植酸酶在饲料中的应用及其研究进展
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。它对提高饲料中磷利用率，提高动物的生产性能，以及减轻高磷粪便对环境水域的磷污染有重要意义。本文综述了植酸酶在饲料中的应用现状及工业化生产方法，讨论了其进一步的研究发展方向。
植酸酶是一种水解酶，它能将植酸磷（六磷酸肌醇）降解为肌醇和无机磷酸。此酶分两类：3-植酸酶和6-植酸酶。植酸酶广泛存在于植物和微生物中。磷在植物中的主要存在形式为植酸磷，由于植酸磷不能被单胃动物直接利用，从而造成磷源浪费和形成高磷粪便污染环境。另外，植酸磷还是一种抗营养因子，它在动物胃肠道的消化吸收过程中会与多种金属离子如Zn2+、Ca2+、Cu2+、Fe2+等以及蛋白质螯合成不溶性复合物，降低了动物对这些营养物质的利用。因此，开展饲用植酸酶的研究，对提高畜禽业生产效益及降低磷对环境的污染有重要意义。１植酸酶的来源及酶学性质
早在1907年Suzuki等就在谷粮中发现了具有植酸酶活性的磷酸酶。第一个纯化的植酸来源于麸皮，研究发现它虽具有植酸酶活性，但植酸并不是它特异性底物。来源于植物的植酸酶均属于６－植酸酶，最适pH范围在5.0~7.5，在单胃动物酸性的胃环境中不起作用。60年代末植酸酶的研究转向最适pH为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。
许多微生物都能产生植酸酶，尤其在曲霉属中。1968年Shien等从68个土样中对2000个菌株进行考察发现，在所用的22株黑霉菌中有21株能产生植酸酶。第一个被分离纯化的植酸酶来源于Aspergillus terreus NO.9A-1,它的最适pH为
４.5，最适反应温度为70℃,此酶在pH1.2~9.0均能稳定维持活性。从此以后，陆续从十几种微生物中分离得到植酸酶，其中来源于Ａ.ficcum
NR-RL3135(A.niger var.awamori)的植酸酶phyA具有较好的耐热性，在酸性的条件下有较高酶活性，被认为是目前最具应用前景的饲用植酸梅，其酶学性质的研究也较为深入。
植酸酶phyA属于３－植酸酶，是一种糖基化蛋白，表观分子量为85KD。它的最适pH为2.5和5.5,最适反应温度为55℃。在37℃、pH2.5的条件下，以植酸为底物的Ｋm值为50mmol,Ca2+、Fe2+对酶活性无影响,Mn2+、Co2+有激活作用，能使酶活性分别提高30%和13%。Cu2+、Zn2+、Fe2+、Cu+对酶活性有抑制作用，其中前两种为非竞争性抑制，后两种为竞争性抑制。对酸性磷酸酶有抑制作用的抑制剂如Ｌ（＋）－酒石酸对它却没有抑制作用。它是目前发现的比活性最高的植酸酶之一，它降解植酸磷形成的终产物是单磷酸肌醇和无机正磷酸。
２植酸酶在饲料中的应用效果
植酸酶对单胃动物的饲喂效果已在全世界范围内得到了确证。它的效果主要表现在两个方面。
２.1 提高植酸磷的利用率
家禽和猪饲粮中添加植酸酶和添加无机磷的对比试验表明，使用植酸酶可替代饲粮中一部分无机磷。至于替代的比例，由于受多方面的影响，结果差异较大。对鸡和猪的植酸酶推荐添加量300~500U/kg日粮。赵君梅等研究发现在雄性雏鸡的饲料中应添加600U/kg的植酸酶才可满足需要。
据Cronwell等报道，在猪的玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶，粪便中排磷量减少34%~54%。Simons等(1990)在肉鸡的玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶，粪尿
中排磷量减少17%~42%。Bilyarin(1994)在蛋鸡日粮中添加植酸酶，粪尿排磷量减少40%。
2.2消除植酸对矿物元素和蛋白质的抗营养作用
植酸有很强的络合力，能与Ca、Zn等金属离子及蛋白质鳌合成稳定的复合物，从而降低这些营养成分的利用。植酸酶水解植酸，从而破坏了它对矿物元素和蛋白质的络合能力，使被络合的矿物元素因此而大量地被释放出来，同时由于植酸-蛋白质络合之间的键断裂，也可使蛋白质从络合物中释放出来。Mohanna等（1990）等报道，日粮中增加植酸酶可降低植酸对Zn利用的不利影响。 3 植酸酶的生产
植酸酶的生产方法常见的有两种：一直接从植物组织中提取，但由于含量太少，难以大量生产，故没有什么商业意义；二是通过微生物发酵而制得的生物酶制剂，这种方法制得的酶平均活性可高达20%。
生产植酸酶的微生物以黑曲霉菌为主要菌种，使用土豆、葡萄糖为培养所需的原料，以稻壳、麸皮、无机氮和无机盐等作培养基而制备。其工艺流程为：试管斜面菌三角瓶种子试盘种子
主原料混料高温灭菌冷却接种通风培养水、无机氮、无机盐等
酶粉干燥浓缩提取母液
粗酶制品制粒粉碎干燥
质量指标：棕黄色外观的细小颗粒，分散性好，有发酵物的天然风味，无霉变味，无异味。酶活力单位约65U/g，重金属含量符合国家饲料添加剂要求。注：酶活测定方法为，在植酸酶的作用下，用Taussley-Schoor试剂按Har Land 方法比色测定植酸（或盐）释放的无机磷量。植酸酶的活力单位定义为：在测定条件下，释放1μmol/min无机磷的酶量。
使酶制剂在动物正常体温下具有高酶活性又耐短暂的制粒高温，是目前急待解决的问题。在耐热性方面一种简单有效的方法就是对酶进行后加工处理，研究酶的
