植酸酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

田冬冬，江書忠，劉志強(qiáng)，肖淑華

（湖南九鼎科技集團(tuán)有限公司技術(shù)中心研發(fā)部，長沙 410007）

植酸酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

田冬冬，江書忠，劉志強(qiáng)，肖淑華*

（湖南九鼎科技集團(tuán)有限公司技術(shù)中心研發(fā)部，長沙 410007）

超量添加植酸酶不僅可提高磷的利用率，還可改善能量、氨基酸、蛋白質(zhì)和其他礦物質(zhì)元素的利用率，進(jìn)而提高畜禽生產(chǎn)性能和飼料的利用率。近年來，隨著環(huán)保壓力增大，畜禽生產(chǎn)中超量添加植酸酶已成為飼料行業(yè)的通常做法，目的是快速降解并破壞日糧中植酸，減少磷使用，降低磷排放對環(huán)境的污染。文章對植酸酶的生物學(xué)功能、超量添加效應(yīng)以及在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究作以綜述。

植酸酶；畜禽生產(chǎn)；生物學(xué)功能；超量添加

磷作為動(dòng)物機(jī)體內(nèi)含量豐富的一種礦物質(zhì)元素，與生命活動(dòng)息息相關(guān)，主要參與骨骼以及肌肉的組成和生長。動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的磷主要由飼料提供，而飼料中磷主要是以植酸磷或植酸鹽的形式存在。自然界雖廣泛存在可水解植酸的植酸酶，但單胃動(dòng)物對植酸磷的利用率普遍偏低，主要是由于單胃動(dòng)物只有消化道上皮細(xì)胞及后腸道微生物可產(chǎn)生少量的植酸酶，因此對植酸磷的利用率普遍較低。為滿足畜禽對磷的需要量，可添加植酸酶，充分消化降解飼料中的植酸磷，提高畜禽生產(chǎn)性能。

植酸酶又稱肌醇六磷酸水解酶，是一種可使植酸磷復(fù)合物中的磷變成可利用磷的酸性磷酸酯酶。從20世紀(jì)90年代至今，約80%飼料行業(yè)將其作為添加劑常用原料使用，植酸酶是飼料行業(yè)第一個(gè)應(yīng)用并最為成功的酶制劑。在畜禽日糧中使用植酸酶，可提高畜禽對蛋白質(zhì)、氨基酸、能量、礦物質(zhì)的利用率、節(jié)約鈣磷資源、降低磷排放對環(huán)境的污染。因此，開展植酸酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究意義重大。

1 植酸酶的生物學(xué)功能

1.1 破壞植酸抗?fàn)I養(yǎng)作用

植酸鰲合能力很強(qiáng)，能結(jié)合鋅、鐵、銅、錳、鉀、鈉、鎂、鈣等物質(zhì)后形成不溶性鹽類，抑制消化酶活性。植酸可降低飼料中礦物質(zhì)的利用率，同時(shí)影響蛋白質(zhì)的消化利用率[1]。在飼料中添加植酸酶后，將被植酸結(jié)合的磷、鈣以及微量元素從植酸及植酸鹽上解離下來，變成畜禽需要的物質(zhì)被利用；將植酸絡(luò)合的蛋白質(zhì)和氨基酸進(jìn)行有效分解后使其從絡(luò)合物中脫落；消除植酸對胃蛋白酶和胰蛋白酶的抑制作用，改善機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)間的平衡，改善畜禽生長性能。

