非反刍动物营养中的植酸酶：胃肠道植酸酶活性及其影响因素(续1)

孟 霞 摘译自Journal of the Science of Food &Agriculture，2015，95(5)：878～896

唐彩琰 校 何 闪 制图表

3 植酸酶的功效评估

大量研究评估了日粮植酸酶对农场动物磷消化率和利用率的影响。这些研究表明，在日粮中添加植酸酶可提高磷的消化率，减少猪、家禽和鱼的磷排泄量。

然而，不同的研究报道了500 FTU 的植酸酶常规添加剂量对植酸磷消化率改善程度的不同结果。如前文所述，这可能与实验方法、植酸酶的功效和影响植酸酶活性的其他因素有关。

3.1 植酸磷在回肠中的降解

由于添加的微生物植酸酶主要在非反刍动物的胃和小肠前端有活性，植酸磷在回肠中的降解数据有助于评估植酸酶的功效。由于受回肠食糜中植酸测定技术的限制，文献很少报道植酸磷在回肠中的消化率。

植酸磷在回肠中的降解受日粮总磷水平的影响。Liebert 等在添加或不添加外源性植酸酶的情况下测定了植酸磷在鸡回肠中的消化率。结果表明，日粮中添加1 000 FTU/kg 黑曲霉植酸酶主要降低嗉囊和胃内食糜中的植酸磷含量，这与植酸酶在这些器官中具有较高的活性相对应。日粮总磷水平为4.8 g/kg 时，鸡饲喂不添加和添加植酸酶的日粮，植酸磷在小肠末端的消化率分别为16.1%和62.5%；而当日粮总磷水平为3.6 g/kg 时，植酸磷的消化率分别为23.0%和65.4%。因此，在植酸磷在小肠末端的消化率上，日粮中添加 1 000 FTU/kg 黑曲霉植酸酶的试验组比不添加植酸酶的对照组高42%～46%，具体的提高幅度受日粮中的总磷含量影响。

日粮钙水平也会影响植酸磷在肉鸡回肠中的消化率。Tamim 等测定了两种日粮钙水平(0或0.5%)对植酸磷在肉鸡回肠中的降解情况。他们发现，对于不添加植酸酶的对照日粮，不添加钙和添加0.5%钙时，植酸磷的消化率分别为69.0%和25.4%；添加500 FTU/kg 黑曲霉植酸酶或隔孢伏革菌植酸酶后，不添加钙的日粮植酸磷在肉鸡回肠中的消化率分别为79.5%和76.2%，添加0.5%钙的日粮植酸磷在肉鸡回肠中的消化率分别为58.9%和44.9%。尽管不添加钙的日粮具有较高的植酸磷消化率，但这并不代表对商业日粮也会产生如此的效果。当添加0.5%钙时，由于添加了500 FTU/kg 的黑曲霉植酸酶或隔孢伏革菌植酸酶，植酸磷的回肠消化率分别较对照组的高20.0%和34.0%。Amerah 等发现，当日粮中钙与有效磷的比值为1.43～3.57∶1 时，植酸磷的回肠消化率不受影响，肉鸡饲喂添加了1 000 FTU/kg 的布丘菌植酸酶(分析水平为831 FTU/kg)的日粮时，植酸磷的回肠消化率为75%～88%。对照日粮的植酸磷回肠消化率为40%～51%。这些研究之间的不同结果可以解释为，在后一项研究中，高比例的植酸磷在消化道前端降解，这会减少消化道末端植酸钙的形成，从而减少钙对植酸磷降解的影响。

植酸酶对植酸磷在肉鸡回肠中降解的影响也有性别差异。日粮中添加500 FTU/kg～2 000 FTU/kg 的黑曲霉植酸酶后，Wu 等观察到雄性肉鸡的植酸磷回肠消化率为59%～79% (比对照组雄性肉鸡的高31%～51%)，雌性肉鸡的为52%～72%(比对照组雌性肉鸡的高25%～44%)。