包被技术，使酶免受制粒的高温的破坏，包衣在动物胃中又可被消化而释放出酶。目前一些商品的植酸酶就是采用这种技术，但它的加工成本较高。
随着基因工程技术的发展，有可能解决此问题，Pasamontes等在1997年首次从真菌Aspergillus fumigatus克隆出耐高温植酸酶基因，经重组表达发现，此酶在100℃高温处理20分钟,酶活仅损失10%左右,而且它作用的pH范围广，从2.5到8均可有效水解植酸。
对植酸酶基因工程的另一研究热点是培育转基因植物，使其本身含有丰富的植酸酶。Jan等将来源于A.niger的植酸酶基因phyA转移到烟草中，结果在烟草种子中检测到了植酸酶活性。其表达积累量可达到种子中可溶性蛋白的1%。动物饲喂试验表明，其效果与饲料添加等量的植酸酶相当。另外，储藏在种子的植酸酶具很好的热稳定性，将种子磨粉加工，室温下储存一年，植酸酶仍有很好的生物活性。
4 结束语
植酸酶主要应用于单胃动和水产养殖类动物，需求量大。我国目前还没有商品化的植酸酶生产。但是，植酸酶在我国的推广使用将具有极为重要的意义。第一，能减轻土壤、水域的磷污染。我国每年从畜禽粪便中排出的磷达250万吨之多，是水体富营养化污染罪魁祸首之一。第二，能缓解我国磷资源匮乏、磷供应不足的局面，这对我国这种严重缺磷的国家而言，有着更为重要的社会效益和生态效益。
加强开展植酸酶的研究，积极寻求解决目前植酸酶生产成本过高、植酸酶性质不能满足动物营养及饲料加工的要求等问题的方法，从而促进植酸酶的产业化生产与其在养殖业中的广泛应用，应用我国饲料科技工作者研究的主要方向之一。
植酸酶在饲料中的应用及其研究进展 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。它对提高饲料中磷利用率，提高动物的生产性能，以及减轻高磷粪便对环境水域的磷污染有重要意义。本文综述了植酸酶在饲料中的应用现状及工业化生产方法，讨论了其进一步的研究发展方向。 植酸酶是一种水解酶，它能将植酸磷（六磷酸肌醇）降解为肌醇和无机磷酸。此酶分两类：3-植酸酶和6-植酸酶。植酸酶广泛存在于植物和微生物中。磷在植物中的主要存在形式为植酸磷，由于植酸磷不能被单胃动物直接利用，从而造成磷源浪费和形成高磷粪便污染环境。另外，植酸磷还是一种抗营养因子，它在动物胃肠道的消化吸收过程中会与多种金属离子如Zn2+、Ca2+、Cu2+、Fe2+等以及蛋白质螯合成不溶性复合物，降低了动物对这些营养物质的利用。因此，开展饲用植酸酶的研究，对提高畜禽业生产效益及降低磷对环境的污染有重要意义。１植酸酶的来源及酶学性质 早在1907年Suzuki等就在谷粮中发现了具有植酸酶活性的磷酸酶。第一个纯化的植酸来源于麸皮，研究发现它虽具有植酸酶活性，但植酸并不是它特异性底物。来源于植物的植酸酶均属于６－植酸酶，最适pH范围在5.0~7.5，在单胃动物酸性的胃环境中不起作用。60年代末植酸酶的研究转向最适pH为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。 许多微生物都能产生植酸酶，尤其在曲霉属中。1968年Shien等从68个土样中对2000个菌株进行考察发现，在所用的22株黑霉菌中有21株能产生植酸酶。第一个被分离纯化的植酸酶来源于Aspergillus terreus NO.9A-1,它的最适pH为 ４.5，最适反应温度为70℃,此酶在pH1.2~9.0均能稳定维持活性。从此以后，陆续从十几种微生物中分离得到植酸酶，其中来源于Ａ.ficcum NR-RL3135(A.niger var.awamori)的植酸酶phyA具有较好的耐热性，在酸性的条件下有较高酶活性，被认为是目前最具应用前景的饲用植酸梅，其酶学性质的研究也较为深入。 植酸酶phyA属于３－植酸酶，是一种糖基化蛋白，表观分子量为85KD。它的最适pH为2.5和5.5,最适反应温度为55℃。在37℃、pH2.5的条件下，以植酸为底物的Ｋm值为50mmol,Ca2+、Fe2+对酶活性无影响,Mn2+、Co2+有激活作用，能使酶活性分别提高30%和13%。Cu2+、Zn2+、Fe2+、Cu+对酶活性有抑制作用，其中前两种为非竞争性抑制，后两种为竞争性抑制。对酸性磷酸酶有抑制作用的抑制剂如Ｌ（＋）－酒石酸对它却没有抑制作用。它是目前发现的比活性最高的植酸酶之一，它降解植酸磷形成的终产物是单磷酸肌醇和无机正磷酸。 ２植酸酶在饲料中的应用效果
中国饲料2010年第20期 植酸酶广泛存在于动物、植物和微生物中，能将植酸分解为肌醇和无机磷的一类磷酸单脂水解酶。文章介绍了植酸酶活性的测定方法，除了以前的传统方法外，近10多年植酸酶活性检测出现了许多新的方法，如近红外光谱法、琼脂平板法、酶联免疫吸附法、生物传感器法、高效液相色谱法等，这些新方法为植酸酶活性测定开辟了新的检测途径。 1植酸酶活性测定方法的发展及意义 1.1植酸酶活性测定方法的发展植酸酶发现至今已经有100余年，植酸酶的研究已经取得了丰硕的成果。回顾植酸酶活性的测定方法：1925年Fiske-SubbaRow法，即钼黄法，因由Fiske和SubbaRow两人发现，所以早期钼黄法也叫Fiske-SubbaRow法；1943年Holman等发现了硫酸亚铁-钼蓝法，曾在国外许多国家发展为植酸酶测定的标准方法，至今还在许多研究中采用（Fu等，2008；Huang等，2008）；1981年Heinonen和Lahti 建立了丙酮-磷钼酸铵法。