張勝燕

(青海省湟中縣攔隆口鎮(zhèn)獸醫(yī)站,青海 湟中 811606)

?

專題論述

植酸酶在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用的研究進(jìn)展*

張勝燕

(青海省湟中縣攔隆口鎮(zhèn)獸醫(yī)站,青海 湟中 811606)

植酸酶是可以催化植酸及其鹽類將其水解為肌醇與磷酸(鹽)的一類酶。論文綜述了植酸酶的生物學(xué)活性及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用前景，旨在為植酸酶在養(yǎng)殖生產(chǎn)中的進(jìn)一步合理開發(fā)和推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

植酸酶；生物學(xué)活性；動(dòng)物生產(chǎn)；應(yīng)用

植酸酶是可以催化植酸及其鹽類的一類酶，其空間結(jié)構(gòu)特殊，能夠分解植酸分子中的磷，將植酸或其鹽類降解為肌醇和無機(jī)磷，釋放出與植酸及其鹽類結(jié)合的其它營養(yǎng)物質(zhì)[1]。在飼料中添加植酸酶可以促進(jìn)動(dòng)物對(duì)植酸磷的利用，降解動(dòng)物飼料中的植酸鹽，提高磷的吸收利用率，增加骨中磷的含量，提高骨骼強(qiáng)度。其次有利于維持動(dòng)物消化道內(nèi)較低的pH，提高幼齡動(dòng)物的消化功能和對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，減少腹瀉的發(fā)生[3]。植酸酶代替飼料中磷酸氫鈣、骨粉等無機(jī)磷酸鹽的添加，避免了添加低質(zhì)量無機(jī)磷飼料引起的氟中毒和重金屬中毒，提高了飼喂的安全性[3]。論文簡述植酸酶在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)展，以期為其合理開發(fā)和推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 植酸酶的作用機(jī)理

植酸為肌醇六磷酸，通常與鈣、鎂、鋅、鉀等元素結(jié)合形成不溶性鹽類而不能被機(jī)體吸收，造成營養(yǎng)物質(zhì)的浪費(fèi)。植酸酶可以將植酸分子上的磷酸基團(tuán)逐個(gè)切下來，不同來源的植酸酶切割植酸的起始位點(diǎn)不同，但終產(chǎn)物都是肌醇和磷酸，1 g植酸被植酸酶完全分解可以產(chǎn)生281.6 mg的無機(jī)磷。植酸酶由于來源不同分子量也有差異，植酸酶在不同的表達(dá)系統(tǒng)中糖基化程度不同，酶糖基化程度不同僅影響酶的分子量、熱穩(wěn)定性及等電點(diǎn)，并不影響酶的專一活性。

2 植酸酶在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

反芻動(dòng)物的瘤胃微生物能夠產(chǎn)生大量的植酸酶并能夠很好地水解植酸磷，而單胃動(dòng)物如豬、家禽以及水產(chǎn)動(dòng)物等腸道中植酸酶的活性微弱，對(duì)植酸磷利用率較低，不能滿足動(dòng)物機(jī)體自身的需要[4]，植酸酶作為一種新型的單胃動(dòng)物飼料添加劑，可以降低動(dòng)物日糧中無機(jī)磷的添加量，可以提高飼料中磷和其他營養(yǎng)成分的利用率，促進(jìn)動(dòng)物生長，降低飼料成本，具有"綠色磷"之稱[5]。

2.1 提高生長性能

將植酸酶應(yīng)用于動(dòng)物飼料中能顯著提高飼料的利用率，促進(jìn)動(dòng)物生長發(fā)育，增加經(jīng)濟(jì)效益，降低養(yǎng)殖成品。將仔豬基礎(chǔ)飼糧中添加250、500、750 IU/kg的植酸酶分別取代基礎(chǔ)飼糧中的40%、60%、80%磷酸氫鈣，平均日增重分別提高了1.05%、4.09%、2.64%，料重比分別降低了2.18%、2.62 %、1.75 %，每千克增重的飼料成本分別是對(duì)照組的97.38%、97.03%和97.73%[6]。吳東等[7]研究也表明生長肥育豬飼糧中磷酸氫鈣的添加水平降低，直至全部不加，在添加植酸酶的條件下，生長性能沒有降低，且日增重和飼料轉(zhuǎn)化率有提高的趨勢。將肉仔雞日糧中磷酸氫鈣的添加水平分別降低30%和60%，同時(shí)添加150 mg/kg植酸酶后，肉雞的采食量和增重與磷酸氫鈣對(duì)照組均無明顯差異[8]，但可顯著降低養(yǎng)殖成本。五龍鵝低磷飼糧中添加900 IU/kg植酸酶能夠?qū)?周齡和16周齡五龍鵝平均日增重分別提高6.35%和18.54%，料重比分別降低2.30%和7.77%[9]。植酸酶對(duì)動(dòng)物生長性能的改善作用，并不是添加劑量越高越好，當(dāng)日糧中磷的水平不能滿足動(dòng)物生長需要時(shí)添加植酸酶可以顯著改善動(dòng)物的生長性能，當(dāng)日糧中磷的水平能夠滿足動(dòng)物生長需要時(shí)添加高劑量的植酸酶不能改善動(dòng)物的生長性能[10]。

