高效植酸酶的選擇標(biāo)準(zhǔn)

劉正旭 譯自，Vol.26(2018)，№2：16～17

唐彩琰 校 羅靜如 制圖

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(jié)合的磷(Phosphorous，P)。這不僅可以通過減少無機(jī)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?fàn)I養(yǎng)因子(如植酸)對動(dòng)物的生產(chǎn)性能產(chǎn)生有益的影響。在動(dòng)物營養(yǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，水解速度快的高效植酸酶有兩個(gè)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(shù)量就越多，需要向飼料中添加的無機(jī)磷的數(shù)量相應(yīng)地也就越少；二是由于植酸會(huì)與礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)甚至脂肪酸結(jié)合而具有抗?fàn)I養(yǎng)的作用，因此植酸更快地分解有利于提高上述營養(yǎng)素的消化率，改善動(dòng)物的生產(chǎn)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(tuán)才能被外源性植酸酶水解。植酸在pH低于4.0的環(huán)境(家禽的肌胃或其他動(dòng)物的胃)中具有良好的水溶性。然而，在pH較高的環(huán)境(如動(dòng)物的小腸)中，植酸會(huì)與鈣離子等陽離子結(jié)合形成復(fù)合物。因此，優(yōu)質(zhì)高效的植酸酶在動(dòng)物消化道上端——pH自始至終介于2～4的酸性環(huán)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(dòng)物的胃)中的蛋白酶，專司蛋白質(zhì)降解。由于植酸酶也屬于蛋白質(zhì)，它的活性可能會(huì)因胃中蛋白酶的作用而下降，然而動(dòng)物的胃是植酸酶發(fā)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(dòng)物的胃)擁有適合植酸酶作用的pH條件，但這些植酸酶在動(dòng)物的胃中仍無法發(fā)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(fā)生水解作用時(shí)所適合的pH環(huán)境及對胃蛋白酶的耐受性，具體速度可通過體外酶解試驗(yàn)測定(即所謂的米氏動(dòng)力學(xué)研究)。考慮到飼料在動(dòng)物胃中停留的時(shí)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(huì)影響植酸酶水解植酸的功效(圖1)。

1 科學(xué)驗(yàn)證的植酸酶的磷基礎(chǔ)值

為了預(yù)測每一種植酸酶能減少飼料中無機(jī)磷的添加量，植酸酶的每一家生產(chǎn)商都會(huì)提供所產(chǎn)植酸酶的獨(dú)特的磷基礎(chǔ)值。這些產(chǎn)品的磷基礎(chǔ)值越高，配方師在制定最佳成本配方時(shí)對它的興趣就越大。然而，對配方師而言，生產(chǎn)商提供的每一種植酸酶的磷基礎(chǔ)值能夠100%正確極其重要。

許多對來稿采取同行評議的學(xué)術(shù)性雜志發(fā)表了多家獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)完成的試驗(yàn)結(jié)果，這些結(jié)果可為測定或比較植酸酶的磷基礎(chǔ)值提供一個(gè)充足且可靠的基礎(chǔ)。這些基礎(chǔ)值或許可被稱為“科學(xué)基礎(chǔ)值”，并與生產(chǎn)商提供的磷基礎(chǔ)值存在差異，后者可被稱為“供應(yīng)商基礎(chǔ)值”。例如，在科學(xué)文獻(xiàn)中，有關(guān)2002－2017年期間針對家禽進(jìn)行的此類研究表明，除了OptiPhos公司外，大多數(shù)植酸酶生產(chǎn)商都高估了其產(chǎn)品的磷基礎(chǔ)值，有的甚至高估了25%，因此，這可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物生產(chǎn)性能下降(圖2)。

2 雙倍添加量的超劑量效應(yīng)

眾所周知，植酸可以通過與礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)和脂肪酸結(jié)合展現(xiàn)出抗?fàn)I養(yǎng)的特性，進(jìn)而阻止動(dòng)物對它的消化與吸收。因此，在提高動(dòng)物生產(chǎn)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(chǎn)生有益的作用，并且在雙倍添加時(shí)將會(huì)產(chǎn)生超劑量的效應(yīng)，而其他植酸酶需要添加正常劑量的3～4倍才能產(chǎn)生相同的效應(yīng)。

3 結(jié)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(dòng)物體內(nèi)的活性和對植酸的水解速度決定。因此，選擇在所有恰當(dāng)?shù)膒H范圍內(nèi)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(guān)重要，可以確保從植酸中釋放出充足且數(shù)量穩(wěn)定的磷。植酸酶在上述三方面的評分越大，它的磷基礎(chǔ)值就越好且越穩(wěn)定，同時(shí)動(dòng)物的生產(chǎn)性能通過超劑量效應(yīng)提高的幅度也越大。