植酸酶活性的测定方法除了这些传统的方法外，近10多年来随着科学技术和检测手段的提高，植酸酶活性分析检测及标准化方面出现了许多新的方法，并颁布了新的标准，如近红外光谱法（NIR）、琼脂平板法、酶联免疫吸附法（ELISA）、生物传感器法、反相高效液相色谱法（RP-HPLC）等。 1.2植酸酶活性测定意义植酸酶没有特定光吸收波和鉴定试剂，所以植酸酶的分析和活性测定比较困难（Lasztity等，1990）。动、植物植酸酶的提取、分离纯化，微生物植酸酶菌株的筛选，基因工程植酸酶表达产物等研究中都需要测定植酸酶活性。随着植酸酶在饲料中的广泛应用，饲料管理部门、饲料质检机构、科研部门以及生产企业均面临植酸酶定量测定的工作。目前存在着植酸酶酶活单位混乱、检测手段落后，测定结果误差大等一些问题，所以规范植酸酶酶活性定义和检测方法势在必行。 植酸酶活性的定义方法主要有以下几种：（1）酶活定义为每分钟从一定浓度的植酸钠溶液中释放1μmol的无机磷为一个酶活单位。（2）酶活定义为每分钟从一定浓度的植酸钠溶液中释放1 nmol的无机磷为一个酶活单位。（3）酶活定义为每秒钟从一定浓度的植酸钠溶液中释放1nmol 的无机磷为一个酶活单位。（4）酶活定义为每小时从一定浓度的植酸钠溶液中释放1mg的无机磷为一个酶活单位。这四种定义中第一种的酶活单位最大，国外采用此种单位较多，我们称之为国际单位；第二种酶活单位是第一种的1000倍；第三种为第一种酶活单位的17倍；第四种与第一种酶活单位大小相近。 目前，植酸酶活性单位大多用FTU（fytase u-nit）表示。植酸酶样品在植酸钠浓度为5.0mmol/L、温度37℃、pH值5.50的条件下，每分钟从植酸钠中释放1μmol无机磷，即为一个植酸酶活性单位，以U表示。1994年该标准被AOAC（美国公定 植酸酶活性测定方法的研究进展 陕西理工学院陈琛 [摘要]本文综述了植酸酶的分析测定方法，包括传统的分光光度法及近年来新发展起来的近红外光谱法、琼脂平板法、酶联免疫吸附法、生物传感器法、反相高效液相色谱法等。 [关键词]植酸酶；测定方法；活性 [中图分类号]S816.17[文献标识码]A[文章编号]1004-3314（2010）20-0016-03 [Abstract]This article gave a review on determination methods of phytase activity.These methods include traditional spectrophotometry，near infrared spectroscopy，enzyme-linked immunosorbent assay，agar plate assay，biosensor method re-versed-phase high performance liquid chromatography. [Key words]phytase；method for determining enzyme activity；activity 16
植酸酶及其生产应用 植酸即肌醇六磷酸，作为磷酸的储存库，广泛存在于植物中。植物组织中的磷主要是以肌醇六磷酸钠的形式存在，难以被单胃动物吸收。而且，肌醇六磷酸分子可以螯合金属离子，其作用相当于抗营养因子，抑制了营养的吸收。没有被充分的利用磷，通过动物排泄进入水体最终导致水体富营养化。 植酸酶是水解植酸及其盐类生成肌醇和磷酸的一类酶的总称，破坏了植酸对矿物元素强烈的亲和力。因而，在动物饲料中添加微生物植酸酶正在逐渐被推广和应用，可以解决磷的利用问题。 一、植酸酶及其分类 植酸酶是对可水解植酸磷释放磷酸基团形成肌醇衍生物的一类酶的总称，属于磷酸单酯水解酶。 广义植酸酶包括三种类型：肌醇六磷酸-3-磷酸水解酶（3-植酸酶），肌醇六磷酸-6-磷酸水解酶（6-植酸酶）及非特异性的正磷酸酯磷酸水解酶（酸性磷酸酶），该类酶可将肌醇磷酸脂彻底分解成肌醇和磷酸。 根据植酸酶结构上的差异将植酸酶分为组氨酸酸性磷酸酶、β-螺旋植酸酶和紫色酸性磷酸酶。同时植酸酶还可根据酶的最适pH可分为酸性植酸酶、中性植酸酶、碱性植酸酶。 二、植酸酶来源 植酸酶是一种胞外酶，广泛存在于自然界中，在动物、植物、微生物中均有发现。在植物组织如谷物、豆类、蔬菜,特别是萌发的种子和花粉中都发现了植酸酶。此外，自然界中产植酸酶的微生物种类繁多,如细菌、霉菌、真菌等。 1．植物源植酸酶
1907年，Suzuki等在米糠内首次发现具有植酸酶活性的磷酸酶。到目前为止，已经从小麦、大豆、玉米、水稻分离纯化得到植酸酶。 研究表明，当温度在47~62℃时植物源植酸酶酶活较稳定，但当温度达到70℃以上，酶活几乎完全丧失。而在饲料的加工过程中制粒温度高（80~90℃），显然植物源植酸酶不适合应用到饲料添加剂中。 2．动物源植酸酶 动物源植酸酶主要存在于哺乳动物的小肠和脊椎动物的红细胞中，其活性一般较低。 研究表明，鼠、牛、鸡、人肠道黏膜中的植酸酶最适pH分别为7.0、8.2~8.4、7.5~7.8、7.4，且体内或体外条件对动物源植酸酶活性影响较大，可能和碱性磷酸酶是属于同种酶，但对该酶亚基结构了解甚少。 3．微生物源植酸酶 目前，陆续发现各种产植酸酶的微生物，如枯草芽胞杆菌、假单孢杆菌、大肠杆菌、乳酸杆菌、克雷伯氏菌、黑曲霉、米曲霉、根霉、酵母等。不同菌种产植酸酶能力不同，研究表明，在土样产植酸酶的菌株中，真菌代谢磷的能力比细菌更高效。