2.2 提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率

將植酸酶應(yīng)用于動(dòng)物飼料中能水解飼料中的植酸磷，增加飼料營養(yǎng)物質(zhì)含量，并能顯著改善豬的腸道功能、消化機(jī)能，提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率。肉雞日糧中添加500 IU/kg植酸酶可增加肉雞十二指腸、空腸及回腸的絨毛長度和深度，改善肉雞腸絨毛形態(tài)結(jié)構(gòu)，提高腸道功能，同時(shí)可顯著提高粗蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)消化率[11]。植酸酶對(duì)24日齡肉雞灰分和鈣利用率的改善效果好于42日齡[8]，肉仔雞生長早期對(duì)鈣磷等營養(yǎng)物質(zhì)的需要量高于后期，因而在肉仔雞生長早期植酸酶的作用效果更明顯。大腸桿菌、黑曲霉來源的植酸酶可將生長育肥的干物質(zhì)消化率分別提高3.28%、3.04%，粗蛋白質(zhì)消化率分別提高5.17%、3.30%，鈣消化率分別提高15.30%、6.67%，磷消化率分別提高28.13%、8.51%，總能消化率分別提高3.27%、3.12%[12]。紅鰭東方鮪幼魚飼糧中添加1 000～1 500 IU/kg植酸酶能提高幼魚腸道蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活力，提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率[13]。

2.3 提高免疫功能

免疫器官指數(shù)以及血清中的免疫球蛋白含量和抗體效價(jià)是反應(yīng)動(dòng)物機(jī)體免疫功能的重要參考指標(biāo)，免疫器官的重量和發(fā)育狀況直接影響到動(dòng)物機(jī)體的免疫應(yīng)答水平，血清中免疫球蛋白含量和抗體效價(jià)的高低可直接影響動(dòng)物機(jī)體的體液免疫狀況和對(duì)疫病的抵抗力。五龍鵝低磷飼糧中添加900 IU/kg植酸酶能夠?qū)?周齡五龍鵝胸腺指數(shù)、脾臟指數(shù)、法氏囊指數(shù)分別提高88.46%、43.75%、21.43%，將禽流感疫苗免疫后的7 d、14 d、21 d、28 d的血清抗體效價(jià)分別提高10.25%、14.93%、16.11%、9.11%[14]。斷奶仔豬飼糧中添加500 IU/kg和1 000 IU/kg植酸酶可分別將斷奶仔豬血清中IgA、IgG、IgM分別提高2.33%和3.36%、8.82%和9.30%、3.25%和16.67%[15]。植酸酶提高動(dòng)物機(jī)體免疫功能的原因可能是植酸酶促進(jìn)了動(dòng)物機(jī)體對(duì)蛋白、消化酶、礦物元素等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進(jìn)了動(dòng)物機(jī)體免疫系統(tǒng)的發(fā)育，提高了動(dòng)物機(jī)體的免疫力，從而進(jìn)而改善動(dòng)物機(jī)體免疫功能。

2.4 改善血清生化指標(biāo)

血液在維持動(dòng)物內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定上起著重要作用，而血清生化指標(biāo)可以直接的反映動(dòng)物健康狀態(tài)、營養(yǎng)水平，測定其血清總抗氧化能力、總超氧化物歧化酶活性、鈣、磷等血液生化指標(biāo)可以直接評(píng)價(jià)植酸酶的應(yīng)用效果。何欣等[16]在育肥豬基礎(chǔ)飼糧中設(shè)立高磷日糧組、有效磷日糧組、低磷+植酸酶日糧組研究植酸酶對(duì)血清生化指標(biāo)的影響，血清總蛋白、白蛋白、球蛋白、葡萄糖、尿素氮濃度3個(gè)日糧處理組之間無顯著差異，血清堿性磷酸酶活性隨日糧中磷水平下降而顯著提高，低磷加酶組血清磷酸酶活性最高。封偉賢等[6]將仔豬基礎(chǔ)飼糧中添加250、500、750 IU/kg的植酸酶分別取代基礎(chǔ)飼糧中的40%、60%、80%磷酸氫鈣，三組血清中磷含量分別提高了1.46%、0.36%、14.23%。在肉雞方面，肉雞日糧中添加200 mg/kg植酸酶可將肉雞血清總蛋白含量下降10.57%，血清鈣濃度下降16.93%，堿性磷酸酶活性增加26.24%[17]。

