植酸酶對動物飼料營養物質利用率的影響

沒有兩種酶是完全一樣的。植酸酶——一種以植酸鹽為作用底物的酶——也不游離于以上規則之外。各個酶均作用于特定的底物，雖然在理論上作用的底物“越多越好”，但是高質量的酶往往在無須提高添加量的情況下通過提高作用效率而有別于常規的酶。

中圖分類號：S815 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2016）08-0045-03

植酸鹽是植物中磷的主要儲存形式，它存在于大多數植物源性的飼料原料中。對于植酸鹽本身來說，它是一種抗營養物質，這是由于其可與礦物質和蛋白質結合而會減少這些營養物質與消化酶的接觸。

未經消化吸收的植酸鹽一旦經動物排出體外則會由于其較高的磷含量而成為環境的污染物。

如果植物源性飼料中添加了合適的植酸酶以分解所含有的植酸鹽，那么它將成為單胃動物營養（主要為磷）的有機來源。

植酸酶是一種生物催化蛋白，可分解植酸鹽，提高肉雞和豬對磷、鈣、鋅、鈉、鎂和氨基酸的利用率和消化率。大部分植酸酶由真菌和細菌產生，少量的由植物產生。

市場上的植酸酶有很多不同的品種，可以在不同的溫度、pH和植酸鹽濃度下使用。

1 植酸酶的選擇

不同的植酸酶在動物消化道的不同部分發揮作用，具體的作用部位取決于其種類和是否進行了包被。植酸酶包括三種類型：肌醇六磷酸3-磷酸水解酶——可以從肌醇六磷酸的環己六醇3位上的磷酸基團開始水解；肌醇六磷酸6-磷酸水解酶——從肌醇六磷酸6位上的磷酸基團開始水解；肌醇六磷酸5-磷酸水解酶——則從5位上的磷酸基團開始水解（圖1）。

目前，用作動物飼料添加劑的所有植酸酶無論其來自微生物還是植物，都希望其在前胃或胃中能更有效地發揮作用。在檢測酶產品時，需要考慮以下四個主要的方面以做出最佳的選擇。

酶在較低pH條件下活性應該更高。家禽體內的去磷酸化作用主要發生在嗉囊，而嗉囊的pH為4.0～5.0。為保證酶在嗉囊內具有高效的降解率，酶在酸性環境下的穩定性是選擇時需要考慮的一個重要標準。

植酸酶應該能夠有效水解肌醇六磷酸6位點上的磷酸基團。為了充分水解植酸鹽以使磷的利用率達到最大化，植酸酶需要對盡可能離肌醇環越近的基團具有較高的水解效率。這也是選擇植酸酶時很重要的一個標準。

時間是決定植酸酶作用效率很關鍵的一點。植酸酶應該可以快速地發揮作用來降解分子，以達到最大的生物高效性。由于植酸鹽可與體內很多重要的營養物質相結合，這一特性能夠確保植酸鹽在動物腸道內完全水解，以釋放出更多營養物質供吸收。

另外，很重要的一點是植酸酶可以抵抗飼料制造過程中的高溫條件。由于酶是一類對高溫很敏感的蛋白質，所以飼料的制粒過程會嚴重影響其穩定性。植酸酶產品可以進行包被或不包被，可以制粒或制成粉狀，也可以以干的形式或液態形式存在。不同形式的植酸酶在動物體內的作用機制也不同，因此，在選擇植酸酶時，其類型也應慎重考慮。

2 添加植酸酶的益處

添加植酸酶產生的益處遠不止提高飼料原料中磷的生物利用率。未經消化的植酸鹽具有抗營養特性，因為其不能被動物體內分泌的常見消化酶所分解。另外，植酸鹽與礦物質和蛋白質有很強的結合力使得這些養分很難被動物利用，從而導致其生物利用率低下。

此外，未被消化的植酸鹽分子對動物的消化道具有一定的刺激性，動物會通過增加腸道內黏蛋白的分泌來保護胃腸道上皮層避免受到此類刺激的不良影響。這種反應會增加能量的消耗，進而導致動物消耗更多的飼料以補償多消耗的能量；所有這一切都會增加動物生產者的成本。