1.2 改善礦物元素利用率

植酸因其特殊結(jié)構(gòu)與理化特性，與大量礦物元素及一些蛋白質(zhì)活性物質(zhì)具有很強(qiáng)的螯合作用。植酸在pH為3.5～10時(shí)可與Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Fe2+等形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，降低礦物質(zhì)元素的消化利用率，其中，鈣、磷被植酸結(jié)合的量最多，約60%～80%的磷和約30%與植酸結(jié)合的鈣不能被利用。礦物質(zhì)元素與植酸的螯合能力強(qiáng)弱排序?yàn)閆n2+＞Co2+＞Mn2+＞Fe2+＞Ca2+，可見Zn2+是最易被植酸結(jié)合的微量元素[2]。在畜禽日糧中添加植酸酶，將礦物質(zhì)元素從絡(luò)合物中分離，提高礦物質(zhì)元素的利用率。目前，植酸酶對磷的分解作用機(jī)制比較清楚，植酸酶可先將植酸分子中的磷酸基團(tuán)切下，形成不同的中間產(chǎn)物植酸五磷脂-植酸-磷脂，最終變成可被畜禽利用的無機(jī)磷。但對其他礦物質(zhì)元素的作用機(jī)制到目前還不清楚，但在實(shí)際畜禽生產(chǎn)中添加植酸酶，礦物質(zhì)元素的利用率有明顯改善。陳文等研究表明，在豬飼料中添加植酸酶可以極顯著提高磷的消化率（P＜0.01），而且在低磷日糧中提高幅度比高濃度日糧明顯[3]。蔡青和等研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加適量的植酸酶，鈣的消化率顯著改善[4]。董國忠等研究表明，在生長豬日糧中添加植酸酶，銅、鋅的消化吸收率顯著提高，糞便中銅含量顯著降低；鈣、磷和粗灰分的消化吸收率也有增加趨勢；而在育肥豬日糧中添加植酸酶，可顯著提高磷、銅、鋅和粗灰分的消化吸收率，顯著降低糞便中磷、粗灰分的含量（P＜0.05）[5]。戴求仲等研究結(jié)果表明，在肉仔雞日糧中添加植酸酶，脛骨中鋅的含量提高，植酸酶與鋅存在互作效應(yīng)[6]。

1.3 提高蛋白質(zhì)、氨基酸的利用率

植酸中的磷酸基團(tuán)在酸性或中性條件下可與蛋白質(zhì)形成植酸鹽-蛋白質(zhì)二元復(fù)合物，使蛋白質(zhì)沉淀，同時(shí)植酸還可結(jié)合消化酶，抑制蛋白酶、胰蛋白酶活性，影響蛋白質(zhì)的消化率[7]。植酸中的磷酸基團(tuán)可與蛋白質(zhì)部分氨基酸殘基上游離的氨基結(jié)合，影響氨基酸的消化率。但添加植酸酶后，植酸酶通過水解作用破壞蛋白質(zhì)和氨基酸與植酸間的化學(xué)鍵，釋放出蛋白質(zhì)或氨基酸；同時(shí)植酸對胃蛋白酶和胰蛋白酶的抑制作用解除，提高了蛋白質(zhì)、氨基酸的消化率。蔡青和等研究結(jié)果表明，仔豬日糧中添加植酸酶，可改善干物質(zhì)、能量、蛋白質(zhì)利用率，大部分必需氨基酸和非必需氨基酸的消化率呈增長趨勢[4]。朱忠珂等研究表明，在杜×長×大三元仔豬日糧中添加固體植酸酶100 g·t-1和液體植酸酶100 ml·t-1，與不添加植酸酶組相比，可顯著提高血液中的白蛋白、球蛋白以及總蛋白的含量（P＜0.05）[8]。

1.4 其他

植酸酶可水解植酸，釋放出淀粉或淀粉酶，提高機(jī)體對糖的消化代謝，促進(jìn)能量代謝。植酸酶可分解植酸，提高畜禽可利用的鈣、磷含量，使其利用率提高。

2 超量添加效應(yīng)

20多年前，5 000 U的植酸酶添加量大約為100 g·t-1，到目前為止，這一添加方式仍被廣泛采用。近年來，隨植酸酶菌種改良以及植酸酶的添加成本降低，許多研究者嘗試加大用量，發(fā)現(xiàn)植酸酶超量添加產(chǎn)生額外增效作用，并取得較好的應(yīng)用效果。

2.1 植酸酶超量效應(yīng)的原理

植酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用相當(dāng)明顯，尤其是在酸性條件下，其抗?fàn)I養(yǎng)作用最強(qiáng)。而添加植酸酶后，可降解植酸，釋放磷。植酸被降解的越多，植酸酶的作用效果越明顯。植酸共有6種形態(tài)存在，分別為肌醇六磷酸（IP6）、肌醇五磷酸（IP5）、肌醇四磷酸（IP4）、肌醇三磷酸（IP3）、肌醇二磷酸（IP2）、肌醇一磷酸（IP1），其中以肌醇六磷酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用最強(qiáng)，可結(jié)合6摩爾的礦物質(zhì)元素，對淀粉、氨基酸、蛋白質(zhì)的結(jié)合力也最大，抗?fàn)I養(yǎng)作用隨磷酸基團(tuán)的減少逐漸減弱。當(dāng)磷酸基團(tuán)被完全釋放后，剩下的肌醇沒有抗?fàn)I養(yǎng)作用，還可促進(jìn)能量代謝，完善機(jī)體的細(xì)胞功能。500 U·kg-1的植酸酶常規(guī)添加量只能將肌醇六磷酸降解為肌醇五磷酸或肌醇四磷酸，并釋放出一部分磷，減少部分磷的添加。但此時(shí)植酸還含磷酸基團(tuán)，礦物質(zhì)元素、蛋白質(zhì)以及淀粉的抗?fàn)I養(yǎng)作用仍然存在，并未完全消除。而超量添加植酸酶后，原料中的植酸可最大程度地被降解，消除植酸對養(yǎng)分的抗?fàn)I養(yǎng)作用，促進(jìn)微量元素的吸收沉積和各種酶活性的發(fā)揮，改善養(yǎng)分消化利用，進(jìn)而提高畜禽生產(chǎn)性能[2]。