由于来源于微生物的植酸酶作用范围广，且微生物源植酸酶较适用于胃pH呈酸性的单胃动物及一些鱼类等，稳定性好，易规模化生产，使其成为研究的集中点。以下主要讨论关于微生物源植酸酶的生产及分离纯化技术。 三、植酸酶的应用 植酸酶作为一种新型饲料添加剂，在动物营养及环境保护等领域具有很大的应用潜力。植酸酶最主要的应用是作为饲料添加剂提高磷的利用率，减少环境中磷的排放。当前，植酸酶正被大量运用到不同的生物技术领域。 中国植酸酶产业在饲料添加剂领域的发展日渐成熟，在科研、创新和应用等方面也形成了较完整的体系，已经发展成为最为完善的饲用酶制剂产业。 1．饲料工业中的应用 植酸酶一般只适于在单胃动物中使用。反刍动物由于瘤胃微生物能合成植酸酶，因此在饲料中一般不需要使用植酸酶。植酸酶作为饲料添加剂已经广泛应用到猪、家禽、鱼饲料中，多数研究中发现，植酸酶可以释放磷酸盐中的磷。同时因其可提高不同营养物质的利用度，不同来源的植酸酶常被单独或混合使用在饲料工业领域中。饲用植酸酶已经成为工业酶产业中增长势头最快的一类且正呈逐年上升之势。 Simons等的研究已经表明在玉米、豆粕日粮中添加植酸酶，可使磷的利用率提升60％，粪便中磷的排出量减少了50%。值得注意的是，2009年由中国农业科学院生物技术研究所培育的转植酸酶基因玉米获得生产应用的安全证书，是世界第一例获得生产应用许可的转植酸酶基因玉米。该转植酸酶基因玉米加工成饲料后仍然保留了大部分植酸酶活性，可分解饲料中的植酸，不但可释放出无机磷，还可减少饲料中磷酸氢钙的添加量，减少动物排泄物中磷的排放。 2．食品工业中的应用 在人类食品中添加植酸酶，市场上还没有相关的食品开发报道。谷物中存在的植酸可抑制很多矿物的吸收，在人的小肠里植酸酶活性非常低，难以利用食物中的植酸盐。此外，虽然人的小肠黏膜中具有植酸酶和碱性磷酸酶，但在植酸盐的降解中却不起作用，所以食物中的植酸酶在水解植酸盐过程中扮演重要角色。体外模仿生理条件的实验表明，植酸酶通过对植酸的水解可使铁的利用率提高67％~98％。此外，植酸对锌的利用率也有影响。在体内，锌离子和植酸形成螯合物，降低了其利用率。谷物食粮中植酸存在是造成人体缺锌的因素之一。因而在食品中添加植酸酶可有效增强它们的营养价值。 3．作为土壤改良剂
植酸酶的来源与应用 1 植酸酶的来源 1. 1 植物来源的植酸酶植酸酶最早是在植物中发现的,早期的研究都集中在植物和动物器官中。尽管植酸酶存在于多种植物的种子和花粉中,其活性却因植物的种类不同而有很大差别, 如在豆类、谷类和油料作物中,植酸酶的活力一般都较低。许多谷物饲料中含有一定数量的植酸酶,如小麦来源的植酸酶可以使含小麦日粮中的植酸磷降解,但它们的酶活性变异很大。在机械制粒过程中小麦的植酸酶活性并未被破坏。在含豆科籽实的日粮中,鸡可以产生利用植酸的适应性,肉鸡降解植酸磷的能力受日粮钙[3]和磷[4]水平的影响,但玉米、高粱和油籽饼中的植酸酶活性很低[5] 。Viveros 等[6] 测定了24 种饲料的植酸酶活性,发现黑麦籽实的酶活性在所有谷物籽实中最高,其活性超过5 000 U/ kg ,黑小麦2 030 U/ kg ,小麦1 500 U/ kg ,而玉米胚、燕麦和高粱籽实几乎无植酸酶活性(小于100 U/ kg) 。此外,来源于植物的植酸酶多属于62植酸酶, 最适pH 值在5. 0～7. 5 , 不适合在单胃动物的酸性胃中起作用, 而且植酸酶在植物中含量较低,因而从应用角度出发,自20 世纪60 年代末植酸酶的研究转向最适pH值为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。 1. 2 动物来源的植酸酶动物植酸酶存在于哺乳动物的红血球和血浆原生质中。比起植物和微生物植酸酶, 动物植酸酶方面的研究非常少,Patwardhan[7]首先证实小白鼠有从植酸磷释放磷的能力,从此,大量研究证实不同动物的小肠黏 膜具有植酸酶活性[8] 。植酸酶活性存在于小肠黏膜的刷状缘,十二指肠的酶活性最高。尽管在小鼠、鸡和牛的肠粘膜上植酸酶降解植酸盐的活性已得到证实,已测定了人体部分组织中植酸酶的活性,但仍不了解植酸酶在人胃和小肠中降解植酸盐的活性如何。有学者认为哺乳动物小肠中的植酸酶与碱性磷酸酶相同,因为碱性磷酸酶确实有水解植酸磷的作用,而且两种酶有类似的亚细胞分布,它们对镁、锌的依赖性以及最适pH 值也类似,两种酶的活性都受日粮因素如维生素D 或低磷水平的修饰。但是其他的一些证据又支持两种酶是不同的酶,如酶的底物依赖性不同,被苯丙氨酸和氟化钠的抑制特性不同。还有一个值得探讨的问题就是动物来源的酶是否是动物体内的微生物产生的。动物来源的植酸酶活性受动物的遗传特性和日粮营养因素的影响,如小白鼠的酶活性比兔的高[9] 。小白鼠成年后的酶活性比幼鼠的低,相反,猪和鸡则随年龄的