植酸鹽可與鈣、鋅、鐵、銅等礦物元素相結合，如果任憑這種結合的發生，則會導致動物體內礦物質的缺乏。其中影響最大的是鈣。

植酸鹽在嗉囊內降解后，可與鈣在小腸中形成復合物。飼料內加入植酸酶后，肌醇六磷酸6位上的磷酸基團可在消化過程中提前降解，以防止植酸鹽與鈣在小腸內的結合。

高品質的植酸酶可以最大程度地釋放營養物質并減少能量的損失。由于植酸鹽可與礦物質和蛋白質相結合，它還會通過直接影響蛋白質的供應以及減少形成金屬硫蛋白、含金屬的酶所需的礦物質來影響氨基酸的消化率。這些酶在消化系統內大量存在，且大部分需要某些元素。而植酸鹽與這些礦物元素的結合會致使它們無法被利用，從而對動物的整體代謝產生不利影響。總體而言，植酸酶能對動物的代謝有顯著的有利效果。研究發現，添加植酸酶可以抵消植酸鹽對能量利用率的負面影響。

提高能量、氨基酸和蛋白質的消化率并不是植酸酶的直接作用，僅是一個附加益處。有人認為，植酸酶對能量利用的有利影響是由于蛋白質、脂肪和淀粉不再與植酸鹽結合而可被消化利用的累積效應。大量文獻記錄表明植酸鹽是一種腸道刺激物，會增加黏蛋白的生成。而植酸酶分解植酸鹽后可減少刺激，從而可減少黏蛋白的生成，進而可減少生成黏蛋白層所需的能量。

3 植酸酶的適宜用量

植酸酶的品質可通過其對鈣、鋅、鈉、鎂和氨基酸的釋放程度來鑒別，因為高品質的植酸酶可以最大程度地降解底物植酸鹽，并確保所有礦物質和營養成分被釋放出來。

賽和素植酸酶（Cibenza Phytaverse）是由Novus國際股份有限公司生產的一種飼料添加劑，其生來就具有熱穩定性；在肉雞籠養試驗中，與其他植酸酶相比，顯示出較高的消化磷的價值。另外，其在有胃蛋白酶存在的環境中和一個較大pH范圍內都可以穩定存在。

這種酶在植酸鹽濃度很低的情況下同樣有效，可以確保其在腸道內的徹底水解，并且由于提高了磷的釋放而確保了額外的磷效應。而這種天然熱穩定的酶其熱穩定性在商業條件下已被證實，可確保植酸酶在高溫環境下的性質穩定。

高品質的植酸酶可在低劑量的情況下水解肌醇六磷酸5位和6位上大部分磷酸基團，并且可以在不需高劑量添加的情況下水解所有的非植酸磷（Non-Phytate Phosphorus，NPP）。賽和素植酸酶飼料添加劑最重要的一個功能可能是其在水解植酸鹽以獲得所需營養物質的效率方面。

植酸酶分解植酸鹽的速率同樣十分重要。賽和素植酸酶飼料添加劑可在5 min內水解肌醇六磷酸6位和5位上的磷酸基團，20 min內可將肌醇環上的磷酸基團全部水解。

4 結語

賽和素植酸酶飼料添加劑與其他商用植酸酶的比較試驗得知，當每千克飼料中添加500個單位（FTU）的植酸酶時，賽和素植酸酶飼料添加劑在所有處理組中增重和脛骨灰分結果最佳（圖2，3）。

相較于市場上大部分植酸酶產品，等價磷的含量提高了30 %～60 %。

劑量反應研究表明，玉米-豆粕型日糧中添加2 000 FTU/kg的植酸酶，可將磷的釋放效率提高高達0.23 %，也就是說植酸鹽結合的磷幾乎被完全水解。然而，添加量為1 000 FTU/kg～1 500 FTU/kg時，磷的釋放會達到一個平穩狀態。

磷的等價效應在增重和飼料轉化率上的表現要強于對脛骨灰分的礦化作用，這說明植酸酶的作用遠不止僅僅限于釋放磷。

研究表明，能使日糧發揮最大生物學效應的并不是植酸酶的添加量，而是所用植酸酶的種類和品質。

為了節約成本而犧牲產品的質量并不一定能保證具有較高的投入產出比，在選擇適合您的最佳產品時，重要的是要考慮植酸酶的品質。