植酸與植酸酶在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳秀麗，趙西蓮，胡莉莉，李 敬，王新國，楊小敏

（1.漢中市動(dòng)物疾病預(yù)防控制中心，陜西 漢中 723000；2.漢中市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 漢中 723000）

植酸（鹽）又稱菲汀，大量存在于家禽日糧中，由肌醇六磷酸與鈣、鎂、鐵等二價(jià)金屬離子形成的復(fù)合鹽，是自然界中肌醇和無機(jī)磷在植物中的主要儲(chǔ)存形式。植酸能螯合某些營養(yǎng)素，且在單胃動(dòng)物內(nèi)不易被分解吸收，故被認(rèn)為是抗?fàn)I養(yǎng)因子[1-2]。

植酸酶是能將植酸分解為肌醇和無機(jī)磷的磷酸單酯水解酶，廣泛存在于自然界，動(dòng)物、植物、微生物中均有發(fā)現(xiàn)，但家禽消化道內(nèi)缺乏足夠的植酸酶，不能完全水解植酸，故需通過添加植酸酶來釋放植酸和部分營養(yǎng)素。

1 植酸

植酸（IP6）廣泛存在于植物性飼料中，如芝麻餅和米糠中植酸鈣含量可達(dá)10%（NRC，1994），研究植酸的特性具有重要意義。植酸與EDTA的結(jié)構(gòu)相似，具有較強(qiáng)的螯合力。

1.1 抗?fàn)I養(yǎng)特性

Mellanby最先報(bào)道植酸對動(dòng)物營養(yǎng)的影響，許多研究認(rèn)為其抗?fàn)I養(yǎng)特性主要表現(xiàn)在對磷及其他礦物質(zhì)元素、蛋白質(zhì)、氨基酸利用和消化酶活性的影響等方面。

1.1.1 對飼料中磷利用率的影響

植物中磷主要以植酸鹽和與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物的形式存在，以植酸鹽形式存在的有機(jī)磷酸化合物稱為植酸磷[3]。植酸磷占谷物原料干重的0.15%～1.33%，是磷的重要來源之一[4]。常用飼料原料中植酸磷的含量見附表。

飼料中植酸磷只有被水解為無機(jī)磷后才能被動(dòng)物消化吸收，而家禽消化道內(nèi)缺乏足夠的植酸酶，因此對植酸磷的利用率低，成年家禽胃腸道中植酸酶活性較高，但植酸磷的利用率也僅為40%～50%[5]。家禽對玉米-豆粕型基礎(chǔ)基日糧中植酸磷的利用率為15%[6]。因此需在飼料中添加無機(jī)磷以滿足家禽對磷的需要，但這樣不僅增加飼料成本，同時(shí)未被利用的植酸磷被家禽排出體外還會(huì)造成環(huán)境污染。

附表 常用飼料原料中植酸磷的含量 %

1.1.2 對飼料中其他礦物元素利用率的影響

植酸分子中有6個(gè)磷酸基團(tuán)，在較寬的pH范圍內(nèi)能與不同金屬離子螯合，螯合能力強(qiáng)于EDTA[7]。當(dāng)植酸鹽經(jīng)過消化道時(shí)，其負(fù)電荷增強(qiáng)，進(jìn)而與二價(jià)陽離子生成穩(wěn)定的不溶鹽[8]。雖然植酸與鐵（1 g植酸可絡(luò)合500mg鐵離子）、銅、鋅離子之間的作用力較強(qiáng)，但因家禽飼糧中鈣含量更高，植酸降低鈣吸收作用更佳[9]。如當(dāng)日糧中植酸磷從無增加到0.25%時(shí)，肉雞鈣需要量從0.6%提高至0.95%，提示植酸與鈣離子的互作才是其影響礦物質(zhì)吸收的主要因素[1]。日糧植酸鹽含量增高，畜禽血液中銅、鋅含量則下降，提示植酸鹽含量過高可能造成缺乏癥，需要在飼料中補(bǔ)充足夠的礦物質(zhì)[10]。最近研究表明，植酸水解物（IP1-5）仍能絡(luò)合鐵離子[11]。

