1 植酸酶的研究现状

　　早在1915年，Anderson提出饲料成分中可能存在水解植酸磷为无机磷的酶--植酸酶，并对其的来源、理化特性及作用机理进行了研究。Nelson^[1]指出，植物植酸酶活性不够稳定，而且纯化有一定的难度，同时他首次发现无花果曲霉产生植酸酶能水解豆粕中98%的植酸磷。此后植酸酶的研究转入微生物领域。近年来，采用DNA重组技术使微生物产生的植酸酶活性大幅度提高，大大降低了植酸酶生产成本，现已开发出几种植酸酶产品，并已用于饲料工业生产。最近，Lan等从马来西亚牛瘤胃中分离出一种 M jalaludinii 细菌，这种细菌可以产生植酸酶，在家禽饲料中应用效果很好^[2]。

　　2 植酸酶的来源和分类

　　植酸酶广泛存在于植物、动物组织和微生物中。植酸酶分为3类：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盐单酯磷酸水解酶^[3]。目前发现的植酸酶有3种来源：一是存在于植物中的天然植酸酶，如小麦、大麦、黑麦等谷物籽粒及其加工副产物中含有的天然植酸酶；二是微生物来源的植酸酶，也是目前认为最有潜力的植酸酶，主要来源于无花果曲霉菌(Aspegillus Ficcum，AF)和黑曲霉菌(Aspergillusniger，AN)；三是从牛瘤胃中分离出的一种可以产生植酸酶的 M jalaludinii 细菌，同时还可以产生具有营养功能的其他酶类，但其潜在的应用前景还待进一步研究^[2]。

　　3 植酸酶的作用机理

　　3.1植酸酶对蛋白质利用率的影响机理

　　在动物消化道中，植酸在pH低于蛋白质等电点的条件下，带负电的植酸盐)与蛋白质发生反应，形成植酸-蛋白质二元复合物；在pH高于蛋白质等电点的条件下，以Ca²⁺、Zn²⁺等阳离子为“桥梁”形成植酸-金属离子-蛋白质三元复合物，降低蛋白质的利用率。蛋白质与植酸结合后，能够形成络合物而沉淀。植酸与蛋白质能否络合而沉淀主要取决于pH值，当pH值为2而未加植酸时溶液可溶蛋白质占总蛋白质比例除米糠、豆粕外，其余原料均达到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别降低为1%和2%。pH值为3时，添加植酸降低了蛋白质的可溶性。但当pH在4~10时添加植酸对蛋白质的溶解性几乎没有影响。植酸酶可水解植酸，同时断裂蛋白质与植酸之间的键，将蛋白质释放出来，从而改善蛋白质的利用率。

　　3.2 植酸酶对矿物质利用率的影响机理

　　由于植酸对金属离子具有较强的络合能力，与镁、铜、锌和锰等离子都能形成稳定的络合物，而使这些金属离子不能为动物吸收利用，因此植酸一直被认为是饲料中影响畜禽生产性能的有害成分将外源性植酸酶加到日粮中，在畜禽消化道内被激活，对植酸或植酸盐进行水解，释放出磷离子。同时被络合的大量镁、锌和锰等矿物质元素也因植酸分子的水解被释放出来，从而被畜禽利用。

　　3.3 植酸酶对消化酶利用率的影响机理

　　畜禽胃内的 pH 值一般为 2.5~4.5，所以，植酸及其水解不完全产物对单胃动物胃肠道分泌的消化酶如蛋白质水解酶、淀粉水解酶、脂酶的活性都有抑制作用，甚至可以导致消化酶的失活。另外，植酸与纤维素结合，形成植物细胞壁成分，影响细胞内各种养分的释放与消化利用，并且植酸可与饲料中蛋白质、糖等物质结合，在消化道内对动物体内的消化酶产生不良影响，使整个日粮养分利用率降低。植酸酶的添加可以水解植酸，消除其对消化酶的抑制作用，从而提高日粮养分利用率。

