植酸酶的作用及影响其活性的因子

来自乡下的狼

植酸酶的作用及影响其活性的因子

摘要 　 　　动物和家禽科学系，维吉尼亚工艺学院和州立大学，3060Litton-ReavesHall，Blacksburg，VA24061，美国 　　引言 　　植酸酶是二十世纪90年代酶制剂工业的一大奇迹，可与二十世纪40年代大豆作为生产优质植物蛋白的奇迹相提并论。向猪、家禽和鱼日粮中添加微生物植酸酶或者含有较高植酸酶的饲料原料，可以大量释放天然以植酸盐形式存在的磷，从而显著降低为满足动物对磷的需要而必须向日粮中添加的无机磷的量。最终降低环境中磷的排泄量（20%-50%）。 　　最初人们使用微生物植酸酶的目的是降低磷的排泄，因为当今猪鸡的商业化生产，导致产生了大量畜禽粪便，当把这些粪便过量施于田地后，会导致地表和土壤营养物质的富集。这样会潜在的污染环境，并最终促使很多国家通过立法，要求饲养场实施营养控制方案，以减少粪便堆环境的污染。 　　研究越来越清楚地表明，在猪鸡日粮中使用足够的植酸酶可以同时改善钙、锌、蛋白质/氨基酸和能力的利用率。这是因为猪鸡日粮中的主要原料籽实或来自籽实的产品中，60%-80%的磷以植酸或植酸盐形式存在。植酸盐又与其他营养成分复合，因此与植酸盐复合的磷及其他营养成分不能被动物利用和排泄。 　　本章将要简单综述植酸盐、植酸酶以及微生物植酸酶在猪、鸡和鱼日粮中使用，对改善磷、钙、锌、氨基酸、蛋白质和能量的利用率的作用，另外还要讨论一下影响植酸酶活性的因素。 　　植酸盐 　　植酸盐的产生和结构商品猪鸡日粮中的主要饲料原料是植物籽实（如：谷实类）或者籽实产品（如：油料籽粕和谷物副产品）。这些饲料原料中大量磷以植酸盐形式存在（表10.1）。植酸（二氢肌醇1，2，3，4，5，6六磷酸）是所有种子的必要组成部分，种子在成熟期会迅速沉积植酸（Asada等，1969）。在小麦中主要存在于麸皮（糊粉层，外种皮和果皮）中；玉米中的植酸盐则主要存在于胚芽中；豆科籽实的植酸盐主要积累在子叶中，如大豆中植酸与蛋白结合在整个种子中均有分布（Baker，1991）；与大豆相比，油菜籽中植酸盐在种子组织中更多，而大豆中的植酸盐比较分散（Kratazer和Vohra，1986）。各种食品和饲料原料的植酸含量的详细资料可在Oberleas和Harland（1981），Ingelmann等（1993），Eeckhout和DePaepe（1994）以及Ravindran等（1994，1995b）的综述里查到。 　　植酸态磷的生物学利用率 　　猪和鸡对谷物和油籽产品中磷的生物学利用率均较低，因为这些动物对植酸态磷的利用率有限（表10.2）。玉米和豆粕中的磷对猪和禽的生物学利用率只有10%-30%（Nelson，1967；Calvert等，1978；Jongbloed和Kemme，1990；Cromell，1992）。这种植酸态磷的低可利用率给生产带来两个问题：（ⅰ）需要向日粮中添加无机磷；（ⅱ）向粪便中排泄大量的磷。 　　表10.1一些常见饲料原料中以植酸盐形式存在的磷量和植酸酶活性 饲料原料 植酸态磷（%）a 植酸态磷a占总磷的% 植酸酶活性a（单位/kg） 谷物及其副产品 玉米   小麦   高粱   大麦   燕麦   小麦麸皮 　油料籽粕   大豆粕   双低菜籽粕   葵花籽粕   花生(油)饼粕   棉籽粕    0.24 0.27 0.24 0.27 0.29 0.92    0.39 0.70 0.89 0.48 0.84    72 69 66 64 67 71    60 59 77 80 70    15 1193 24 582 40 2957    8 16 60 3 NA 　　a：数据来自Ravindran（1996）和Ravindran等（1994，1995a） 　　b：数据来自Eeckhout和DePaepe（1994）。一个植酸酶活性单位是指在pH=5.5和37℃（98.6℉）条件下，以1umol/min的速度，自5.1mM的植酸溶液中释放无机磷。 　　表10.2常见饲料原料中磷对猪的生物学利用率和对禽的非植酸磷含量 饲料原料 猪对磷的生物学利用率ab（%） 对禽的非植酸磷含量c占总磷的% 　谷物 玉米   燕麦   大麦 黑小麦   小麦   玉米，高湿度 　植物性高蛋白饼（粕）   花生饼（粕）   双低菜籽（粕）   大豆粕，脱壳   大豆粕，44%粗蛋白    12 23 31 46 50 53    12 21 25 35    28 33 36 33 31 -    21 26 35 40 　　a：数据来自Cromwell（1992）； 　　b：相对于磷酸一钠的可利用磷，以磷酸一钠磷的可利用率为100； 　　c：NRC（1994）-家禽。 　　结合营养成分的潜力 　　植酸分子中磷含量（28.2%）较高，螯合潜力很大（图10.1），在中性pH值条件下，可以形成很多不可溶二价或多价阳离子盐（Vohra等，1965；Oberleas，1973；Cheryan，1980）。在小肠pH条件下，1摩尔的植酸可以结合平均3-6摩尔的钙，形成不溶性的植酸盐，不溶性植酸盐的形成使得其中的磷和钙均不能被动物利用。锌、铜、钴、锰、铁和镁也能被螯合，其中锌和铜与植酸盐的结合亲和力最高（Maddaiah等，1964；Vohra等，1965）。这种结合致使小肠中这些矿物质不能被动物吸收，锌是所有微量元素中生物学利用率受植酸盐影响最大的矿物质（Pallauf和Rimbach，1995）。植酸对日粮蛋白质和氨基酸也有副作用（O’Dell和deBorland，1976；Knuckles等，1985），另外植酸还能在胃肠道环境中抑制蛋白水解酶（如胃蛋白酶和胰蛋白酶）的活性（Sigh和Krikorian，1982）。在酸性条件下，植酸的基本磷酸基团可以与氨基（如赖氨酸残基、组氨酸残基和精氨酸）结合（DeRhan和Jost，1979；Fretzdorff等，1995）；在中性条件下，一些氨基酸的羰基可以与植酸通过二价或多价金属化合物结合。