將植酸酶利益最大化

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將植酸酶利益最大化

章薇，楊家軍*譯自 World Poultry，Vol.30(2014)，№10：10～11賈良梁校何 閃制圖表

植酸酶在單胃動(dòng)物飼用酶制劑市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位，年銷(xiāo)售額超過(guò)5億美元。通過(guò)促進(jìn)磷的消化吸收以及提高能量和氨基酸的利用率，當(dāng)前優(yōu)質(zhì)的植酸酶有望使生產(chǎn)成本成倍縮減。

盡管植酸酶已被廣泛使用，其作用方式也已得到大量的證實(shí)，但有關(guān)確保其在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮最大效益的最適添加劑量的探討尚無(wú)定論。

20年前，植酸酶添加劑量的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是：肉雞飼料添加500 FTU/kg，蛋雞飼料添加300 FTU/kg，那時(shí)各類(lèi)植酸酶的生物效應(yīng)較低，植酸酶的價(jià)格較高，且對(duì)植酸也知之甚少。

繼續(xù)按照上述推薦劑量使用植酸酶，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)者與實(shí)現(xiàn)植酸酶投入收益的最大化失之交臂。在計(jì)算將植酸酶效益最大化所需的最佳劑量時(shí)有些關(guān)鍵因素需要考慮。

1　植酸因素

植酸是自然存在于飼料原料中的一種抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)。據(jù)估計(jì)，植酸因其對(duì)家禽生產(chǎn)性能的負(fù)面影響會(huì)給全球養(yǎng)禽業(yè)每年造成210萬(wàn)美元的損失。理論上說(shuō)，植酸鹽應(yīng)該是磷的有益來(lái)源，但不添加植酸酶，這一磷源對(duì)家禽來(lái)說(shuō)大多無(wú)法利用，因?yàn)榭考仪葑陨淼拿覆荒苡行Ы到庵菜猁}。植酸還會(huì)降低動(dòng)物體內(nèi)鈣、蛋白質(zhì)/氨基酸、鐵及鋅等必需營(yíng)養(yǎng)素的利用能力，因其會(huì)在消化道的不同部位與這些營(yíng)養(yǎng)素結(jié)合。市場(chǎng)壓力促使生產(chǎn)者不斷增加替代性飼料原料(如菜籽餅、葵花子粉和米糠)的使用量，在這樣的日糧中植酸鹽含量會(huì)增加(圖1)，從而加劇植酸鹽的威脅。毋庸置疑的證據(jù)表明，添加高于傳統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的植酸酶添加劑量能提高效益。超劑量植酸酶可以加速分解消化道中的植酸鹽，能提前向胃腸道釋放更多營(yíng)養(yǎng)素，從而促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)性能的提高，減少與骨鹽沉積、鈣磷代謝和骨骼疾病相關(guān)的不良影響。

研究表明，最大程度降解植酸鹽是決定“磷之外的”營(yíng)養(yǎng)(如氨基酸和能量)釋放的關(guān)鍵因素。Sands等(2004)指出，大腸桿菌植酸酶可在較大的植酸鹽濃度范圍內(nèi)提高回腸中蛋白質(zhì)和氨基酸的消化率，但是當(dāng)植酸酶濃度很高時(shí)這種效果最佳。

Schothorst飼料研究中心(2012)采用布氏菌植酸酶所做的10項(xiàng)肉雞研究確切證實(shí)了Sands等最初提出的飼料植酸鹽水平與氨基酸消化率的變化有關(guān)。Plumstead等(2013)近期所做的7項(xiàng)肉雞試驗(yàn)也表明，在同種布氏菌植酸酶作用下，氨基酸消化率的提高程度取決于植酸酶的加添劑量和飼料中植酸鹽的水平。

當(dāng)植酸酶添加劑量和飼料中植酸鹽水平在一定范圍內(nèi)，將飼料植酸鹽水平作為變量的非線(xiàn)性模型能夠預(yù)期增加植酸酶的反應(yīng)效果。由于植酸酶常與其他添加劑一起使用(如鈣和磷)，證明這些不同飼料成分如何在酶的作用下相互影響從而實(shí)現(xiàn)酶制劑利益的最大化，這對(duì)生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)也很重要。

2　生物效應(yīng)植酸酶的選擇

選擇一種正確的具有快速高效特性的植酸酶也許是獲得效益最重要的一步。關(guān)鍵基準(zhǔn)是能從植酸鹽分解釋放的以及家禽吸收的磷數(shù)量，尤其是考慮到近年來(lái)無(wú)機(jī)磷成本增加的趨勢(shì)——從1999年起，已經(jīng)增加了六倍。飼料中的植酸酶在胃腸道中通過(guò)促進(jìn)植酸鹽的早期快速降解從而取代價(jià)格昂貴的氨基酸的能力是其價(jià)值提升的另一趨動(dòng)因素。

