植酸与植酸酶在家禽生产中的应用

陈秀丽，赵西莲，胡莉莉，李 敬，王新国，杨小敏

（1.汉中市动物疾病预防控制中心，陕西 汉中 723000；2.汉中市农业技术推广中心，陕西 汉中 723000）

植酸（盐）又称菲汀，大量存在于家禽日粮中，由肌醇六磷酸与钙、镁、铁等二价金属离子形成的复合盐，是自然界中肌醇和无机磷在植物中的主要储存形式。植酸能螯合某些营养素，且在单胃动物内不易被分解吸收，故被认为是抗营养因子[1-2]。

植酸酶是能将植酸分解为肌醇和无机磷的磷酸单酯水解酶，广泛存在于自然界，动物、植物、微生物中均有发现，但家禽消化道内缺乏足够的植酸酶，不能完全水解植酸，故需通过添加植酸酶来释放植酸和部分营养素。

1 植酸

植酸（IP6）广泛存在于植物性饲料中，如芝麻饼和米糠中植酸钙含量可达10%（NRC，1994），研究植酸的特性具有重要意义。植酸与EDTA的结构相似，具有较强的螯合力。

1.1 抗营养特性

Mellanby最先报道植酸对动物营养的影响，许多研究认为其抗营养特性主要表现在对磷及其他矿物质元素、蛋白质、氨基酸利用和消化酶活性的影响等方面。

1.1.1 对饲料中磷利用率的影响

植物中磷主要以植酸盐和与蛋白质形成复合物的形式存在，以植酸盐形式存在的有机磷酸化合物称为植酸磷[3]。植酸磷占谷物原料干重的0.15%～1.33%，是磷的重要来源之一[4]。常用饲料原料中植酸磷的含量见附表。

饲料中植酸磷只有被水解为无机磷后才能被动物消化吸收，而家禽消化道内缺乏足够的植酸酶，因此对植酸磷的利用率低，成年家禽胃肠道中植酸酶活性较高，但植酸磷的利用率也仅为40%～50%[5]。家禽对玉米-豆粕型基础基日粮中植酸磷的利用率为15%[6]。因此需在饲料中添加无机磷以满足家禽对磷的需要，但这样不仅增加饲料成本，同时未被利用的植酸磷被家禽排出体外还会造成环境污染。

附表 常用饲料原料中植酸磷的含量 %

1.1.2 对饲料中其他矿物元素利用率的影响

植酸分子中有6个磷酸基团，在较宽的pH范围内能与不同金属离子螯合，螯合能力强于EDTA[7]。当植酸盐经过消化道时，其负电荷增强，进而与二价阳离子生成稳定的不溶盐[8]。虽然植酸与铁（1 g植酸可络合500mg铁离子）、铜、锌离子之间的作用力较强，但因家禽饲粮中钙含量更高，植酸降低钙吸收作用更佳[9]。如当日粮中植酸磷从无增加到0.25%时，肉鸡钙需要量从0.6%提高至0.95%，提示植酸与钙离子的互作才是其影响矿物质吸收的主要因素[1]。日粮植酸盐含量增高，畜禽血液中铜、锌含量则下降，提示植酸盐含量过高可能造成缺乏症，需要在饲料中补充足够的矿物质[10]。最近研究表明，植酸水解物（IP1-5）仍能络合铁离子[11]。

1.1.3 对饲料中蛋白质和氨基酸利用率的影响

蛋白质与植酸的交互作用是植酸影响蛋白质或氨基酸吸收的根本原因。当pH低于蛋白质等电点时，在静电作用下，植酸可与蛋白质形成二元复合物，后者较难被胃蛋白酶分解；当pH高于蛋白质等电点时，二元复合物分离。但在小肠有谷物食糜的环境中，pH一般会低于蛋白质的等电点，即使高于蛋白质的等电点，小肠消化物中的蛋白质和多肽的相对分子质量可能足够使植酸将其螯合在三元复合物中[12]。可能正是这两种复合物阻碍了蛋白质和氨基酸的消化吸收。

植酸能促进Na+流向小肠内腔，说明植酸可能通过平衡Na+-K+-ATPase活性和依赖Na+的转运系统，干扰葡萄糖和蛋白质的吸收[12]。植酸能够降低蛋白质的消化，从而使到达十二指肠的未消化蛋白质增多，促进胃泌素的分泌，使得胃酸和胃蛋白酶原分泌增加，后者刺激肠黏膜分泌黏液，造成蛋白质的内源损失[10]。

1.1.4 对消化酶活性的影响

机体内消化酶（如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等）均属于蛋白质类，植酸同样可与其络合，抑制其活性，甚至使之失活[13]。另外，某些金属离子如铜、锌等是消化酶的重要辅助因子，植酸络合后能降低这些金属离子的有效含量，抑制酶活[14]。植酸在体内的降解的产物（IP1-5）仍能抑制胃蛋白酶的活性[11]。

1.2 抗氧化作用

因植酸独特的结构，使其具有较强的螯合力，能够络合金属阳离子，使促进氧化作用的金属离子失活，进而释放氢，同时破坏氧化过程中产生的过氧化物结构，从而起到抗氧化作用[15]。研究表明，植酸可较好的清除DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子，植酸0.5mg·L-1即可清除上述自由基25.81%、15.93%和5.90%[16]。植酸水解产物中含有3个及3个以上磷酸基团时，其螯合作用有所减弱，抗氧化效果也较弱，但仍可抑制脂质过氧化和磷脂膜氧化[17]。

