畜牧人

標題: 植物植酸酶以及在飼料中的應(yīng)用 [打印本頁]

作者: 可研 時間: 2009-7-14 11:01
標題: 植物植酸酶以及在飼料中的應(yīng)用
植酸酶是催化植酸（肌醇六磷酸）及植酸鹽水解成肌醇與磷酸（或磷酸鹽）一類酶的總稱，屬磷酸單酯水解酶。植酸酶的來源主要是植物和微生物。各種脊椎動物的紅細胞和血漿中、哺乳動物小腸中也存在植酸酶，但含量很少，對提高植物性飼料中磷的利用率無多大意義。來源于微生物的植酸酶是肌醇六磷酸3-磷酸水解酶（E.C.3.1.3.8.）,它可以在肌醇的1位和3位碳催化釋放出磷，并最終使整個植酸水解（Gibso和Nullah,1990）。來源于植物的植酸酶是肌醇六磷酸6-磷酸水解酶（E.C.3.3.3.26），它從肌醇的6位碳開始水解植酸（Nayni和Markalds,1986）。微生物植酸酶生產(chǎn)周期短，作用的pH范圍較寬（2.5~6.0），因而對微生物植酸酶的研究很多。而且在實際生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用。植物植酸酶雖然在實際生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，但其進一步的開發(fā)利用卻被忽略了。研究和實踐證明，如能適當?shù)丶庸ぬ幚恚参镆彩侵菜崦傅囊粋€重要來源，并且有助于提高植酸磷的利用率，消除植酸的抗營養(yǎng)作用。

   1．植物植酸酶的分布

   許多作物籽實及其加工副產(chǎn)物中含有天然植酸酶，如小麥、玉米、大麥、黑麥、小黑麥、燕麥、水稻、豆類等籽實中植酸酶已被分離、鑒定。不同作物、不同品種植酸酶的含量（活性）差異很大，而且在籽實中的分布也不同。玉米、高粱、油菜籽中的植酸酶活性很低，而小麥、黑麥、小黑麥和一些蒸餾副產(chǎn)物如玉米蒸餾物均含有很高的植酸酶活性。小麥、小黑麥和黑麥中植酸酶大部分在糠麩（籽實包皮）中。Peers(1953)測定了小麥籽實不同部位的植酸酶活性，發(fā)現(xiàn)內(nèi)胚層、子葉和糊粉層中的植酸酶活性占小麥籽實總活性的89%。其余部分很少。在種子休眠期，植酸鹽和植酸酶是分開的，但在萌發(fā)或加工及動物消化時酶和植酸鹽底物相互接觸，使得植酸鹽被分解。

   2．植物植酸酶的酶學(xué)特性

   2.1 植物植酸酶的特征常數(shù)植物性植酸酶為6-植酸酶，最適溫度為47~55℃，最適pH為4~6，pH為2時不可逆失活。Peers等（1953）發(fā)現(xiàn)來源于小麥的植酸酶最適pH范圍（2~6）相比，植物植酸酶的范圍較窄。這也是限制其在實際生產(chǎn)中應(yīng)用的原因之一。表1中列出了部分植物植酸酶的特征常數(shù)。

   2.2 植物植酸酶的活性不同來源的植酸酶活性差異很大。小麥、大麥、黑麥、黑小麥等麥類籽實中植酸酶活性較高，而玉米、高粱、豆類作物籽實中植酸酶活性很低（見表2）。從表中可以看出，即使同一種作物，不同的測定者所測得的結(jié)果也相差很大，這可能是由于不同的品種、品系以及不同的產(chǎn)地的作物中植酸酶活性不同。 Jongbled等（1991）發(fā)現(xiàn)小麥夏季品種的植酸酶活性比冬季品種的高。對于加工副產(chǎn)品，不同加工工藝的副產(chǎn)物之間植酸酶活性也存在差異。另外，不同的測定者所采用的方法不同也是造成差異的重要原因。

