性
d g f
d f
1.521 1.487
Leabharlann Baidu
0.412
7.81
0.292
bc
ef
7.29
Phytase Source Cybenza 产品A 产品B 0.366 0.322 0.282
a
1.408 1.446 1.504
c
0.515 0.466 0.423
a
3.51 4.43
b b a
b c
b a
b c
7.55
糖基链
耐热酶分子结构图
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糖基化前后的热稳定性比较
100 90
% Activity Remaining
80 70 60 50 40 30 20 10 0 75C 85C
9 9 9 9
溶解状态 去糖基处理 (Endo-deglycodase) 热处理 国标法检测
↑
诺伟磷