植酸酶的作用及其应用 摘要：磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。家畜必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动。本文简要的介绍了植酸酶的来源、作用，并阐明了植酸酶在不同动物不同生长阶段添加植酸酶对其生产性能、饲料利用率的影响，以及植酸磷影响植酸磷作用的因素 关键词：植酸酶生产性能饲料利用率 磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。畜禽必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动,单胃动物(猪、鸡)饲料中植物性饲料所占比例很大,虽然饲料中总磷含量较高,但可被单胃动物利用的有效磷却不足。谷物饲料中磷的主要以植酸和植酸盐的形式存在,绝大多数单胃动物不能充分消化、利用植酸和植酸盐中的磷, 这不仅增加了饲养成本而且,未被动物消化吸收的磷还会对环境造成污染。此外,植酸盐能络合某些营养物质,降低其在动物体内的消化吸收率, 是一种抗营养因子。 因此，因此就需要在畜禽的饲料中需要添加一种易于被肠道消化的磷饲料。通常添加无机态的磷酸氢钙。但是磷酸氢钙是不可再生的矿物资源，并且在市场上的价格很昂贵，最近的研究表明,日粮中添加植酸酶可取代磷酸氢钙，他可分解植酸和植酸盐，促进饲料中植酸和植酸盐的分解，使与磷及磷酸根结合的内源性酶和其他营养素得以释放和利用，减少粪磷对环境的污染，节省无机磷酸盐的添加。提高植物性饲料中磷的利用率。[1] 1植酸酶 1.1植酸酶的来源 在自然界中,植酸酶广泛存在于动植物组织和微生物中。相对于植物和动物来源的植酸酶说，来源于微生物的植酸酶作用范围广和稳定性较好，易规模化生产，畜禽日粮中植酸酶的来源主要有两个途径： 1) 有些植物及其加工副产品本身含有较高活性的植酸酶，如小麦和小麦麸本身
植酸酶及其生产概述 李大刚 1 张秉胜 2 张广民 1 （ 1 东北农业大学动物营养研究所哈尔滨 150030 2 大连翔大科技股份有限公司 116620 ） 磷在畜禽营养中发挥着重要的作用，是机体重要的结构成分，同时参与机体诸多重要的生理、生化过程。例如，在能量代谢、碳水化合物代谢、氨基酸和脂肪代谢、神经组织代谢、骨骼生长以及脂肪和其他脂类运输方面起着重要作用。因此，如果日粮中磷缺乏或不足，会引起生长缓慢或停滞，出现骨病，甚至死亡等严重后果。饲料原料中含有大量的磷，但一般谷物中60%以上的磷以植酸磷形式存在而不能为单胃动物所利用。而植酸酶是一类催化植酸（肌醇六磷酸酯）及植酸盐水解成无机磷和肌醇的酶的总称。植酸酶不但可以使单胃动物利用有机磷，还可减少磷的排出，减轻环境污染，所以植酸酶引起众多科研工作者的广泛关注。 1 植酸酶的应用 猪、禽等单胃动物饲料的主要原料是玉米、豆粕、糠麸、棉籽粕、菜籽粕等，它们所含的磷大部分以植酸磷形式存在，占总磷的60%～90％。但是单胃动物的饲料中，植酸具有强烈的抗营养作用，其原因是：(1)单胃动物缺乏分解植酸的酶类，因而无法利用植酸中的磷。(2)由于植酸上的磷酸基团呈负电性，它与一些阳离子如Ca 2+ 、Mg 2+ 、Zn 2+ 、Cu 2+ 、Mn 2+ 、 Fe 2+ 和K +等有很强的螯合能力，形成不溶性盐，从而影响畜禽对这些矿物元素的吸收和利用，因而降低了这些矿质元素的生物效价。(3)植酸上的磷酸基团还可以与饲料中的蛋白质、氨基酸、淀粉和脂质等物质上的阳离子基团结合，使其溶解性降低，从而影响畜禽对这些营养物质的消化率，降低蛋白质的生物有效性。(4)植酸还可以与动物体内的蛋白质，如淀粉酶，胃蛋白酶，胰蛋白酶和酸性磷酸酶等结合，降低这些酶的活性，使整个日粮的养分利用率降低。(5)植酸对维生素也存在不利影响。因此动物采食高植酸含量的饲料后常表现厌食、消瘦、繁殖机能衰退等。 表1 某些饲料原料中磷的含量及利用率(NRC，1994) 植酸酶用于饲料，可以提高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，并能解除植酸抗营养作用，从而提高饲料消化利用率。表1列举了几种常用动物饲料原料中磷的存在形式和畜禽利用情况，从表中可以看出这些原料中磷的利用率比较低。如果植酸磷能够被充分利用，则日粮中的磷含量已基本可满足畜禽营养需要，可较少甚至不用再额外添加无机磷。 2 植酸酶的分子生物学特性 植酸酶属于磷酸单酯水解酶，是磷酶的一种特殊类型。植酸酶广泛分布于自然界，存在于微
植酸酶在畜禽饲料中的应用 发表时间：2009-7-22 16:38:26访问次数：216 植酸盐的化学名称是肌醇六磷酸盐，广泛存在于谷物、豆类和油料作物中。植酸盐中的磷称为植酸磷，在谷物、豆类和油料作物中含量约为1%~2%，约占总磷的60%~80%。植酸盐非常稳定，由于单胃动物本身不能分泌分解植酸盐的植酸酶，故植酸磷基本无法被单胃动物利用，造成饲料中磷相对不足，需另外添加无机磷，同时，饲料中大量没有被利用的磷随粪便排出体外，造成环境污染。 植酸酶属于磷酸单酯水解酶，可催化植酸盐的水解，使植酸盐中的磷以磷酸根的形式分离出来从而被动物吸收，提高磷的利用率，降低环境磷污染。 2 植酸酶的种类、特性、作用机理、酶活单位和当量值 2.1 植酸酶的种类 ①.按来源不同可分为微生物植酸酶、植物性植酸酶和动物性植酸酶。 ②.按作用方式不同可分为3－植酸酶和6-植酸酶。3-植酸酶，存在于植物、霉菌和细菌中，需Mg2+参与反应，性质稳定，耐酸、耐高温，在饲料工业中已被广泛使用； 6－植酸酶只存在于植物中，适宜pH范围5.0~5.5，对温度较敏感，在60℃~65℃以上极易被破坏。 ③.按加工工艺不同可分为粉状、颗粒状和液体状植酸酶。粉状植酸酶在高温、高湿环境中易失活；脂肪包被颗粒型植酸酶在高温下脂肪膜易被融化，使植酸酶被释放出来而失活；因植酸酶在饲料中添加量极小，对喷涂精度要求高，故液体状植酸酶在饲料工业中较少使用；经特殊镶嵌成型的颗粒状植酸酶，热稳定性高，储存期长，在动物体内释放速度快，流动性好。 ④.按酶促反应的PH有效作用范围可分为酸性植酸酶和中性植酸酶。适用于畜禽的pH2.5-5.5有效作用范围为酸性植酸酶，适用于鲤科鱼类的pH7.0~7.5有效作用范围为中性植酸酶。 2.2 植酸酶的特性 植酸酶属于磷酸单酯水解酶，是一种特殊的酸性磷酸酶，适合的pH值在4~6之间，对温度的适应性