植酸-蛋白盐或者植酸-矿物质-蛋白盐均能降低蛋白质的可利用性。 　　图10.1植酸盐的结构和可能的键（Thompson，1988） 　　淀粉也能与植酸结合。以人的唾液对小麦或豆类淀粉进行体外水解过程中，当加入植酸钠后水解过程可被阻止，但当加入钙后反应又恢复进行（Yoon等1983；Thompon，1986；Thompon等，1987）。Ravindran（1999）以肉鸡做试验动物进行的研究清楚地表明，当向高植酸含量的日粮中添加微生物植酸酶后，日粮表观代谢能得以改善，后面将详细综述。 　　植酸酶 　　很多微生物、植物和有些动物的组织均可产生植酸酶（Nayini和Markakis，1986；Nys等，1996）。微生物来源的植酸酶（3-磷酸酶，EC3.1.3.8）首先在C3位点水解植酸，而植物来源的植酸酶（6-磷酸酶，EC3.1.3.26）首先在C6位点水解植酸（Pallauf和Rimbach，1995）。曲霉（Aspergillus）有两个最佳生产植酸酶的pH值点：分别为pH=2.5和pH=5.5。小麦植酸酶仅有一个最佳pH值点（pH=5.2）。研究表明曲霉（Aspergillus）来源的植酸酶，比小麦来源的植酸酶的每单位活性更有效，可能是因为其最佳pH值不同而致（Eeckhout和DePaepe，1996）。植酸酶的活性一般定义如下：每单位植酸酶活性是指，在37℃和pH值5.5条件下，在1分钟内从5.1mmol磷酸钠溶液中，水解释放1μmol的无机磷，所需要的酶量。文献上最起码有三个缩写（FTU，PU和U）来说明植酸酶，如果没有其他说明，本章将使用后者（U/kg）作为植酸酶的单位。 　　在猪和禽的消化道中可能有4种水解植酸盐的植酸酶来源，分别为：（ⅰ）消化道分泌的小肠植酸酶；（ⅱ）存在于一些饲料原料中的内源性植酸酶；（ⅲ）定居于宿主肠道的细菌产生的植酸酶；（ⅳ）外源性微生物产生的植酸酶（Nys等,1996）。猪小肠和胃的内容物（Jongbloed等，1992）以及禽的嗉囊、胃和小肠（Liebert等，1993）等均具有不可忽略的植酸酶活性。尽管有人报道在猪（Pointillart，1993）和禽（Maenz和Classen，1998）的小肠粘膜上均有内源性植酸酶活性，但这些酶活对日粮植酸态磷的水解程度还不清楚。据报道50周龄母鸡的小肠刷状缘植酸酶活性比4周龄肉鸡高，但是肉仔鸡和成年母鸡的单位刷状缘组织的特异酶活均较低。在一些动物的组织中也检测到了植酸酶活性（McCollum和Hart，1908；Bitar和Reinhold，1972；Pointillart等，1985；Yang等，1991），但是，这种植酸酶活性（如果存在的话），对非反刍动物来说对改善植酸态磷的利用率是微不足道的（Pallauf和Rimbach，1995）。而且，非反刍动物的肠道定植细菌能否产生大量的植酸酶，还没有被完全证实，也可能是可被忽略的，因为大肠的吸收功能很差。 　　植物来源的植酸酶 　　50年前人们已经知道了植物来源的植酸酶可以水解植酸盐（McCance和Widdowson，1944；Hill和Tyler，1954），对改善猪和禽对磷的消化利用率作用明显（Nelson，1967；Newton等，1983；Bagheri和Gueguen，1985）。很多种子（如大米、小麦、大麦、玉米、黑麦、大豆和油籽）均具有植酸酶活性（Reddy等，1982；Gibson和Ullah，1990；Eeckhout和DePaepe，1994），但是种子的植酸酶活性因品种不同而变化很大（表10.1）。除小麦、黑麦和黑小麦外，睡眠状态的种子中的植酸酶活性均较低。玉米和豆粕中的植酸酶活性尤其的低，没有实际应用价值，大麦或许也未含有足够水平的植酸酶活性（Pointillart，1993）。小麦、黑麦和黑小麦中的植酸酶活性主要存在于麸皮中，配合日粮时使用高植酸酶含量饲料原料，如小麦麸皮、小麦、黑小麦、黑麦麸皮以及小麦次粉，均能改善植酸态磷的吸收（Pointillart，1991，1993）。Eeckhout和DePaepe（1991）报道，当在体外向猪日粮中添加同样量的植酸酶活性（500U/kg）时，体内微生物来源的植酸酶的活性比小麦次粉来源植酸酶活性高74%以上。他们认为基因重组微生物植酸酶的pH值范围比小麦次粉来源的植酸酶更广。在胃的pH值条件下，微生物植酸酶比小麦植酸酶活性更高。 　　尽管一些饲料原料含有天然植酸酶活性，但是在很多商品猪和禽饲料制造厂使用的蒸汽制粒，会导致这种内源性植酸酶活性的大量损失。因为不同植物品种和同一种植物内不同植物的植酸酶活性变异较大，饲料加工过程中的制粒的破坏以及缺乏可用作饲料原料的高植酸酶活性植物，所以在配合颗粒饲料时，一般不考虑日粮残留的一点植酸酶活性。 　　微生物植酸酶 　　在很多细菌、酵母和真菌中均发现微生物植酸酶（Harland和Morris，1995），但是在子囊菌类真菌的曲霉（Aspergillus）的培养基中检出频率最高（Irving和Cosgrove，1974；Nari和Duvnjak，1991）。Nelson等（1971）以含有曲霉（Aspergillus）的制剂添加到玉米豆粕型基础日粮中，发现改善了鸡对磷的利用率，这可能是首次用外源性微生物植酸酶来水解日粮植酸盐。但是当时添加植酸酶的成本还很高，而且当时对降低磷排泄的环境压力（20世纪80年代以后采开始）还很小。 　　有两个因素导致了商业性植酸酶在猪和禽日粮中大量推广应用。首先是，生物技术的进步使得基因重组真菌技术的产生，其次是荷兰家畜农场必须减少磷排放的法规。当然，植酸酶基因的鉴定和分离后才能导致黑曲酶（A.niger）的成功基因重组。发酵技术的改进也是促进因素之一。 　　