   2.3影響植酸酶活性的因素
   2.3.1來源。來源于不同種類、同一種的不同品種以及不同產(chǎn)地、不同收獲時間的植物籽實中的植酸酶或性不同。但這一方面還缺乏細致的研究，究竟同一種植物的不同品種、同一品種在不同地區(qū)以及不同加工工藝的副產(chǎn)物之間植酸酶活性的差異程度有多大，尚缺乏準確的數(shù)據(jù)，需進一步研究。
   2.3.2pH值。植酸酶作為一種酶蛋白，只有在適宜的環(huán)境條件下才能表現(xiàn)出高活性。植物植酸酶的最適合pH為4.0~6.0，在pH3.0時活性顯著下降甚至完全失活 (EclhoutandDePaepe,1994)。因而這類酶在動物胃中的強酸性環(huán)境(pH2.5~3.0)難以發(fā)揮作用，進入小腸后，環(huán)境pH值升高到6.0~7.0，但植酸酶能否恢復(fù)活性還不清楚(Ravindrom,1995)。家禽采食的飼料在嗉囊中貯存2h左右，其中的環(huán)境從理論上說適合植酸酶的作用。嗉囊中pH為4.39，溫度為體溫，飼料在嗉囊中與植酸酶可均勻混合，而且嗉囊中沒有消化酶的干擾，植酸酶可穩(wěn)定存在。因而該部位對植酸酶發(fā)揮作用有一定的意義。對豬來說，采食的飼料很快進入胃中，植物植酸酶究竟在哪個部位起作用，目前還不清楚。
   2.3.3溫度。高溫會破壞植酸酶。Peers(1953)測定出，當小麥在80℃以上的蒸汽加熱10min，其中的植酸酶活性就會部分喪失，但在80℃以下，活性幾乎沒有損失。 Ranhotra等（1975）將小麥植酸酶在100℃下加熱1.5h，其中的活性損失了25%；加熱3h，活性則損失近90%。Jongbloed等（1990）也發(fā)現(xiàn)，用高于80℃的蒸汽制粒，會引起小麥中植酸酶活性下降，而冷壓制粒卻不會引起酶活的變化。GibsonandUllah（1990）研究了大豆植酸酶的性質(zhì)，其適宜的溫度是50℃，在60℃時發(fā)生變性。Eeckhort等（1994）發(fā)現(xiàn)小麥麩制粒后植酸酶活性損失了44%。韓延明（1995）研究了在不同加熱溫度下麥麩中植酸酶活性的變化，在60℃或80℃下將麥麩加熱1h，其中的植酸酶活性僅損失了7%，而在100℃下加熱 1h，活性損失達到60%。這說明在60~80℃之間，植酸酶有很好的熱溫度性。
   高溫對酶的破壞與作用的時間有關(guān)。在實際生產(chǎn)顆粒飼料時，加熱時間只有幾分鐘，對飼料中植酸酶的破壞作用很小。因此，利用植物植酸酶來提高豬、禽對飼料中植酸磷的利用率，在生產(chǎn)中是可行的。
   2.3.4 發(fā)芽。發(fā)芽可以增加種子中植酸酶活性。植物種子中存在的植酸酶在干燥狀態(tài)下沒有活性，只有當種子吸水后開始發(fā)芽時期，植酸酶才被激活并水解以植酸形式存在于種子的中的磷化合物，釋放出無機磷供作物生長。植酸酶的活性一般隨萌發(fā)時期而增強，在小麥種子中每千克干種子為680U，吸水第1天為930U，第2天為1400U，第3天為2120U。萵苣種子萌發(fā)72小時后植酸酶的活性增大6倍。Chen等報道，大豆發(fā)芽5天后，植酸酶活性提高2.27倍， Dwarf灰豆和Alaska豆分別提高8.07倍和37.56倍。大麥在籽粒萌發(fā)時間，植酸酶活性可增至8倍左右。在綠麥芽中其活力更強。
   發(fā)芽是提高植物籽實中植酸酶活性的有效途徑，直接利用發(fā)芽飼料或者從中提取植酸酶是很有價值的研究方向。按韓延明91995）所測得的數(shù)據(jù)，小麥中植酸酶活性為1255U/kg,大麥為1103U/kg,若發(fā)芽后酶活提高8倍，即可分別達到10040U/kg和8824U/kg。在全價配合飼料中添加3% ~5%的麥芽，飼料中植酸酶即可達到300~500U/kg，可以滿足生產(chǎn)實際需要，而且種子在發(fā)芽時，其他酶類、維生素的含量也大為增加，可以獲得多種添加效應(yīng)。另外，利用發(fā)芽飼料中的植酸酶最大的優(yōu)點是成本低，不需額外地增加成本，在經(jīng)濟效益上比添加微生物植酸酶有更大的競爭力。