2.2 超量添加植酸酶的應(yīng)用

研究表明，綜合19項(xiàng)超劑量試驗(yàn)，平均日增重提高約為84%，料重比改善74%[9]。Shirly等在肉雞日糧中超量添加植酸酶（24倍）后，植酸磷的降解率增加，肉雞的體增重、采食量、飼料轉(zhuǎn)化率顯著增加，表觀代謝能、磷和鈣的存留率、氮的沉積顯著增加，研究表明，高水平的植酸酶幾乎可降解日糧中所有的植酸磷[10]。韓進(jìn)誠等研究表明，在肉雞日糧中添加16倍植酸酶，植酸磷釋放率達(dá)94.84%，總磷的利用率達(dá)85%，試驗(yàn)組可達(dá)到與對照組相同的生長性能[11]。孫宏選等在低磷日糧中添加高水平的植酸酶，顯著增加肉雞的表觀代謝能、粗蛋白質(zhì)、氨基酸、鈣和磷的消化利用率，顯著降低堿性磷酸酶活性，顯著改善肉雞的生長性能（P＜0.05）[12]。

3 植酸酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 豬

在豬日糧中添加植酸酶，可顯著改善鈣、磷以及其他營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，進(jìn)而改善豬的生長性能。近年來研究發(fā)現(xiàn)，在豬日糧中添加植酸酶，顯著改善了機(jī)體對植酸磷的利用率，可部分或完全替代無機(jī)磷，可減少約30%～50%的磷排放。朱俊仁等研究表明，在仔豬日糧中用植酸酶分別替代50%和40%的磷酸氫鈣，50%替代組磷的消化率最高，50%替代組、40%替代組日增重明顯高于對照組（不添加植酸酶），同時(shí)粗脂肪、鈣、磷、灰分的消化率提高；其中以植酸酶替代50%磷酸氫鈣效果最好[13]。曹貴彬等研究表明，低磷日糧+500 U·kg-1、低磷日糧+耐高溫植酸酶1 000 U·kg-1，可促進(jìn)骨骼中鈣、磷的沉積，提高養(yǎng)分的表觀消化率，但對血液中鈣磷代謝影響不大；添加植酸酶500、1 000 U·kg-1替代部分無機(jī)磷，可達(dá)到與基礎(chǔ)日糧正常磷水平的生長性能甚至更好的效果，1 000 U·kg-1添加效果稍好于500 U·kg-1。在斷奶仔豬低磷飼糧中添加耐高溫植酸酶500、1 000 U·kg-1，小腸黏膜的發(fā)育和生長性能得到改善[14-15]。竇勇等選用10 kg的杜×長×大三元雜種仔豬，研究低蛋白、低磷日糧中添加5 000 U耐高溫植酸酶0.01%～0.04%，與對照組相比，仔豬采食量無明顯影響，但日增重提高、料肉比降低，其中以0.03%試驗(yàn)組的日增重和料肉比改善作用最大，與對照組和其他試驗(yàn)組有極顯著差異（P＜0.01）；磷、鈣、鐵、銅、錳、鋅的表觀消化率提高，糞尿中磷和微量礦物質(zhì)元素的排泄量減少，尤其以植酸酶0.03%組效果改善最為明顯[16]。易中華等研究表明，在乳仔豬低磷日糧中添加適量的耐高溫植酸酶后，可顯著提高乳仔豬從斷奶到育成階段對植酸磷的消化率，降低糞磷排放；同時(shí)可改善血清中無機(jī)磷、鈣濃度和血清堿性植酸酶的活性，進(jìn)而提高仔豬的生長性能；植酸酶可部分替代豬飼糧中無機(jī)磷，并結(jié)合植酸酶和無機(jī)磷對乳仔豬生產(chǎn)性能、日糧磷、鈣消化率以及血清生化指標(biāo)的影響，表明在乳仔豬日糧中添加5 000 U·g-1的植酸酶100～150 g·t-1可減少0.15%無機(jī)磷的添加[17]。