植酸酶的来源 　　当今市面上至少有4种商品微生物植酸酶，其中两种来自基因重组曲霉（Aspergillus）发酵（Natupho&reg;和Novo植酸酶），两种来自曲霉（Aspergillus）培养物的提取物（FinaseTM和奥特奇植酸酶）。在有些国家专利会影响这些产品的商业化，大部分产品是粉状或颗粒性的，也有一些产品是液体。Natupho&reg;和Novo植酸酶的产酶基因均来自由粪曲酶（A.ficuum）衍生的黑曲酶（A.niger）或米曲酶（A.oryzae）。 　　在烟草和油菜籽的种子中表达黑曲酶（A.niger）植酸酶基因的研究也在进行（Beudeker和Pen，1995）。Zhang等（1998a，b）报道，Phytaseed&reg;（用粪曲酶（A.ficuum）的植酸酶基因进行基因重组的油菜籽）和Natupho&reg;，对低磷猪和肉仔鸡日粮的磷利用率的改善具有同样的作用，用火鸡做的试验也得出类似结果（Ledoux等，1998），其他产品正处于研制阶段。VanLoon等（1998）通过短期的猪饲养试验报道，从烟曲酶（A.fumigatus）和过量表达的黑曲酶（A.nige）克隆而来（Pasamontes等，1997）的热稳定性基因重组植酸酶，在降低磷排泄方面比商品使用粪曲酶（A.ficuum）的植酸酶基因，通过基因重组而得到的植酸酶更有效。据报道来自烟曲酶（A.fumigatus）的植酸酶在90℃条件下，加热20min可以保留90%的酶活。 　　基因重组植酸酶的安全性 　　基因重组微生物和植物植酸酶以推荐量（500U/kg）的5-20倍添加于猪和禽日粮中，在仔猪（5周龄）和肉仔鸡（4周龄）的试验里，生产性能、磷存留率和骨骼矿化程度随植酸酶添加量的增加而增加（增加率越来越低），至到添加到2500U/kg，是两个试验的最高水平（Zhang等，1998a，b）。对肝脏、肾脏和胫骨组织的解剖和组织检查表明没有副作用。猪（初重29kg，试验期6周，Harper等，1999）和火鸡（7天的预试期，4周试验期，Kornegay等1999）的试验，均没有表明磷和微生物植酸酶处理之间，对动物死亡率的不同。有证据表明添加植酸酶10000U/kg的试验，通过对肝脏、肾脏和胫骨组织的解剖和组织学检查表明没有任何副作用，而且能改善生产性能、骨骼矿化和提高磷的利用率。 　　植酸酶活性的位点 　　以猪做的几个屠宰试验和漏管试验表明，日粮植酸酶活性不管是来自植物（Gueguen等，1968；Schulz和Oslage，1972；Lantzsch等，1992；Kemme等，1998）还是来自真菌（Jongbloed等，1992；Mroz等，1994；Yi和Kornegay，1996）都是胃中的主要酶活性。对猪来说，植酸酶活性或者破坏植酸态磷的能力非常低（或者在小肠后段根本就没有），所以大量植酸态磷（总磷的40%-50%）通过小肠进入大肠，在大肠里大部分的植酸态磷被降解，但很少被吸收（Jongbloed等，1992；Lantzsch等，1992；Kemme等，1998）。小肠中植酸酶的活性较低，是因为空肠和回肠的pH（6.5-7.6）（VanderMeulen和Bakker，1991）不适于高植酸酶活性的发挥，或因为小肠中的蛋白水解酶将植酸酶水解。 　　Liebert等（1993）报道，在禽类的嗉囊中可以检查到，向日粮中添加的微生物植酸酶活性的69%-86%，在禽的前胃可检测到31%-38%的酶活存在，在小肠中没有检测到植酸酶活性。植酸态磷在嗉囊和前胃的消失，充分表明家禽嗉囊和前胃是主要的植酸酶活性位点。 　　微生物植酸酶在猪和禽日粮中添加的有效性 　　添加植酸酶可以改善含有高水平植酸态磷的植物性饲料原料的磷的利用率。还有些研究报道了日粮中添加植酸酶能改善钙、锌、氨基酸以及能量的利用率。但是，微生物植酸酶在猪禽日粮中的使用还受很多因素的影响，包括磷和植酸酶的成本，植酸酶对释放磷和其他营养素的总体效益，需要减少磷和其他营养成分的环境转化为处理成本。本章的余下部分将要讨论微生物植酸酶在猪鸡日粮中的使用，来改善磷、钙、锌、氨基酸和能量的利用率，降低这些营养成分的排泄。这些日粮中影响微生物植酸酶的因素也要考虑。 　　植酸酶对改善磷生物学利用率的作用 　　Kornegay等（1998a）综述了32篇文献的52个养猪试验，得出了磷消化率的平衡方程，以及13篇文献的23个养禽试验，求出了磷的存留平衡方程（图10.2，Kornegay，1999）。所列方程已经排除了采用非常高的日粮磷水平（NRC或更高）的研究用作负对照日粮。因为资料有限，没有尝试分离和评价商品无机磷源的资料。有些方程来自猪和禽的有关数据，但植酸酶水平均较高（从600到800、1000、1200或者1500U/kg日粮），使用这些方程之一即可评估磷的消化率（存留率）。在100-600U/kg（猪）和200-800U/kg（禽）范围内添加植酸酶，不同方程估测的磷的消化率值近似。这决定于使用来自较宽范围的资料的方程，但是方程对高水平的植酸酶（600或800U/kg）添加也在图10.2中给出了相应的磷的消化率值。除非有其他说明，所有磷的消化率或者存留率均为表观消化率或存留率。 　　图10.2向低磷、低植酸酶活性的植物日粮中添加微生物植酸酶后，对采食此类日粮的猪和家禽磷利用率提高的作用。 　　表10.3基于以猪喂试验动物，进行的添加植酸酶的研究，而得出的有关数据，来预测磷的利用率和降低磷排泄率的情况 　　a：由图10.2提供的方程[Y=54.86（1-0.4908e-0.00263X）]计算而得； 　　b：由每一个植酸酶添加水平的系数减去未添加植酸酶的基础日粮中磷的利用率计算而的； 　　c：由添加植酸酶后的磷的利用率与日粮平均总磷含量（0.381%）的乘积，此栏数据的计算方程是Y=0.1026（1-e-0.00263X），X=植酸酶的添加水平； 　　d：100减去总磷的利用系数后，与基础日粮平均总磷含量（0.381%）的乘积； 　　e：基于无机磷的消化率方程（Y=-0.167+0.755X，r2=0.24，X=以无机磷源添加的磷的百分数）；在基础日粮基础上添加0.1%单位的无机磷，其中0.0245%的磷排出体外，使得正对照（总磷0.481%）的总磷排泄达到了0.2995%（0.275+0.0245）。