梁 欣 于曉麗 （山東省濰坊市寒亭區(qū)畜牧獸醫(yī)局 261100）

植酸的化學(xué)名為肌醇六磷酸或環(huán)己六醇磷酸酯，是從植物種籽中提取的一種有機(jī)磷酸類(lèi)化合物，以植酸鈣鎂鉀鹽的形式廣泛存在于植物種子內(nèi)，但單胃動(dòng)物對(duì)其利用率低，大部分隨糞便排出，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)造成磷的浪費(fèi)。植酸酶是催化植酸及其鹽類(lèi)水解為肌醇與磷酸（鹽）的一類(lèi)酶的總稱(chēng)，屬磷酸單酯水解酶，是一種重要的工業(yè)酶。植酸酶具有特殊的空間結(jié)構(gòu)，能夠依次分離植酸分子中的磷，將植酸（鹽）降解為肌醇和無(wú)機(jī)磷，同時(shí)釋放出與植酸（鹽）結(jié)合的其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而提高其利用率。

1 植酸酶的營(yíng)養(yǎng)學(xué)功能

在消化道作用的植酸酶有3個(gè)可能來(lái)源：腸道微生物產(chǎn)生、飼料中的內(nèi)源性植酸酶和外源微生物產(chǎn)生的植酸酶，但主要由微生物發(fā)酵制得，包括多種霉菌、乳酸菌等。植酸一直被認(rèn)為是飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)。一方面因?yàn)橹菜釋?duì)金屬離子具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，與鎂、銅、鋅和錳等離子都能形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，而使這些金屬離子不能為動(dòng)物吸收利用，特別是飼料中的磷絕大部分與植酸結(jié)合，形成單胃動(dòng)物難以消化的植酸鹽；另一方面植酸影響胃腸道消化酶的活性和蛋白質(zhì)的利用率。因此植酸一直被認(rèn)為是飼料中影響畜禽生產(chǎn)性能的有害成分。在飼料中添加植酸酶后，可在胃腸道中水解植酸或植酸鹽，釋放出磷和各種微量元素，減少高價(jià)無(wú)機(jī)磷源的添加量和磷的排泄量，避免隨無(wú)機(jī)磷添加帶來(lái)的氟、汞、鎘、砷、鉛等有害元素進(jìn)入飼料，消化酶活性得到加強(qiáng)，提高飼料養(yǎng)分的利用率，在降低飼料成本的同時(shí)增加了配方的調(diào)整空間。

2 植酸酶的作用機(jī)理

植酸酶類(lèi)發(fā)揮作用主要是植酸酶和酸性磷酸酶的連續(xù)作用：植酸酶首先把植酸分解成肌醇磷酸酯，酸性磷酸酶再將肌醇磷酸酯徹底地分解成肌醇和磷酸。植酸酶將植酸分子上的磷酸基團(tuán)逐個(gè)切下，形成中間產(chǎn)物IP5、IP4、IP3、IP2、IP，終產(chǎn)物為肌醇和磷酸。不同來(lái)源植酸酶作用機(jī)理有所不同。微生物產(chǎn)的3-植酸酶作用于植酸時(shí)，首先從植酸的第3碳位點(diǎn)開(kāi)始水解酯鍵而釋放出無(wú)機(jī)磷，然后再依次釋放出其它碳位點(diǎn)的磷，最終酯解整個(gè)植酸分子，此酶需要2價(jià)鎂離子（Mg2+）參與催化過(guò)程。來(lái)源于植物的6-植酸酶，首先在植酸的第6碳位點(diǎn)開(kāi)始催化而釋放出無(wú)機(jī)磷。1g植酸完全分解理論上可釋放出無(wú)機(jī)磷281.6mg。植酸酶在水解植酸時(shí)，可以將與其絡(luò)合的大量鎂、鋅、錳等礦物元素因植酸分子的水解釋放出來(lái)；同時(shí)，植酸酶水解植酸時(shí)，也可以斷裂蛋白質(zhì)與植酸之間的鍵，將蛋白質(zhì)釋放出來(lái)，從而提高了家禽對(duì)礦物質(zhì)的利用率和蛋白質(zhì)的消化率。

