通過了解植酸酶的特性來區(qū)別不同的產(chǎn)品

目前，商用植酸酶在其特性方面明顯不同，使得進行直接比較非常困難。最近市場上推出的多種新產(chǎn)品僅增加了這種多樣性，而且增加了需要對供應產(chǎn)品進行鑒別的終端用戶的挑戰(zhàn)。

中圖分類號：S816 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2014）01-0020-02

雖然植酸酶按照標準劑量添加后其在磷（Phosphorus，P）的釋放上的主要區(qū)別與每種植酸酶公布的營養(yǎng)基質(zhì)有關，但在較高添加水平或超劑量添加以消除作為抗營養(yǎng)因子的植酸時，這種情況則沒有多大的關聯(lián)性。大多數(shù)的終端用戶很大程度上仍依賴于動物試驗來區(qū)別不同的產(chǎn)品，由于這些試驗通常在非理想條件下進行，因此會導致出現(xiàn)潛在的誤差，對隨后的產(chǎn)品購買決策產(chǎn)生負面影響。

我們需要的是一種比較植酸酶的新方法，并可能對每種植酸酶的各種特性有一個更好的理解，其它們的相互作用可能是關鍵。去年12月在羅馬舉行的第二屆植酸酶國際峰會上，這種思路得到了一些報告的支持，這些報告強調(diào)了在分析植酸酶的潛在性能時，植酸酶的一些特性是非常重要的。

例如，相對于傳統(tǒng)上來自隔孢伏革菌（Peniophora lycii，P. lycii）和黑曲霉（Aspergillus niger，A. niger）的商用真菌類植酸酶，來自大腸桿菌（E. coli）的產(chǎn)品通常更耐高溫、耐酸以及更具蛋白酶抗性。它們在酸性pH環(huán)境下也具有較高的活性，通常發(fā)現(xiàn)其在動物腸道中發(fā)揮作用。

更重要的是，這些特性在第2和3代大腸桿菌類植酸酶中得到了進一步的增強。人們認為，目前第3代增強型大腸桿菌類植酸酶已經(jīng)提升了“熔點”（一種用于測定酶開始變性時的溫度的簡單實驗室方法），從60 ℃提高到了89 ℃。這顯著提高了植酸酶的熱穩(wěn)定性。

由于眾多原因，這種特性具有潛在的重要性，因此當需要分解大量的植酸時，這種特性更加重要。較高的熱穩(wěn)定性便是一個很好的例子，并可以不必使用會推遲植酸酶在胃或砂囊中釋放的包被技術。任何這樣的推遲會降低植酸酶的功效，尤其是在超劑量添加時（當每增加二次破壞植酸是有價值時），因此在評估和比較不同植酸酶的性能潛力時，這種特性變得至關重要。

植酸酶在胃腸道內(nèi)的作用效果也存在差異。植酸在胃或砂囊的酸性環(huán)境中很容易遭到破壞，因此，植酸酶在pH 2～4范圍內(nèi)的活性是其效率的另一個有用的度量值。

然而，近年出現(xiàn)的會影響植酸酶性能的最重要的特性是Km值，其定義為酶達到其最大作用能力的50 %時所需的植酸濃度。Km值低，表明植酸酶能夠在低濃度植酸的日糧中發(fā)揮作用，而且這會產(chǎn)生多項非常重要的影響。

首先，當可用植酸在胃中的濃度隨著進食上升時，Km值低的商用植酸酶產(chǎn)品發(fā)揮作用會更快，而且隨著植酸的降解，它會繼續(xù)發(fā)揮作用，最終濃度開始下降。圖2比較了2種植酸酶的活性，在植酸含量低時，第3代E. coli植酸酶（Km=5 μm）明顯比第1代產(chǎn)品（Km=150 μm）具有更高的活性。

標準添加水平可以釋放日糧中植酸內(nèi)50 %～60 %的磷，相當于使日糧的有效磷（available P，avP）增加0.10 %～0.13 %，這些差異通常并不重要。然而，人們已經(jīng)需要降解更高水平的植酸：高達70 %～75 %的磷被釋放產(chǎn)生0.15 %～0.17 %的avP，可以進一步降低飼料成本；而當超劑量添加以消除植酸對養(yǎng)分消化的負面影響時，則可以釋放高達80 %～85 %的磷，因此，Km值非常重要。

事實上，鑒于一些植酸不可溶（不可作用），如此高水平的植酸降解可能需要胃中可用的植酸濃度要降至0.05 %或更低。對高Km值的商用植酸酶產(chǎn)品來說，這是不可能的，在可用的植酸濃度達到該低水平之前，活性將完全停止。

另一個影響會圍繞超劑量添加，以及當植酸變得可用但它在達到會對其它養(yǎng)分產(chǎn)生不利影響的濃度前時植酸酶有效“中和”植酸的能力。不管這種可溶性植酸的增加是由于飼料的攝入，還是由于當胃中可溶性植酸水平下降時不溶性植酸釋放的增加，這種影響是相同的。

圖3表明，在日糧中添加2種不同類型的植酸酶（一種具有高Km值，一種具有低Km值）一段時間后，胃中的可用植酸濃度會增加。如果對消化產(chǎn)生負面影響的點似乎在圖4中的0.6處（紅線處），那么植酸酶能夠馬上開始作用（低Km值），并能夠達到可滿足植酸釋放速率低于0.6的活性速率將是非常高效的——植酸的臨界濃度將根本無法達到。

對于高Km值的植酸酶產(chǎn)品來說，它們需要更高的植酸濃度以達到相同的活性速率，植酸釋放與降解之間的平衡可能太高，不管植酸酶添加劑量率有多高都無法阻止植酸對養(yǎng)分利用率產(chǎn)生的負面影響。

結論是，不是所有能夠釋放0.10 %avP的植酸酶都適合釋放較高水平的avP，甚至極少有植酸酶能夠通過完整的植酸降解來產(chǎn)自超劑量添加的益處。簡單的說，在植酸分解時植酸酶快速作用植酸以及持續(xù)作用直至幾乎不剩植酸的能力，對根除日糧中抗營養(yǎng)因子的植酸是必不可少的。

當試圖區(qū)別不同的商用植酸酶時，尤其是當希望使用高添加率或從潛在的超劑量益處上充分獲準時，對這些特性的理解是至關重要的。同樣的，當購買新的植酸酶時，對公布有關植酸酶特性的數(shù)據(jù)，如熱穩(wěn)定性、pH值和Km值，的需求提高，并且其性能界限將拓展。

對終端用戶來說，處于不斷改善之中的植酸酶應該是一類更好選擇、更有效的產(chǎn)品，且具有更大的投資回報。然而，這種商業(yè)上的成功仍將依賴于根據(jù)會直接影響動物生產(chǎn)性能的產(chǎn)品特性進行的有效、準確的比較。

Mike Bedford博士（圖4）負責用于反芻動物和非反芻動物飼料的酶制劑和酵母產(chǎn)品的研發(fā)。通過在不同研發(fā)團隊的工作，他在飼料添加劑行業(yè)擁有豐富的經(jīng)驗。

在加拿大圭爾夫大學獲得了家禽營養(yǎng)和生物化學的博士學位之后，Bedford博士在加拿大又攻讀了分子生物學和家禽營養(yǎng)2個博士后。從那時起，Mike撰寫或參與了200多篇文章，包括76篇科技論文，92篇會議論文的摘要。