磷排泄的降低是用正对照的磷排泄（0.2995%）减去添加植酸酶的日粮的总磷的排泄，再除以正对照的磷排泄（0.2995%），再乘以100而得出。例如添加500U/kg植酸酶，33.2%=[（0.2995-0.200）/（0.2995）]×100。 　　表10.4基于以家禽为试验动物，进行的添加植酸酶的研究得出的有关数据，来预测磷的利用率、和降低磷排泄率的情况 植酸酶添加水平（U/kg） 总磷消化率a（%） 植酸酶对磷的消化率b（%） 植酸酶对磷的消化率c（%） 总磷排泄率d（%） 降低磷的排泄率e（%） 0 100 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 27.9 34.2 38.9 40.9 42.6 44.1 45.5 46.6 47.6 48.5 49.3 50.0 50.6 51.1 51.6 52.3 52.9 53.4 53.7 54.0 54.2 54.3 0 6.2 11.0 13.0 14.7 16.2 17.5 18.7 19.7 20.6 21.4 22.1 22.7 23.2 23.6 24.4 25.0 25.4 25.8 26.0 26.2 26.4 0 0.024 0.042 0.049 0.056 0.062 0.067 0.071 0.075 0.078 0.081 0.084 0.086 0.088 0.090 0.093 0.095 0.097 0.098 0.099 0.100 0.101 0.275 0.251 0.233 0.225 0.219 0.213 0.208 0.203 0.200 0.196 0.193 0.191 0.188 0.186 0.184 0.182 0.179 0.178 0.176 0.175 0.175 0.174 8.3 16.3 22.3 24.8 27.0 28.9 30.6 32.1 33.2 34.5 35.5 36.4 37.1 37.8 38.4 39.4 40.1 40.7 41.1 41.5 41.7 41.9 　　a：由图10.1提供的方程[Y=68.18（1-0.2354e-0.00134X）]计算而得； 　　b：由每一个植酸酶水平的系数减去未添加植酸酶的基础日粮中磷的利用率计算而的； 　　c：由添加植酸酶后的磷的利用率与日粮平均总磷含量（0.478%）的乘积，此栏数据的计算方程是Y=0.07872（1-e-0.00134X），X=植酸酶的添加水平； 　　d：100减去总磷的利用系数后，与基础日粮平均总磷含量（0.478%）的乘积； 　　e：基于无机磷的消化率方程（Y=-0.000936+0.484X，r2=0.69，X=以无机磷源添加的磷的百分数）；在基础日粮基础上添加0.1%单位的无机磷，其中0.0516%的磷排出体外，使得正对照（总磷0.578%）的总磷排泄达到了0.2804%（0.2288+0.0516）。磷排泄的降低是用正对照的磷排泄（0.2804%）减去添加植酸酶的日粮的总磷的排泄，再除以正对照的磷排泄（0.2804%），再乘以100而得出。例如添加500U/kg植酸酶，31.9%=[（0.2804-0.191）/（0.2804）]×100。 　　磷的消化率 　　猪对磷的消化率和禽对磷的存留率与植酸酶的添加量呈非线性关系（图10.2）。植酸酶对磷消化率的非线性关系与Beers（1992）的报道一致，他认为微生物植酸酶和磷的表观消化率之间呈指数和对数关系，其他的研究报道了多倍的植酸酶添加时，动物对日粮磷消化率的影响（Denbow等，1995；Ravindran等，1995a；Kornegay和Qian，1996；Yi等，1996a）。 　　我们认为的添加植酸酶对磷消化率的曲线与非线性反应曲线（以负对照的消化率作矫正）非常类似（Dungelhoef和Rodehutscord，1995），在猪此方程为[Y=28.1（1-e-0.0024X），r2=0.38]。 　　消化的磷 　　因微生物植酸酶添加而增加的消化磷，由低磷日粮（负对照）的总磷含量与因植酸酶的添加而改善了磷的利用率或存留率的乘积计算而来。数据分别列于表10.3（猪）和表10.4（禽）。 　　当向猪日粮中添加植酸酶500U/kg时，有0.075%单位的（0.75g）磷被植酸酶消化。表10.3中低磷日粮（负对照）中平均总磷水平为0.381±0.008%（平均值±SEM），钙水平为0.588±0.020%，平均钙磷比为1.54：1。 　　当禽日粮中添加植酸酶500U/kg时，有0.037%单位的（0.37g）磷被植酸酶消化，表10.4中的低磷日粮（负对照）中平均总磷水平为0.478±0.010%（平均值±SEM），钙水平为0.780±0.036%，平均钙磷比为1.63：1。尽管与猪相比，饲喂低磷日粮（负对照）的禽的总磷水平和磷的存留率均高，但是相对于植酸酶添加后增加的磷的存留率，禽比猪低。家禽对无机磷的利用率比猪低，后面还将讨论到。 　　磷的排泄 　　以猪喂试验动物进行的植酸酶添加试验，而得到的有关数据，基于这些数据算出方程，再根据方程计算磷的消化率，表明向低磷日粮中添加植酸酶500U/kg后，与正对照（含磷0.481%，多0.1%的磷）相比（表10.3），可以降低磷的排泄33.2%。当用基于家禽的研究数据得到的方程计算的磷的消化率，表明向低磷日粮中添加植酸酶500U/kg后，与正对照（含磷0.57%，多0.1%的磷）相比（表10.4），可以降低磷的排泄31.9%。同样低的日粮磷水平（降低0.1%）对降低磷排泄的能力，对猪为8.3%，对家禽为18.4%。