植酸酶在畜禽生产中的应用研究进展

田冬冬，江书忠，刘志强，肖淑华

（湖南九鼎科技集团有限公司技术中心研发部，长沙 410007）

植酸酶在畜禽生产中的应用研究进展

田冬冬，江书忠，刘志强，肖淑华*

（湖南九鼎科技集团有限公司技术中心研发部，长沙 410007）

超量添加植酸酶不仅可提高磷的利用率，还可改善能量、氨基酸、蛋白质和其他矿物质元素的利用率，进而提高畜禽生产性能和饲料的利用率。近年来，随着环保压力增大，畜禽生产中超量添加植酸酶已成为饲料行业的通常做法，目的是快速降解并破坏日粮中植酸，减少磷使用，降低磷排放对环境的污染。文章对植酸酶的生物学功能、超量添加效应以及在畜禽生产中的应用研究作以综述。

植酸酶；畜禽生产；生物学功能；超量添加

磷作为动物机体内含量丰富的一种矿物质元素，与生命活动息息相关，主要参与骨骼以及肌肉的组成和生长。动物机体内的磷主要由饲料提供，而饲料中磷主要是以植酸磷或植酸盐的形式存在。自然界虽广泛存在可水解植酸的植酸酶，但单胃动物对植酸磷的利用率普遍偏低，主要是由于单胃动物只有消化道上皮细胞及后肠道微生物可产生少量的植酸酶，因此对植酸磷的利用率普遍较低。为满足畜禽对磷的需要量，可添加植酸酶，充分消化降解饲料中的植酸磷，提高畜禽生产性能。

植酸酶又称肌醇六磷酸水解酶，是一种可使植酸磷复合物中的磷变成可利用磷的酸性磷酸酯酶。从20世纪90年代至今，约80%饲料行业将其作为添加剂常用原料使用，植酸酶是饲料行业第一个应用并最为成功的酶制剂。在畜禽日粮中使用植酸酶，可提高畜禽对蛋白质、氨基酸、能量、矿物质的利用率、节约钙磷资源、降低磷排放对环境的污染。因此，开展植酸酶在畜禽生产中的应用研究意义重大。

1 植酸酶的生物学功能

1.1 破坏植酸抗营养作用

植酸鳌合能力很强，能结合锌、铁、铜、锰、钾、钠、镁、钙等物质后形成不溶性盐类，抑制消化酶活性。植酸可降低饲料中矿物质的利用率，同时影响蛋白质的消化利用率[1]。在饲料中添加植酸酶后，将被植酸结合的磷、钙以及微量元素从植酸及植酸盐上解离下来，变成畜禽需要的物质被利用；将植酸络合的蛋白质和氨基酸进行有效分解后使其从络合物中脱落；消除植酸对胃蛋白酶和胰蛋白酶的抑制作用，改善机体对营养物质的消化利用，促进机体内营养物质间的平衡，改善畜禽生长性能。

1.2 改善矿物元素利用率

植酸因其特殊结构与理化特性，与大量矿物元素及一些蛋白质活性物质具有很强的螯合作用。植酸在pH为3.5～10时可与Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Fe2+等形成稳定的络合物，降低矿物质元素的消化利用率，其中，钙、磷被植酸结合的量最多，约60%～80%的磷和约30%与植酸结合的钙不能被利用。矿物质元素与植酸的螯合能力强弱排序为Zn2+＞Co2+＞Mn2+＞Fe2+＞Ca2+，可见Zn2+是最易被植酸结合的微量元素[2]。在畜禽日粮中添加植酸酶，将矿物质元素从络合物中分离，提高矿物质元素的利用率。目前，植酸酶对磷的分解作用机制比较清楚，植酸酶可先将植酸分子中的磷酸基团切下，形成不同的中间产物植酸五磷脂-植酸-磷脂，最终变成可被畜禽利用的无机磷。但对其他矿物质元素的作用机制到目前还不清楚，但在实际畜禽生产中添加植酸酶，矿物质元素的利用率有明显改善。陈文等研究表明，在猪饲料中添加植酸酶可以极显著提高磷的消化率（P＜0.01），而且在低磷日粮中提高幅度比高浓度日粮明显[3]。蔡青和等研究表明，在断奶仔猪日粮中添加适量的植酸酶，钙的消化率显著改善[4]。董国忠等研究表明，在生长猪日粮中添加植酸酶，铜、锌的消化吸收率显著提高，粪便中铜含量显著降低；钙、磷和粗灰分的消化吸收率也有增加趋势；而在育肥猪日粮中添加植酸酶，可显著提高磷、铜、锌和粗灰分的消化吸收率，显著降低粪便中磷、粗灰分的含量（P＜0.05）[5]。戴求仲等研究结果表明，在肉仔鸡日粮中添加植酸酶，胫骨中锌的含量提高，植酸酶与锌存在互作效应[6]。