1.1.3 對飼料中蛋白質(zhì)和氨基酸利用率的影響

蛋白質(zhì)與植酸的交互作用是植酸影響蛋白質(zhì)或氨基酸吸收的根本原因。當(dāng)pH低于蛋白質(zhì)等電點(diǎn)時(shí)，在靜電作用下，植酸可與蛋白質(zhì)形成二元復(fù)合物，后者較難被胃蛋白酶分解；當(dāng)pH高于蛋白質(zhì)等電點(diǎn)時(shí)，二元復(fù)合物分離。但在小腸有谷物食糜的環(huán)境中，pH一般會(huì)低于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，即使高于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，小腸消化物中的蛋白質(zhì)和多肽的相對分子質(zhì)量可能足夠使植酸將其螯合在三元復(fù)合物中[12]?？赡苷沁@兩種復(fù)合物阻礙了蛋白質(zhì)和氨基酸的消化吸收。

植酸能促進(jìn)Na+流向小腸內(nèi)腔，說明植酸可能通過平衡Na+-K+-ATPase活性和依賴Na+的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，干擾葡萄糖和蛋白質(zhì)的吸收[12]。植酸能夠降低蛋白質(zhì)的消化，從而使到達(dá)十二指腸的未消化蛋白質(zhì)增多，促進(jìn)胃泌素的分泌，使得胃酸和胃蛋白酶原分泌增加，后者刺激腸黏膜分泌黏液，造成蛋白質(zhì)的內(nèi)源損失[10]。

1.1.4 對消化酶活性的影響

機(jī)體內(nèi)消化酶（如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等）均屬于蛋白質(zhì)類，植酸同樣可與其絡(luò)合，抑制其活性，甚至使之失活[13]。另外，某些金屬離子如銅、鋅等是消化酶的重要輔助因子，植酸絡(luò)合后能降低這些金屬離子的有效含量，抑制酶活[14]。植酸在體內(nèi)的降解的產(chǎn)物（IP1-5）仍能抑制胃蛋白酶的活性[11]。

1.2 抗氧化作用

因植酸獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其具有較強(qiáng)的螯合力，能夠絡(luò)合金屬陽離子，使促進(jìn)氧化作用的金屬離子失活，進(jìn)而釋放氫，同時(shí)破壞氧化過程中產(chǎn)生的過氧化物結(jié)構(gòu)，從而起到抗氧化作用[15]。研究表明，植酸可較好的清除DPPH自由基、羥基自由基和超氧陰離子，植酸0.5mg·L-1即可清除上述自由基25.81%、15.93%和5.90%[16]。植酸水解產(chǎn)物中含有3個(gè)及3個(gè)以上磷酸基團(tuán)時(shí)，其螯合作用有所減弱，抗氧化效果也較弱，但仍可抑制脂質(zhì)過氧化和磷脂膜氧化[17]。

2 植酸酶在家禽飼料中的應(yīng)用研究

從1907年Suzuki首次在米糠中發(fā)現(xiàn)植酸酶，到20世紀(jì)60年代首次在動(dòng)物飼糧中作為消除植酸的添加劑使用，植酸酶逐步走進(jìn)動(dòng)物營養(yǎng)界的視野中。在家禽飼料中應(yīng)用的植酸酶主要來源于PhyA基因的3-植酸酶和6-植酸酶，前者從肌醇環(huán)的3位上去除磷酸殘基引發(fā)植酸降解，后者從6位或4位上去除磷酸殘基引發(fā)植酸降解；還有一種來源于PhyB基因的組氨酸植酸酶（尚未商品化）。

2.1 對家禽營養(yǎng)物質(zhì)消化率及生長（生產(chǎn)）性能的影響

目前國內(nèi)外對植酸酶在家禽生產(chǎn)中的研究大量集中在對家禽物質(zhì)消化率及生長性能的影響上。一般說來，植酸酶能水解植酸解除其抗?fàn)I養(yǎng)作用，從而提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率，并提高肉用家禽的生長性能[18]。當(dāng)嶺南黃雞的日糧中鈣與總磷的比例為1.6∶1時(shí)，添加植酸酶能使其日糧中養(yǎng)分利用率有較好的提升[19]。在肉雞的低磷玉米-豆粕型日糧中添加高劑量的植酸酶可顯著提高肉雞生長性能，其中8000 U·kg-1的添加量效果最好[20]。Han等認(rèn)為，高水平的植酸酶可以釋放日糧中所有的植酸磷并替代全部無機(jī)磷，研究發(fā)現(xiàn)在22～42周齡肉仔雞日糧中添加植酸酶125～2000 U ·kg-1可代替0.035%～0.208%無機(jī) 磷[21]。王慶云等在不同無機(jī)磷水平的肉仔雞日糧中添加植酸酶，發(fā)現(xiàn)在只含有正常飼料50%的磷酸氫鈣的情況下添加植酸酶，能使磷等礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)的利用率升高[22]。在蛋鴨飼料研究中，Yang等認(rèn)為植酸酶500 U·kg-1能代替0.2%的有效磷[23]。此外，植酸鹽與植酸酶的互作效應(yīng)會(huì)影響肉仔雞的分泌系統(tǒng)以及外周生長調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[24]。但是與其他的酶如木聚糖酶和β-葡聚糖酶相比，家禽獨(dú)特胃腸道環(huán)境下調(diào)節(jié)植酸酶效率的因子還不清楚，這也許將會(huì)成為未來研究的重點(diǎn)。

