近年来，随着生物技术的发展，使得大规模商业化生产植酸酶成为可能，在过去四五年中，植酸酶在猪和家禽饲料中的应用得到迅速发展。
植酸酶存在于各种脊椎动物的红细胞和血浆中(Martin等，1985)，也存在于哺乳动物小肠中(Cooper等，1983)。反刍动物瘤胃微生物可产生大量的植酸酶，因而它能很好地利用植酸磷(Reid等，1947)，而猪和家禽等单胃动物，由于其肠道中植酸酶活性极其微弱，且易于被日粮某些成分(如钙)所抑制，因而对植酸磷的利用率很低，需额外添加无机磷。
1.1 植酸酶的最适反应条件 大多数植酸酶的最适pH在4.2～5.5，表1描述了不同来源植酸酶的最适pH、最适温度及其米氏常数Km值。但也有一些酶，其最适pH为8.0，如Lilium longiflorum花粉中的植酸酶，称之为碱性植酸酶。 表1 不同来源植酸酶的最适pH、最适温度及其米氏常数Km值 ℃ 大多数微生物植酸酶的最适温度在45～55 ℃，个别可高达80 ℃以上，如来源于黑曲霉菌的植酸酶在90 ℃维持30 min，其活性损失不超过1.6 %(Newman，1991)。
1.2 日粮添加植酸酶对畜禽生产性能的影响 日粮中添加植酸酶可改善畜禽的生产性能。大多数试验结果表明，日粮中添加植酸酶，其日增重和日耗料均显著增加(Cromwell,1995;Yi,1996;Adeola,1995;Sebastain,1996)，饲料转化效率不变或变化不大(Yi,1996;Sebastain,1996;Denbow,1996)，因而认为日粮添加酶后促进体增重的增加,主要是由于采食量增加的结果(Schoner,1991;Yi,1996)。
1.3 添加植酸酶对日粮中磷利用的影响 Shieh等(1969)首先用霉菌产生的植酸酶,去除豆科植物中的植酸，这种霉菌能产生细胞外的植酸降解酶。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生物学利用率，即使日粮磷水平已接近营养需要推荐水平，添加植酸酶还可进一步提高仔猪对磷的表观吸收、增加脚掌切力和骨灰分(Yi等，1996)。表2描述了添加植酸酶对日粮中磷利用率的影响及其替代无机磷的关系(即磷当量)。 表2 添加植酸酶对日粮磷代谢的影响及其磷当量 U/kg | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 提高磷表观利用率23 %，
提高骨骼矿化40%，
使磷排泄减少25 %～35 % | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Simons等(1990)和Kornegay等(1994)报道，随着植酸酶添加水平的升高，日粮中植酸磷的利用率呈曲线反应；最大磷利用率所需酶的水平在不同试验中差异很大。
添加植酸酶可以提高日粮中磷的利用率，这不仅可减少添加无机磷的费用，而且将降低作为肥料的粪尿中磷水平，从而减少磷造成的环境污染。
1.4 添加植酸酶对日粮中其他矿物元素的影响 在单胃动物日粮中添加外源植酸酶可提高植酸盐螯合物中矿物元素的生物学利用率(Simons等，1990；Cromwell等，1993；Lei等，1993；Biehl等，1995)。Sebastian等(1996)报道，低磷的玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶(600 U/kg)可分别增加3周龄雄性肉仔鸡体内钙、铜和锌的存留12.2 %、19.3 %和62.3 %。日粮中添加植酸酶可将植酸盐螯合物中的金属阳离子释放出来，从而提高其生物学利用率，起到促生长的作用(Adeola等，1995)。