1.3 提高蛋白质、氨基酸的利用率

植酸中的磷酸基团在酸性或中性条件下可与蛋白质形成植酸盐-蛋白质二元复合物，使蛋白质沉淀，同时植酸还可结合消化酶，抑制蛋白酶、胰蛋白酶活性，影响蛋白质的消化率[7]。植酸中的磷酸基团可与蛋白质部分氨基酸残基上游离的氨基结合，影响氨基酸的消化率。但添加植酸酶后，植酸酶通过水解作用破坏蛋白质和氨基酸与植酸间的化学键，释放出蛋白质或氨基酸；同时植酸对胃蛋白酶和胰蛋白酶的抑制作用解除，提高了蛋白质、氨基酸的消化率。蔡青和等研究结果表明，仔猪日粮中添加植酸酶，可改善干物质、能量、蛋白质利用率，大部分必需氨基酸和非必需氨基酸的消化率呈增长趋势[4]。朱忠珂等研究表明，在杜×长×大三元仔猪日粮中添加固体植酸酶100 g·t-1和液体植酸酶100 ml·t-1，与不添加植酸酶组相比，可显著提高血液中的白蛋白、球蛋白以及总蛋白的含量（P＜0.05）[8]。

1.4 其他

植酸酶可水解植酸，释放出淀粉或淀粉酶，提高机体对糖的消化代谢，促进能量代谢。植酸酶可分解植酸，提高畜禽可利用的钙、磷含量，使其利用率提高。

2 超量添加效应

20多年前，5 000 U的植酸酶添加量大约为100 g·t-1，到目前为止，这一添加方式仍被广泛采用。近年来，随植酸酶菌种改良以及植酸酶的添加成本降低，许多研究者尝试加大用量，发现植酸酶超量添加产生额外增效作用，并取得较好的应用效果。

2.1 植酸酶超量效应的原理

植酸的抗营养作用相当明显，尤其是在酸性条件下，其抗营养作用最强。而添加植酸酶后，可降解植酸，释放磷。植酸被降解的越多，植酸酶的作用效果越明显。植酸共有6种形态存在，分别为肌醇六磷酸（IP6）、肌醇五磷酸（IP5）、肌醇四磷酸（IP4）、肌醇三磷酸（IP3）、肌醇二磷酸（IP2）、肌醇一磷酸（IP1），其中以肌醇六磷酸的抗营养作用最强，可结合6摩尔的矿物质元素，对淀粉、氨基酸、蛋白质的结合力也最大，抗营养作用随磷酸基团的减少逐渐减弱。当磷酸基团被完全释放后，剩下的肌醇没有抗营养作用，还可促进能量代谢，完善机体的细胞功能。500 U·kg-1的植酸酶常规添加量只能将肌醇六磷酸降解为肌醇五磷酸或肌醇四磷酸，并释放出一部分磷，减少部分磷的添加。但此时植酸还含磷酸基团，矿物质元素、蛋白质以及淀粉的抗营养作用仍然存在，并未完全消除。而超量添加植酸酶后，原料中的植酸可最大程度地被降解，消除植酸对养分的抗营养作用，促进微量元素的吸收沉积和各种酶活性的发挥，改善养分消化利用，进而提高畜禽生产性能[2]。

2.2 超量添加植酸酶的应用

研究表明，综合19项超剂量试验，平均日增重提高约为84%，料重比改善74%[9]。Shirly等在肉鸡日粮中超量添加植酸酶（24倍）后，植酸磷的降解率增加，肉鸡的体增重、采食量、饲料转化率显著增加，表观代谢能、磷和钙的存留率、氮的沉积显著增加，研究表明，高水平的植酸酶几乎可降解日粮中所有的植酸磷[10]。韩进诚等研究表明，在肉鸡日粮中添加16倍植酸酶，植酸磷释放率达94.84%，总磷的利用率达85%，试验组可达到与对照组相同的生长性能[11]。孙宏选等在低磷日粮中添加高水平的植酸酶，显著增加肉鸡的表观代谢能、粗蛋白质、氨基酸、钙和磷的消化利用率，显著降低碱性磷酸酶活性，显著改善肉鸡的生长性能（P＜0.05）[12]。

