通過了解植酸酶的特性來區別不同的產品

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品僅增加了這種多樣性，而且增加了需要對供應產品進行鑒別的終端用戶的挑戰。

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）的釋放上的主要區別與每種植酸酶公布的營養基質有關，但在較高添加水平或超劑量添加以消除作為抗營養因子的植酸時，這種情況則沒有多大的關聯性。大多數的終端用戶很大程度上仍依賴于動物試驗來區別不同的產品，由于這些試驗通常在非理想條件下進行，因此會導致出現潛在的誤差，對隨后的產品購買決策產生負面影響。

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環境下也具有較高的活性，通常發現其在動物腸道中發揮作用。

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。

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

然而，近年出現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揮作用，而且這會產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品發揮作用會更快，而且隨著植酸的降解，它會繼續發揮作用，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，人們已經需要降解更高水平的植酸：高達70 %～75 %的磷被釋放產生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分產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分利用率產生的負面影響。

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作用直至幾乎不剩植酸的能力，對根除日糧中抗營養因子的植酸是必不可少的。

當試圖區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據，如熱穩定性、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、更有效的產品，且具有更大的投資回報。然而，這種商業上的成功仍將依賴于根據會直接影響動物生產性能的產品特性進行的有效、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品的研發。通過在不同研發團隊的工作，他在飼料添加劑行業擁有豐富的經驗。

在加拿大圭爾夫大學獲得了家禽營養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。