3.2 雞

近年來，有關(guān)植酸酶在雞生產(chǎn)方面的研究主要集中在飼料的利用率和生長性能改善方面。楊維仁等研究了不同無機(jī)磷水平日糧中添加植酸酶對肉雞生長性能和血清礦物質(zhì)的影響，結(jié)果表明，在低無機(jī)磷水平日糧中添加植酸酶可以提高肉雞骨骼礦物質(zhì)沉積和生長性能[18]。王振平等研究表明，在玉米-豆餅型低磷肉雞飼料中加入適量植酸酶可使肉雞平均日增重提高5.8%～13.2%[19]。何丹林等對耐高溫植酸酶代替磷酸氫鈣對黃羽肉雞的飼用效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，給粵黃雞飼喂低鈣磷日糧生長性能低于飼喂高鈣磷日糧，但在低鈣磷日糧中添加耐高溫植酸酶后，粵黃雞的生長性能可達(dá)到飼喂高鈣磷日糧的水平，表明不含磷酸氫鈣的低鈣磷飼糧降低了肉雞的生產(chǎn)性能，但通過添加耐高溫植酸酶后可改善肉雞的采食量、日增重以及飼料轉(zhuǎn)化率[20]。王敏等研究在玉米-豆粕型日糧的基礎(chǔ)上分別降低0.1%的有效磷并添加耐高溫植酸酶100 g·t-1對肉雞生產(chǎn)性能、脛骨指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，在正對照組基礎(chǔ)上減少有效磷0.1%后，肉雞生長性能和脛骨指標(biāo)水平有降低趨勢，但在負(fù)對照組基礎(chǔ)上添加耐高溫植酸酶100 g·t-1后，肉雞的生長性能和脛骨指標(biāo)可達(dá)到對照組一致的水平，表明植酸酶可有效提高脛骨灰分含量，且能在很大程度上提高飼料轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)肉雞生長發(fā)育，提高經(jīng)濟(jì)效益[21]。程志斌等研究表明，在產(chǎn)蛋雞日糧中聯(lián)合使用植酸酶和復(fù)合非淀粉多糖酶制劑后，蛋雞的產(chǎn)蛋性能顯著提高（P＜0.05）[22]。雷喬波等研究表明，在產(chǎn)蛋雞日糧中磷水平為0.19%～0.24%可滿足蛋雞的產(chǎn)蛋性能，添加植酸酶300 U·kg-1可改善磷的利用率，減少0.17%無機(jī)磷的添加[23]。

4 小結(jié)

在畜禽日糧中添加耐高溫植酸酶，可提高畜禽生產(chǎn)性能、飼料消化率、減少糞中磷排放、降低環(huán)境污染，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。但目前植酸酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用還存在著一些問題，限制了其廣泛使用。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及研究水平的提高，植酸酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用將更為廣泛。

[1]Sugiura S H,Gabaudan J,Dong F M,et al.Dietary microbial phytase supplementation and the utilization of phosphrous,trace minerals and protein by rainbow trout[Oncorhynchus mykiss(Walbaum)]fed soybean meal-based diets[J].Aquaculture Research, 2001,32（7）:583-592.

[2]喬偉.植酸酶超量添加理論和應(yīng)用效果[J].飼料工業(yè),2016,37（12）:59-62.

[3]陳文,黃艷群,陳代文,等.植酸酶對長白×榮昌雜交仔豬飼糧鈣、磷利用率影響的研究[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,23（4）: 446-449.

[4]蔡青和,計(jì)成,岳洪源.玉米豆粕型日糧中添加植酸酶對斷奶仔豬生產(chǎn)性能、養(yǎng)分消化率及血清生化指標(biāo)的影響[J].動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2004,16（2）:15-21.

[5]董國忠,張翥,王小晶,等.飼糧中添加植酸酶對生長肥育豬礦物元素利用和排泄的影響[J].中國飼料,2007（12）:8-11.

[6]戴求仲,Swiatkiewicz S,Koreleski J.植酸酶對肉仔雞不同鋅源生物利用率的影響[J].中國畜牧雜志,2004,40（8）:3-6.

[7]張若寒.植酸酶實(shí)用指南[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2001.

