高效植酸酶的選擇標準

劉正旭 唐彩琰

摘? 要：適宜植酸酶發生水解反應的pH范圍、對胃蛋白酶的耐受性和水解反應的速度是成為具有可靠的磷基礎值（matrix values）和超劑量特性的高效植酸酶的選擇標準。

關鍵詞：植酸酶;pH;胃蛋白酶;水解速度

中圖分類號：S816 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2020）03-0049-02

在飼料中添加外源性植酸酶的主要目的是釋放原料中與植酸緊密結合的磷（Phosphorous，P）。這不僅可以通過減少無機磷的添加量來降低飼料的成本，而且還可以通過降解飼料中的抗營養因子（如植酸）對動物的生產性能產生有益的影響。在動物營養的實際應用中，水解速度快的高效植酸酶有兩個重要益處：一是植酸酶分解植酸的速度越快，從植酸中釋放出的磷的數量就越多，需要向飼料中添加的無機磷的數量相應地也就越少;二是由于植酸會與礦物質、蛋白質甚至脂肪酸結合而具有抗營養的作用，因此植酸更快地分解有利于提高上述營養素的消化率，改善動物的生產性能。

適合植酸酶作用的pH范圍

眾所周知，植酸溶解后所含的磷酸鹽基團才能被外源性植酸酶水解。植酸在pH低于4.0的環境（家禽的肌胃或其他動物的胃）中具有良好的水溶性。然而，在pH較高的環境（如動物的小腸）中，植酸會與鈣離子等陽離子結合形成復合物。因此，優質高效的植酸酶在動物消化道上端——pH自始至終介于2～4的酸性環境——具有高度的活性。

對胃蛋白酶的耐受性

胃蛋白酶是一種存在于家禽肌胃（或其他動物的胃）中的蛋白酶，專司蛋白質降解。由于植酸酶也屬于蛋白質，它的活性可能會因胃中蛋白酶的作用而下降，然而動物的胃是植酸酶發揮其最大作用的部位。研究表明，并非所有的植酸酶都能有效地抵抗胃蛋白酶的降解作用，這意味著盡管家禽的肌胃（或其他動物的胃）擁有適合植酸酶作用的pH條件，但這些植酸酶在動物的胃中仍無法發揮各自的全部功能。

水解植酸的速度

植酸酶水解植酸的最大速度（Vmax）很大程度上取決于它在發生水解作用時所適合的pH環境及對胃蛋白酶的耐受性，具體速度可通過體外酶解試驗測定（即所謂的米氏動力學研究）。考慮到飼料在動物胃中停留的時間較短，而植酸在胃中可溶解于溶液中且可被降解，顯然植酸酶水解作用的速度越快越好，否則將會影響植酸酶水解植酸的功效（圖1）。

1? 科學驗證的植酸酶的磷基礎值

為了預測每一種植酸酶能減少飼料中無機磷的添加量，植酸酶的每一家生產商都會提供所產植酸酶的獨特的磷基礎值。這些產品的磷基礎值越高，配方師在制定最佳成本配方時對它的興趣就越大。然而，對配方師而言，生產商提供的每一種植酸酶的磷基礎值能夠100%正確極其重要。

許多對來稿采取同行評議的學術性雜志發表了多家獨立研究機構完成的試驗結果，這些結果可為測定或比較植酸酶的磷基礎值提供一個充足且可靠的基礎。這些基礎值或許可被稱為“科學基礎值”，并與生產商提供的磷基礎值存在差異，后者可被稱為“供應商基礎值”。例如，在科學文獻中，有關2002-2017年期間針對家禽進行的此類研究表明，除了OptiPhos公司外，大多數植酸酶生產商都高估了其產品的磷基礎值，有的甚至高估了25%，因此，這可能會導致動物生產性能下降（圖2）。

2? 雙倍添加量的超劑量效應

眾所周知，植酸可以通過與礦物質、蛋白質和脂肪酸結合展現出抗營養的特性，進而阻止動物對它的消化與吸收。因此，在提高動物生產性能方面，水解速度快的高效植酸酶，如OptiPhos植酸酶，將能夠更快速地產生有益的作用，并且在雙倍添加時將會產生超劑量的效應，而其他植酸酶需要添加正常劑量的3～4倍才能產生相同的效應。

3? 結論

我們可以確信，每一種植酸酶具有的固有特性很大程度上是由其在動物體內的活性和對植酸的水解速度決定。因此，選擇在所有恰當的pH范圍內有活性、對胃蛋白酶有耐受性和可以高速水解植酸的植酸酶至關重要，可以確保從植酸中釋放出充足且數量穩定的磷。植酸酶在上述三方面的評分越大，它的磷基礎值就越好且越穩定，同時動物的生產性能通過超劑量效應提高的幅度也越大。

原題名：Criteria for selecting a fast phytase（英文）

原作者：Lode Nollet（Huvepharma公司）