如果没有饲喂高水平（高于猪的最低需要量）的日粮磷，猪尿中磷的排泄很少，本章将不予考虑，这由Jongbloed（1987）的结论作证。 　　消化的磷及与此磷等价值的植酸酶水平 　　等价值磷，系用于描述植酸酶替代磷量一个名词，是指日粮无机磷可被添加的或内源性植酸酶替代的量。直接比较植酸酶与磷或可消化磷的等价性，必须用将要替代的无机磷源的估测的消化率进行矫正。Kornegay等（1998a）估测几种饲料级磷源对猪的消化率为76.7%，对肉仔鸡和火鸡磷的存留率为46.2%（Kornegay，1999）。等价值磷常来自非线性或线性方程，方程则来自饲喂多水平的不添加植酸酶的低磷日粮或添加多水平的植酸酶的低磷日粮而得到的体增重、骨骼矿化度和消化的磷数据，这些方程设为等式再求解。Denbow等（1995）详细描述了此类过程。 　　使用来自VirginiaTech的4头猪的研究数据，Radcliff等（1998a）报道了，平均等价值磷为1.0g无机磷与500U/kg的植酸酶在日增重、骨骼矿化个磷的可消化性方面价值相等。使用Shih和Hsu（1997），Veum（1996），O’Quinn等（1997）以及Harper和Kornagay（1997）在以生长育肥猪研究得出的试验数据，得出对植酸酶的反应非线性和线性方程，计算与500U/kg日粮植酸酶等价的无机磷水平为1.0g。 　　例如平均等价值磷为1.0g乘以76.7%（每采食1g磷有0.767g磷被消化），得出0.767g磷，与列于表10.3中的猪的有关数据计算的可消化磷值（0.75g，0.075%）相当。该可消化磷值（0.75g）是经过了植酸酶替代的无机磷的表观消化率矫正过的数据。Jongbloed等（1996a）的研究认为500U/kg的植酸酶于0.8g的可消化磷是等价值的，这与1g来自磷酸一钙的磷是等价值的。 　　Yi和Kornegay（维吉尼亚工艺研究院和州立大学，1998，未发表资料）研究了几个肉仔鸡的研究报告的等价值磷数据。研认为肉仔鸡从出壳到3周龄，以体增重和趾骨灰分的百分数为指标，得出与500U/kg植酸酶等价值的无机磷量为0.70g。3周龄的仔火鸡，以体增重和趾骨灰分的百分数为指标，得出与500U/kg植酸酶等价值的无机磷量为0.82g。如果把0.70和0.82乘以46.2%（每食入1克无机磷有0.462g沉积），分别得0.32g（0.70×0.462）和0.38g（0.82×0.462）磷。表10.4中家禽的有关数据得出的日粮添加500U/kg的植酸酶，可有0.37g磷沉积（0.037%），三数据（0.32、0.38、0.37）接近。 　　Kornegay等（1998a）报道，以体增重和胫骨灰分百分数为指标，测得的生长肥育肉仔鸡的等价值磷较高：与日粮添加400U/kg（本试验中植酸酶的最高水平）植酸酶相当的无机磷分别为1.0（体增重）和0.9g（胫骨灰分）。但是，本研究计算的可消化磷值仅略高于通过表10.4中400U/kg植酸酶添加计算的可消化磷值（0.036对0.032）。 　　尽管无机磷源的可消化率有所变异，但是我们（Kornegay和Radcliff，1996；Kornegay等，1996b）以仔猪和火鸡的研究表明，美国市场上的优质磷酸一钙/磷酸二钙，磷酸二钙/磷酸一钙和脱氟磷酸盐的生物学利用率几乎一致。我们的猪鸡试验（表10.3和表10.4）用到了几种商品磷酸盐，但没有计算因不同磷源而造成的影响，因为没有足够的数据和关于无机磷源可利用性的变异数据。 　　由等价值磷估测计算的可消化磷和由猪、鸡试验数据得到的方程计算的可消化磷相似，再用这些数据来计算排泄磷时，在很多情况下应该是准确的。但是，如果仔细注意饲料原料和日粮组成（最佳的钙和磷水平），以及好的饲料加工程序（后面将要讨论），反应比由数据表得出的观测值大是可能的。 　　蛋鸡对植酸酶添加的反应 　　在Simons等（1992）、Peter和Jeroch（1993）、Simons和Verateegh（1993）、Vahl等（1993）、VanderKlis等（1997）以及Gordon和Roland（1997）等的一系列研究报道中，向产蛋鸡低磷日粮中添加植酸酶，均表明可有效替代无机磷源。据报道200-300U/kg的植酸酶与0.5-1.2g磷（磷酸一钙）等价。VanderKlis等（1997）报道了日粮添加植酸酶（250和500U/kg）对回肠磷的吸收的影响，含钙3.0%的低磷日粮比含钙4.0%的低磷基础日粮，其回肠磷的吸收高12%。Leske和Coon（1998）报道，当向日粮中添加植酸酶300U/kg时，日粮、大豆粕、玉米和米糠中的植酸态磷的存留率分别提高36.7%、29.0%和14.8%，但是总磷的存留率只有16.6%、16.1%和7.1%。在猪、肉仔鸡和火鸡方面的研究文献均报道了，植酸酶在低总磷日粮中的作用更明显。在蛋鸡日粮中添加植酸酶可有效释放磷，从而降低日粮总磷水平和减少磷的排泄。研究表明植酸酶似乎对蛋鸡比肉鸡和火鸡更有效。植酸酶在蛋鸡日粮中的添加更简单，因为蛋鸡一般饲喂粉料，不存在酶制剂的热稳定性问题。 　　影响植酸酶效应的因素 　　日粮总磷水平会影响植酸酶的作用效应（Dungelhoef和Rodehutscord，1995；Kornegay和Qian，1996；Kornegay，1996a，b）。在以猪（Kornegay和Qian，1996；Yi等，1996a）、肉仔鸡（Denbow等，1995；Kornegay等，1996a）和火鸡（Ravindran等，1995a）为试验动物进行的研究均清晰表明，动物对微生物植酸酶的反应受日粮可利用或者非植酸磷水平的影响，随着日粮植酸酶添加量的增加，与单位植酸酶等价值的磷值减少。未获得最佳的植酸酶添加效应，应该避免出现绝对高或低的日粮磷水平。 　　微生素D或许会通过增加钙的吸收而间接影响植酸酶的活性，所以应该限制不溶性植酸钙的量，因为后者可以抑制植酸酶的水解（Pointillart，1993）。