植酸酶对鲫鱼养殖中磷粗蛋白质和粗脂肪的影响

2018-01-19招志杰

农业与技术 2018年9期

招志杰

（广西壮族自治区水产引育种中心，广西南宁530031）

在一些以植物蛋白为主要材料的日粮中，适当的添加中性植酸酶能够加速磷的水解，这样就减少了无机磷，从而提高了鲫鱼对饲料中磷、粗蛋白质和粗脂肪的吸收，促进了营养物质在鲫鱼体中的积累，减少了粪磷的排出量，有利于鲫鱼的生长。此外，无机磷的减少还减轻了环境污染。

1 植酸酶的种类及来源

植酸酶是一种肌醇水解酶，也是一种磷酸水解酶，可以降解植物酸和盐的饲料。植酸酶可根据植酸酶的结构，分为2种植酸酶。一般的植酸酶包括非特异性磷酸酶。植酸酶主要存在于植物种子的胚芽中，当植酸酶干燥后就会失去活性。只有在伴随着种子发芽的过程被激活时，它才能被水解提取出植物酸。在干燥、高温、pH值低下的条件下，酶变得不活跃，且容易因底物和产物的植酸盐抑制作用较强，难以在动物胃中较低的情况下发挥作用。目前，大多数研究是由曲霉菌的尼日尔和黑曲霉产生的植酸酶，它们的植酸酶可以催化植物酸转化为正磷酸。

2 植酸酶的特性

植酸酶是催化植物酸、植酸和水解酸（或磷酸盐）酶的一般名称。从化学角度上说这是一种磷酸单酯水解酶，分为植酸酶和酸磷酸酶。植酸酶有2种类型，当其最佳pH值为2.5时，主要是分解胃中的植酸。当植物的最佳pH值是5.5时，这是动物肠道内的植物酸分解的原因。酸性磷酸酶有2种，二者的最佳pH值分别在2.5左右和5.5左右。植酸酶只能将植酸分解为磷酸肌醇，不能分解为肌肉和磷酸。磷酸肌醇的分解需要酸性磷酸酶的存在，酸磷酸酶可以完全分解为肌肉和磷酸。

3 植物植酸酶的分布

植酸酶主要分布在许多作物种子和天然副产品中，如小麦、大麦、黑麦、燕麦、玉米、大米、豆类等植物种子中。作物品种不同，其种子中的植酸酶的活性也有很大的差别，籽粒的分布也有所差异。植酸酶活性较低的作物有玉米、高粱和油菜籽等，而麦作物和玉米蒸馏的植酸酶含量却很高。小麦的植酸酶大多是藏在谷壳中。在小麦不同部位的植酸酶活性测定中，内胚层、子叶层和烯酸酶在小麦种子总活性中所占的比重为89%。在种子休息期间，植物和植物分离，但在种子萌发、加工和动物消化过程中，酶和植酸酶相互接触，使植物被分解。

4 影响植酸酶活性的因素

植酸酶的活性最佳时期有2种，其pH值分别为2.5和5.5。当pH值为7时植酸酶的活性就很低。张天南等人在对肉鸡消化系统pH环境的研究中，发现了植酸酶的活性，其最佳pH值为5.5。pH环境对植酸酶的影响可以说是非常大了。当环境的pH值远远达不到最佳pH值时，它的活性就会迅速下降，而大部分的酶活性损失发生在30min内，然后趋于稳定。在pH值3和0.6的条件下，加入了胃蛋白酶和胰蛋白酶后，磷酸酶活性进一步降低，然后趋于稳定，但与胃蛋白酶相比，胰蛋白酶对植物酶活性的影响更大。在不同的pH值条件下，双叶酸酶测定酶活性的6种类型，当pH值为5、6种的酶活性明显下降时，其相对酶活性pH值在0～0、42%、24%、30%、45%和52%的情况下分别下降到60%、43%。

5 植酸酶的应用效果

5.1 植酸酶在鸡饲料中的应用效果

植酸盐在家禽营养中是一种阴离子分子，它与带正电荷的营养成分结合有很强的能力，难以消化，所以磷的植酸盐可以单独使用，显示其营养特性。在对植酸酶的研究中，添加了植酸酶，增加了钙和磷的吸收率，在日增益与植酸酶水平之间存在显著的二次相关关系（P＜0.05）。随着植酸酶的增加，胫骨的强度呈现出增加二次曲线的趋势（P＜0.1）。

5.2 植酸酶在猪饲料中的应用效果

在猪饲料中添加植酸酶大大提高了磷的利用率，减少了粪便中磷的含量，提高了很多营养物质的吸收和消化，如蛋白质和氨基酸等，排泄率降低了很多。在植物中螯合物、锌、铜、铁及其他矿物元素也得到了充分的利用。在16d左右的时间里，将植酸酶添加到猪的饲料中，它的生长性能、骨骼强度呈线性增长；当每一种饮食中加入的植酸酶达到12500个/kg时，磷、钙和镁的吸收量就增加了10倍。植酸酶永刚、刘高“对肥猪生长的影响”实验，低磷条件添加植酸酶可提高猪的平均增益和饲料报酬，但不到10%。通过添加500kg/kg的植酸酶来提高猪的生产性能和营养消化率，提高某些氨基酸的消化率是最好的。

5.3 植酸酶在鱼饲料中的应用效果

大部分的鱼饲料是基于植物的原料，大多数的磷是由植物酸混合而成的，这对鱼类来说是很难消化的。满足鱼对磷的需求，增加了大量的磷饲料，因为鱼缺乏内源植酸酶分解植酸，就会导致大量的植酸磷被排出体外：浪费了磷；磷进入土壤或者进入到排泄水中，水产养殖如果运用排水磷的饲料来源于在水中的浮游植物水华，甚至可能诱发红湖，造成浒苔涌入大海，河流和湖泊，水带来巨大的损失。

作为一种新型的绿色添加剂，在中国水产养殖业中，大家对水资源环境的保护越来越重视，而植酸酶促进了水产养殖业成为可持续发展的目标的实现，因此植酸酶的应用前景更甚是广阔。

6 植酸酶基因工程的发展

植酸酶有2个基因工程问题：植酸酶表达水平太低的天然材料，这使植酸酶大规模生产和生产成本高的问题，通过基础网格工程使用生物反应器成千上万倍，以改善其表达式；天然植酸酶的某些性质不适合饲料加工和饲料育种。基因在分子水平上的操纵将会改善这些性质。

植酸磷存在于很多饲料植物中，如小麦、大豆等种子，如果这些种子自身具有有大量的植酸酶，在喂养的过程中动物的胃搭便车，植酸磷又起到降解饲料的作用，从而消除植酸酶生产饲料添加剂添加，一个石头砸死2只鸟，这无疑是最好的植酸酶的应用程序。

7 未来展望

在未来，植酸酶的研究重点是：从基因工程入手，应用代谢工程技术，推动高效生物反应器的技术的开发和运用，促进重组微生物和转基因植物的使用，如生产饲料酶呈指数倍上升；推广植酸酶的大量应用，如植酸酶在水产养殖中的应用，改良土壤的应用，在生物反应器的应用等。随着研究的不断完善，希望在不久的将来，植酸酶能够不断发展，普遍于需要它的各个领域，引领我国的畜牧业迈出很大的一步。