[8]朱忠珂,王建華,汪儆,等.添加不同劑型植酸酶顆粒料對仔豬生產(chǎn)性能和血液生化指標(biāo)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,36（3）:25-28.

[9]傅強(qiáng),陳琳,Mike,等.豬超劑量飼喂植酸酶——飼料性能改善上的一場革命[J].國外畜牧學(xué)-豬與禽,2014（4）:10-11.

[10]Shirley R B,Jr E H.Graded levels of phytase past industry standards improves broiler performance[J].Poultry Science,2003,82（4）:671-80.

[11]韓進(jìn)城,樣曉丹,楊鳳霞,等.微生物植酸酶與1-21日齡肉雞飼糧無機(jī)磷當(dāng)量模型研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào),2008,39（7）: 907-914.

[12]孫宏選,高秀華,楊祿良.玉米-豆粕型日糧中添加高劑量植酸酶對肉雞生長性能和血清生化指標(biāo)的影響[J].中國畜牧獸醫(yī), 2011,38（4）:11-15.

[13]朱仁俊,高士爭,葛長榮,等.植酸酶對仔豬飼料消化率的影響[J].飼料工業(yè),2001,22（9）:26-27.

[14]曹貴彬,熊昊,游金明,等.新型耐熱植酸酶對斷奶仔豬鈣磷代謝及養(yǎng)分表觀消化率的影響[J].動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2014,26（7）:1 900-1 907.

[15]曹貴彬,于會(huì)民,游金明,等.新型耐熱植酸酶對斷奶仔豬生長性能與小腸黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響[J].動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2014,26（9）:2 814-2 821.

[16]竇勇,彭聚華,胡佩紅,等.低蛋白、低磷日糧中添加植酸酶對仔豬生產(chǎn)性能及礦物元素代謝的影響試驗(yàn)[J].浙江畜牧獸醫(yī), 2015（3）:5-7.

[17]易中華,瞿明仁,朱年華,等.南方高溫環(huán)境下植酸酶對杜長大豬生產(chǎn)性能和鈣、磷、蛋白質(zhì)利用率的影響[J].家畜生態(tài)學(xué)報(bào),2004,25（4）:32-36.

[18]楊維仁,王慶云,楊在賓,等.不同無機(jī)磷水平日糧添加植酸酶對肉雞生長性能和血清礦物質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008,13（4）:87-92.

[19]王振平,張海峰,邱豐霞,等.植酸酶的生物學(xué)作用及對家禽生產(chǎn)性能的影響[J].山東畜牧獸醫(yī),2007,30（3）:48-49.

[20]何丹林,溫劉發(fā),吳新,等.耐高溫植酸酶代替磷酸氫鈣對黃羽肉雞的飼用效果[J].養(yǎng)禽與禽病防治,2006（6）:14-16.

[21]王敏,史寶軍,鮑淑青.耐高溫植酸酶在肉雞中的應(yīng)用效果[J].江西飼料,2010（3）:8-9.

[22]程志斌,廖啟順,廖國周,等.非淀粉多糖酶與植酸酶對蛋雞產(chǎn)蛋性能的影響[J].飼料研究,2012（6）:20-22.

[23]雷喬波,石凌霄,張克英,等.不同劑型植酸酶對蛋雞產(chǎn)蛋性能、蛋品質(zhì)和骨骼質(zhì)量的影響[J].動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2010,22（5）: 1 374-1 381.

Research Progress of Application of Phytase in the Production of Livestock and Poultry

TIAN Dongdong,JIANG Shuzhong,LIU Zhiqiang,XIAO Shuhua*

（Technology Center,Hunan Jiuding Technology Co.,Ltd.,Changsha 410007,China）

Excessive adding phytase can improved the utilization rate of phosphorus and the utilization rate of energy,amino acids,proteins and other mineral elements.It enhances the performance of the livestock production and the conversion efficiency of stock food.In recent years,with the increasing of the environmental pressures,excessive adding phytase has become a conventional process in feed industry.This measure aimed to degrade and destruct the phytic acid in the diet,reducing the employ of Calcium and Phosphate,decreasing the pollution to the environment by discharging the Phosphate.This paper reviewed the biological function,excessive add effect and the application researchinpoultryproductionaboutphytase.

phytase;production of livestock and poultry;biological function;excessive supplement

S816.7；S814

A

1001-0084（2016）11-0011-04

2016-10-17

田冬冬（1985-），男，河南孟州人，碩士，主要從事仔豬營養(yǎng)研究。

*通訊作者