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
不同酶制剂的特点及在饲料生产中的使用 饲用酶制剂的使用效果现已毋庸置经，它既能提高饲料的消化率和利用率，提高畜禽及鱼类的生产性能，又能减少畜禽摄泄物中的氮、磷的摄泄量，保护水体和土壤免受污染，因而饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的“绿色”饲料添加剂，在21 世纪将有着十分广阔的使用前景。 根据国内外多年研究和使用实践，我们认为在饲料中使用酶制剂有以下几点原因： 1、改变肠道内的物理化学性质，如降低食糜粘度 2、破坏细胞壁，使营养物质更易被动物消化酶消化 3、去除抗营养因子 4、补充内源酶的不足，如幼龄动物及应激状态下 5、更利于特定营养在动物在小肠内的吸收 6、提高谷物加工副产品的营养价值 7、降低排泄物的水分含量 8、减少营养物质的浪费，提高消化率 9、影响胃肠道内微生物的构成，平衡肠道菌群 尽管酶制剂的作用已经为人们所认识，但是由于酶制剂生产的特殊性，比如使用不同的菌种，不同的生产方式（固体发酵或者液体发酵），同一种发酵方式中的不同生产条件和对生产条件控制的能力的差异以及最终产品的测定条件的巨大差异都给广大酶制剂的用户带来了一定的难度，很难从表观上去简单判别哪种酶制剂产品是适合自己的。那么，抛开产品的差异，我们在决定饲料中使用酶制剂种类时至少应考虑以下的因素： 1、首先要考虑到是饲料的组成，主要考虑以下因素： ?谷物及蛋白饲料原料的种类 ?谷物及蛋白饲料原料的配比 ?谷物及蛋白饲料原料中抗营养因子的水平（根据来源、天气和土壤情况而不同） 2、考虑到因素是动物本身的因素，特别是日龄因素和品种。 一般来说，可推荐下面的组合 ?使用木聚糖酶在阿拉伯木聚糖丰富的饲料中 ?使用β- 葡聚糖酶在β- 葡聚糖丰富的饲料中 ?使用淀粉酶在淀粉含量高的饲料中
酶制剂——植酸酶 早在1915年，Anderson提出天然植酸磷利用率不同于化学分离纯化产品的一个可能原因是饲料成分中存在水解植酸磷为无机磷的酶——植酸酶，并对植酸酶的来源、理化特性及作用机理进行了研究，从而引起了许多学者的广泛关注。近年来，随着发酵工程和生物技术的迅速发展以及人们环境保护意识的提高，采用DNA重组技术使微生物产生植酸酶活性大幅度提高，大大降低了植酸酶生产成本，从而使之得到广泛应用。植酸酶现已成为饲料酶制剂研究的一个热点，尤其在一些畜禽饲养密度大、环境污染严重的国家如美国、加拿大、芬兰、荷兰、法国、瑞士等。许多科学家对这一课题的研究很感兴趣，欧洲、北美和其它地区对此的兴趣也与日俱增。1994年欧共体、美国、芬兰、丹麦、德国等国的生产企业均前后推出各种植酸酶制剂,并利用DNA重组技术获得生产植酸酶的工程菌,为广泛应用植酸酶提供了可能。 一、植酸酶结构及性质 植酸酶，又称为肌醇六磷酸水解酶，是一种可使植酸磷复合物中的磷变成可利用磷的酸性磷酸酯酶。植酸酶广泛存在于动植物组织中，也存在于微生物（细菌、真菌和酵母）。目前分离出的植酸酶主要有两种：3-植酸酶（EC 3.1.3.8）和6-植酸酶（EC 3.1.3.26），前者最先水解的是肌醇3号碳原子位置的磷酸根，主要存在于动物和微生物；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。因此，动物胃肠道可能有三种来源的植酸酶，但主要来源于饲料本身以及来源于微生物合成。 大量高浓度的植酸酶主要存在于无花果曲霉和黑曲霉与小麦麸的培养物中。因此饲料植酸酶的生产目前主要使用微生物曲霉菌株。霉菌植酸酶分子量一般在60 ~ 100KDal之间，曲霉植酸酶分子量较大。如土曲霉为214Kdal，无花果曲霉为85 ~ 100KDal，黑曲霉为200KDal。细菌植酸酶分子量一般较小，如大肠杆菌为42Kdal，枯草杆菌为38KDal。霉菌植酸酶通常有一个最适pH，在4.2 ~ 5.5范围内。细菌植酸酶最适pH稍高一些。据报道,某些霉菌植酸酶，特别是曲霉植酸酶具有多个最适pH值。酶的最适温度因酶来源不同而有差异。霉菌植酸酶适宜温度通常在45 ~ 57℃范围内，黑曲霉为53℃，无花果曲霉为55℃。
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
