植物中的磷大部分以植酸磷的形式存在，人和單胃動物消化道中無植酸酶，飼料中大量的植酸磷不能被利用而隨糞便排入環境，既浪費了資源，又對環境造成了磷污染，而且，植酸還是一種廣譜性的抗營養因子。植酸酶能分解植酸及植酸鹽釋放出磷，提高植酸磷的利用率，減少單胃動物糞便中有機磷的排出量，減少對環境的污染。因而，植酸酶的研究與開發具有重要的理論與實踐意義。

　　1 植酸

　　1.1 植酸的性質

　　植酸的化學結構是由一分子肌醇與六分子磷酸結合而成，其化學名稱是環已六醇六磷酸酯，分子式為 C₆H₁₈O₂₄P₆，結構式為 C₆H₆[OPO(OH)₂]₆，它是一種淡黃色或黃褐色的粘稠液體，易溶于水、乙醇、內酮，幾乎不溶于苯、氯仿、醚和己烷，比重1.56，分子量 660.08。植酸分子帶負電荷，本身毒性很小，但卻有很強的整合能力，與 EDTA 近似，因此具有抗營養特性。

　　1.2 植酸磷在植物中的分布

　　植酸廣泛存在于各種植物中，在植物性飼料中的磷主要以植酸及其鹽形式存在，因此，有機磷酸化合物被稱之為植酸磷。1932年，1944年Turk等檢測了玉米各器官中植酸含量后指出，在玉米的葉、莖、雄穗、穗軸均不存在植酸，未受精的果穗也不存在植酸，只有在胚珠受精兩周后才開始形成，直至成熟為止。以后在大豆、芝麻、豌豆、小麥、水稻方面也有類似報道在小麥、水稻、大麥、黑麥中多數植酸磷存在于胚和種皮表皮附近，而玉米中的植酸磷存在于胚芽中，豆類作物種子中植酸磷含量高于種皮。

　　2 植酸酶的來源

　　植酸酶存在于細菌、部分真菌如啤酒酵母、無花果曲霉、黑曲霉以及少數根霉等。植物中，特別是谷物、麥類作物種子中存在植酸酶。另外，在嵴椎動物的紅血球和血漿原生質中以及哺乳動物的小腸中也發現有植酸酶存在。在實際生產中微生物植酸酶是最主要的來源。目前研究最多的是真菌植酸酶，特別是各種曲霉，如米曲霉門(A.orgaze)、土曲霉(A.aerrus)、黑曲霉(A.niger)、花果曲霉(A.ricuun)等。

　　3 植酸酶的生物學特性

　　植酸酶屬于磷酸單脂水解酶，是一種能降解植物性飼料中植酸及其鹽類的磷酸酯酶。植酸酶能將植酸分解為肌醇和磷酸。大部分植酸酶(85%)在胃部發揮作用，小部分在小腸前端起作用，小腸后端無植酸酶活動。植酸酶只作用于植酸，飼料中只有足量的植酸，添加植酸酶才有實際價值。植酸酶的最適 pH 一般在2到6 之間，也發現有堿性植酸酶，其最適 pH在 8.0。同一種往往有同工酶存在，同工酶最適 pH 就有可能不同。常見的底物抑制，競爭抑制等情況的出現，也會對酶活造成一定的損失。

　　4 植酸酶在飼料中的應用

　　由于反芻動物瘤胃內微生物能合成包括植酸酶在內的多種消化酶，所以植酸酶多數情況下在單胃動物(豬、雞)飼料中使用。

　　4.1 添加植酸酶對日糧中植酸及植酸鹽利用的影響

　　Shieh等(1969)首先用霉菌產生的植酸酶，去除豆科植物中的植酸，這種霉菌能產生細胞外的植酸降解酶。大量研究表明添加微生物源植酸酶，能明顯提高日糧植酸磷的生物學利用率，即使日糧磷水平已接近營養需要推薦水平，添加植酸酶還可進一步提高仔豬對磷的表觀吸收、增加腳掌切力和骨灰分。Simons等(1990)和Kornegay等(1996)報道，隨著酸酶添加水平的升高，日糧中植酸磷的利用率呈曲線反應；最大磷利用率所需酶的水平在不同試驗中差異很大。添加植酸酶可以提高日糧中磷的利用率，這不僅可減少添加無機磷的費用，而且將降低作為肥料的類尿中磷的水平，從而減少磷造成的環境污染。

　　4.2 日糧添加植酸酶對畜禽生產性能的影響

　　日糧中添加植酸酶可改善畜禽的生產性能。大多數試驗結果表明，日糧中添加植酸酶，其日增重和日耗料均顯著增加，飼料轉化效率不變或變化不大，因而認為日糧添加酶后促進體增重的增加，主要是由于采食量增加的結果。

　　4.3 添加植酸酶對日糧中其它礦物質和蛋白質代謝的影響

　　4.3.1 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與蛋白質結合所形成的蛋白質結合體散布在整個籽粒中，沒有特定部位:;而在花生、棉籽和向日葵中，這種結合體集中在類晶體或類球體中，并被蛋白體膜所包被。因此植酸分布不同，勢必影響與其相結合的營養物質的利用效率。

　　4.3.2 植酸酶可釋放出蛋白質

　　植酸酶可將與植酸相結合的氨基酸和蛋白質(包括消化酶和飼料蛋白質)釋放出來，增加消化酶量和底物蛋白質濃度從而提高了蛋白質和氨基酸的利用率。

　　5 未來植酸酶發展方向

　　目前商品植酸酶還存在價格昂貴、產量低、不耐高溫及產品質量不穩定等缺點?；蚬こ碳夹g使克服這一缺陷成為可能。1984 年國際礦物與化學品研究會成立的植酸酶研究小組開始認識到，在基因結構中導入強其因子，可使基因高效表達。隨后美國南方研究中心(SRRC)的一個研究小組從無花果曲霉分離出 phyA 和 phyB 及酸性磷酸酶，并研究了其酶學特性，測定了基因序列。國內報道:姚斌等(1998)從突變中篩選到產植酸酶菌株 A.niger963，其酶學特性適合于飼料中添加，通過 PCR 克隆出該菌株植酸酶基因 phyA2，測定了基因phyA2 序列，與所報道得知核酸梅基因相比，DNA序列的同源性為 91.8%，所編碼的蛋白質的同源性為 91.6%，相應的酶學性質也有所不同。他們還通過基因克隆，將改造后的基因轉入畢赤酵母中得到高效表達，比原菌株 A.niger963 的表達量高 3000 倍以上，是我國第一株具有實用價值和應用前景的生產飼用植酸酶的基因工程菌菌株。黃遵錫等(2000)克隆出黑曲霉植酸酶的基因，構建出一株基因工程酵母，在 30 升發酵罐中酶活性可達 1000u/m1發酵液，假如豆餅對釋放磷進行測定，與國外進口的商品酶比較沒有顯著差異。

　　6 結論

　　植酸酶不僅可以解除植酸的抗營養作用，提高食物和飼料中多種礦物元素和蛋白質、氨基酸的可利用性，而且能夠降低糞便排泄P造成的環境污染，是一種新型的綠色飼料添加劑。通過基因工程技術將高活性植酸基因轉移到高產工業菌株的基因組中，構建高產、高活性的超級產植酸酶菌株，降低植酸酶的生產成本，植酸酶的應用必將越來越廣泛。