3 植酸酶對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率的影響

家禽日糧的主要成分來(lái)自植物性原料，植物籽實(shí)中大約60%～80%的磷是以植酸的形式存在，但由于家禽體內(nèi)缺乏足夠的內(nèi)源性植酸酶，從而對(duì)植酸磷的利用率很低，而且植酸還和其它一些礦物元素、蛋白質(zhì)、氨基酸等絡(luò)合，影響機(jī)體的吸收。植酸對(duì)金屬離子有較強(qiáng)的絡(luò)合性能，與鈣、鎂、銅、鐵、錳、鈷等金屬離子能生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，可與蛋白質(zhì)形成蛋白質(zhì)植酸鹽化合物。植酸在很寬的pH范圍內(nèi)帶負(fù)電荷，與帶正電的鈣、鋅、鎂、銅、鐵等離子發(fā)生螯合作用形成難溶的化合物，影響礦物質(zhì)元素的吸收利用。在動(dòng)物消化道中，植酸在pH低于蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的條件下，帶負(fù)電的植酸（鹽）與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成植酸一蛋白質(zhì)二元復(fù)合物；在pH高于蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的條件下，以Ca2+、Zn2+等陽(yáng)離子為“橋梁”形成植酸-金屬離子-蛋白質(zhì)三元復(fù)合物，植酸蛋白二元或三元復(fù)合物的形成，會(huì)改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，降低其溶解度，從而影響蛋白質(zhì)的利用率。植酸磷不僅與植物中40%～70%磷結(jié)合，而且植酸磷還與其它二價(jià)和三價(jià)金屬元素如鈣、鎂、鋅和鐵等螯合形成極難溶解的化合物，在動(dòng)物的腸道變得難以吸收。因此植酸磷的存在會(huì)增加動(dòng)物對(duì)其它必需礦物元素的需要。

植酸酶作為單胃動(dòng)物飼料添加劑使用時(shí)，可以提高植物性飼料磷的利用率，減少飼料中無(wú)機(jī)磷的添加量，降低飼料成本，減少動(dòng)物糞便中無(wú)機(jī)磷的排出量，降低磷對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)環(huán)境并可改善可用性礦物質(zhì)、微量元素、氨基酸和能源；還可以解除植酸對(duì)金屬離子和蛋白質(zhì)的螯合作用。提高機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)和多種微量元素的利用率，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育，提高生產(chǎn)性能。

3.1 植酸酶對(duì)蛋白質(zhì)利用率的影響 植酸酶能從植酸分子上將磷酸水解下來(lái)，從而基本上破壞了它對(duì)礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)的親和力，所以植酸酶能提高礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)有效性和蛋白質(zhì)消化率；同時(shí)可使一些酶如淀粉酶等恢復(fù)其原有的活性，從而提高了飼料的能量有效性。

植酸酶對(duì)蛋白質(zhì)利用率的影響，不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示有一定差異。Lan等（2002）研究顯示，肉雞日糧中添加植酸酶提高蛋白質(zhì)表觀消化率[1]，Cowieson等（2006）在肉雞日糧中添加植酸酶顯示可提高氮代謝[2]，提高氮消化率[3]。飼喂雌性火雞兩種玉米豆粕型基礎(chǔ)日糧（粗蛋白水平分別為22.5%和28.0%；總磷0.45%），添加植酸酶750U/kg后，其氮和氨基酸的可消化率均得到提高。而火雞只有在飼喂含粗蛋白22.5%和總磷0.60%的日糧，其氮和氨基酸的可消化率才有改善[4]。

王慶云等（2008）研究表明，在肉雞日糧中，以磷酸氫鈣為磷源（對(duì)照組），其余為試驗(yàn)組，其磷酸氫鈣水平分別為對(duì)照組的75%、50%、25%、0%，并添加植酸酶500FTU/kg。結(jié)果表明，添加植酸酶的各組凈蛋白利用率均高于對(duì)照組，隨無(wú)機(jī)磷水平降低分別比對(duì)照組高出2.10%，4.95%，3.48%，5.66%，說(shuō)明添加植酸酶促進(jìn)了蛋白質(zhì)的沉積和利用[5]。但Peter等（2001）、Augspurger等（2004）研究顯示，在日糧中添加植酸酶不能提高蛋白質(zhì)利用率[6，7]。出現(xiàn)這種截然相反的結(jié)果，可能與日糧配方中不同營(yíng)養(yǎng)成份構(gòu)成有關(guān)[8，9]。

