植酸酶在肉雞日糧中應(yīng)用效果的研究進(jìn)展

徐曉娜，李文立

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山東 青島 266109）

植酸的化學(xué)名是肌醇六磷酸，植酸磷是谷物中磷的主要存在形式，是飼料中難以利用的磷源。由于植酸與鈣、鎂、鐵、鋅等金屬離子及蛋白質(zhì)有很強的絡(luò)合作用，所以又是飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。植酸酶是催化植酸及其鹽類水解為肌醇與磷酸（鹽）一類酶的總稱，屬磷酸單酯水解酶。豬和家禽等單胃動物腸道內(nèi)植酸酶活性微弱，不能有效利用飼料中的植酸磷。因此，必須在單胃動物（豬、雞等）飼料中添加無機(jī)磷酸鹽，這不僅增加了飼養(yǎng)成本，且飼料中大量不能被動物利用的植酸磷隨糞便排出體外，也會污染環(huán)境。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)，在豬和家禽的飼料中應(yīng)用植酸酶可以提高磷的利用率、減少糞便中有機(jī)磷的排放以及降低飼料成本[1-2]。目前，植酸酶越來越廣泛的應(yīng)用于肉雞生產(chǎn)中。本文主要從植酸酶的來源、生理學(xué)特性以及雞對磷利用率、脛骨鈣磷沉積、日增重、采食量和飼料利用率等方面進(jìn)行綜述，為植酸酶在肉雞營養(yǎng)中進(jìn)一步研究提供參考。

1 植酸酶的來源

植酸酶在自然界中廣泛存在，主要來源于植物、動物和微生物。植酸酶最早是在植物中發(fā)現(xiàn)的，后來發(fā)現(xiàn)植酸酶存在于哺乳動物小腸中和脊椎動物紅細(xì)胞和血漿原生質(zhì)中。但植物中植酸酶含量較低，對動物中植酸酶的研究較少。與植物和動物來源的植酸酶相比，微生物來源的植酸酶以產(chǎn)量高、活性高、成本低和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，工業(yè)生產(chǎn)的植酸酶制劑絕大多數(shù)來源于微生物。目前主要是應(yīng)用真菌曲霉屬微生物生產(chǎn)植酸酶，如黑曲霉、米曲霉、土曲霉和無花果曲霉，其都能分泌具有高活力的植酸酶。

2 植酸酶的生物學(xué)特性

不同來源的植酸酶相對分子質(zhì)量不同，分子構(gòu)造上也有差異。植酸酶的最適pH 一般為2.0～6.0，也有少數(shù)植酸酶的最適pH為8.0。大部分植酸酶的適宜溫度為40～60℃，在飼料加工過程中添加植酸酶，就要考慮溫度因素。當(dāng)溫度≥60℃時，會造成植酸酶活性部分損失，溫度達(dá)70℃時，則植酸酶酶活基本喪失。還有研究發(fā)現(xiàn)，制粒鑲嵌成型的植酸酶，會提高其耐溫性，最高耐溫可達(dá)85℃。