   3．植物植酸酶在飼料中的應(yīng)用

   3.1 對內(nèi)源植酸磷的作用天然植酸磷含量高的植物性飼料，畜禽對其中的植酸磷的利用率較高，如小麥、大麥中的植酸酶活性高，有效磷比玉米大豆的高。這主要是由于內(nèi)源植酸酶作用的結(jié)果。Pointlillart等（1984）認為植物性飼料中天然植酸酶具有一定程度上提高豬對植酸磷利用率的作用。Cromwell （1989）報道，豬對小麥中磷的利用率為50%，小黑麥為46%，而玉米中磷的利用率僅為9%~29%，高粱為19%。Lantzsch等（1988）也測定出生長豬在胃和小腸前端對小麥、大麥、玉米中植酸磷的平均降解率為51.1%、43.6%和37.3%，這與其中的內(nèi)源植酸酶活性的高低相一致。

   3.2 對外源植酸磷的作用許多研究證明，植物內(nèi)源植酸酶不僅對其內(nèi)源性的植酸磷起作用，對外源性的植酸磷也有效果。據(jù)報道，將黃豆打粉。加1.2%的小麥胚芽植酸酶在pH5.2，55℃條件下培育20h，然后煮沸2h，可將大豆中植酸完全降解。Nelson（1976）在雞的平衡試驗中發(fā)現(xiàn)，采用玉米日糧時，4 周了齡肉雞、9周齡肉雞和產(chǎn)蛋雞對植酸磷的利用率分別為0、3%、8%，而采用大麥、玉米日糧時，雞對植酸磷的利用率分別為8%、13%、13%，其主要原因是大麥中含有較高的植酸酶活性。Sandberg等（1993）在生長豬的回腸末端安裝“T”形瘺管，發(fā)現(xiàn)菜籽餅飼糧中的植酸鹽在胃及小腸有35% ~40%被降解，而作為對照組的大麥-小麥-豆餅飼糧為65%。作者將以上差異歸因于對照組飼糧中天然植酸酶含量高。Pointillart及其同事以玉米-豆餅飼糧為對照，把小麥（Pointillart,1984）、黑小麥（Pointillart等，1987）、麥麩或黑麥麩（Fourdin等， 1988）、黑麥麩（Pointillart,1991）添加到仔豬或生長豬飼糧中，觀察其中的植酸酶對飼糧中植酸磷利用率的影響。當飼糧加入90%小麥、80%黑小麥或20%黑麥麩后，其中的植酸酶活性經(jīng)測定分別為160U/kg、440U/kg和1200U/kg。相反，對照組飼糧中植酸酶活性極微（0~20U/kg）。試驗的測定指標包括磷和鈣的平衡、骨骼和血中鈣、磷的含量、血漿中維生素D3代謝物（1，25-二羥鈣化醇）及甲狀旁腺激素含量、骨骼斷裂度及腸道堿性磷酸酶活性。以上指標均一致反映出古物中的植酸酶顯著改善了植酸磷的可利用性，同時降低了磷的排出量，而且鈣的利用也得到了改善。他們認為，由于不同試驗飼糧總磷和植酸磷的含量相等，以上的改善作用是由于其中植酸酶在動物消化道中有活性，而且能夠作用于其他來源的植酸磷。所以，有可能在飼料中利用這些植物性飼料中的天然植酸酶，避免使用無機磷添加劑和價格昂貴的微生物植酸酶。