2.2 對家禽血液生化指標(biāo)的影響

Liu等在肉雞飼糧中添加植酸酶，發(fā)現(xiàn)植酸酶能夠降低血清游離脂肪酸，提高肝臟甘油三脂和血清膽固醇的含量[25]。董淑麗等在肉雞日糧中添加植酸酶，結(jié)果表明，肉雞血清中總超氧化物歧化酶活力和總抗氧化能力顯著提高（P＜0.05），血清中血磷含量顯著升高（P＜0.05）[26]。孫宏選等發(fā)現(xiàn)，隨著植酸酶水平的增加，肉雞血清鈣水平有降低趨勢，磷水平增加，血清堿性磷酸酶活性降低[20]。堿性磷酸酶是反應(yīng)骨骼代謝的重要指標(biāo)，日糧中植酸酶的合理添加，導(dǎo)致飼糧的可利用磷增加，骨磷的周轉(zhuǎn)變慢，從而使血清堿性磷酸酶活性降低。劉宏等在肉鴨上也得出類似的結(jié)論[27]?？傮w來說，近年來研究認(rèn)為，家禽采食低磷日糧時(shí)，血液磷濃度下降，堿性磷酸酶活性上升，添加植酸酶后血磷濃度上升，堿性磷酸酶濃度則下降。

2.3 對家禽其他方面的影響

植酸酶已經(jīng)成為家禽飼糧中必不可少的酶制劑。馬向東等研究了植酸酶對肉仔雞免疫器官及腸道微生物的影響，認(rèn)為植酸酶可降低免疫器官指數(shù),有效降低腸道大腸桿菌數(shù)量[28]。徐曉娜等檢測了飼喂植酸酶的鵝排泄物，發(fā)現(xiàn)植酸酶能降低鵝糞中大腸桿菌數(shù)量，減少總氮、總磷的排放量[29]。蘇基雙等對零日齡艾維茵肉用仔雞的試驗(yàn)表明，植酸酶部分替代日糧中磷酸氫鈣添加量，可保持肉用仔雞的生產(chǎn)性能、脛骨和血清中的鈣、磷含量與對照組相近,甚至略高[30]。韓進(jìn)誠等試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了植酸酶能提高22～42周齡肉雞的脛骨強(qiáng)度、脛骨灰分和磷含量,降低胸肉和腿肉的黃度和持水力[31]。Zyla等比較了肌醇、植酸酶B、混合植酸酶A與植酸酶B在蛋雞中的應(yīng)用，分析了蛋黃中膽固醇含量及脂肪酸組成，發(fā)現(xiàn)與低磷組相比，3組都能降低膽固醇含量，提升DHA含量[32]。Cowieson等發(fā)現(xiàn)，通過添加超劑量的植酸酶A可以達(dá)到完全的脫磷酸作用，可能會(huì)產(chǎn)生肌醇，但是在蛋雞腸胃消化道內(nèi)是否產(chǎn)生肌醇尚不明確[33]。

3 小 結(jié)

家禽日糧中添加植酸酶能提高養(yǎng)分利用率，部分消除植酸抗?fàn)I養(yǎng)性，其特性廣泛應(yīng)用于家禽養(yǎng)殖行業(yè)，但植酸和植酸酶潛在的應(yīng)用價(jià)值，如植酸在體內(nèi)的降解過程、生物特性、對蛋雞的抗氧化能力，植酸酶的需要量、新型植酸酶B類等方面的應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究，隨著研究的深入，其一定會(huì)為家禽養(yǎng)殖業(yè)帶來更廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[34]。

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