3 植酸酶在畜禽生产中的应用

3.1 猪

在猪日粮中添加植酸酶，可显著改善钙、磷以及其他营养物质的利用率，进而改善猪的生长性能。近年来研究发现，在猪日粮中添加植酸酶，显著改善了机体对植酸磷的利用率，可部分或完全替代无机磷，可减少约30%～50%的磷排放。朱俊仁等研究表明，在仔猪日粮中用植酸酶分别替代50%和40%的磷酸氢钙，50%替代组磷的消化率最高，50%替代组、40%替代组日增重明显高于对照组（不添加植酸酶），同时粗脂肪、钙、磷、灰分的消化率提高；其中以植酸酶替代50%磷酸氢钙效果最好[13]。曹贵彬等研究表明，低磷日粮+500 U·kg-1、低磷日粮+耐高温植酸酶1 000 U·kg-1，可促进骨骼中钙、磷的沉积，提高养分的表观消化率，但对血液中钙磷代谢影响不大；添加植酸酶500、1 000 U·kg-1替代部分无机磷，可达到与基础日粮正常磷水平的生长性能甚至更好的效果，1 000 U·kg-1添加效果稍好于500 U·kg-1。在断奶仔猪低磷饲粮中添加耐高温植酸酶500、1 000 U·kg-1，小肠黏膜的发育和生长性能得到改善[14-15]。窦勇等选用10 kg的杜×长×大三元杂种仔猪，研究低蛋白、低磷日粮中添加5 000 U耐高温植酸酶0.01%～0.04%，与对照组相比，仔猪采食量无明显影响，但日增重提高、料肉比降低，其中以0.03%试验组的日增重和料肉比改善作用最大，与对照组和其他试验组有极显著差异（P＜0.01）；磷、钙、铁、铜、锰、锌的表观消化率提高，粪尿中磷和微量矿物质元素的排泄量减少，尤其以植酸酶0.03%组效果改善最为明显[16]。易中华等研究表明，在乳仔猪低磷日粮中添加适量的耐高温植酸酶后，可显著提高乳仔猪从断奶到育成阶段对植酸磷的消化率，降低粪磷排放；同时可改善血清中无机磷、钙浓度和血清碱性植酸酶的活性，进而提高仔猪的生长性能；植酸酶可部分替代猪饲粮中无机磷，并结合植酸酶和无机磷对乳仔猪生产性能、日粮磷、钙消化率以及血清生化指标的影响，表明在乳仔猪日粮中添加5 000 U·g-1的植酸酶100～150 g·t-1可减少0.15%无机磷的添加[17]。

3.2 鸡

近年来，有关植酸酶在鸡生产方面的研究主要集中在饲料的利用率和生长性能改善方面。杨维仁等研究了不同无机磷水平日粮中添加植酸酶对肉鸡生长性能和血清矿物质的影响，结果表明，在低无机磷水平日粮中添加植酸酶可以提高肉鸡骨骼矿物质沉积和生长性能[18]。王振平等研究表明，在玉米-豆饼型低磷肉鸡饲料中加入适量植酸酶可使肉鸡平均日增重提高5.8%～13.2%[19]。何丹林等对耐高温植酸酶代替磷酸氢钙对黄羽肉鸡的饲用效果进行了研究，结果表明，给粤黄鸡饲喂低钙磷日粮生长性能低于饲喂高钙磷日粮，但在低钙磷日粮中添加耐高温植酸酶后，粤黄鸡的生长性能可达到饲喂高钙磷日粮的水平，表明不含磷酸氢钙的低钙磷饲粮降低了肉鸡的生产性能，但通过添加耐高温植酸酶后可改善肉鸡的采食量、日增重以及饲料转化率[20]。王敏等研究在玉米-豆粕型日粮的基础上分别降低0.1%的有效磷并添加耐高温植酸酶100 g·t-1对肉鸡生产性能、胫骨指标的影响，结果表明，在正对照组基础上减少有效磷0.1%后，肉鸡生长性能和胫骨指标水平有降低趋势，但在负对照组基础上添加耐高温植酸酶100 g·t-1后，肉鸡的生长性能和胫骨指标可达到对照组一致的水平，表明植酸酶可有效提高胫骨灰分含量，且能在很大程度上提高饲料转化率，促进肉鸡生长发育，提高经济效益[21]。程志斌等研究表明，在产蛋鸡日粮中联合使用植酸酶和复合非淀粉多糖酶制剂后，蛋鸡的产蛋性能显著提高（P＜0.05）[22]。雷乔波等研究表明，在产蛋鸡日粮中磷水平为0.19%～0.24%可满足蛋鸡的产蛋性能，添加植酸酶300 U·kg-1可改善磷的利用率，减少0.17%无机磷的添加[23]。

4 小结

在畜禽日粮中添加耐高温植酸酶，可提高畜禽生产性能、饲料消化率、减少粪中磷排放、降低环境污染，具有较高的应用价值。但目前植酸酶在畜禽生产中的应用还存在着一些问题，限制了其广泛使用。但随着科学技术的发展以及研究水平的提高，植酸酶在畜禽生产中的应用将更为广泛。

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Research Progress of Application of Phytase in the Production of Livestock and Poultry

TIAN Dongdong,JIANG Shuzhong,LIU Zhiqiang,XIAO Shuhua*

（Technology Center,Hunan Jiuding Technology Co.,Ltd.,Changsha 410007,China）

Excessive adding phytase can improved the utilization rate of phosphorus and the utilization rate of energy,amino acids,proteins and other mineral elements.It enhances the performance of the livestock production and the conversion efficiency of stock food.In recent years,with the increasing of the environmental pressures,excessive adding phytase has become a conventional process in feed industry.This measure aimed to degrade and destruct the phytic acid in the diet,reducing the employ of Calcium and Phosphate,decreasing the pollution to the environment by discharging the Phosphate.This paper reviewed the biological function,excessive add effect and the application researchinpoultryproductionaboutphytase.

phytase;production of livestock and poultry;biological function;excessive supplement

S816.7；S814

A

1001-0084（2016）11-0011-04

2016-10-17

田冬冬（1985-），男，河南孟州人，硕士，主要从事仔猪营养研究。

*通讯作者