(东北农业大学动物营养研究所黑龙江哈尔滨)
摘要：植物植酸不但能分解内源植酸磷．对外源植酸磷同样有明显的降解作用。在饲粮中添加植酸酶活性高的植物性饲料，可提高猪和家禽对植酸磷的利用率，降低粪便中磷的排泄量，提高生产性能。麦类籽实中具有较高的天然植酸酶活性，发芽能显著提高种子中植酸酶的活性，因而有希望通过发芽提高麦类籽实中的植酸酶活性，经提纯浓缩后可达到在实际生产中应用水平，从而减少在饲料中添加无机磷或价格昂贵的微生物植酸酶。
关键词：植物植酸酶；饲用价值；猪；家禽
植酸酶是催化植酸(肌醇六磷酸)及植酸盐水解成肌醇与磷酸(或磷酸盐)一类酶的总称，属磷酸单酯水解酶。植酸酶的来源主要是植物和微生物。各种脊椎动物的红细胞和血浆中、哺乳动物小肠中也存在植酸酶，但含量很少，对提高植物性饲料中磷的利用率无多大意义。来源于微生物的植酸酶是肌醇六磷酸3一磷酸水解酶(E．C．3．1．3．8)，它可以在肌醇的l位和3位碳催化释放出磷，并最终使整个植酸水解n。来源于植物的植酸酶是肌醇六磷酸6一磷酸水解酶(E．C．3．3．3．26)，它从肌醇的6位碳开始水解植酸。微生物植酸酶生产周期短，作用的pH范围较宽(2．50～6．00)，因而对微生物植酸酶的研究很多，而且在实际生产中已得到广泛应用。植物植酸酶虽然在实际生产中发挥着重要的作用，但其进一步的开发利用却被忽略了。研究和实践证明，如能适当的加工处理，植物也是植酸酶的一个重要来源．并且有助于提高植酸磷的利用率、消除植酸的抗营养作用。
1、植物植酸酶的分布许多作物籽实及其加工副产物中含有天然植酸酶，如小麦(wheat)、玉米(maize)、大麦(barley)、黑麦(rye)、小黑麦(tritieale)、燕麦(oat)、水稻(paddy)、豆类(beans)等籽实中植酸酶已被分离、鉴定。不同作物、不同品种植酸酶的含量(活性)差异很大，而且在籽实中的分布也不同。玉米、高粱、油菜籽中的植酸酶活性很低，而小麦、黑麦、小黑麦和一些蒸馏副产物如玉米蒸馏物均含有很高的植酸酶活性。小麦、小黑麦和黑麦中植酸酶大部分在糠麸(籽实包皮)中。Peers测定了小麦籽实不同部位的植酸酶活性，发现内胚层、子叶和糊粉层中的植酸酶活性占小麦籽实总活性的89，其余第2期单安山等：植物植酸酶及其饲用价值分很少。在种子休眠期，植酸盐和植酸酶是分开的，但在萌发或加工及动物消化时酶和植酸盐底物相互接触，使得植酸盐被分解。
2、植物植酸酶的特征常数植物性植酸酶为6一植酸酶，最适温度为47C～55‘C，最适pH为4～6，pH为2时不可逆失活。Peers等发现来源于小麦的植酸酶最适pH为5．15，最适温度为55C∞。年Reddy等认为植物性植酸酶最适pH为5．00，最适温度为45‘C～6O’C。与微生物植酸酶的最适pH范围(2～6)相比，植物植酸酶的范围较窄。这也是限制其在实际生产中应用的原因之一。表1中列出了部分植物植酸酶的特征常数。
2.1植物植酸酶的活性不同来源的植酸酶活性差异很大。小麦、大麦、黑麦、黑小麦等麦类籽实中植酸酶活性较高，而玉米、高粱、豆类作物籽实中植酸酶活性很低(见表2)。从表中可以看出，即使同一种作物，不同的测定者所测得的结果也是相差很大，这可能是由于不同的品种、品系以及不同产地的作物中植酸酶活性不同。年Jongbled等发现小麦夏季品种的植酸酶活性比冬季品种的高。对于加工副产品，不同加工工艺的副产物之间植酸酶活性也存在差异。另外，不同的测定者所采用的方法不同也是造成差异的重要原因。