高水平的钙和宽范围的钙磷比，也会降低植酸酶的效应（后面将要讨论到）。 　　植酸酶对钙生物学利用率的影响 　　肉仔鸡和火鸡 　　Schoner等（1991，1993，1994）报道，向肉仔鸡日粮中添加植酸酶，可以改善钙的存留。在一个评价植酸酶对钙生物学利用率影响的肉仔鸡试验中，Schoner等（1994）以体增重和趾骨灰分为评价指标，得出500U/kg的植酸酶相当于0.46g钙，向肉仔鸡日粮中添加植酸酶后，其钙的存留和干物质（DM）的消化率均得到改善（Kornegay等，1996a，1998c；Yi等，1996b）。我们以火鸡进行了研究（Kornegay等，1996c），以体增重、增重/饲料和可消化钙为评价指标，研究表明500U/kg的植酸酶相当于0.87g钙。在火鸡两个非植酸磷水平和4个钙：总磷水平（Qian等，1996a），以及肉鸡两个维生素D3水平和4个钙：总磷水平（Qian等，1997）的试验研究中，钙和磷的存留均对植酸酶的添加敏感。两个试验均表明钙以及磷的存留，随着植酸酶添加量的增加而线性增加，随着钙：总磷的变宽而降低。 　　猪 　　Radcliff等（1995）设计了两个猪试验来研究微生物植酸酶对改善钙生物学利用率的作用。基于这些数据，Kornegay等（1996c）估计试验1和试验2与500U/kg植酸酶等价值的钙量分别为1.08和0.38g（平均0.73g）。与钙的等价值的植酸酶量的评价指标包括3到4周龄期间的日增重、可消化钙和第10肋骨灰分的百分数。 　　Jongbloed等（1996c）在两个试验里报道了钙与微生物植酸酶之间的互作作用。两个试验里均表明，表观总消化道可消化磷，随日粮钙水平的增加而线性降低。钙水平与微生物植酸酶水平之间没有显著的互作关系，微生物植酸酶不仅能提高表观总消化道可消化磷，而且能提高表观总消化道可消化钙。他们估计日粮添加植酸酶500U/kg将能额外增加0.8g磷和0.4-0.7g钙的吸收。 　　Pointillart（1993）报道，使用主要的谷物植酸酶可以改善磷的利用率，同时提高钙的存留率。Simecek等（1995）向生长猪大麦-豆粕日粮中添加两种形式的微生物植酸酶，研究表明磷和钙的消化率同时提高。其他的一些研究也表明，向猪日粮中添加植酸酶后，改善了猪对钙和氮的表观吸收率（Kornegay和Qian，1996，Yi等，1996a）。Eeckhout和DePaepe（1991）报道，在低磷猪日粮中，钙和磷的消化率与植酸酶的添加有强的正相关关系，他们认为这是因为，植酸在小肠近端作为钙结合剂结合了钙，而植酸酶的添加则释放了钙。植酸酶在胃中对植酸盐的水解，不仅增加了磷的消化率，而且也增加了钙的消化率。 　　植酸酶对锌生物学利用率的影响 　　锌或许是最容易与植酸复合的微量元素。在早期仔鸡、猪、老鼠以及其他动物上的研究，均表明动物对锌的需要受日粮植酸盐含量影响（Prasad，1966）。Oberleas和Harland（1996）认为内源性分泌的微量元素的重新吸收是避免永远缺乏所必要的。Oberleas和Harland（1996）报道，植酸盐是造成锌缺乏的主要因素。钙则加强了植酸盐对锌利用率的颉抗作用，可能是因为通过不可溶的钙-植酸-锌复合物的形成，限制了锌的吸收。 　　肉仔鸡和火鸡 　　向含有锌27mg/kg的鸡日粮中添加800U/kg的植酸酶，增加了锌的存留和减少了锌的排泄（Thiel和Weigand，1992）。Thiel等（1993）报道，饲喂含锌30mg/kg，并添加700U/kg的植酸酶的日粮，与饲喂含锌39mg/kg，未添加植酸酶的日粮的鸡的股骨锌含量一样。饲喂禽葡萄糖-豆粕浓缩日粮（含锌13mg/kg）添加多倍的锌、植酸酶或者1,25-二羟胆钙化醇（2-OH-D3），Biehl等（1995）报道，植酸酶或者1,25-二羟胆钙化醇（2-OH-D3）对增加生长率和胫骨锌含量的作用相似。基于Biehl等（1995）的研究，以胫骨锌为评价指标，估计与600和1200U/kg植酸酶等价的锌量分别为3.8和5.5mg。而Roberson和Edward（1994）向肉仔鸡玉米豆粕日粮（含锌32mg/kg）中添加600-750U/kg植酸酶没有发现对锌的吸收和存留有稳定的改善作用。 　　在我们实验室，给1日龄雄性肉仔鸡，饲喂分离玉米-豆粕型基础日粮（含锌20mg/kg），添加多水平的锌和植酸酶（Yi等，1996d）。以体增重、饲料采食量、锌存留、趾骨、胫骨和肝脏锌含量为评价值指标，建立锌和植酸酶水平之间的非线性或线性反应方程，求得与600U/kg植酸酶等价的锌的量为5.4mg/kg。 　　猪 　　在低磷（0.3%）和低锌（30mg/kg）的玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶，可促进生长、提高血浆锌浓度和碱性磷酸酶的活性，从而可知猪对锌的生物学利用率提高了（Lei等，1993）。向小猪日粮中添加微生物植酸酶，可明显提高锌和锰的表观吸收率（Pallauf等，1992；Nasi和Helander，1994）。Adeola等1995年报道，在含0.8%钙和0.62%磷的低锌（23mg/kg）日粮中添加1500U/kg的植酸酶，可提高生长率和锌、铜、钙和磷的存留量。对于猪来说，锌与植酸酶的等价关系目前尚未确立。 　　微生物植酸酶对氨基酸和氮生物学利用率的影 　　在酸性或中性pH值条件下，植酸盐可与蛋白质/氨基酸结合（DeRham和Jost，1979；Cosgrove，1980；Anderson，1985；Thompson，1986；Fretzdorff等，1995）。植酸盐-蛋白质/氨基酸复合物在自然条件下的饲料原料中就有可能存在，也可能在胃肠道的上部形成。植酸盐与蛋白分解酶的复合，会降低蛋白质和氨基酸的利用率。 　　植酸盐水解后其抑制作用会降低。