   3.3對畜禽生產(chǎn)性能的影響飼糧添加植物植酸酶對畜禽生產(chǎn)性能的影響目前尚缺乏系統(tǒng)的研究，有限的報道結(jié)果也不一致。Newton等91983）在生產(chǎn)豬飼糧中添加15%的麥麩，結(jié)果均使磷的表現(xiàn)吸收率顯著提高（P<0.01）。而Fourdin等（1988）在豬飼糧中添加15%的麥麩，結(jié)果與對照組無明顯區(qū)別，他認為這是由于麥麩中的植酸酶在加工過程中50%的活性被破壞了。Helander等（1994）用2×3因素設(shè)計，各組飼糧中含可消化磷分別為 4.33g/kg、2.99g/kg和1.64g/kg，飼糧中添加100g/kg麥麩或不添加。實測到的可消化磷分別為4.21g/kg、 4.2g/kg；2.7g/kg、2.5g/kg；1.4g/kg、1.8g/kg，表明添加麩皮僅在低磷日糧中對磷的消化稍有作用，而對豬生長性能無明顯作用。Jeroch等（1994）也認為，利用含低磷但含高植酸酶活性的古物類飼料，肉仔雞可以滿足磷的需要。但韓延明（1995）報道，在生長豬的玉米-豆餅基礎(chǔ)日糧中（總磷為0.34）添加10%的麥麩，其中的植酸酶可以提高飼料中磷的消化率，明顯改善豬的生產(chǎn)性能、骨骼生長及磷在體內(nèi)的狀況，降低糞中磷的排泄，其效果類似于添加微生物植酸酶或無機磷酸鹽。對植物植酸酶在豬和家禽日糧中的應(yīng)用商需進行更深入的研究。

   3.4 植物植酸酶與微生物植酸酶使用效果比較來自小麥的植酸酶制劑分解油菜籽中植酸的能力比來自無花果曲霉的植酸酶強的多，但反映較慢（Howson等， 1983）。EeckhortandDePaepe(1992)比較了小麥粗粉植酸酶和曲霉屬植酸酶對仔豬和生長豬磷利用率的影響。結(jié)果，兩種植酸酶提高磷可消化性能力的差異為10%，而且僅在仔豬階段表現(xiàn)明顯。他們證明，微生物植酸有較好的效果，因為它有較廣泛的pH活性范圍。韓延明等（1995）在斷奶到肥育階段豬日糧中分別添加微生物（Alp.niger）植酸酶1200U/kg和10%的麥麩，比較微生物植酸酶與植物（麥麩）植酸酶在提高玉米-豆餅型日糧中植酸磷利用率及生產(chǎn)性能方面的差異。結(jié)果表明，加入微生物植酸酶與麥麩均使豬的增重和采食量到達了與添加無機磷類似的水平（P> 0.05）。添加微生物植酸酶與麥麩使糞中磷排出量比對照組減少了41%（P<0.05）和10%（P>0.05），與無機磷組相比，分別減少了55%（P<0.01）和31%（P<0.1）。它們還使飼糧中磷的表觀消化率比對照組分別提高了14（P<0.05）和7 （P>0.05）個百分點。麥麩還明顯改善了蛋白質(zhì)的表觀消化率（P<0.05）。添加麥麩的效果較添加微生物植酸酶的效果稍差，然而考慮到添加微生物植酸酶和麥麩后飼糧中酸酶活性經(jīng)測定分別為1269U/kg和391U/kg，因而作者認為，在一定的添加水平上，二者無明顯差異。Zhang 等（2000）在肉雞飼糧中添加相同劑量的微生物植酸酶和植物植酸酶，獲得了相同的效果。不同來源的植物植酸酶活性差異很大，另外作用的條件不同可能是造成微生物植酸酶與植物植酸酶比較結(jié)果不同的原因。

   4．存在的問題在實際生產(chǎn)中利用植物植酸酶，尚需解決以下幾方面的問題：全面測定常用飼料中植酸酶活性，從中選擇出最適宜畜禽消化道內(nèi)環(huán)境的、活性高的植物植酸酶。

   4.1酶的穩(wěn)定性，包括酶對高溫的穩(wěn)定性和對胃中強酸性環(huán)境的穩(wěn)定性。這是植物植酸酶能否在飼料中得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。在飼料中添加緩沖劑，使之達到植物植酸酶表現(xiàn)最佳活性所需的pH，也許能更好地發(fā)揮植物植酸酶的作用。
   4.2植物植酸酶在畜禽飼糧中適宜的添加比例，應(yīng)依據(jù)其活性大小與作用特點而定，如完全比照微生物植酸酶的添加量，可能不能取得最佳效益。
   4.3植物植酸酶的提純、包被工藝，提高酶的純度和穩(wěn)定性。
   4.4植酸酶在畜禽消化道發(fā)揮作用的具體情況，如植酸酶在消化道不同部位的活性、穩(wěn)定性，為植酸酶的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

