植酸酶对饲粮能量利用率的影响

刘志林 （山东省聊城市畜牧局 252000） 李路胜 （聊城大学农学院）

植酸酶是一种水解酶，它能将植酸磷降解为肌醇和无机磷酸，对有效利用植物性饲料中的植酸磷有重要的意义。早在1907年，Suzuki等就在谷物中发现了具有植酸酶活性的磷酸酶，此后有关植酸酶的来源、理化特性及作用机理的研究越来越受到重视(Nelson等，1968)，特别是在20世纪90年代以来，由于发酵工程和生物技术的迅速发展，采用DNA重组技术使微生物植酸酶的产量和活性大幅度提高，大大降低了植酸酶的生产成本，从而使之得到了广泛的应用。植酸酶的显著特性是解除植酸对饲料钙、磷、镁、铁等微量元素、淀粉、蛋白质、胃肠道蛋白酶、淀粉酶等的螯合作用，提高消化酶活性和饲料蛋白质、磷等养分的利用率，增加动物的生产成绩(Simon等，1990；Korneegay，1996)。植酸酶提高猪、鸡的生产成绩，主要是通过提高胃肠道消化酶活性和饲粮养分利用率来实现的。饲粮淀粉、蛋白质、脂肪和磷等养分利用率的提高，从理论和实际应用方面均能提高饲粮的能量利用率。本文对植酸的特性以及在能量方面的效应作了综述。

1 植酸(磷)特性及消化率

1.1 植酸(磷)特性 植酸为黄色液体，是一种强酸，由一分子肌醇与六分子磷酸结合而成，称为六磷酸肌醇，又叫肌醇六磷酸酯，分子式为C6H12O24P6，分子量为660.8，有6个带负电荷的磷酸根基团，具有很强的螯合能力。植酸能被植酸酶水解为正磷酸盐和肌醇或肌醇衍生物，每个植酸分子被完全水解时释放6个磷离子，即每克植酸分子释放出281mg磷。

植酸在不同谷物或油料中存在的位置不同，玉米中90%的植酸存在于籽粒的胚芽中，小麦和大麦则90%的植酸存在于糊粉中，花生、棉籽的植酸盐集中在蛋白体膜内的晶状体或球状体的亚结构中。我国谷物、油饼、糠麸等饲料中的植酸磷含量很高，一般约占总磷的40%～80%，其中，谷类籽实的植酸磷含量约占总磷的44%～64%，豆类籽实稍低，油料饼粕类约占56%～70%，小麦麸占74%，而米糠中可高达93%。

1.2 植酸(磷)的消化率 不同谷物或油料植酸(磷)利用率不一样，小麦、大麦、玉米、豆粕磷的消化率分别为47%、39%、16%、40%；植物饲粮中磷消化率的差异可能是由于植物饲料中植酸磷的比例和存在植酸酶含量不同引起的。一般饲粮都含有0.87%的植酸，饲料植酸磷含量在0.2%以上时，应考虑使用植酸酶制剂(单安山，1997)。

2 植酸酶可提高饲粮能量利用率

2.1 植酸酶解除植酸对消化酶活性的抑制作用 消化酶本身是可溶性蛋白质，植酸的存在可以螯合胃肠道消化酶，导致内源蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等消化酶的变性失活，降低其活性，从而降低蛋白质、淀粉等养分的消化率。其原因可能是由于植酸络合作用减少了钙离子数量，植酸通过络合α-淀粉酶需要的钙离子，可降低发芽小麦饲粮中α-淀粉酶的活性。张克英等(2001)报道，植酸盐(钠)可抑制猪胰脂肪酶的活性，植酸钠可使猪脂肪酶丧失14.5%～12%。Reddy等(1982)的体外试验表明，0.18%～0.92%的植酸钠对小麦、玉米、大麦和大肠杆菌来源的α-淀粉酶酶活抑制率为17%～93%。以上一些研究表明，植酸盐螯合胃肠道消化酶后将减少消化酶的部分活性，植酸酶可以破坏植酸结构，解除植酸对胃肠道消化酶的螯合作用，提高消化酶的活性，从而可以提高饲粮养分和能量利用率(黄遵锡等，1999)。

2.2 植酸酶解除植酸对饲粮养分的螯合作用 饲粮植酸盐具有抗营养作用，能够与磷、蛋白质、淀粉、脂肪酸形成不溶性复合物，阻止它们在动物小肠中的吸收(张梅申，1997)。植酸酶的显著特性是解除植酸对饲粮养分的螯合作用，提高养分利用率。植酸酶可提高饲粮磷利用率50%～70%(Korneegay等，1996)，Broz等(1994)发现，肉鸡饲粮中添加500FTU／kg的植酸酶，在不同的试验中分别相当于0.8～1.7g/kg无机磷的添加量。