2.5 改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)

植酸酶作為飼料添加劑可顯著增加動(dòng)物產(chǎn)品的肌肉含量，改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)。利用1 000 U/kg植酸酶分別替代異育銀鯽基礎(chǔ)日糧中0.3和0.6個(gè)百分點(diǎn)的磷酸二氫鈣，使得異育銀鯽肥滿度分別提高3.16%和8.38%，肌肉粗灰分分別提高7.29%和10.18%，粗脂肪分別提高2.14 %和10.75%[18]。含無機(jī)磷0.28 %的肉雞基礎(chǔ)日糧中添加1 000 IU/kg植酸酶可以顯著提高肉雞的屠宰率[19]。肉鴨基礎(chǔ)飼糧中添加500 IU/kg、1 000 IU/kg、1 0000 IU/kg植酸酶可將肉鴨的屠宰率分別提高0.73%、0.57%、l.20%，半凈膛重分別提高4.91%、5.80%、5.36%，全凈膛重分別提高4.45%、5.94%、5.45 %，全凈膛率分別提高0.68%、2.13%、1.4 3%，胸肌率分別提高10.50%、12.79%、4.81%，腿肌率分別提高11.96%、13.22%、l0.77%[20]。

2.6 改善養(yǎng)殖環(huán)境

植酸酶作為環(huán)保型飼料，可以降低動(dòng)物日糧中無機(jī)磷的添加量，增加非常規(guī)飼料原料的用量，降低飼料成本，同時(shí)可提高飼料的利用率，促進(jìn)鈣、磷的消化利用率，降低糞磷的排泄量，達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。肥育豬飼糧中添加植酸酶可使糞氮排出量降低17.03%～28.33%，糞磷排出量降低21.10%～23.23%[21]。嶺南黃肉雞日糧中700 IU/kg植酸酶代替基礎(chǔ)日糧中70%的磷酸氫鈣可將雞糞中鈣含量降低20.34%，將雞糞中磷含量降低22.33%22]。

3 小結(jié)與展望

植酸酶可以解除植酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用，提高食物和飼料中的微量元素、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)及氨基酸的利用率，降低由于飼料消化不完全排放磷對(duì)環(huán)境的污染，將成為一種新型綠色環(huán)保飼料添加劑。目前國內(nèi)許多科研院所及高新技術(shù)企業(yè)正致力于植酸酶的研究開發(fā)，通過基因工程技術(shù)將高活性的植酸基因轉(zhuǎn)移到高產(chǎn)微生物菌株中，構(gòu)建高產(chǎn)植酸酶菌株，降低植酸酶的生產(chǎn)成本，緩解植酸酶一直以來依賴進(jìn)口的狀況，然而目前植酸酶作為動(dòng)物飼料添加劑的最適添加劑量以及在動(dòng)物體內(nèi)的作用機(jī)理等方面的研究還不夠完善，相信隨著植酸酶的不斷研究深入和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，植酸酶在動(dòng)物生產(chǎn)中將具有更加廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景，從而促進(jìn)我國綠色健康養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展。

[1] Kiarie E, Romero L F, Nyachoti C M. The role of added feed enzymes in promoting gut health in swine and poultry[J].Nutr Res Rev,2013,26(1):71-88.

[2] 楊雨虹, 劉行彪, 黃可, 等.植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾觸生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率及氮、磷排泄的影響[J]. 動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2011,23(12):2 149-2 156.

[3] 劉國信.植酸酶飼料添加劑的合理利用[J].飼料配制,2011(11):42.

[4] Amerah A M, Plumstead P W, Barnard L P, et al. Effect of calcium level and phytase addition on ileal phytate degradation and amino acid digestibility of broilers fed corn-based diets[J].Poult Sci, 2014,93(4):906-915.

[5] 胡金杰,占今舜,張彬.植酸酶在環(huán)保型飼料的應(yīng)用[J].糧食與飼料工業(yè),2012(2):51-53.

[6] 封偉賢, 廖志超, 黃所含, 等. 飼糧中添加植酸酶對(duì)豬生長性能和血清生化指標(biāo)的影響[J].飼料工業(yè), 2006,27(18):37-39.