植酸酶的研究 一：植酸酶的概念 植酸酶又称肌醇六磷酸水解酶，是一种能降解植酸及其盐类的酯酶，属于蛋白质，是磷酸单脂水解酶。其具有特殊空间结构，能够依次分离植酸分子中的磷，将植酸（盐）降解为肌醇和无机磷，同时释放出与植酸（盐）结合的其他营养物质。 二：植酸酶的发现 植酸酶广泛存在于动物、植物和微生物中，而植物、动物中的植酸酶含量低，所以人们对植酸酶的研究重点转向了酶含量较高的微生物。 目前市场所售植酸酶制剂绝大多数属于微生物植酸酶。自然界中许多微生物（丝状真菌、酵母和细菌等）都能产生植酸酶，尤其是米曲霉和黑曲霉都能分泌具有高活力的植酸酶。 三：菌种选育 以黑曲霉霉菌为例从中得到植酸酶： 1.) 采样：可以从植株、果实中采样。 2). 产植酸酶菌株的分离筛选 分离培养基（%）：植酸钙0.1，葡萄糖3.0，硝酸铵0.5，硫酸镁0.05，硫酸锰0.005，硫酸亚铁0.005，氯化钾0.05 分离样品稀释后涂平板，一定温度培养2—5天，产植酸梅的菌株水解植酸钙形成透明圈，以透明圈与菌落直径之比为粗筛的依据。粗筛菌株发酵，测定发酵产物植酸酶的活性，保留活性高的菌株进一步研究。 3). 产酶菌株的诱变 采用紫外线照射对分离菌株进行诱变，将诱变后的菌体做适当稀释后涂布于平板上，培养2—3d后，挑取单菌落接种到活化斜面上，用摇瓶进行初筛和复筛。 细胞破碎提取粗酶液，适当稀释后测酶活（植酸酶活性单位定义：37摄氏度，pH5.5的条件下，1分钟从底物释放1mol无机磷所需要的植酸酶量）。 4). 产酶条件优化 （1）原料配比对产酶的影响麸皮和米糠为畜禽常用的饲料，具有来源广泛价廉等特点，同时还富含植酸盐，对植酸酶的产生有一定的诱导作用。用不同比例麸皮和米糠混合物配制发酵培养基，接种后培养96h，测其酶活。 （2）起始pH值对产酶的影响选用不同起始pH值（4.5，5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0）发酵培养基，接种后培养96h，测其酶活。 （3）培养温度对产酶的影响在不同温度（25,30,35,40,45摄氏度）下接种培养96h，测其酶活。 (4)培养基含水量对产酶的影响培养基加水量选用10个（40,45,50,55,60,65,70,75,80,85%）梯度，接种后在30摄氏度培养96h，测其酶活。 （5）硫酸铵的流加量对产酶的影响在发酵过程中采用流加硫酸铵的形式补充一定的N 源 四：酶的提取及分离纯化 1）提取方法：
酶在饲料方面的应用 最早记载科学描述外源性酶制剂在动物营养中的作用可追溯到20世纪20年代，在此后的30年里，科学家开始研究外源酶在家禽饲料中的应用，并达到了广泛应用。 酶在动物体内消化与新陈代谢过程中起着非常重要的作用。动物能分泌到消化道内的酶主要属于蛋白酶、脂肪酶类和碳水化合物酶类。在消化酶的作用下，底物大分子物质（如蛋白质、脂肪、多糖等）降解为易被吸收的小分子物质，如寡肽、氨基酸、脂肪酸、葡萄糖等。饲用酶制剂大致可分为消化酶和非消化酶两大类。非消化酶是指动物自身不能分泌到消化道内的酶，这类酶能消化动物自身不能消化的物质或降解一些抗营养因子，主要有纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、植酸酶、果胶酶等。消化酶是指动物自身能够分泌的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶类等。 饲用酶制剂不仅能消除饲料抗营养因子的有害作用，促进养分的消化和吸收，提高畜禽的生长速率、饲料转化效率和增进畜禽健康，而且能减少养殖业排污中氮、磷的排放，保护生态环境。应用饲用酶制剂是现代化养殖业中经济效益与生态效益兼顾的重要科学技术措施。 饲用酶制剂的商业化应用在国外约有10余年的历史。英国20世纪90年代初酶制剂在鸡饲料中添加率几乎等于零，而现在95%以上的鸡饲料都添加酶制剂。中国如以珠海溢多利公司1992年推出溢多酶作为饲用酶商业化应用的起点，饲用酶制剂在中国的应用也有10 多年历史。 目前中国饲用酶制剂的市场已经初步形成，并在逐步发展。在中国销售饲用酶制剂的国外公司有近10家，其产品有：芬兰国际饲料公司的爱维生和保安生系列产品，芬兰安特罗斯公司的安特复合酶、植酸酶系列产品，罗氏公司和德国巴斯夫公司的植酸酶产品等。 中国饲用酶制剂企业据不完全统计也有20余家，其产品有：广东珠海经济特区溢多利有限公司的溢多酶系列产品、广东肇庆华芬饲料酶有限公司的华芬酶系列产品、广东江门英恒生物饲料有限公司的英恒酶系列产品、江苏太糊酶制厂的太糊酶系列产品、吉林长春昆仑酶制剂厂的复合酶系列产品等。 一、饲料的组成 饲料原料中的脂肪和添加到饲料中的植物油或动物脂肪在肠道经过乳化后才能与胰脂酶充分接触从而得以消化吸收。不饱和脂肪有利于乳糜微粒的形成。不饱和脂肪酸含量高的植物油消化吸收率高于动物油，动物油中猪油消化率高于牛油。幼龄动物对饱和脂肪酸的消化吸收能力较差，随着周龄增大而提高。 饲料中多糖又可分为营养性多糖和结构多糖。营养性多糖主要是淀粉和糖原，结构多糖在植物性饲料中也指非淀粉多糖，主要是植物细胞壁组成成分，包括纤维素、半纤维素、果胶。半纤维素又包括β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露寡糖等。禾谷子实（如玉米、高粱、小麦和大麦等）是畜禽饲料中碳水化合物的主要来源，其主要成分是淀粉，非淀粉多糖含量也较高。豆类饲料原料中的非淀粉多糖主要是果胶和纤维素。非淀粉多糖在目前可以说是影响饲料有机物质消化利用的最主要因素，其中可溶性非淀粉多糖在动物消化道可增加食糜黏稠度，妨碍能量、氨基酸等养分的利用，对单胃动物产生抗营养作用。非反刍动物体内不能分泌纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶等，纤维素、果胶和大部分半纤维素只能被微生物有限地利用。利用微生物生产的外源多糖酶添加到饲料中可以帮助畜禽消化利用这些非淀粉多糖，如β-葡聚糖酶可水解β-葡聚糖，木聚糖酶可水解阿拉伯木聚糖，从而降低其抗营养作用，提高动物生产性能。