1.5 添加植酸酶对日粮中蛋白质和氨基酸代谢的影响 Bichl等(1996)、Officer等(1993)和Yi等(1996)报道，小鸡、生长猪和鸭日粮中添加植酸酶可明显提高氨基酸和氮的表观消化率。植酸酶的作用与日粮中氨基酸充足与否和蛋白质来源都有关系。Biehl等(1997)试验结果表明：添加植酸酶1200 U/kg可明显提高以大豆粕、右旋葡萄糖为基础的氨基酸不平衡日粮组鸡只的饲料效率(P＜0.05)，但对体增重没有影响；而玉米-花生粕日粮中添加植酸酶600 U/kg或1200 U/kg，其体增重、采食量和饲料效率与日粮中氨基酸充足与否无关。究其原因，有以下几种可能：
1)谷物和油籽中植酸分布不同。玉米籽粒90 %的植酸存在于胚芽中，大豆中的植酸与蛋白质结合所形成的蛋白质结合体散布在整个籽粒中，没有特定部位(Maga，1982)；而在花生、棉籽和向日葵中，这种结合体集中在类晶体(Crystalloids)或类球体(Globoids)中，并被蛋白体膜所包被(Erdman，1979)。因此植酸分布不同，势必影响与其相结合的营养物质的利用效率。
2)植酸酶可将与植酸相结合的氨基酸和蛋白质(包括消化酶和饲料蛋白质)释放出来，增加消化酶量和底物蛋白质浓度，从而提高了蛋白质和氨基酸的利用率。
1.6 日粮添加植酸酶对饲料干物质代谢的影响 一些研究表明，日粮中添加植酸酶可提高饲料干物质的表观消化率和存留(Mroz等，1994；Yi等，1996)，另外一些报道结果则相反(Ketaren等，1993)。该问题有待于进一步研究。
1.7 日粮添加植酸酶对饲料配方的改善 从以上可以看出，植酸酶可以替代矿物元素尤其是磷，这样不仅节约了添加矿物元素(如磷酸氢钙)的费用，另一方面，由于替代关系而空出了的饲料空间可用其他饲料原料如玉米来代替，这样就可提高日粮营养水平或降低饲料成本。因而添加植酸酶不仅仅是替代了无机磷，而且改善了整个配方。 2.1 影响植酸酶作用的因素
2.1.1 酶本身的活力 Cromwell等(1993，1995)报道，添加500和1000 U/kg高活力的植酸酶可分别增加玉米-豆粕型日粮磷利用率23 %和33 %，而添加500、1000和2000 U/kg的低活力植酸酶提高日粮磷的利用率分别只有7 %、10 %和20 %。
2.1.2 底物的浓度及其分布 在一定范围内，植酸含量升高，酶催化反应的速度也随之加快；但当其超过一定临界浓度时，植酸酶的活性可被抑制。该临界浓度因酶的来源不同而异，范围从0.3 mmol/L(来源于米曲霉菌)到20 mmol/L(存在于大豆中)。
此外如前所述，谷物和油籽中植酸分布有其各自特点，这曳欠ㄐ畔⒇影响植酸酶的催化作用。
2.1.3 温度、湿度及pH值 在浸湿和加热下，种子中植酸可被降解，如浸湿和加热到60 ℃持续10 h可使干的小白豆中植酸减少90 %(Chang等，1977)，这主要是种子中自身植酸酶活性升高的缘故。Kemme等(1993)报道，用水浸湿日粮(添加微生物植酸酶)可提高钙和磷的消化率，因而湿法喂猪这种技术不仅可以湿化饲料，而且可以促进酶的催化作用，提高日粮营养物质的利用率。
Simons等(1990)报道，低pH的发酵乳清有助于提高脂类饲料中植酸酶的活性；Heijen等(1993)亦报道日粮中添加乳糖可明显提高微量元素的吸收。这主要是由于其pH适合于酶的水解作用。
2.1.4 植物的细胞壁 植酸酶欲起催化作用首先得与植酸自由结合，因而细胞壁破裂使得植物组织中植酸释放出来，是酶与底物结合的先决条件。Han(1988)发现用溶细胞酶溶解细胞可使植酸酶的水解作用进一步升高。
2.1.5 酶活的抑制物和激活物 棉籽粕中的棉酚在肠道中可降低植酸酶活性。作为酸性磷酸酯酶的抑制物—NaF，对豆科植酸酶也起抑制作用(Sutardi等，1986)。Zn2+、Fe3+和Cu2+盐对豆科中的植酸酶起抑制作用，而Fe2+对酵母植酸酶有轻微的激活作用(Nayini等，1984)。Mg2+、Ca2+和Co2+可激活菜豆和小麦的植酸酶(Pears，1953)，Ca2+能使花粉中植酸酶的活性提高近3倍(Hara等，1985；Scott等，1986)。