添加植酸酶（1200U/kg）改善了3種谷物（玉米、高梁和小麥）、4種油籽餅粕（大豆粕、菜籽粕、棉籽粕和葵花籽粕）以及2種谷物副產(chǎn)品（小麥次粉和米糠）的蛋白質(zhì)/氨基酸的可消化率。飼料中蛋白含量以及植酸的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)可能對(duì)蛋白質(zhì)消化利用有一定影響，植酸的降解與其結(jié)構(gòu)的可溶性存在一定關(guān)系。植酸酶降解飼料中的植酸鹽，打破蛋白質(zhì)與植酸鹽形成的絡(luò)合物，促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。

3.2 植酸酶對(duì)磷利用率的影響 家禽對(duì)植酸磷的利用率非常有限，一般飼糧中60%～75%的磷不能被禽類(lèi)消化，對(duì)飼糧所含植酸磷的利用率基本上為零，即使像小麥和大麥這類(lèi)含有內(nèi)源性植酸酶的飼料，其植酸磷的利用率也僅能達(dá)15%～30%。在飼料中添加植酸酶，直接作用于植酸鹽使之分解，明顯降低了植酸結(jié)合磷的活性，增加了可利用磷的含量，提高對(duì)磷的利用率，這不僅可以預(yù)防由缺乏磷引起的各種疾病，更主要的減少了糞便中磷的排放量，保護(hù)了自然環(huán)境。

有研究發(fā)現(xiàn)在低磷日糧中添加植酸酶可使磷的利用率提高60%，糞便磷排泄量減少40%。樓洪興等（1995）在肉雞日糧中添加植酸酶可以提高雞血清總磷濃度[10]。宋國(guó)華等（1997）試驗(yàn)表明，低磷日糧中添加植酸酶可有效地分解植酸，提高礦物元素鈣、磷、銅、鋅的利用率，在組織中沉積量雖無(wú)顯著差異，但隨著植酸酶水平的提高，絕對(duì)沉積量有上升的趨勢(shì)[11]。徐奇友等（2000）研究顯示，在肉仔雞飼料中添加植酸酶可提高植酸磷的利用率，顯著降低磷的排泄量，植酸酶添加組分別比正常鈣磷水平的對(duì)照組降低了24.2%和24.9%[12]。王慶云等（2008）采用強(qiáng)飼排空法進(jìn)行代謝試驗(yàn)，對(duì)照組以磷酸氫鈣為磷源（I），其余為試驗(yàn)組，其磷酸氫鈣水平分別為對(duì)照組的75%（II）、50%（III）、25%（Ⅳ）、0%（V），并添加植酸酶500FTU/kg。各組排泄物中磷含量（風(fēng)干基礎(chǔ)）的結(jié)果顯示，植酸酶添加組隨無(wú)機(jī)磷水平降低分別比正常鈣磷組排泄物中磷含量降低了11.0%、17.9%、23.9%、28.4%[5]。

3.3 植酸酶對(duì)鈣利用率的影響 鈣是家禽不可缺少的一種礦物質(zhì)，如日糧中鈣不足，會(huì)降低磷的吸收率，所以只有保持適當(dāng)?shù)拟}磷比才能保證蛋雞鈣和磷的需要。研究表明，在日糧中添加植酸酶使磷釋放的同時(shí)，也可將植酸結(jié)合的鈣釋放出來(lái)，使鈣的利用率也得到增高，因而提高骨結(jié)構(gòu)中的含鈣量，且可以改善鈣的存留。在以植物性日糧為主的家禽日糧中，植酸酶不能完全替代磷酸氫鈣，在鈣磷比例合理的情況下，植酸酶的作用將會(huì)得到更大限度的發(fā)揮。

在一個(gè)評(píng)價(jià)植酸酶對(duì)鈣生物學(xué)利用率影響的肉仔雞試驗(yàn)中，以體增重和趾骨灰分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出500U/kg的植酸酶相當(dāng)于0.46g鈣，向肉仔雞日糧中添加植酸酶后，其鈣的存留和干物質(zhì)（DM）的消化率均得到改善。以火雞進(jìn)行了研究，以體增重、增重/飼料和可消化鈣為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究表明500U/kg的植酸酶相當(dāng)于0.87g鈣[4]。