　　4 影响植酸酶活力的因素

　　4.1植酸酶活力

　　植酸酶活力单位定义：37℃，pH值=5.5条件下，1min内从0.0051mol/L的植酸钠溶液中水解1μ mol无机磷所需要的酶量定义为一个酶活单位。

　　4.2 日粮Ca和有效P水平

　　高Ca不利于植酸酶作用，因为Ca与植酸形成植酸Ca或Ca- 植酸-蛋白质复合物，影响植酸酶的活性^[4]。高Ca使肉鸡肠道中pH 升高，不溶性化合物增多，使约70%~92%的 Ca、Fe、Mg、Zn形成不溶化合物。多余的Ca通过竞争酶活性中心位点，而降低植酸酶的活性，较低的日粮Ca水平有利于植酸酶的作用。给肉仔鸡饲喂添加不同水平植酸酶的低有效磷(0.20%)的饲粮，试验结果表明，在低有效磷饲粮添加植酸酶对矿物质代谢有一定积极影响，以植酸酶最大添加量650FTU/kg组的效果最佳。多余的无机磷可抑制植酸酶的活性另外，一般认为，日粮Ca与P比在1.1~1.4时植酸酶效果最佳，随着Ca与总P的增大，植酸酶的作用效果反而降低。在含磷0.27%和0.36%的火鸡日粮中，钙与总磷比从1.4~2.0，分别使植酸酶的活性降低 7.4%和4.9%。饲料中总磷含量(X)，植酸磷含量(Y)和饲料中天然植酸酶活(Z)对饲料的表观可消化磷含量(ADP)的影响极显著，并存在极显著的回归关系。ADP=-0.4155+0.7972X-0.7802Y+0.0013Z(R₂=0.9767，P=0.001)。

　　4.3 日粮维生素 D₃水平

　　维生素D₃与植酸酶具有协同效应，二者以不同的方式促进P的吸收利用率。添加维生素D₃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，维生素D₃就可促进肠道对磷的吸收。并且VD₃可提高肉仔鸡对钙的利用，这样降低钙对植酸酶活性的抑制。因此肠道中VD₃可间接提高植酸酶的活性。日粮中钙与总磷比在1.1~1.4，添加植酸酶 600~900 U/kg，VD₃660μg/kg，可使生产性能达到最佳。Nahashon^[6]报道，在缺磷玉米-豆粕日粮中添加5μg/kg维生素D₃可使磷存留量从31%提高到68%，补充75单位植酸酶使存留量提高 79%。

　　4.4 有机酸

　　动物采食后，会使胃内pH值升高，而降低植酸酶的活性。添加有机酸可提供一个有利于植酸酶水解植酸的胃肠pH值，还可降低胃排空速度，延长植酸酶对底物的作用时间。因此，在饲料中同时添加植酸酶和有机酸可取得显著效果。荷兰一试验表明，单独添加甲酸使猪的平均日增重提高10%单独添加植酸酶日增重提高12%，而同时添加甲酸和植酸酶则提高了16%，这种协同效应在饲料转化率和钙磷消化率上得到了体现。

　　4.5 植酸酶的添加量

　　由于多数饲料中含有一定数量的植酸酶，且不同的饲料中植酸磷和非植酸磷含量不同。因此在饲料中添加植酸酶之前，首先应了解饲料中是否需要添加植酸酶或添加多少植酸酶，这样才能既经济又有效地发挥植酸酶的最大作用。植酸酶的添加量(X)与磷的表观消化率Y)之间为二次曲线关系Y= 0.5832+0.000162X-0.84E^-7X²，植酸酶的添加量800~1000U/kg时效果最佳，此水平超过了添加植酸酶所代替的无机磷的价值。因此在实践中肉用仔鸡、猪(仔猪和生长猪)和产蛋鸡推荐添加量分别为500~700，350~500和300~500U/kg日粮，而不追求磷的最高效率。

　　4.6 pH 值与温度

　　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，最适温度在45~60℃。而微生物源的植酸酶最适温度为56℃左右，超过65℃即失去大部分活性，80℃以上活性损失更大^[3]。从瘤胃内容物培养物得到的活性植酸酶的最适温度为 37℃，最佳pH值在5.5^[2]。

　　4.7 其 他

　　影响植酸酶活性的因素还有许多，如饲料在肠道中的存在时间、植酸盐的可溶性及抑制剂和激活剂的存在与否^[3]。植酸酶来源不同，活性有差别，也与饲料类型及加工过程有关。

　　5 植酸酶与其他添加剂的关系

　　植酸酶和其他酶制剂之间未发现有颉颃作用反而与某些酶有协同作用，但植酸酶不能替代其他酶制剂。在正常的有机酸类饲料防霉剂添加情况下，对植酸酶的活性没有破坏作用，没有使用禁忌，不用额外增加添加量。而对于其他类型的防霉剂因没有相应的报道而不清楚。酸化剂在正常的添加量的情况下，对植酸酶的活性没有破坏作用，没有使用禁忌，不用额外增加添加量。相反在猪饲料中，植酸酶和酸化剂具有出色的累加效果。由于植酸酶是一种蛋白质，不是活性物质，所以不必因为抗生素的添加而额外增加量。除反刍动物外，单胃动物无内源植酸酶分泌，所以添加商品酶不会对体内酶的分泌有抑制作用。

　　6 植酸酶的应用前景

　　随着人们环保意识的增强，大量抗生素类添加剂的禁用，对绿色畜产品的需求增大，植酸酶作为一种环保型饲料添加剂有广阔应用前景，故开发研究植酸酶制剂已成为近年来国内外研究的热点。植酸酶通过微生物方式生产已成为现实，并达到工业化规模。