3 植酸酶的生物學(xué)作用

3.1 對鈣磷利用率的影響

在雞日糧中添加一定量的植酸酶能顯著提高飼料中植酸磷的利用率（P＜0.05），減少植酸磷排放量，減少環(huán)境污染。同時在飼糧鈣、磷水平較低條件下，還可有效地替代部分磷的添加。王鑫等試驗發(fā)現(xiàn)，微生物來源的植酸酶能提高玉米和大豆日糧中植酸磷的利用率[3]。徐奇友等試驗發(fā)現(xiàn)，在有效磷水平為0.35%的肉仔雞日糧中分別添加植酸酶250、500 U·kg-1，結(jié)果表明，能提高鈣、磷利用率[4]。楊彩然等研究表明，添加植酸酶350、500、650 U·kg-1，磷利用率分別比標(biāo)準(zhǔn)飼糧組提高0.59、4.18、8.85個百分點，磷排泄量分別減少0.38、0.37、0.55個百分點，說明植酸酶能提高肉仔雞有效磷飼糧中磷利用率，減少糞磷排泄[5]。丁弈等試驗發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼料中添加植酸酶，能顯著提高日糧中磷利用率，磷利用率提高7.63%～8.27%，顯著高于對照組（P＜0.05）[6]。戚廣州等研究發(fā)現(xiàn)，在肉仔雞低磷日糧中添加植酸酶，能顯著提高總磷表觀消化率（P＜0.05），對鈣表觀消化率也有一定程度提高[2]。有試驗表明，在日糧中添加植酸酶的處理組，磷表觀消化率顯著高于正對照組（P＜0.05）[7]。謝新東等研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加植酸酶能顯著提高磷表觀利用率，且隨著植酸酶添加量增加而提高，當(dāng)添加植酸酶500 U·kg-1時，飼料中磷表觀利用率達(dá)59.3%，較低磷組和無機(jī)磷組分別提高36.95%和19.32%[8]。雖然在雞日糧中添加植酸酶可以水解植酸磷，但是其作用是有限的。戚廣州等試驗發(fā)現(xiàn)，并非添加高水平植酸酶就能得到最好的效果，這可能是由于植酸酶添加量達(dá)到一定水平時，水解植酸磷的能力會達(dá)到飽和[7]。丁宏標(biāo)等在艾維茵雛雞玉米-豆粕型日糧中添加重組植酸酶0、300、600、900 U·kg-1和標(biāo)準(zhǔn)水平磷酸氫鈣，結(jié)果表明，肉雞體增重和脛骨磷沉積隨植酸酶添加劑量而提高，但添加植酸酶不能完全取代無機(jī)磷，添加植酸酶可減少肉雞糞便氮磷排泄量，減輕環(huán)境污染[9]。在日糧中添加一定量的植酸酶對鈣濃度影響不大，可能是由于血清鈣濃度在動物的甲狀旁腺功能正常，維生素代謝正常的基礎(chǔ)上幾乎保持恒定。

3.2 對雞脛骨指標(biāo)的影響

脛骨灰分、磷、鈣含量是衡量畜禽骨骼礦物元素貯備情況的重要參數(shù)。當(dāng)動物從飼料中攝入鈣、磷不能滿足機(jī)體需要時，骨組織中的鈣、磷就會動員出來，以滿足機(jī)體對鈣、磷的需要，導(dǎo)致骨中灰分、鈣、磷含量的降低。任海英等試驗發(fā)現(xiàn)，在肉仔雞的低磷、顆粒日糧中添加耐高溫植酸酶能增加脛骨灰分和磷含量[10]。Newkirk 等發(fā)現(xiàn)，日糧中總磷水平保持在0.4%，而植酸酶添加量為300～1500 U·kg-1時，雞脛骨斷裂現(xiàn)象顯著減少（P＜0.05）[11]。徐奇友等試驗發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加植酸酶250 U·kg-1，日糧有效磷含量為0.39%（0～3 周）和0.35%（4～6周），試驗組較對照組顯著降低脛骨灰分中磷含量（P＜0.05）[12]。試驗結(jié)果不一致，原因可能是由于不同試驗添加的植酸酶來源、劑型不同造成的酶活性不同，還可能是植酸酶的添加方式、試驗條件等不同導(dǎo)致植酸酶釋放的磷含量不同，而引起日糧中鈣、磷比例的變化所致。

3.3 對雞生長性能的影響

大量研究發(fā)現(xiàn)，植酸酶對肉雞的體重、日增重、日采食量和飼料利用率都有一定的影響作用。謝新東等報道，在低磷的肉仔雞玉米-豆粕日糧中添加植酸酶，試驗組肉仔雞較對照組顯著提高體質(zhì)量和飼料轉(zhuǎn)化率（P＜0.05）[8]。Viveros 等研究在1～3周肉仔雞低非植酸磷（NPP）日糧（3.50 g·kg-1NPP）中添加植酸酶對肉仔雞生產(chǎn)性能的影響，試驗結(jié)果表明，植酸酶添加量為500 U·kg-1組與對照組（4.50 g·kg-1NPP）獲得相當(dāng)?shù)纳L性能[13]。丁涵等研究表明，在飼糧非植酸磷水平為3.50 g·kg-1（0～3周）和3.00 g·kg-1（4～6 周）時，添加包衣植酸酶500 U·kg-1能夠提高肉仔雞的生長性能[14]。樓洪興等在肉仔雞飼糧中添加植酸酶200 U·kg-1，可提高日增重和飼料效率[15]。馬向東等試驗結(jié)果表明，添加植酸酶對肉雞的體重增長及日增重具有良好的促進(jìn)效果[16]。徐奇友等試驗表明，在含有總磷0.55%、0.50%和0.45%的日糧中分別添加植酸酶500 U·kg-1，其各期平均日增重、飼料增重比都好于日糧中含總磷0.59%、0.56%、0.52%的對照組[12]。Sebastian 等試驗發(fā)現(xiàn)，添加植酸酶能提高肉仔雞體重，在含磷0.5%的玉米-豆粕型日糧中添加植酸酶600 U·kg-1，其生產(chǎn)性能與含磷0.7%的對照組水平相當(dāng)[17]。易中華等在含有效磷0.35%AA 肉雞日糧中添加植酸酶500 U·kg-1，使肉雞日增重提高14%[18]。楊彩然等分別在艾維茵肉仔雞低磷飼糧中添加植酸酶0、350、500和650 U·kg-1，結(jié)果表明，500、650 U·kg-1添加組的料重比最好[19]。