日粮组成也会影响植酸磷在肉鸡回肠中的消化率。在蛋鸡中，van der Klis 等发现，在缺磷的玉米(或豆粕或向日葵粕) 型日粮中添加250 FTU/kg 和500 FTU/kg 的黑曲霉植酸酶，试验一的植酸磷消化率分别为59%和72% (比对照组分别高37%和50%)，试验二的植酸磷消化率分别为50%和66%(比对照组分别高42%和58%)。有人认为，日粮中向日葵粕和植酸磷含量的不同可以部分解释这两个试验获得的不同结果。Jongbloed等报道植酸酶对猪体内植酸的消化率与饲料类型有关，因此与日粮植酸磷含量有关。添加1 500 FTU/kg 的黑曲霉植酸酶后，玉米-豆粕型日粮的植酸回肠表观消化率从9.6%提高到59.7%，而豆粕-木薯粉型日粮的植酸回肠表观消化率从-1.4%增加到74.0%。猪饲喂不添加植酸酶和添加植酸酶的日粮，其回肠食糜中植酸磷含量分别为29.5 g/kg 与12.5 g/kg(玉米-豆粕型日粮)和20.8 g/kg 与5.6 g/kg(豆粕-木薯粉型日粮)。这些研究人员认为，60%～74%的植酸磷在到达回肠前被1 500 FTU/kg 的日粮微生物植酸酶降解了，而对照组只有10%的植酸磷被降解。由于植酸酶的加入，这两种日粮总磷的回肠消化率分别提高了18.5%和29.8%。在这项研究中我们观察到一个有趣的结果，即与十二指肠相比，无论日粮如何处理，植酸磷的回肠消化率都较低，具体的原因尚不清楚。有人指出，用于测定植酸磷消化率和十二指肠中液体/干物质流速差异的方法可能会过高估计植酸磷的消化率。也有人推测肌醇磷酸酯可能会在猪的小肠中再次合成。

其他因素，如试验设计、植酸酶来源和添加水平，也可能会影响植酸磷在动物回肠中降解的测定。Kemme 等发现，在饲喂添加900 FTU/kg 黑曲霉植酸酶的玉米-豆粕型日粮的生长猪或育肥猪中，植酸酶降解了约38%的植酸磷。Rutherfurd 等报道，与阴性对照组的猪相比，日粮中添加1 000 FTU/kg 和2 000 FTU/kg 布氏柠檬酸杆菌植酸酶的试验组猪回肠植酸磷消化率分别提高了29%和32%。有趣的是，当使用阴性对照组作为参考时，这种外源性植酸酶的植酸磷降解作用不是发生在胃中，而是发生在空肠中，这可能与该植酸酶降解植酸磷的最适pH 有关。最近发表的研究测定了猪喂给添加了500 FTU/kg和1 000 FTU/kg 大肠杆菌植酸酶的玉米-豆粕型日粮后植酸磷回肠消化率，结果分别为58.4%和64.1%。阴性对照组猪的回肠植酸磷消化率为11%，因此，这种植酸酶对植酸磷的降解较对照组的高48%～53%。相比之下，Onyango 等报道，在低磷日粮中添加大肠杆菌植酸酶不会显著影响肉鸡总磷的回肠消化率，但提高了总磷的全消化道消化率，这表明在确定总磷的回肠消化率的准确性方面存在一些局限性。

表3 总结了一些关于植酸酶对植酸磷在回肠中的消化率的文献数据。当排除在极低日粮钙浓度下形成的数据时，表3 中的数据表明，按500 FTU/kg 的常规剂量添加的植酸酶在猪和肉鸡的小肠末端能降解约45%～60%的植酸磷(比对照组的高20%～48%)，因此降解是不完全的。植酸酶添加量超过1 000 FTU/kg，植酸磷的回肠消化率在56%～88%(比对照组的高29%～75%)。文献研究报告了植酸磷在回肠中的降解有明显的变化，这可能与日粮中植酸磷和总磷的水平、钙的含量和形态、植酸磷的分析方法、成分组成、植酸酶类型、适应时间、动物的年龄和物种(品种和性别)有关。据观察，当肉鸡适应缺磷日粮时，磷的利用率上调，这将影响对照日粮中的植酸磷的消化率。Chung 等对玉米-豆粕型日粮中添加不同类型和水平植酸酶的文献研究结果进行了统计分析，得出日粮中钙浓度、磷浓度、家禽的品种和年龄等因素对磷、钙在动物体内的沉积有较大影响。

当将植酸磷的回肠消化率作为判断植酸酶降解作用的准则时，应建立一种可以测定植酸酶在动物体内功效的标准方法。

3.2 磷的全肠道消化率、沉积率、骨灰分含量和对生长性能的影响

磷的全肠道消化率、骨灰分含量和对生长性能的影响是评估植酸酶功效的常用参数。与回肠磷的消化率相似，影响总磷消化率测量的因素有很多。最重要的因素是日粮所用无机磷的来源和含量以及大肠中的内源性植酸酶水平。Woyengo 和Nyachoti 回顾了植酸酶对肉鸡磷消化率影响的文献研究结果。在玉米-豆粕型日粮中添加500 FTU/kg～1 000 FTU/kg 植酸酶可将磷的消化率提高12%～21%。在小麦-豆粕型日粮中添加500 FTU/kg～600 FTU/kg植酸酶，磷的消化率增加了7%～14%。

