植酸酶对动物饲料营养物质利用率的影响

韩浩月 译自International Poultry Production，Vol.24（2016），№4∶15，17陈建康 校



植酸酶对动物饲料营养物质利用率的影响

韩浩月 译自International Poultry Production，Vol.24（2016），№4∶15，17陈建康 校

没有两种酶是完全一样的。植酸酶——一种以植酸盐为作用底物的酶——也不游离于以上规则之外。各个酶均作用于特定的底物，虽然在理论上作用的底物“越多越好”，但是高质量的酶往往在无须提高添加量的情况下通过提高作用效率而有别于常规的酶。

植酸盐是植物中磷的主要储存形式，它存在于大多数植物源性的饲料原料中。对于植酸盐本身来说，它是一种抗营养物质，这是由于其可与矿物质和蛋白质结合而会减少这些营养物质与消化酶的接触。

未经消化吸收的植酸盐一旦经动物排出体外则会由于其较高的磷含量而成为环境的污染物。

如果植物源性饲料中添加了合适的植酸酶以分解所含有的植酸盐，那么它将成为单胃动物营养（主要为磷）的有机来源。

植酸酶是一种生物催化蛋白，可分解植酸盐，提高肉鸡和猪对磷、钙、锌、钠、镁和氨基酸的利用率和消化率。大部分植酸酶由真菌和细菌产生，少量的由植物产生。

市场上的植酸酶有很多不同的品种，可以在不同的温度、pH和植酸盐浓度下使用。

1　植酸酶的选择

不同的植酸酶在动物消化道的不同部分发挥作用，具体的作用部位取决于其种类和是否进行了包被。植酸酶包括三种类型：肌醇六磷酸3-磷酸水解酶——可以从肌醇六磷酸的环己六醇3位上的磷酸基团开始水解；肌醇六磷酸6-磷酸水解酶——从肌醇六磷酸6位上的磷酸基团开始水解；肌醇六磷酸5-磷酸水解酶——则从5位上的磷酸基团开始水解（图1）。

目前，用作动物饲料添加剂的所有植酸酶无论其来自微生物还是植物，都希望其在前胃或胃中能更有效地发挥作用。在检测酶产品时，需要考虑以下四个主要的方面以做出最佳的选择。

酶在较低pH条件下活性应该更高。家禽体内的去磷酸化作用主要发生在嗉囊，而嗉囊的pH为4.0～5.0。为保证酶在嗉囊内具有高效的降解率，酶在酸性环境下的稳定性是选择时需要考虑的一个重要标准。

植酸酶应该能够有效水解肌醇六磷酸6位点上的磷酸基团。为了充分水解植酸盐以使磷的利用率达到最大化，植酸酶需要对尽可能离肌醇环越近的基团具有较高的水解效率。这也是选择植酸酶时很重要的一个标准。

时间是决定植酸酶作用效率很关键的一点。植酸酶应该可以快速地发挥作用来降解分子，以达到最大的生物高效性。由于植酸盐可与体内很多重要

的营养物质相结合，这一特性能够确保植酸盐在动物肠道内完全水解，以释放出更多营养物质供吸收。另外，很重要的一点是植酸酶可以抵抗饲料制造过程中的高温条件。由于酶是一类对高温很敏感的蛋白质，所以饲料的制粒过程会严重影响其稳定性。植酸酶产品可以进行包被或不包被，可以制粒或制成粉状，也可以以干的形式或液态形式存在。不同形式的植酸酶在动物体内的作用机制也不同，因此，在选择植酸酶时，其类型也应慎重考虑。

2　添加植酸酶的益处

添加植酸酶产生的益处远不止提高饲料原料中磷的生物利用率。未经消化的植酸盐具有抗营养特性，因为其不能被动物体内分泌的常见消化酶所分解。另外，植酸盐与矿物质和蛋白质有很强的结合力使得这些养分很难被动物利用，从而导致其生物利用率低下。

此外，未被消化的植酸盐分子对动物的消化道具有一定的刺激性，动物会通过增加肠道内黏蛋白的分泌来保护胃肠道上皮层避免受到此类刺激的不良影响。这种反应会增加能量的消耗，进而导致动物消耗更多的饲料以补偿多消耗的能量；所有这一切都会增加动物生产者的成本。