在雛雞最初14d內(nèi)，每kg飼料中添加750單位的植酸酶可增加鈣的吸收。蛋雞日糧中添加300單位/kg植酸酶，就應(yīng)將日糧鈣減低0.3%～0.4%。在多數(shù)情況下，這就意味著在每天采食100 g飼料的情況下，日糧鈣水平應(yīng)減至3.5%～3.6%。

3.4 植酸酶對(duì)其他微量元素利用率的影響 植酸酶添加到日糧中，在畜禽消化道內(nèi)被激活后，對(duì)植酸或植酸鹽進(jìn)行水解，釋放出與植酸結(jié)合的礦物質(zhì)，從而使礦物質(zhì)元素利用率提高，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收，并且在日糧含磷水平越低時(shí)，植酸酶作用越強(qiáng)，植酸酶的釋放能力越強(qiáng)。

王慶云等研究顯示，肉雞對(duì)照組日糧中添加16.39/kg磷酸氫鈣，不添加植酸酶，其余4組分別添加l2.3、8.2、4.1和Og/kg磷酸氫鈣后，均添加植酸酶0.19g/kg（500FTU/kg）。結(jié)果顯示，28日齡肉雞脛骨中銅、錳、鐵、鋅含量隨日糧無(wú)機(jī)磷水平降低呈逐漸升高趨勢(shì)，42日齡肉雞脛骨中錳、鐵含量在各添加植酸酶組也有同樣變化趨勢(shì)，說(shuō)明添加植酸酶提高了礦物質(zhì)元素的利用率[5]。研究表明，在低無(wú)機(jī)磷水平日糧中添加植酸酶促進(jìn)骨骼礦物質(zhì)沉積，提高礦物質(zhì)元素利用率，并隨日糧中無(wú)機(jī)磷水平降低，植酸酶發(fā)揮作用增大，但日糧中完全不添加無(wú)機(jī)磷并不可取。

在鈣磷比為1.2∶1～1.4∶l時(shí)，以8.2g/kg磷酸氫鈣組（0～4周齡：Ca 7.6g/kg，TP 5.4g/kg；5～7周齡：Ca 7.0g/kg，TP 5.3g/kg）添加植酸酶效果較好。

黃志勇等（2008）選用200日齡金定鴨1000只，隨機(jī)分成5個(gè)處理。處理A為對(duì)照組，有效磷水平為0.45%，處理B、C、D、E有效磷在對(duì)照組基礎(chǔ)上分別降低0.15%、0.30%、0.45%、0.60%，日糧有效磷水平為0.38%、0.32%、0.25%、0.18%，同時(shí)添加500FTU/kg植酸酶，研究植酸酶對(duì)礦物質(zhì)表觀利用率的影響。結(jié)果顯示，日糧有效磷水平從0.45%降低到0.25%，同時(shí)添加500FTU/kg植酸酶，不會(huì)影響蛋鴨對(duì)Ca、P、Cu、Zn的利用率及其在蛋鴨血清和脛骨中的含量。當(dāng)日糧中有效磷水平為0.18%時(shí)，即使添加了植酸酶，Ca、P、Cu、Zn的利用率及其在蛋鴨血清和脛骨中的含量都會(huì)顯著降低。表明日糧中不添加磷酸氫鈣效果不理想[13]。

4 小結(jié)

植酸酶作為一種新型的飼料添加劑，添加到植物性飼料中釋放植酸中的磷分，不但能提高食物以及飼料對(duì)植物磷的吸收利用率，而且可以降解植酸鹽蛋白質(zhì)絡(luò)和物，減少植酸鹽對(duì)微量元素的螯合，提高動(dòng)物對(duì)植物蛋白的利用率以及植物飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，減少動(dòng)物排泄物中有機(jī)磷的含量，同時(shí)減少對(duì)大自然的污染。因此無(wú)論從社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，植酸酶都是一種很好的飼料添加荊，也是一種極有發(fā)展前途的飼用酶。