许多研究表明，植酸酶水解植酸释放出磷的同时，可将与植酸络合的蛋白质释放出来，便于消化道分泌各种蛋白酶的作用，提高蛋白质消化率和氨基酸或多肽的吸收率和利用率。Qian在(1996)研究发现，猪的氮吸收率，随着植酸酶的添加而增加。Schoner等(1993)报道，仔猪日粮中添加750IU/kg和1200IU/kg植酸酶，可使氮利用率提高27.16%和34.78%。张克英等(2001)研究了添加植酸酶对断奶仔猪蛋白质、氨基酸消化率的影响，结果表明添加植酸酶可以提高蛋白质生物学效价(P<0.25)和赖氨酸的回肠消化率(P<0.25)。在鸡方面，Han等(1997)报道，在日粮中添加1000IU/kg植酸酶使肉用仔鸡氮利用率提高12.6%～12.98%。Ravindran等(1995)报道，植酸酶对蛋鸡的氮吸收有促进作用，添加250IU/kg的植酸酶使氮吸收率由79.2%提高到81.3%，差异显著。

因此，植酸酶通过解除植酸对饲粮有机物和磷等矿物元素的螯合作用，解除植酸对动物胃肠道中蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等消化酶活性的抑制作用，提高了饲粮磷、蛋白质、糖类及脂类等的利用率，增加了ATP的生成。而且，蛋白质利用率的提高将减少氨基酸分解代谢耗能及尿素形成与排泄的耗能，使饲粮能量的消化率和代谢率得到提高。从理论上讲，饲粮添加植酸酶应该能够提高饲粮能量的代谢率。

2.3 饲粮蛋白质和钙的水平影响植酸酶对饲粮能量利用率的改善 植酸酶对能量消化率的影响可能与饲粮蛋白质水平有关。在蛋白质为16%的饲粮中添加植酸酶，其能量消化率高于蛋白质为18%的添加了植酸酶的饲粮，这可能与降低饲粮蛋白质水平后同时也降低了尿氮的排出量，进而减少尿能的损失有关(陈文等，2003)。植酸酶对能量消化率的影响也可能与饲粮钙水平有关，低钙(6.75g/kg)饲粮比高钙(8.25g/kg)饲粮有更高的DM和能量消化率(P<0.05)，其原因可能是低钙饲粮添加植酸酶解除了植酸对Ca2＋螯合作用，Ca2＋为保持淀粉酶活性所必需，从而提高了淀粉酶的活性，或者说高钙饲粮含钙过高刺激肠道pH值的上升，从而抑制了微生物植酸酶的活性，而且富余的钙可能会直接通过竞争酶的活性位点抑制植酸酶的活性。

3 植酸酶对猪、鸡饲粮ADE、AME的影响

目前，研究植酸酶对饲粮能量利用率影响的试验较少，但已有研究表明，仔猪饲粮添加植酸酶对回肠或总消化道干物质、总能消化率无明显影响(Quinn等，1997)。刘作华(1998)研究表明，植酸酶对生长肥育猪的能量利用率无影响。但陈文等(2003)报道，饲粮添加植酸酶可提高仔猪每兆焦(MJ)代谢能的体增重，说明饲粮添加植酸酶可减少仔猪维持所需的能量。

虽然植酸酶对猪的能量利用率没有明显的改善作用，但饲粮添加植酸酶能够提高能量利用率在家禽的研究上得到了部分证实。袁中彪(2001)在肉鸡饲粮添加植酸酶，表观代谢能分别提高1.3%、2.29%。Denbow等(1995)报道，在肉鸡(24次试验)、鸭(11 次试验)、火鸡(1次试验)饲粮中添加500FTU/kg植酸酶，通过提高氨基酸消化率来间接估测表观代谢能大约提高222kJ/kg，其变化范围在155～289kJ/kg之间。

4 结语

从理论上讲，饲粮添加植酸酶通过水解植酸的结构，解除植酸对消化酶和饲粮养分的螯合作用，提高饲粮养分的利用率和能量的利用率。在实际生产中，植酸酶对猪饲粮能量利用率的影响研究较少，而在鸡日粮中，却有较好的效果。在目前饲料原料价格上涨，植酸酶价格下降的情况下，通过合适的添加量来提高饲粮的能量利用率，不失为一种较好的途径。

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