2.1.6 钙∶总磷的比率(Ca∶TP) Edwards等(1983)报道，当日粮中钙和磷增加时植酸磷利用率下降；Qian等(1996)报道，火鸡日粮中当Ca∶TP比大于1.4∶1时，生产性能和磷的利用率降低。因此植酸酶提高磷利用率的作用与日粮中钙水平有关(Lantzsch等，1995)，其作用机理有如下几个方面：1)高钙使得钙和磷形成不溶性盐，尤其当日粮中磷水平低于需要量时，从而降低了磷的吸收；2)高钙和植酸形成的螯合物不利于植酸酶的作用，从而降低植酸酶活性和效率(Wise,1983；Fisher，1992)；3)高钙可直接降低植酸酶的活性和效率(Bhandari,1980；Jongbloed等，1993；Lei等，1994)。
2.1.7 1，25-二羟维生素D3(1，25-(OH)2D3) Mitchell等((1995)报道，0～3周龄肉仔鸡日粮中添加5 μg的1，25-(OH)2D3或600 U/kg植酸酶可替代0.1 %的无机磷，当二者同时添加时可替代0.2 %，而且植酸酶和1，25-(OH)2D3在体增重、骨灰分含量和佝偻病方面存在明显互作(Mitchell等，1996)。Wasserman等(1973)报道，1，25-(OH)2D3可促进鸡和大鼠对磷的吸收；Edwards(1993)报道，添加1，25-(OH)2D3可提高鸡对植酸磷的利用率。因此一旦植酸酶将磷从植酸上释放出来，1，25-(OH)2D3就可促进肠道对磷的吸收。Edwards等(1995)报道，1，25-(OH)2D3可提高仔鸡对钙的利用，这样可以降低钙对植酸酶活性的抑制(Bhandari，1980；Jongbloed等，1993；Lei等，1994)，因而肠道中1，25-(OH)2D3可间接提高植酸酶的活性，这在鸡中得到了证实(Davies等，1970)，但对鸭(Edwards，1994)和产蛋鸡(Mitchell等，1996)还有待于进一步证实。
2.2 植酸酶的应用剂量 日粮中植酸酶的添加量依其植酸含量、动物品种及其他一些因素而定，如在蛋鸡饲料中当底物(植酸)浓度在0.18 %～0.20 %左右时，磷当量为300 U植酸酶=0.08 %～0.10 %的可利用磷，即有50 %的植酸被水解；而对肉鸡和猪则需500 U的植酸酶。肉仔鸡、猪(仔猪和生长猪)和产蛋鸡的推荐添加量分别为500～700、400～500和300～500 U/kg日粮。
酶的应用还存在酶最大反应剂量问题。以往研究结果表明，猪日粮中添加植酸酶的最大反应剂量为700～1200 U/kg(见表3)，在低磷日粮中平均为1000 U/kg。 此外植酸酶、1，25-(OH)2D3和日粮中Ca∶TP比是影响植酸降解和提高日粮中磷和钙利用率的重要因素(Qian等，1997)。如Ca∶TP比从2.0∶1下降到1.2∶1，可使植酸酶的作用增加16 %，提高钙、磷的消化率和血浆钙水平，增进骨骼性能，改善生产性能。 3.1 适宜的pH值 如常用的无花果曲霉菌植酸酶其最适pH为2.5和5.5，当pH低于2.5时其活性比pH在5.5时要下降48 %，因而这使得如何在胃肠pH条件下保持酶的最大活性成了问题。
3.2 酶的耐热性 虽然植酸酶有较高的耐热性，但在70 ℃下制粒酶活性也有较大的损失。这已成为植酸酶能否在高温制粒和高温灭菌、消毒的现代饲料加工工业中得到广泛应用的关键问题之一。 | 
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发表于 2008-4-24 15:37:28
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