[7] 吳 東, 錢 坤, 陳麗園, 等.不同磷水平飼糧添加植酸酶對(duì)豬生長性能及磷和鈣代謝影響的研究[J]. 養(yǎng)豬,2013(6):9-11.

[8] 張 旭, 謝小紅, 蔣桂韜, 等. 植酸酶對(duì)肉仔雞生產(chǎn)性能和鈣磷消化率的影響[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報(bào),2012,33(4):13-15.

[9] 徐曉娜,王寶維,葛文華,等.植酸酶對(duì)鵝生長性能、養(yǎng)分表觀利用率及排泄物指標(biāo)的影響[J]. 動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2013,25(6):1 315-1 323.

[10] Rutherfurd S M, Chung T K, Moughan P J. Effect of microbial phytase on phytate P degradation and apparent digestibility of total P and Ca throughout the gastrointestinal tract of the growing pig[J]. J Anim Sci, 2014,92(1):189-197.

[11] Khodambashi Emami N, Zafari Naeini S， Ruiz-Feria C A. Growth performance, digestibility, immune response and intestinal morphology of male broilers fed phosphorus deficient diets supplemented with microbial phytase and organic acids[J]. Livest Sci,2013,157(2):506-513.

[12] 劉自逵, 黃興國, 劉文敏, 等. 不同植酸酶對(duì)生長育肥豬生產(chǎn)性能及養(yǎng)分利用的影響[J].中國畜牧獸醫(yī),2010,37(2):22-27.

[13] 孟祥科, 孫陽, 屈菲, 等. 植酸酶對(duì)紅鰭東方鮪幼魚生長、消化酶及消化率的影響[J]. 大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2013,28(4):323-328.

[14] 徐曉娜, 王寶維, 葛文華, 等. 植酸酶對(duì)五龍鵝免疫功能和血清生化指標(biāo)的影響[J].中國飼料,2014(11):30-34.

[15] 曹貴彬, 熊 昊, 于會(huì)民, 等. 新型耐熱植酸酶對(duì)斷奶仔豬免疫功能及抗氧化功能的影響[J].飼料工業(yè),2014,35(8):12-15.

[16] 何 欣, 馬秋剛, 梁福廣, 等. 低蛋白日糧不同磷水平及添加植酸酶對(duì)生長豬生產(chǎn)性能及部分血清生化指標(biāo)的影響[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2009,24(4):17-19.

[17] 張 巍, 嚴(yán)念東, 郭萬正, 等. 植酸酶和蛋白酶在肉雞低蛋白、低磷日糧中的應(yīng)用[J].飼料工業(yè),2013,34(12):34-37.

[18] 李 嬪, 倪紅玉, 周巖民. 耐高溫植酸酶替代磷酸二氫鈣對(duì)異育銀鯽生長及機(jī)體成分的影響[J].糧食與飼料工業(yè),2012(11):55-58.

[19] Pillai P B, Owens C M, Emmert J L, et a1. Efficacy of anescherichia coli phytase in broilers fed adequate or reduced phosphorus diets and its effect on carcass characteristics[J]. Poult Sci, 2006, 85(10):1 737-1 746.

[20] 陳 琳, 王 恬. 植酸酶對(duì)肉鴨屠宰性能及血清學(xué)指標(biāo)的影響[J].家畜生態(tài)學(xué)報(bào),2009,30(5):89-93.

[21] 方桂友, 董志巖, 丘華玲, 等. 低蛋白低磷飼糧添加氨基酸和植酸酶對(duì)肥育豬糞氮磷排泄量的影響[J]. 福建畜牧獸醫(yī),2012,34(5):8-11.

[22] 閆民朝. 植酸酶對(duì)嶺南黃肉雞日糧鈣、磷利用率的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2014(10):100-101.

Research Progress of Phytase Application in Animal Cultivation

ZHANG Sheng-yan

(HuangzhongLanlongkouVeterinaryServiceStation,Huangzhong,Qinghai811606 ,China)

Phytase is a kind of enzyme that catalyzes phytic acid and sulphites and hydrolizes them into inositol and phosphate. The paper reviewed the biological activity and its prospective use in animal production to provide reference for further reasonable development and promotion of phytase in animal breeding industry.

phytase; biological activity; animal growth; application

2014-09-03，

2014-10-21

張勝燕(1978-),男，青海湟中人，畜牧師，研究方向：畜牧生產(chǎn)。E-mail:Zhangshengyan1978@qq.com

S811.6

A

1005-5228(2015)02-0084-03