了解不同产品的植酸酶特性

　　

　　文章发表日期:2013年7月25日

　　作者： Mike Bedford博士, AB Vista公司饲料原料的研究室主任

        译者：畜牧人编辑IRIS

　　当前根据植酸酶的特点，它的商业用途表现出明显的不同，这使得直接比较非常困难。近期市场上推出的几款新产品也仅仅是添加了这种多样性，增加了许多终端用户区分的挑战。

　

　　虽然每种植酸酶之间标准植酸酶剂量释放磷速率的差异发表在营养矩阵中，但这些信息与较高剂量或为消除抗营养因子植酸酶而超量添加有较少的关系。大多数用户依然严重依赖动物实验来区分产品，这些实验设计却往往达不到理想状态，出现的错误往往会对后续产品的购买造成负面效应。

　　我们需要的是一种新的对比植酸酶方法，它能更好地了解每种植酸酶的不同特点以及它们的相互作用，这些可能是关键因素。在去年12月罗马举办的第二届国家植酸酶峰会上，有几个讲义在评估植酸酶潜在性能时，突出了一些植酸酶特征的重要性。

　　从枸杞和黑曲霉提取的商业真菌植酸酶，如大肠杆菌来源的，一般都是较热稳定性的，同时具有更好的酸稳定性和耐蛋白酶性。当植酸酶在动物肠道中作用时，它们被发现在酸性pH环境中更具活力（表1）。

　　

　　更重要的是，这些特征在第二代和第三代大肠杆菌植酸酶得到进一步加强。考虑到当前第三代增强型大肠杆菌植酸酶的研发已经提出了“熔点”即一种简单的实验室测定措施用于测定酶开始变性的温度-从60℃到89℃。这是一种热稳定性的显着改善。

　　这些特征是一些潜在的重要因素，当需要破坏较高水平的植酸酶时，这些特征也在不断增强。较好的热稳定性是一个很好的例子，它不需要具备包衣技术，通常包衣技术能延缓植酸酶在胃或肌胃的降解。任何这样的延迟能降低效力，尤其是超量水平(此时每次额外添加的第二次破坏植酸的效力是有效的)，这样的特征变为评估和对比不同植酸酶性能潜力的关键因素。

　　

　　图2 五种植酸酶产品的pH曲线【图标中从上往下依次是：第三代大肠杆菌植酸酶（Quantum Blue）;第二代大肠杆菌植酸酶（Quantum）；野生型大肠杆菌植酸酶(Finase EC);6-植酸酶（黑曲霉）（Natuphos）;3-植酸酶（枸杞）（Ronozyme NP）】

　　然而，近年来似乎影响性能的最重要因素是植酸酶的Km，这个指标被定义为达到最大潜力的50%时所需要的植酸酶浓度。较低的Km意味着日粮中植酸浓度较低时，植酸酶也可以有效作用，而且这个指标还有几个非常重要的影响。

　　首先，有效的植酸浓度随着食物进入胃中，有较低Km的商业植酸酶产品能很快发挥作用，之后植酸能被植酸酶降解，浓度开始下降。图3对比了两种样式的酶活力，它们是第三代大肠杆菌产品（Km= 5?m）相比，与第一代产品相比(Km=150?m)，它们在较低的植酸浓度时可以产生较大的活力。

　　

　　图3随着日粮中植酸浓度增加，植酸酶的活力比较【FTU 是在37℃和ph5.5的条件下，每分钟从0.0051 mol/L的植酸钠溶液中释放出1μmol无机磷所需要的植酸酶的数量】

　　日粮中植酸的P标准释放量为50-60%，这等同于增加0.10-0.13%的有效磷(avP)，这些差异通常是不重要的。然而，加大植酸分解程度的需求已经上升了-为了减少生产成本，高达70-75%的剂量要能释放0.15-0.17%有效磷，超量添加的剂量一般是80-85%，目的是消除植酸对营养消化的负面效应，如此高的剂量也体现了Km的重要性。

　　事实上，给出的一些植酸盐是不溶性的（不可用），如此高水平的植酸分解需要可利用的胃植酸浓素降低到0.05%或以下。对于那些具有较高Km值的植酸酶产品来说，做到这项功能是不可能的-活力在达到如此低的浓度时一般已经停止作用了。另外一项影响是围绕超量进行的，当植酸酶开始作用时，在它达到对消化其他营养产生负面效应的浓度之前，它能有效地“中和”植酸。

　　不论这些是否由于饲料消化增加了可溶性植酸，或者当可溶性植酸在胃中降解时，更多可溶性植酸会被释放，这样的效应是一样的。

　　图4显示了两种酶产品（一种Km较高，一种Km较低）添加到日粮中时，随着在胃中的时间变化，有效磷的增加趋势。如果对消化产生负面效应时，图像中显示水平是0.6（红线），之后酶开始很快发挥作用（低于Km），这将能达到与低于0.6植酸释放速率相匹配的活力速率，此时活力速率是非常有效率的-临界植酸浓度一般是不可能达到的。

　　Km较高的产品需要更多的植酸浓度达到同样的活力，不管利用多高的植酸盐，植酸盐释放和降解之间的平衡可能会过高，阻止植酸对营养活力的负面效应。

　　

　　图4 植酸酶Km对超量效力的影响

　　结论是并非所有的可提供0.10%有效磷的植酸酶活适合于实现更高水平的有效磷释放能力，即使是较少的剂量也能通过完全破坏植酸盐来提供超量的利益。简而言之，植酸酶能快速地破坏植酸盐使它溶解，然后继续攻击其余的一些很小的植酸盐，它对于清除抗营养因子-植酸盐是必不可少的。

　　当你尝试了解商业植酸酶产品时,尤其是使用较高剂量速率或从潜在的超级剂量利益中获得全部好处时，懂得以上症状是很重要的。同样地，出版植酸酶特征的数据也是有必要的，如它的热稳定性，pH曲线图和Km值，这些指标在介绍新的产品时都要提到，并且性能界限也要提及。

　　对于最终用户来说，植酸酶的不断发展意味着更好的选择，更好的效率，以及更好的利润。然而，这样的商业成功依然要依赖于有效、准确地对比可直接影响动物性能的产品基础特征。

　　Mike Bedford博士

　　致力于反刍饲料的酶和酵母产品研发。

　　他有与不同的研发团队共同开发饲料添加剂的丰富经验。

　　他获得加拿大圭尔夫大学的家禽营养和生化博士学位。