来源最适温度(℃ 热稳定性参考文献无花果曲霉58最高可以耐受65℃的高温Ullah 等(1998烟曲霉70100℃下加热20min 后,酶活仅损失10%Pasamontes 等(1997 米曲霉5665℃时酶活损失80%张玉帧等(1997淀粉液化芽孢杆菌6090℃处理10min 后酶活可保留50%Kim 等(1998地衣芽孢杆菌6595℃处理15min 后酶活可保留61%Tye 等(2002枯草芽孢杆菌5560℃处理1h ,活性减少90%Kerovuo 等(1998番茄 45 60℃以下,活性很快损失 李明刚等(1998 植酸酶作为一种生物型饲料添加剂,对提高饲料中磷的利用率、动物的生产性能以及减轻因动物高磷粪便所导致的环境水污染具有重要意义。目前,通过基因工程微生物发酵来大规模廉价生产饲用植酸酶制剂已经基本得到实现,但是植酸酶制剂应用上的另一个关键性问题,即酶的热稳定性始终没有得到很好解决。饲料加工需经过制粒工艺,在制粒过程中有一个短暂的高温过程,温度一般为75~93℃,一般的植酸酶活性在此高温下大幅度地不可逆丧失,所以能在饲料中真正得到推广利用的植酸酶必须具有良好的热稳定性。但另一方面,饲料用酶又必须在常温下具有较高的酶活性,因为其最终的作用场所是在动物正常体温(37℃左右的胃肠道中,这与工业上所用的一些高温酶不同。这一矛盾是目前包括植酸酶在内的所有饲用酶制剂均需要迫切解决的问题。1自然选择法 从嗜温微生物嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila (Mitchell 等,1997、土曲霉(As-pergillus terreus (Mitchell 等,1997、淀粉液化芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens (Oh 等,2001、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis (Tye 等,2002中分离到的高温植酸酶其最适温度在70~80℃,虽然具有很好的耐热性,但它在37℃
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
饲料酶在饲料行业中的应用 酶制剂类饲料添加剂的主要种类 1、淀粉酶。淀粉酶主要有α－淀粉酶和糖化酶。α－淀粉酶能将淀粉大分子分解为易被吸收的中、低分子物质。糖化酶能将α－淀粉酶分解的中、低分子物质进一步水分解为葡萄糖，被动物吸收利用。 2、蛋白酶。蛋白酶是降解蛋白质肽链的水解酶，主要有胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶等。 3、纤维素酶。纤维素酶能破坏纤维素的结晶结构，将纤维素大分子水解为低聚糖片断，和将低聚糖物质分解为葡萄糖。 4、β－葡聚糖酶。β-葡聚糖广泛存在于多种植物原料中，粘性较大，是影响营养分子传递和吸收的一个重要的抗氧因子。β-葡聚糖酶能水解葡聚糖等大分子，降低消化道中物质的粘度，促进营养物质的吸收。β-葡聚糖酶是酶制剂饲料添加剂中较为重要和应用较广泛的一种酶。 5、果胶酶。果胶质是植物性原料中一种抗营养因子，影响饲料的利用率。果胶酶能有效破坏果胶质，促进营养成分的消化和吸收。果胶酶也是较常用的一种饲料酶制剂。 6、植酸酶。谷物中的磷绝大多数是以植酸磷的形式存在，动物本身不分泌植酸酶，所以对谷物中这部分磷的利用率较低，而通过在饲料中添加微生物分泌的植酸酶，就可以将这部分磷分解释放出来，从而减少无机磷在饲料中的添加量，降低饲料成本，并且可以减少动物粪便中磷的排泄量降低环境污染。是目前应用较多且前景最好的一种绿色饲料添加剂。 7、饲料复合酶。复合酶是将两种或两种以上具有生物活性的酶混合而成的产品。复合酶根据不同动物和不同生长阶段的特点进行配制，有较好的作用，是目前最常用的饲料添加剂。 酶制剂饲料添加剂的作用 1、直接分解营养物质，提高饲料利用率。具有活性的多种酶能有效地将饲料中一些分子多聚体分解和消化成动物容易吸收的营养物质或分解成为小片段营养物质，供其他消化酶进一步消化。一些大分子物质，动物本身难于分解和吸收，因而添加酶制剂，可促进饲料中营养的分解和消化，从而提高饲料利用率。 2、消除抗营养分子，改善消化机能。植物性原料存在一些非淀粉多糖、果胶、植酸、纤维素聚合物，这些物质使动物消化道中内容物和粘度增加，影响动物对有效营养成分的消化和吸收。酶制剂中多种酶特别是β－葡聚糖酶、果胶酶、植酸酶和纤维素酶能将这些物质分解为小分子物质，从而降低了消化道中物质的粘度，有效消除这些抗营养因子的不良影响，改善动物的消化性能。 3、激活内源酶的分泌，提高消化酶的浓度。由于酶制剂的使用，可提供更多可供多种酶的基质，从而激活动物体内多种消化酶更多地分泌，提高消化酶的有效含量，加速营养物质的消化和吸收，从而提高饲料利用率和加速动物的新陈代谢。 酶制剂饲料添加剂的合理应用 1、科学选用酶制剂产品。酶制剂产品是近年来广泛应用的一类饲料添加剂，现在多数酶制剂商品为复合酶制剂，实际应用也以选用复合酶制剂为主。衡量酶制剂的质量水平和作用效果的依据主要是酶的种类、含量、活性和稳定性。由于这些指标目前在应用上较难检测和判断，因此在选用时应特别注意。一些大型和专业的酶制剂生产厂家，能对酶制剂产品进行包被等特殊处理，可提高酶的活性和稳定性，因此在选用酶制剂产品时最好选用一些信誉好、被人们广泛认可的产品，有条件最好进行一些试验后，再大量地应用。