1 植酸酶的研究現狀

　　早在1915年，Anderson提出飼料成分中可能存在水解植酸磷為無機磷的酶--植酸酶，并對其的來源、理化特性及作用機理進行了研究。Nelson^[1]指出，植物植酸酶活性不夠穩定，而且純化有一定的難度，同時他首次發現無花果曲霉產生植酸酶能水解豆粕中98%的植酸磷。此后植酸酶的研究轉入微生物領域。近年來，采用DNA重組技術使微生物產生的植酸酶活性大幅度提高，大大降低了植酸酶生產成本，現已開發出幾種植酸酶產品，并已用于飼料工業生產。最近，Lan等從馬來西亞牛瘤胃中分離出一種 M jalaludinii 細菌，這種細菌可以產生植酸酶，在家禽飼料中應用效果很好^[2]。

　　2 植酸酶的來源和分類

　　植酸酶廣泛存在于植物、動物組織和微生物中。植酸酶分為3類：肌醇六磷酸3-磷酸水解酶、肌醇六磷酸6-磷酸水解酶和非特性的正磷酸鹽單酯磷酸水解酶^[3]。目前發現的植酸酶有3種來源：一是存在于植物中的天然植酸酶，如小麥、大麥、黑麥等谷物籽粒及其加工副產物中含有的天然植酸酶；二是微生物來源的植酸酶，也是目前認為最有潛力的植酸酶，主要來源于無花果曲霉菌(Aspegillus Ficcum，AF)和黑曲霉菌(Aspergillusniger，AN)；三是從牛瘤胃中分離出的一種可以產生植酸酶的 M jalaludinii 細菌，同時還可以產生具有營養功能的其他酶類，但其潛在的應用前景還待進一步研究^[2]。

　　3 植酸酶的作用機理

　　3.1植酸酶對蛋白質利用率的影響機理

　　在動物消化道中，植酸在pH低于蛋白質等電點的條件下，帶負電的植酸鹽)與蛋白質發生反應，形成植酸-蛋白質二元復合物；在pH高于蛋白質等電點的條件下，以Ca²⁺、Zn²⁺等陽離子為“橋梁”形成植酸-金屬離子-蛋白質三元復合物，降低蛋白質的利用率。蛋白質與植酸結合后，能夠形成絡合物而沉淀。植酸與蛋白質能否絡合而沉淀主要取決于pH值，當pH值為2而未加植酸時溶液可溶蛋白質占總蛋白質比例除米糠、豆粕外，其余原料均達到100%，添加植酸后，菜籽粕降低到63%，其余均降低到30%以下，其中酪蛋白和豆粕分別降低為1%和2%。pH值為3時，添加植酸降低了蛋白質的可溶性。但當pH在4~10時添加植酸對蛋白質的溶解性幾乎沒有影響。植酸酶可水解植酸，同時斷裂蛋白質與植酸之間的鍵，將蛋白質釋放出來，從而改善蛋白質的利用率。

　　3.2 植酸酶對礦物質利用率的影響機理

　　由于植酸對金屬離子具有較強的絡合能力，與鎂、銅、鋅和錳等離子都能形成穩定的絡合物，而使這些金屬離子不能為動物吸收利用，因此植酸一直被認為是飼料中影響畜禽生產性能的有害成分將外源性植酸酶加到日糧中，在畜禽消化道內被激活，對植酸或植酸鹽進行水解，釋放出磷離子。同時被絡合的大量鎂、鋅和錳等礦物質元素也因植酸分子的水解被釋放出來，從而被畜禽利用。

　　3.3 植酸酶對消化酶利用率的影響機理

　　畜禽胃內的 pH 值一般為 2.5~4.5，所以，植酸及其水解不完全產物對單胃動物胃腸道分泌的消化酶如蛋白質水解酶、淀粉水解酶、脂酶的活性都有抑制作用，甚至可以導致消化酶的失活。另外，植酸與纖維素結合，形成植物細胞壁成分，影響細胞內各種養分的釋放與消化利用，并且植酸可與飼料中蛋白質、糖等物質結合，在消化道內對動物體內的消化酶產生不良影響，使整個日糧養分利用率降低。植酸酶的添加可以水解植酸，消除其對消化酶的抑制作用，從而提高日糧養分利用率。