2.2植物植酸酶的活性不同来源的植酸酶活性差异很大。小麦、大麦、黑麦、黑小麦等麦籽实中植酸酶活性较高，而玉米、高粱、豆类作物籽实中植酸酶活性很低(见表2)。从表中可以看出，即使同一种作物，不同的测定者所测得的结果也是相差很大，这可能是由于不同的品种、品系以及不同产地的作物中植酸酶活性不同。Jongbled等发现小麦夏季品种的植酸酶活性比冬季品种的高。对于加工副产品，不同加工工艺的副产物之间植酸酶活性也存在差也是造成差异的重要原因。异“。另外，不同的测定者所采用的方法不同。
3、影响植酸酶活性的因素
3.1来源来源于不同种类、同一种的不同品种以及不同产地、不同收获时间的植物籽实中的植酸酶活性不同。但这一方面还缺乏细致的研究，究竟同一种植物的不同品种、同一品种在不同地区.以及不同加工工艺的副产物之间植酸酶的差异程度有多大.尚缺乏准确的数据，需进一步的研究。
3.2pH值植酸酶作为一种酶蛋白，只有在适宜的环境条件下才能表现出高活性。植物植酸酶的最适pH为4．00～6．00，在pH3．00时活性显著下降甚至完全失活。因而这类酶在动物胃中的强酸性环境(pH2．50～3．00)难以发挥作用，进入小肠后，环境pH升高到6．o0～7.00，但植酸酶能否恢复活性还不清楚。家禽采食的饲料在嗉囊中贮存2小时左右，其中的环境从理论上说适合植酸酶的作用。嗉囊中pH为4．39，温度为体温，饲料在嗉囊中与植酸酶可均匀混合，而且嗉囊中没有消化酶的干扰，植酸酶可稳定存在。因而该部位对植酸酶发挥作用有一定的意义。对猪来说，采食的饲料很快进入胃中，植物植酸酶究竟在哪个部位起作用，目前还不清楚。
3.3温度高温会破坏植酸酶。Peers0测定出第z期单安山等：植物植酸酶及其饲用价值小麦在80℃以上的蒸汽加热10min，其中的植酸酶活性就会部分丧失，但在80℃以下，活性几乎没有损失。年Ranhotra等将小麦植酸酶在i00℃下加热1．50小时，其中的活性损失了25；加热3小时，活性则损失近90。Jongbloed等“也发现，用高于80℃的蒸汽制粒，会引起小麦中植酸酶活性下降，而冷压制粒却不会引起酶活的变化。年GibsonandUllah研究了大豆植酸酶的性质，其适宜的温度是50℃，在60℃时发生变性。·Eeckhout等发现小麦麸制粒后植酸酶活性损失了44。韩延明研究了在不同加热温度下玫麸中植酸酶活性的变化，在60C或80℃下将麦麸加热1小时，其中的植酸酶活性仅损失了7，而在l00℃下加热1小时，活性损失达到60。这说明在60℃~80~C之间，植酸酶有很好的热稳定性。高温对酶的破坏与作用的时间有关。在实际生产颗粒饲料时，加热时间只有几分钟，对饲料中植酸酶的破坏作用很小。因此，利用植物植酸酶来提高猪、禽对饲料中植酸磷的利用率，在生产中是可行的。
3.4发芽发芽可以增加种子中植酸酶活性。植物种子中存在的植酸酶在干燥状态下没有活性，只有当种子吸水后开始发芽时期，植酸酶才被激活并水解以植酸形式存在于种子中的磷化合物，释放出无机磷供作物生长。植酸酶的活性一般随萌发时间而增强，在小麦种子中每千克干种子为单位，吸水第1天为单位，第2天为单位，第3天为单位。莴苣种子萌发72小时后植酸酶的活性增大6倍。年Chen等报道，大豆发芽5天后，植酸酶活性提高2．27倍，dwarf灰豆和Alaska豆分别提高8．07倍和37．56倍。