早期对微生物植酸酶的研究，评价植酸酶对磷利用率的影响，与评价肠道总氮可消化率的结果是不一致的，很少有评价氨基酸的可消化率的研究。Kemme（1998）详细综述这方面的研究报道。 　　蛋白质/氨基酸利用率的改善受日粮蛋白质/氨基酸水平的影响很大。如果蛋白质/氨基酸的存留达到最大，那么再表现出改善其利用率就比较困难了。而且，使用总消化道（粪）可消化率可能不可靠，因为大肠中的微生物的影响较大。回肠可消化率是一个评价植酸酶对蛋白质/氨基酸利用率的更合适的方法。 　　植酸酶可与游离氨基酸（尤其是赖氨酸）结合，已经在体外得到证实（Rutherfurd等，1997）。当把米糠（富含植酸盐）与赖氨酸盐酸盐一起孵育时，约有20%的游离赖氨酸盐酸盐被结合，添加植酸酶后有一半的结合赖氨酸盐酸盐被释放。Ravindran和Bryden（1997）以及Ravindran等（1999a）报道在肉仔鸡日粮中以米糠形式添加植酸盐，降低了回肠氮和氨基酸（赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和组氨酸）的可消化率。 　　肉仔鸡和火鸡 　　向肉仔鸡玉米-豆粕型基础日粮（粗蛋白23%）中添加植酸酶后，改善了表观氮存留率（Kornegay等，1996b）。Yi等（1996c）饲喂雌性大白火鸡两种玉米豆粕型基础日粮（粗蛋白水平分别为22.5%和28.0%；总磷0.45%），添加植酸酶750U/kg后，其氮和氨基酸的表观和真回肠可消化率均得到提高。而火鸡只有在饲喂含粗蛋白22.5%和总磷0.60%的日粮，其氮和氨基酸的表观和真回肠可消化率才有改善。Ravindran和Bryden（1997）研究表明，向低磷的小麦-高粱-豆粕基础日粮中添加植酸酶，可改善其氨基酸的消化率。 　　Kornegay（1996b）利用肉仔鸡做的试验表明，随着日粮粗蛋白水平的增加（17%，20%和23%），所有氨基酸的回肠可消化率均线性降低（P<0.001）。当向含粗蛋白17%和20%的日粮中添加植酸酶（250，500和750U/kg）后，除蛋氨酸和脯氨酸外，其他所有氨基酸的回肠可利用率均随植酸酶添加量的增加而线性增加（P<0.05到P<0.001）。Kornegay（1998b）利用肉大鸡做的试验表明，降低日粮蛋白质/氨基酸水平（95%-85%的NRC推荐水平，相当于1.5%-2.0%的粗蛋白水平），添加300-450U/kg的植酸酶，发现蛋白质/氨基酸的降低并没有影响动物的生产性能（稍微降低）、胸肌产量和回肠蛋白质/氨基酸的可消化率。 　　Ravindran等（1999b）报道，添加植酸酶（1200U/kg）改善了三种谷物（玉米、高粱和小麦）、4种油籽饼粕（大豆粕、双低菜籽粕、棉籽粕和葵花籽粕）以及两种谷物副产品（小麦次粉和米糠）的回肠蛋白质/氨基酸的可消化率。但因饲料原料和个别氨基酸不同，其对植酸酶添加的反应有很大的变异。 　　用低赖氨酸（85%的NRC推荐水平）的小麦-高粱-豆粕基础日粮，添加不同水平的结晶赖氨酸和微生物植酸酶，以肉仔鸡的体增重和饲料/增重为评价指标，Ravindran和Bryden（1998）的研究表明，日粮中添加500U/kg的植酸酶，相当于0.7g/kg的赖氨酸。表观代谢能随着植酸酶添加量的增加而线性增加，但不随赖氨酸添加量的增加而增加。Ravindran和Bryden（1998）认为，因添加植酸酶而改善体增重和饲料转化率的反应，是因为赖氨酸和能量利用率的增加两者的作用。Johnston和Southern（1999）设计了一个类似的肉仔鸡试验，他们向低赖氨酸的玉米-豆粕日粮（赖氨酸0.8%）中添加600U/kg的植酸酶和多水平的结晶赖氨酸，以肉仔鸡的体增重和饲料/增重为评价指标，得出结论认为，与600U/kg植酸酶相当的赖氨酸量为0.23g/kg。 　　猪 　　在猪上也有类似报道。Officer和Batterham（1992）以及Khan和Cole（1993）报道，微生物植酸酶改善表观回肠和总肠道粗蛋白的可消化率（2.3%-12.8%）。在使用漏管猪进行的两个试验中，Mroz等（1994）和Kemme（1998）报道，微生物植酸酶（添加量分别为800和900U/kg）改善了氮和很多氨基酸的表观回肠可消化率。微生物植酸酶的添加提高了总肠道可消化氮量以及氮的存留。Li等（1998）报道，向断奶仔猪玉米豆粕日粮中添加植酸酶，改善了干物质的消化率，增加了氮的存留。Jongbloed（1996d）综述了17个使用微生物植酸酶的试验，报道蛋白质的平均表观肠道总可消化率的提高在0.85±1.70%。 　　使用育肥猪进行饲养试验、氮平衡试验和漏管猪试验，饲喂5种日粮：（ⅰ）NRC（1998）的粗蛋白水平（12%CP）；（ⅱ）比NRC（1998）低7.5%的日粮（11%CP）；（ⅲ）比NRC（1998）低15%的日粮（10%CP）；（ⅳ）比NRC（1998）低15%的日粮（10%CP），添加250U/kg植酸酶；（ⅴ）比NRC（1998）低15%的日粮（10%CP），添加500U/kg植酸酶，Kornegay等（1998a）评价了粪氮可消化率、回肠氨基酸和氮的可消化率以及氮的存留率。研究表明氮和氨基酸的表观消化系数随着日粮粗蛋白水平的增加而增加，随着10%粗蛋白日粮中植酸酶添加量增加而增加。与11%粗蛋白日粮（低7.5%）的日粮的消化系数相等或略高。用保守的粗蛋白降低1个百分点（低7.1%的日粮），假定氮的排泄（粪和尿）值为食入的40%，则10%-11%粗蛋白的日粮中添加植酸酶（500U/kg）后氮的排泄降低7.1%。因此植酸酶的添加，可以降低日粮总磷和氮/氨基酸的水平，潜在低降低了磷和氮/氨基酸的排泄。 　　微生物植酸酶对代谢能的影响 　　Thompson和Yoon（1984）认为自然条件下植酸盐可以与淀粉复合。