植酸酶具有特異的最適pH，在此條件下才能發(fā)揮最大功效。為了促進(jìn)磷的吸收，降低植酸鹽的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)，需要植酸酶在低pH的上消化道中具有很高的酶活性。植酸酶活性發(fā)揮地越早，就越能有效地抑制上消化道中植酸鹽的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)，從而釋放更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供動(dòng)物吸收。2003年推出的第一種大腸桿菌植酸酶，與傳統(tǒng)的真菌植酸酶相比，其生物效應(yīng)提高了20 %，同時(shí)節(jié)約了飼料成本。但是，最新研發(fā)的高效布氏菌屬植酸酶性?xún)r(jià)比更高，因?yàn)樗芨绲卦谖改c道發(fā)揮更高的活性。圖2表明，在pH 3.5條件下，優(yōu)質(zhì)的布氏菌屬植酸酶與其他三種早期商用植酸酶相比，生物效應(yīng)幾乎是后者的二倍，表明了該植酸酶在pH較低的環(huán)境下效率較高。這也在確保植酸鹽的抗?fàn)I養(yǎng)作用被最小化的同時(shí)，使?fàn)I養(yǎng)消化和吸收的時(shí)間最大化。

Schothorst飼料研究中心2012年的獨(dú)立試驗(yàn)表明，布氏菌屬植酸酶比大腸桿菌屬植酸酶的生物效應(yīng)提高了79 %。與大腸桿菌屬植酸酶相比，在標(biāo)準(zhǔn)添加劑量下，布氏菌屬植酸酶快速降解植酸鹽的卓越能力，能使?fàn)I養(yǎng)吸收最大化，相當(dāng)于節(jié)省飼料成本約1.5美元/t。

打破那些更高效植酸酶可以在低劑量時(shí)使用的慣例也同樣重要。事實(shí)上，由于高效植酸酶在相同劑量下能釋放出更多的磷，因此應(yīng)該在飼料中添加更高劑量的植酸酶，以將其能帶來(lái)的利益最大化，從而取代日糧昂貴的無(wú)機(jī)磷。

Barnard等(2014)采用的劑量是依據(jù)蛋雞在小麥型基礎(chǔ)日糧條件下布氏菌屬植酸酶的最佳劑量確定的。在這項(xiàng)試驗(yàn)中，根據(jù)無(wú)機(jī)磷和植酸酶的費(fèi)用(以2013年前市場(chǎng)價(jià)上下浮動(dòng)20 %進(jìn)行計(jì)算)，理想劑量確定在580 FTU/kg～985 FTU/kg之間。無(wú)論如何，最佳劑量都比之前使用的推薦劑量要高，這是因?yàn)樵诓际暇鷮僦菜崦缸饔孟箩尫诺牧诐舛壬?。由于之前限定植酸酶的添加量?00 FTU/kg飼料，植酸酶損失了約31 %的潛在價(jià)值(圖3)。此外，這一劑量的確定只考慮了磷釋放后增加的價(jià)值，而忽略了之前提及的“磷之外”營(yíng)養(yǎng)的效應(yīng)。

3　有據(jù)可依的劑量

在計(jì)算適宜的植酸酶劑量時(shí)，要把家禽的年齡和類(lèi)型，及其健康狀況和日糧因素考慮在內(nèi)。要通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)證實(shí)植酸酶的生物效應(yīng)，估計(jì)不同植酸酶添加量產(chǎn)生的效應(yīng)花費(fèi)巨大，尤其對(duì)于像蛋雞這類(lèi)生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)的家禽，但這仍然非常必要。隱藏在植酸酶背后的物種特異性生產(chǎn)性能和消化率數(shù)據(jù)，將決定生產(chǎn)者能夠在飼料配方中應(yīng)用此產(chǎn)品價(jià)值的信心。

4　預(yù)期回報(bào)豐厚的劑量

近年來(lái)的進(jìn)展包括：開(kāi)發(fā)了生物效應(yīng)更高的植酸酶，植酸酶會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)以及淀粉造成負(fù)面影響的認(rèn)識(shí)加深，以及磷的使用加上正在上升的無(wú)機(jī)磷價(jià)格，所有這些都給植酸酶理想劑量的傳統(tǒng)觀點(diǎn)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。植酸酶因?yàn)槟芴嵘暳吓浞降膬r(jià)值而一直在不斷發(fā)展。我們對(duì)植酸酶在能量和蛋白質(zhì)釋放上的作用的認(rèn)識(shí)也將隨著動(dòng)物試驗(yàn)的新發(fā)現(xiàn)而發(fā)展。在科學(xué)給植酸酶帶來(lái)新的效益和機(jī)遇成為可能的時(shí)候，生產(chǎn)者也應(yīng)該和供應(yīng)商緊密合作，以確保他們的使用劑量能將帶來(lái)最大投入產(chǎn)出比。

*譯者簡(jiǎn)介：章薇，楊家軍現(xiàn)就職于安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所。

中圖分類(lèi)號(hào)：S816.79

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1001-0769(2016)01-0050-03