　　4 影響植酸酶活力的因素

　　4.1植酸酶活力

　　植酸酶活力單位定義：37℃，pH值=5.5條件下，1min內從0.0051mol/L的植酸鈉溶液中水解1μ mol無機磷所需要的酶量定義為一個酶活單位。

　　4.2 日糧Ca和有效P水平

　　高Ca不利于植酸酶作用，因為Ca與植酸形成植酸Ca或Ca- 植酸-蛋白質復合物，影響植酸酶的活性^[4]。高Ca使肉雞腸道中pH 升高，不溶性化合物增多，使約70%~92%的 Ca、Fe、Mg、Zn形成不溶化合物。多余的Ca通過競爭酶活性中心位點，而降低植酸酶的活性，較低的日糧Ca水平有利于植酸酶的作用。給肉仔雞飼喂添加不同水平植酸酶的低有效磷(0.20%)的飼糧，試驗結果表明，在低有效磷飼糧添加植酸酶對礦物質代謝有一定積極影響，以植酸酶最大添加量650FTU/kg組的效果最佳。多余的無機磷可抑制植酸酶的活性另外，一般認為，日糧Ca與P比在1.1~1.4時植酸酶效果最佳，隨著Ca與總P的增大，植酸酶的作用效果反而降低。在含磷0.27%和0.36%的火雞日糧中，鈣與總磷比從1.4~2.0，分別使植酸酶的活性降低 7.4%和4.9%。飼料中總磷含量(X)，植酸磷含量(Y)和飼料中天然植酸酶活(Z)對飼料的表觀可消化磷含量(ADP)的影響極顯著，并存在極顯著的回歸關系。ADP=-0.4155+0.7972X-0.7802Y+0.0013Z(R₂=0.9767，P=0.001)。

　　4.3 日糧維生素 D₃水平

　　維生素D₃與植酸酶具有協同效應，二者以不同的方式促進P的吸收利用率。添加維生素D₃可提高雞對植酸磷的利用率。因此一旦植酸酶將磷從植酸上釋放出來，維生素D₃就可促進腸道對磷的吸收。并且VD₃可提高肉仔雞對鈣的利用，這樣降低鈣對植酸酶活性的抑制。因此腸道中VD₃可間接提高植酸酶的活性。日糧中鈣與總磷比在1.1~1.4，添加植酸酶 600~900 U/kg，VD₃660μg/kg，可使生產性能達到最佳。Nahashon^[6]報道，在缺磷玉米-豆粕日糧中添加5μg/kg維生素D₃可使磷存留量從31%提高到68%，補充75單位植酸酶使存留量提高 79%。

　　4.4 有機酸

　　動物采食后，會使胃內pH值升高，而降低植酸酶的活性。添加有機酸可提供一個有利于植酸酶水解植酸的胃腸pH值，還可降低胃排空速度，延長植酸酶對底物的作用時間。因此，在飼料中同時添加植酸酶和有機酸可取得顯著效果。荷蘭一試驗表明，單獨添加甲酸使豬的平均日增重提高10%單獨添加植酸酶日增重提高12%，而同時添加甲酸和植酸酶則提高了16%，這種協同效應在飼料轉化率和鈣磷消化率上得到了體現。

　　4.5 植酸酶的添加量

　　由于多數飼料中含有一定數量的植酸酶，且不同的飼料中植酸磷和非植酸磷含量不同。因此在飼料中添加植酸酶之前，首先應了解飼料中是否需要添加植酸酶或添加多少植酸酶，這樣才能既經濟又有效地發揮植酸酶的最大作用。植酸酶的添加量(X)與磷的表觀消化率Y)之間為二次曲線關系Y= 0.5832+0.000162X-0.84E^-7X²，植酸酶的添加量800~1000U/kg時效果最佳，此水平超過了添加植酸酶所代替的無機磷的價值。因此在實踐中肉用仔雞、豬(仔豬和生長豬)和產蛋雞推薦添加量分別為500~700，350~500和300~500U/kg日糧，而不追求磷的最高效率。

　　4.6 pH 值與溫度

　　植物性植酸酶最佳pH值在5.5左右，pH 值小于3.5和大于7.5就完全失去活性，最適溫度在45~60℃。而微生物源的植酸酶最適溫度為56℃左右，超過65℃即失去大部分活性，80℃以上活性損失更大^[3]。從瘤胃內容物培養物得到的活性植酸酶的最適溫度為 37℃，最佳pH值在5.5^[2]。

　　4.7 其 他

　　影響植酸酶活性的因素還有許多，如飼料在腸道中的存在時間、植酸鹽的可溶性及抑制劑和激活劑的存在與否^[3]。植酸酶來源不同，活性有差別，也與飼料類型及加工過程有關。

　　5 植酸酶與其他添加劑的關系

　　植酸酶和其他酶制劑之間未發現有頡頏作用反而與某些酶有協同作用，但植酸酶不能替代其他酶制劑。在正常的有機酸類飼料防霉劑添加情況下，對植酸酶的活性沒有破壞作用，沒有使用禁忌，不用額外增加添加量。而對于其他類型的防霉劑因沒有相應的報道而不清楚。酸化劑在正常的添加量的情況下，對植酸酶的活性沒有破壞作用，沒有使用禁忌，不用額外增加添加量。相反在豬飼料中，植酸酶和酸化劑具有出色的累加效果。由于植酸酶是一種蛋白質，不是活性物質，所以不必因為抗生素的添加而額外增加量。除反芻動物外，單胃動物無內源植酸酶分泌，所以添加商品酶不會對體內酶的分泌有抑制作用。

　　6 植酸酶的應用前景

　　隨著人們環保意識的增強，大量抗生素類添加劑的禁用，對綠色畜產品的需求增大，植酸酶作為一種環保型飼料添加劑有廣闊應用前景，故開發研究植酸酶制劑已成為近年來國內外研究的熱點。植酸酶通過微生物方式生產已成為現實，并達到工業化規模。