植酸盐可与钙、锌、铁、铜等矿物元素相结合，如果任凭这种结合的发生，则会导致动物体内矿物质的缺乏。其中影响最大的是钙。

植酸盐在嗉囊内降解后，可与钙在小肠中形成复合物。饲料内加入植酸酶后，肌醇六磷酸6位上的磷酸基团可在消化过程中提前降解，以防止植酸盐与钙在小肠内的结合。

高品质的植酸酶可以最大程度地释放营养物质并减少能量的损失。由于植酸盐可与矿物质和蛋白质相结合，它还会通过直接影响蛋白质的供应以及减少形成金属硫蛋白、含金属的酶所需的矿物质来影响氨基酸的消化率。这些酶在消化系统内大量存在，且大部分需要某些元素。而植酸盐与这些矿物元素的结合会致使它们无法被利用，从而对动物的整体代谢产生不利影响。总体而言，植酸酶能对动物的代谢有显著的有利效果。研究发现，添加植酸酶可以抵消植酸盐对能量利用率的负面影响。

提高能量、氨基酸和蛋白质的消化率并不是植酸酶的直接作用，仅是一个附加益处。有人认为，植酸酶对能量利用的有利影响是由于蛋白质、脂肪和淀粉不再与植酸盐结合而可被消化利用的累积效应。大量文献记录表明植酸盐是一种肠道刺激物，会增加黏蛋白的生成。而植酸酶分解植酸盐后可减少刺激，从而可减少黏蛋白的生成，进而可减少生成黏蛋白层所需的能量。

3　植酸酶的适宜用量

植酸酶的品质可通过其对钙、锌、钠、镁和氨基酸的释放程度来鉴别，因为高品质的植酸酶可以最大程度地降解底物植酸盐，并确保所有矿物质和营养成分被释放出来。

赛和素植酸酶（Cibenza Phytaverse）是由Novus国际股份有限公司生产的一种饲料添加剂，其生来就具有热稳定性；在肉鸡笼养试验中，与其他植酸酶相比，显示出较高的消化磷的价值。另外，其在有胃蛋白酶存在的环境中和一个较大pH范围内都可以稳定存在。

这种酶在植酸盐浓度很低的情况下同样有效，可以确保其在肠道内的彻底水解，并且由于提高了磷的释放而确保了额外的磷效应。而这种天然热稳定的酶其热稳定性在商业条件下已被证实，可确保植酸酶在高温环境下的性质稳定。

高品质的植酸酶可在低剂量的情况下水解肌醇六磷酸5位和6位上大部分磷酸基团，并且可以在不需高剂量添加的情况下水解所有的非植酸磷（Non-Phytate Phosphorus，NPP）。赛和素植酸酶饲料添加剂最重要的一个功能可能是其在水解植酸盐以获得所需营养物质的效率方面。

植酸酶分解植酸盐的速率同样十分重要。赛和素植酸酶饲料添加剂可在5 min内水解肌醇六磷酸6位和5位上的磷酸基团，20 min内可将肌醇环上的磷酸基团全部水解。

4　结语

赛和素植酸酶饲料添加剂与其他商用植酸酶的比较试验得知，当每千克饲料中添加500个单位（FTU）的植酸酶时，赛和素植酸酶饲料添加剂在所有处理组中增重和胫骨灰分结果最佳（图2，3）。

相较于市场上大部分植酸酶产品，等价磷的含量提高了30％～60％。

剂量反应研究表明，玉米-豆粕型日粮中添加2 000 FTU/kg的植酸酶，可将磷的释放效率提高高达0.23％，也就是说植酸盐结合的磷几乎被完全水解。然而，添加量为1 000 FTU/kg～1 500 FTU/kg时，磷的释放会达到一个平稳状态。

磷的等价效应在增重和饲料转化率上的表现要强于对胫骨灰分的矿化作用，这说明植酸酶的作用远不止仅仅限于释放磷。

研究表明，能使日粮发挥最大生物学效应的并不是植酸酶的添加量，而是所用植酸酶的种类和品质。

为了节约成本而牺牲产品的质量并不一定能保证具有较高的投入产出比，在选择适合您的最佳产品时，重要的是要考虑植酸酶的品质。

原题名：The impact of phytase on nutrient utilisation of animal feed（英文）

原作者：Nasser Odetallah博士（Novus国际股份有限公司全球技术服务执行经理）

S815

C

1001-0769（2016）08-0045-03