   5．結(jié)語植物性飼料中60%~70%的磷以植酸磷的形式存在，單胃動物缺乏植酸酶因而和難利用其中的植酸，大部分隨糞便排出體外，造成了世人關(guān)注的磷的環(huán)境污染。與此同時，為滿足畜禽對磷的需要，還需向飼料中添加價格昂貴的無機磷酸鹽。微生物植酸酶雖然能夠顯著提高畜禽對植酸磷的利用率，降低磷的排出量，但由于成本高，在實際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用有很大的難度。這使得人們又想起了曾被忽略了的另一種植酸酶源-植物植酸酶，尤其是麥類飼料具有很高的植酸酶活性。與微生物植酸酶相比，植物植酸酶最大的優(yōu)點就是成本低。因它本身就是飼料中的一種成分，一般不需額外的增加成本。通過適當?shù)奶幚恚绨l(fā)芽，可極大地增加酶的活性，而且在發(fā)芽過程中，其他種類的酶、維生素含量也顯著增加，營養(yǎng)價值很高。在飼料中直接添加發(fā)芽飼料或者從中提取植酸酶可能是降低植酸酶生產(chǎn)成本的有效途徑。要達到在實際生產(chǎn)中應(yīng)用的程度，今后尚需加強這一領(lǐng)域的研究工作。（轉(zhuǎn)帖）

作者: zjying 時間: 2009-7-14 11:14
學(xué)習(xí)了哈。頂一哈?。?！謝謝。。不曉得這個東西哪里有呢？指點哈呢。。。。

作者: hyzgz 時間: 2009-7-14 11:16
植酸酶的應(yīng)用越來越被重視，但是市場上產(chǎn)品良莠不齊，標準不統(tǒng)一，面臨著營銷方面很多的難題和困惑。

作者: zdqkd 時間: 2009-7-14 16:44
正規(guī)廠家生產(chǎn)的應(yīng)該都過關(guān)，放心使用。

作者: 鄭旭陽 時間: 2009-9-18 07:08
2.3.3溫度。高溫會破壞植酸酶。Peers(1953)測定出，當小麥在80℃以上的蒸汽加熱10min，其中的植酸酶活性就會部分喪失，但在80℃以下，活性幾乎沒有損失。 Ranhotra等（1975）將小麥植酸酶在100℃下加熱1.5h，其中的活性損失了25%；加熱3h，活性則損失近90%。Jongbloed等（1990）也發(fā)現(xiàn)，用高于80℃的蒸汽制粒，會引起小麥中植酸酶活性下降，而冷壓制粒卻不會引起酶活的變化。GibsonandUllah（1990）研究了大豆植酸酶的性質(zhì)，其適宜的溫度是50℃，在60℃時發(fā)生變性。Eeckhort等（1994）發(fā)現(xiàn)小麥麩制粒后植酸酶活性損失了44%。韓延明（1995）研究了在不同加熱溫度下麥麩中植酸酶活性的變化，在60℃或80℃下將麥麩加熱1h，其中的植酸酶活性僅損失了7%，而在100℃下加熱 1h，活性損失達到60%。這說明在60~80℃之間，植酸酶有很好的熱溫度性。
高溫對酶的破壞與作用的時間有關(guān)。在實際生產(chǎn)顆粒飼料時，加熱時間只有幾分鐘，對飼料中植酸酶的破壞作用很小。因此，利用植物植酸酶來提高豬、禽對飼料中植酸磷的利用率，在生產(chǎn)中是可行的。
我實驗了, 加熱1小時, 酶活全沒有了, 植物源飼料中的確有很高的植酸酶酶活, 在顆粒飼料中的存活率幾乎很低, 忽略不及, 植物源植酸酶的生物學(xué)效率低于微生物植酸酶

作者: phwu 時間: 2009-9-18 16:06
很好的資料，放到飼料區(qū)會有更多的人受益。

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