2 植酸酶在家禽饲料中的应用研究

从1907年Suzuki首次在米糠中发现植酸酶，到20世纪60年代首次在动物饲粮中作为消除植酸的添加剂使用，植酸酶逐步走进动物营养界的视野中。在家禽饲料中应用的植酸酶主要来源于PhyA基因的3-植酸酶和6-植酸酶，前者从肌醇环的3位上去除磷酸残基引发植酸降解，后者从6位或4位上去除磷酸残基引发植酸降解；还有一种来源于PhyB基因的组氨酸植酸酶（尚未商品化）。

2.1 对家禽营养物质消化率及生长（生产）性能的影响

目前国内外对植酸酶在家禽生产中的研究大量集中在对家禽物质消化率及生长性能的影响上。一般说来，植酸酶能水解植酸解除其抗营养作用，从而提高营养物质消化率，并提高肉用家禽的生长性能[18]。当岭南黄鸡的日粮中钙与总磷的比例为1.6∶1时，添加植酸酶能使其日粮中养分利用率有较好的提升[19]。在肉鸡的低磷玉米-豆粕型日粮中添加高剂量的植酸酶可显著提高肉鸡生长性能，其中8000 U·kg-1的添加量效果最好[20]。Han等认为，高水平的植酸酶可以释放日粮中所有的植酸磷并替代全部无机磷，研究发现在22～42周龄肉仔鸡日粮中添加植酸酶125～2000 U ·kg-1可代替0.035%～0.208%无机 磷[21]。王庆云等在不同无机磷水平的肉仔鸡日粮中添加植酸酶，发现在只含有正常饲料50%的磷酸氢钙的情况下添加植酸酶，能使磷等矿物质和蛋白质的利用率升高[22]。在蛋鸭饲料研究中，Yang等认为植酸酶500 U·kg-1能代替0.2%的有效磷[23]。此外，植酸盐与植酸酶的互作效应会影响肉仔鸡的分泌系统以及外周生长调控网络[24]。但是与其他的酶如木聚糖酶和β-葡聚糖酶相比，家禽独特胃肠道环境下调节植酸酶效率的因子还不清楚，这也许将会成为未来研究的重点。

2.2 对家禽血液生化指标的影响

Liu等在肉鸡饲粮中添加植酸酶，发现植酸酶能够降低血清游离脂肪酸，提高肝脏甘油三脂和血清胆固醇的含量[25]。董淑丽等在肉鸡日粮中添加植酸酶，结果表明，肉鸡血清中总超氧化物歧化酶活力和总抗氧化能力显著提高（P＜0.05），血清中血磷含量显著升高（P＜0.05）[26]。孙宏选等发现，随着植酸酶水平的增加，肉鸡血清钙水平有降低趋势，磷水平增加，血清碱性磷酸酶活性降低[20]。碱性磷酸酶是反应骨骼代谢的重要指标，日粮中植酸酶的合理添加，导致饲粮的可利用磷增加，骨磷的周转变慢，从而使血清碱性磷酸酶活性降低。刘宏等在肉鸭上也得出类似的结论[27]。总体来说，近年来研究认为，家禽采食低磷日粮时，血液磷浓度下降，碱性磷酸酶活性上升，添加植酸酶后血磷浓度上升，碱性磷酸酶浓度则下降。

2.3 对家禽其他方面的影响

植酸酶已经成为家禽饲粮中必不可少的酶制剂。马向东等研究了植酸酶对肉仔鸡免疫器官及肠道微生物的影响，认为植酸酶可降低免疫器官指数,有效降低肠道大肠杆菌数量[28]。徐晓娜等检测了饲喂植酸酶的鹅排泄物，发现植酸酶能降低鹅粪中大肠杆菌数量，减少总氮、总磷的排放量[29]。苏基双等对零日龄艾维茵肉用仔鸡的试验表明，植酸酶部分替代日粮中磷酸氢钙添加量，可保持肉用仔鸡的生产性能、胫骨和血清中的钙、磷含量与对照组相近,甚至略高[30]。韩进诚等试验结果也证实了植酸酶能提高22～42周龄肉鸡的胫骨强度、胫骨灰分和磷含量,降低胸肉和腿肉的黄度和持水力[31]。Zyla等比较了肌醇、植酸酶B、混合植酸酶A与植酸酶B在蛋鸡中的应用，分析了蛋黄中胆固醇含量及脂肪酸组成，发现与低磷组相比，3组都能降低胆固醇含量，提升DHA含量[32]。Cowieson等发现，通过添加超剂量的植酸酶A可以达到完全的脱磷酸作用，可能会产生肌醇，但是在蛋鸡肠胃消化道内是否产生肌醇尚不明确[33]。

3 小 结

家禽日粮中添加植酸酶能提高养分利用率，部分消除植酸抗营养性，其特性广泛应用于家禽养殖行业，但植酸和植酸酶潜在的应用价值，如植酸在体内的降解过程、生物特性、对蛋鸡的抗氧化能力，植酸酶的需要量、新型植酸酶B类等方面的应用还需要进一步研究，随着研究的深入，其一定会为家禽养殖业带来更广泛的经济效益和社会效益[34]。

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