_植酸酶在猪饲料中的应用

植酸酶在猪饲料中的应用

陈晓珍

2009082507

【摘要】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。对提高饲料中磷的利用率，提高动物的生产性能有重要的意义。它是一种水解酶，能降解饲料中的抗营养因子植酸并释放出无机磷及与植酸结合的蛋白质、微量元素等，特别是提高了饲料中植酸磷的利用率，减少磷的排放量，降低环境中磷的污染，并能消除植酸的抗营养作用，提高饲料各种营养组分的消化利用率。本文综述了植酸酶在猪饲料中的有关应用。

【关键词】植酸酶猪饲料应用

植酸是植物性饲料中普遍存在的一种抗营养因子，植酸磷大部分难以被猪和禽所利用而随粪便排出体外，污染环境。约10％左右的植酸磷可被猪利用。由于单胃动物的消化道内缺乏植酸酶，不能很好地利用植物中的植酸磷，只能以添加无机磷的形式来满足单胃动物的磷需要量。植酸酶可使植酸磷降解成肌醇和磷酸，从而减少饲料中磷酸氢钙等无机磷的添加量，另外，研究结果还发现了植酸酶的潜在营养价值：能够提高饲料中蛋白质和能量的消化率。植酸酶的应用在一定的程度上能缓解我国磷资源的匮乏、减少磷资源的浪费、降低磷排放所带来的污染。

植酸酶是近年来出现的一种新型酶制剂，可水解植酸释放出可利用磷，从而减少单胃动物饲料中无机磷的使用量，以减少动物粪便中的磷对环境的污染。在饲料中添加一定量的植酸酶,能促进仔猪生长,提高日增重和饲料转化率,而且能显著提高饲料中粗蛋白、灰分、钙和磷的消化率。

以植酸酶在猪饲料中的应用为例，本文就植酸酶的来源、抗营养特性以及各种在猪饲料中的作用做简要的介绍。

1植酸酶的来源

1.1植酸酶的分类

自然界的植酸酶来源有3种：动物肠道细胞、植物的种子和组织、微生物，其中微生物是植酸酶的主要来源。目前分离出的植酸酶主要有两种：3一植酸酶和6一植酸酶前者最先水解的是肌3号碳原子位置的磷酸根。主要存在于动物和微生物中：后者最先水解的是6号碳原子的磷酸根。主要存在于植物组织。

到目前为止，己经从动物、植物和微生物等中分离出多种植酸酶基因。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来源于微生物的植酸酶。产植酸酶的微生物有丝状真菌、酵母和细菌等。真菌产生的酸性植酸酶，其最适温度在53-70 cC，最适pH值为2.0-6.0[1]，适用于胃pH值呈酸性的单胃动物。芽抱杆菌产植酸酶具有近乎中性的最适pH值，酶活性高，热稳定性好，可广泛应用于鱼类饲料中[2-3]。大肠杆菌植酸酶良好的热稳定性和蛋白酶抗性也深受人们关注。

1.2植酸酶研究进程

植酸酶(phytase)是一种专一性水解植酸成为肌醇与无机磷酸的单脂水解酶，主要存在于植物籽实中，最早由Suzuki于1907年在米糠中发现。1968年，植酸酶首次作为添加剂被应用于饲料中，在促进动物生长、提高机体对植酸磷的利用效率等方面都表现出良好效果，因而受到人们的普遍关注(Nelson，1968)。此后，研究者对植酸酶在改善饲料转化效率、降低粪磷排泄和促进机体对日粮养分如蛋白质的吸收利用，促进动物生长等方面进行了研究，均取得良好效果[4]。近年来，通过基因工程的方法获得耐酸、耐热的植酸酶工程菌是目前植酸酶的研究热点[5]。具体方法包括植酸酶新基因的克隆，植酸酶的分子改造，晶体分析和植酸酶的转基因研究等。

2植酸的抗营养特性

植酸(亦称六磷酸肌醇)或植酸盐广泛存在于植物体内，约占日粮的0.26%～1.37%，在植物性饲料

原料中有60％～80％的磷以植酸磷形式存在的，是饲料中主要的抗营养因子之一。中性pH条件下，植酸的磷酸基团上至少有一个或两个负氧离子，它可以通过阳离子将两个磷酸基团络合起来。图1是植酸和植酸盐的复合物的化学结构。

从图1的结构可以看出，植酸还会影响多种营养物质的消化吸收，它常和二价或三价阳离子、蛋白质、胃蛋白酶、胰蛋白酶和α－淀粉酶等络合，形成不溶性的盐，降低它们的生物利用率，因此谷物中存在的植酸对动物而言是一种抗营养因子。

3．植酸酶在猪饲料中的应用

植酸酶在猪日粮中应用的优越性，已被国内外众多学者在试验和实践中证实。Campbell等研究报道，在有效磷含量分别为3．5和4.5gkg 的断奶仔猪日粮中添加植酸酶500 FTU·kg一，其增重率和饲料转换率分别提高了14.4％和9.2％[6]。Bruce等在以燕麦为基础日粮中添加植酸酶，发现猪回肠末端磷的消化率提高64％，总消化率提高了46％，磷的排泄量降低了38．7％，干物质、钙、镁及蛋白质的表观消化率分别提高了10．6％、32．8％、55．2％及3．8％[7]。Gebert等研究发现，在猪日粮中添加植酸酶能改善粗蛋白质、氨基酸、干物质、粗纤维、脂肪的利用率，从而提高了日粮能量的消化率[8]。但也有一些相反的研究结果，Fandrejewski等报道，在以小麦和大麦为基础的日粮中添加植酸酶1 000丌U·kg一，对母猪的蛋白质沉积、生长性能、胴体重、脂肪厚度及脂肪沉积无影响[9]。试验结果的不一致可能是由不同基础日粮、不同底物浓度、不同动物群体以及环境因素引起的。

3.1提高磷的利用率

当用玉米来饲喂单胃动物时，通过合理搭配日粮可以使粪便中磷的排出量下降50％[10]。植酸酶的主要功能是将植酸结合的磷释放出来，使动物能利用。将经分子生物学改造的植酸酶添加到单胃动物的饲料中，目的是提高单胃动物对植物中植酸来源的磷的利用率。在猪饲料中添加微生物植酸酶，可使磷的利用率提高50％—70％，粪磷含量降低30％—50％[11]。在低植酸玉米日粮中添加植酸酶时，粪便中排出的磷会进一步减少，从Aspersillus ficuum 的培养物中提取的植酸酶添加到液体状豆粕日粮中，并将日粮在50℃下温育了2到24小时，日后粮中磷的消化率从42％上升到69％[12]。

若在每千克日粮中添加1000U的微生物植酸酶，日粮中正磷酸盐的含量会明显增加。在饲料中添加活性为6500μg/g的植酸酶，能使植物性原料磷利用率提高至60％，排出量减少50％[13]。日粮中植酸磷含量是7.3g/kg时，如果这些植酸磷完全被水解可以形成664mmol/kg的游离正磷酸盐。把有植酸酶的日粮孵化8小时后，每千克日粮中可以增加66.8mmol的游离磷酸盐，并且磷酸盐结合的磷可以完全被释放。当温育到4 h将有80％的磷酸盐中的磷被释放，结果可以使表观消化率提高24％，粪中磷含量下降35％[14]。利用高活性、稳定性强的植酸酶可以将家禽和猪的有机磷排泄量减少25-70％左右。

大量研究表明,添加微生物源植酸酶能明显提高日粮植酸磷的利用率, 这不仅可减少添加无机磷的