3.4 對雞蛋白質(zhì)和氨基酸消化率的影響

植酸可與蛋白質(zhì)形成蛋白質(zhì)-礦物質(zhì)-淀粉-植酸鹽的復(fù)合物，蛋白質(zhì)和植酸的絡(luò)合物具有較強的抗蛋白分解能力，而且植酸鹽對賴氨酸、精氨酸和組氨酸有很強的親和力，植酸還能抑制消化酶如胃蛋白酶、α-淀粉酶、胰蛋白酶的活性，影響蛋白質(zhì)的利用率。在日糧中添加植酸酶，可以分解被植酸絡(luò)合的蛋白質(zhì)和氨基酸，并可以終止植酸對其他消化酶活性的抑制作用，從而促進(jìn)氮的吸收。Cowieson等報道，日糧中添加相同水平的植酸酶，對不同氨基酸利用率的提高幅度不同，其中丙氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、天門冬氨酸的利用率對酶的作用更敏感，而其他氨基酸如精氨酸等的利用率則不太敏感[20]。可能是由于不同氨基酸與植酸的交互作用不同，或植酸促進(jìn)了一些內(nèi)源化合物（如某些氨基酸所含的豐富的黏液素）的排泄[21]。而Peter 等研究表明，植酸酶對肉雞蛋白質(zhì)和氨基酸的利用率沒有影響[22]。目前，在植酸酶對蛋白質(zhì)和氨基酸利用率方面的研究不多，有待于進(jìn)一步探討。

3.5 對礦物質(zhì)利用率的影響

植酸分子會對金屬離子Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+等有較強的螯合特性，降低動物對Zn、Fe、Cu、Ca、Mn、Mg的利用率。在日糧中加入一定量的植酸酶后，能夠水解植酸與其形成的螯合物，利于其吸收利用。

3.6 在雞日糧中的適宜添加量

植酸酶的作用底物是植酸及其鹽類化合物，不同日糧所含植酸的量不同，則需要的植酸酶添加量也不同。添加量過多或過少，會造成植酸酶的浪費或者磷利用率提高不多。植酸酶的添加效果與飼糧中植酸磷含量有密切關(guān)系，一般要求植酸磷含量＞0.2%才考慮添加。植酸酶在日糧中的添加比例要綜合各方面因素，如其活性大小、作用特點、經(jīng)濟(jì)效益等。Peter等試驗表明，單純考慮對磷的最高表觀消化率，植酸酶添加量為800～1000 U·kg-1時效果最佳，但這個添加水平會使成本增加40～50 元·t-1飼料，大大超過了取代無機(jī)磷的經(jīng)濟(jì)效益[22]。因此，考慮到綜合效益，植酸酶添加量一般推薦為300～500 U·kg-1，而不是追求磷的最高利用率。

4 小 結(jié)

目前，生態(tài)養(yǎng)殖日益引起人們的關(guān)注，生產(chǎn)并使用高質(zhì)量、低污染、功能性強的日糧，是畜牧業(yè)急需解決的問題。植酸酶產(chǎn)品的開發(fā)利用，能夠降低養(yǎng)殖排泄物中氮磷含量，提高飼料消化利用率和畜禽生產(chǎn)性能。植酸酶在提高磷利用率、生長性能和礦物質(zhì)利用率以及增加雞脛骨鈣磷沉積有積極作用。加強開展植酸酶的研究開發(fā)，擴(kuò)大植酸酶的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，促進(jìn)其在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，可以實現(xiàn)在追求經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，減少畜牧業(yè)對環(huán)境的污染。

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