大麦在籽粒萌发期间，植酸酶活性可增至8倍左右，在绿麦芽中其活力更强。发芽是提高植物籽实中植酸酶活性的有效途径，直接利用发芽饲料或者从中提取植酸酶是很有价值的研究方向。按韩延明。所测得的数据，小麦中植酸酶活性为／kg，大麦为／kg，若发芽后酶活提高8倍，即可分别达到／kg和／kg。在全价配合饲料中添加3～5的麦芽，饲料中植酸酶即可达到／kg，可以满足生产实际需要，而且种子在发芽时，其它酶类、维生素的含量也大为增加，可以获得多种添加效应。另外，发芽饲料最大的优点是成本低，可以大比例的在饲料中添加．在经济效益上比添加微生物植酶有更大的竞争力。植物植酸酶在饲料中的应用3．1对内源植酸酶的作用天然植酸酶含量高的植物性饲料，畜禽对其中的植酸酶的利用率较高，如小麦、大麦中的植酸酶活性高，有效磷比玉米和大豆的高。这主要是由于内源植酸酶作用的结果。年Pointlillart等认为植物性饲料中天然植酸酶具有一定程度上提高猪对植酸酶利用率的作用。年Cromwell报道，猪对小麦中磷的利用率为5O，小黑麦为46％．而玉米中磷的利用率仅为9～29，高粱为19。年Lantzseh等也测定出生长猪在胃和小肠前端对小麦、大麦、玉米中植酸酶的平均降解率为51．1O％、43．6O和37．3O，这与其中的内源植酸酶活性的高低相一致。
3.5对外源植酸酶的作用许多研究证明，植物内源植酸酶不,f~x,-其内源性的植酸酶起作用，对外源性的植酸酶也有效果。据报道，将黄豆打粉，加1．2O的小麦胚芽植酸酶，在pH5．20，55：C条件下培育20h，然后煮沸2h，可将大豆中植酸完全降解。Nelson在鸡的平衡试验中发现。采用玉米日糖时，4周龄肉鸡、9周龄肉鸡和产蛋鸡对植酸酶的利用率分别为O，3％，8％，而采用大麦一玉米日粮时，鸡对植酸磷的利用率分别为8，13，13，其主要原因是大麦中含有较高的植酸酶活性。年Sandberg等在生长猪的回肠末端安装“T”型瘘管，发现菜籽饼饲粮中的植酸盐在胃及小肠有35～40被降解，而作为对照组的大麦一小麦一豆饼饲粮为65。作者将以上差异归因于对照组饲粮中天然植酸酶含量高。Pointillart及其同事以玉米一豆饼饲粮为对照．把小麦、黑小麦0、麦麸或黑麦麸“、黑麦麸“∞添加到仔猪或生长猪饲粮中，观察其中的植酸酶对饲粮中植酸酶利用率的影响。当饲粮中加入90小麦、80黑小麦或20黑麦麸后，其中的植酸酶活性经测定分别为16O，和t~／kg。相反，对照组饲粮中植酸酶活性极微(0～2Ot~／kg)。试验的测定指标包括磷和钙的平衡、骨骼和血中钙、磷的含量、血浆中维生素D。代谢物(1，25一二羟钙化酶)及甲状旁腺激素含量、骨骼断裂度及肠道碱性磷酸酶活性。以上指标均一致反映出谷物中的植酸酶显著改善了植酸磷的可利用性，同时降低了磷的排出量，而且钙的利用也得到了改善。他们认为，由于不同试验饲粮中总磷和植酸磷的含量相等，以上的改善作用是由于其中植酸酶含量不同所致。这些研究证明了植物植酸酶在动物消化道中有活性，而且能够作用于其它来源的植酸磷。所以，有可能在饲料中利用这些植物性饲料中的天然植酸酶．从而避免使用无机磷添加剂和价格昂贵的微生物植酸酶。