在文献报道中，骨灰分含量和生长性能通常用于估计和验证植酸酶释放的无机磷，因为这些参数提供了额外的有用信息。例如，Hoppe 等报道，基于骨灰分含量、磷和钙沉积量，在饲喂谷物-豆粕型日粮的猪中，添加500 FTU/kg 的植酸酶会分解42%的植酸磷。植酸酶添加量为250 FTU/kg 和1 000 FTU/kg 时，植酸磷的分解率分别为15%和57%。Cromwell 等观察到，使用骨剪切力作为相应标准，在饲喂豆粕型半纯化日粮的生长猪中，添加250 FTU/kg、500 FTU/kg 和1 000 FTU/kg 的植酸酶可分别降解12%、22%和43%的植酸磷。然而，Yi 等报道，250 FTU/kg、500 FTU/kg、750 FTU/kg和1 000 FTU/kg 的植酸酶添加水平可以将仔猪日粮中0.52 g/kg、0.83 g/kg、1.08 g/kg 和1.21 g/kg 的植酸磷水解为脱氟磷酸盐。如将植酸磷分解量转换为磷酸二氢钙，其值分别为0.41 g/kg、0.69 g/kg、0.86 g/kg 和0.96 g/kg。

如上所述，胃和小肠前端的活性植酸酶将会减少植酸与日粮蛋白质的结合，消除其抗营养作用以及减少内源性氨基酸的损失。因此，除了植酸磷的释放，氨基酸消化率和代谢能也可以用作额外的参数来确定植酸酶的功效。例如，Santos 等观察到，当减少日粮配方中代谢能、钙和磷的添加量时，在21 日龄肉鸡日粮中添加500 FTU/kg～1 000 FTU/kg 的大肠杆菌植酸酶可使代谢能增加65 kcal/kg～195 kcal/kg，而在22～42 日龄的肉鸡日粮中添加750 FTU/kg和1 000 FTU/kg 的植酸酶时，代谢能增加约195 kcal/kg。Onyango 等报道，在低磷日粮中添加大肠杆菌植酸酶可提高总磷的消化率，磷、钙、氮和一些氨基酸的沉积量以及胫骨灰分含量和日增重保持不变。Amerah 等观察到，日粮中添加1 000 FTU/kg 的布丘菌植酸酶可提高磷、氨基酸和能量的消化率，这与肉鸡增重和饲料效率的提高相呼应。微生物植酸酶对磷的利用率和氨基酸消化率的影响已被深入论述。

总之，人们可以在回肠或粪便水平测定植酸磷的消化率。磷的全消化道消化率可用于确定磷的沉积率，因为它的实际限制较少。测定植酸磷的降解的测定应在回肠水平测量，因为植酸磷在后肠会被肠道菌群降解，但释放出的磷不会被吸收。在回肠水平直接测量植酸磷的降解将很好地表明植酸酶饲料添加剂的功效。此外，胫骨灰分含量、骨强度和生长性能是验证植酸酶基质值(例如无机磷、钙、能量和可消化氨基酸)的有用参数。

3.3 分析方法和植酸酶回收率

其他可能会大大影响植酸酶功效测定的因素是分析方法和分析日粮的植酸酶含量，大多数文献研究没有测量或报道。Kerr 等利用育肥猪测试了4 种商业植酸酶的功效。他们分析了这些植酸酶中的植酸酶活性，发现利用不同分析方法测得的植酸酶的活性存在显著差异。当将官方的AOAC 方法作为标准时，一种产品(Phyzyme) 达到了生产商推荐的活性(5 000 FTU/g)，其他植酸酶的活性比生产商声明的活性高1.5～4.65 倍(表4)。

在这项研究中，植酸酶在日粮中的添加水平是由生产商推荐的植酸酶的活性决定的，而不是根据植酸酶活性的测定值做出的。如表4 所示，当使用基于官方AOAC 方法测得的活性时，500 FTU/kg 植酸酶产品分解的植酸磷与基于生产商推荐的活性的预期值相比可能存在显著差异。显然，在比较不同商用植酸酶产品的试验研究中，必须使用官方方法确定产品中的活性和饲料中的活性。Onyango 等也强调了在饲料配制后测量植酸酶活性的重要性。他们发现植酸酶在粉状饲料中的活性比预测活性低得多，因此本研究中使用分析值来计算植酸磷的等效值。

(未完待续)