3.6对畜禽生产性能的影响饲粮中添加植物植酸酶对畜禽生产性能的影响目前尚缺乏系统的研究，有限的报道结果也不一致。Newton等“在生长猪饲粮中添加10或20的麦麸，结果均使磷的表观吸收率显著提高(Pd0．01)。而Fourdin等“在猪饲粮中添加15的麦麸，结果与对照组无明显区域．他认为这是由于麦麸中的植酸酶在加工过程中50的活性被破坏了。l年Helander等用2×3因素设计，各组饲粮中含可消化磷分别为4．33g／kg，2．99g／kg和1．64g／kg，饲粮中添加i00g／kg麦麸或不添加。实测到的可消化磷分别为4．21、4．2O；2．70、2．5O；1．40、1．8Og／kg，表明添加麸皮仅在低磷日粮中对磷日粮中对磷的消化稍有作用，而对猪生长性能无明显作用。1年Jeroch等也认为，利用含低磷但含高植酸酶活性的谷物类饲料，肉仔鸡可以满足磷需要。但韩延明0报道，在生长猪的玉米一豆饼基础日粮中(总磷为0．34)添加10的麦麸，其中的植酸酶可以提高饲粮中磷的消化率，明显改善猪的生产性能、骨骼生长及磷在体内的状况，降低粪中磷的排泄，其效果类似于添加微生物植酸酶或无机磷酸盐。对植物植酸酶在猪和家禽日粮中的应用尚需更进行深入的研究。
3.7植物植酸酶与微生物植酸酶使用效果比较来自小麦的植酸酶制剂分解菜籽中植酸的能力比来自无花果曲霉的植酸酶强得多，但反应较慢年Howson等。EeckhoutandDePaepe比较了小麦粗粉植酸酶和曲霉属植酸酶对仔猪和生长猪磷利用率的影响。结果，两种植酸酶提高磷可消化性能力的差异为10，而且仅在仔猪阶段表现明显。他们证明，微生物植酸酶有较好的效果，因为它有较广泛的pH活性范围。韩延明等∽在断奶到肥育阶段猪日粮中分别添加微生物(Asp．niger)植酸酶／kg和／6的麦麸，比较微生物植酸酶与植(麦麸)植酸酶在提高玉米一豆饼型日粮中植酸酶利用率及生产性能方面的差异。结果表明，加入微生物植酸酶与麦麸均使猪的增重和采食量达到了与添加无机磷类似的水平(P0．05)。添加微生物植酸酶与麦麸使粪中磷排出量比对照组减少了41％(P0．05)和10％(P0．05)，与无机磷组相比．分别减少了55％(P0．01)和31(P0．10)。它们还使饲粮中磷的表现消化率比对照组分别提高14(P0．05)和7(P0．05)个百分点。麦麸还明显改善了蛋白质的表现消化率(P0．05)。添加玫麸的效果较添加微生物植酸酶的效果稍差，然而考虑到添加微生物植酸酶和麦麸后饲粮中植酸酶活性经测定分别为／~／kg和／kg，因而作者认为，在一定的添加水平上，二者无明显差异。不同来源的植物植酸酶活性差异很大，另外作用的条件不同可能是造成微生物植酸酶与植物植酸酶比较结果不同的原因。
4、存在问题在实际生产中利用植物植酸酶，尚需解决以下几方面的问题
4.1全面测定常用饲料中植酸酶的活性．从中选择出最适宜畜禽消化道内环境的、活性高的植物植酸酶。
4.2酶的稳定性，包括酸交通规则高温的稳定性和对胃中强酸性环境的稳定性。这是植物植酸酶能否在饲料中得到广泛应用的关键问题之一。在饲粮中添加缓冲剂，使之达到植物植酸酶表现最佳活性所需的pH，也许能更好地发挥植物植酸酶的作用。
4.3植物植酸酶在畜禽饲粮中适宜的添加比例，应依据其活性大小与作用特点而定，如完全比照微生物的植酸酶的添加量，可能不能取得最佳效益。
4.4植物植酸酶的提纯、包被工艺，提高酶的纯度和稳定性。
4.5植酸酶在畜禽消化道发挥作用的具体情况如植酸酶在消化道不同部位的活性、稳定性、为植酸酶的应用提供理论依据。
4.6结语植物性饲料中60～70的磷以植酸酶的形式存在，单胃动物缺乏植酸酶因而很难利用其中的植酸酶，大部分随粪便排出体外，造成了世人北京中科曝光北京中科曝光