Rajas和Scott（1969）报道用粪曲霉（AspergillusFicuum）制作的植酸酶粗酶制剂处理棉籽粕和大豆粕后，研究表明两种植物蛋白饲料原料对鸡的表观代谢能（AME）提高了。Miles和Nelson（1974）以同样的粗植酸酶制剂处理棉籽粕、小麦麸皮和大豆粕，发现棉籽粕和小麦麸皮对鸡的AME有所改善，而豆粕没有改善。 　　近年来的研究（尤其是在澳大利亚的研究），使用的主要基因重组植酸酶（Ravindran，1999）。高粱-豆粕型肉仔鸡基础日粮（Farrell等，1993；Selle等，1999）和高粱-豆粕-双低菜籽粕-棉籽粕-小麦次粉基础日粮（Selle，1999）中添加植酸酶，可显著改善日粮AME（虽然绝对量较小）。向高粱豆粕基础日粮和含60%米糠麸皮的鸭子日粮中添加植酸酶后，其AME值也增加了（Martin和Farrel，1994）。 　　3个最近的研究（Bryden和Ravindran，1998；Ravindran等，1999a，b）报道了微生物植酸酶对家禽蛋白质/氨基酸和能量利用率的影响，研究表明日粮添加植酸酶，可以改善小麦和高粱基础日粮的AME值（Ravindran，1999）。Kornegay和Denbow（维吉尼亚工艺学校和州立大学，1998，未发表资料）的研究也表明向4周龄肉仔鸡玉米豆粕型日粮、玉米-小麦麸皮-豆粕型日粮、玉米-肉粉-豆粕型日粮或者小麦-玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶（600U/kg），增加了日粮AME。基于Ravindran（1999）发表的数据资料，植酸影响淀粉的消化方式有多种：（ⅰ）与α-淀粉酶结合，或与Ca2+（淀粉酶正常发挥活性所必须）螯合；（ⅱ）通过蛋白键直接与淀粉结合。当然，植酸态磷的水解会释放α-淀粉酶或淀粉。 　　日粮钙和钙磷比对植酸酶作用的影响 　　日粮中添加植酸酶的作用受到日粮钙水平、钙磷比、日粮总磷和植酸水平的影响（Lei等，1994；Dungelhoef和Rodehutscord，1995；Kornegay，1996b）。日粮中钙与植酸的分子比高，会导致在小肠种形成钙-植酸-植酸酶不容物，使得植酸不能接近植酸酶。这种强复合的不溶物质可以解释在高钙日粮中植酸酶的表观失活现象，并非Ca2+离子对植酸酶的直接抑制作用（Wise，1983；Bos，1988）。维持较小的钙总磷比（或者利用钙与可利用磷的比值）在肉仔鸡（Qian等，1997）、火鸡（Qian等，1996b）和猪（Qian等，1996a；Liu等，1997）上的重要性均得到了证实。 　　对肉仔鸡和火鸡来说，总钙：总磷在1.1:1到1.4:1之间变化时，植酸酶的作用是等效的。当这种比例再扩大时，则会影响生产性能、磷利用率和骨骼矿化。当肉仔鸡日粮的钙：总磷由1.1:1变化到2.0:1时，其体增重、磷存留和趾骨灰分百分比分别降低14.5%、8.5%和8.3%（Qian等，1997）。Qian等（1997）将仔火鸡日粮的钙：总磷由1.1:1调整到2.0:1，研究表明体增重、磷存留和趾骨灰分百分比分别降低8.7%、10.8%和6.6%。 　　NRC（1994）建议家禽（不包括产蛋鸡）日粮中钙：非植酸磷为2：1。日粮高钙对植酸态磷的利用率有负作用，而高水平的维生素D则可以改善植酸态磷的利用率（Mohammed等，1991；Edwards等，1992）。Schoner等（1993）报道，向高水平钙和常水平磷（0.35%）的肉仔鸡日粮中添加植酸酶后，降低了肉仔鸡的体增重、影响其饲料效率以及磷和钙的存留率，日粮中钙的最低水平（0.6%）到钙的最高水平（0.9%），钙与总磷的比值从1.7:1到2.57:1变化。 　　当猪日粮中钙磷比维持在1：1到1.1:1之间时，猪对日粮中添加植酸酶的反应最好（Qian等，1996a）。例如在生长育肥猪日粮中钙与总磷比由1.0:1到1.5:1变化时，猪的日增重（ADG）、磷消化率和掌骨抗破裂强度分别降低了4.5%、8.2%和9.7%（Liu等，1998）。Liu等（1994）报道，猪饲喂不添加无机磷的玉米豆粕日粮（总磷0.31%），与低钙（钙0.50%，钙：总磷为1.6:1）相比，高钙（钙0.920%，钙：总磷为3.1:1）日粮，植酸酶对植酸态磷利用率的改善作用显著降低。Dungelhoef和Rodehutscord（1995）也报道，高钙降低了磷的吸收，以及对植酸的利用。Jongbloed等（1996c，d）也报道了类似结果。 　　随钙与总磷的比值的变宽，植酸酶作用降低有以下几个原因：（ⅰ）肉仔鸡玉米豆粕日粮、中植酸态磷的利用率受日粮钙和磷水平的影响（Edwards和Veltmann，1983；Ballam等，1984）；（ⅱ）过量的钙与植酸结合形成不溶性复合物，不易与植酸酶接触；（ⅲ）过量钙通过竞争活性位点而直接降低植酸酶的活性（Wise，1983；Pointillart等，1985）。钙与总磷比值（有效磷和非植酸磷含量低）变宽时，低水平添加植酸酶的负作用更大，因为低磷导致植酸酶的活性降低。 　　植酸酶和有机酸 　　有机酸与植酸酶联合使用可提高植酸酶的作用效果。日粮中添加有机酸可以降低日粮pH值（Kirchgessner和Roth，1982；Giesting和Easter，1985；Risley等，1992），但对降低胃中pH值作用不明显（Risley等，1992；Radcliff等，1998b）。而且微生物植酸酶发挥最佳活性的pH值环境有两个（pH2.5和pH5.5）（Shieh等，1969；Simon等，1990），在pH=5.5时酶活性提高50%。据报道有机酸（富马酸或柠檬酸）可以提高总消化道可消化矿物元素的消化率（Hohler和Pallauf，1993；Ravindran和Kornegay，1993）。有机酸与各种阳离子可以形成复合物，从而增加小肠对有机酸和矿物质的吸收（Ravindran和Kornegay，1993）。 　　Jongbloed（1987）指出，较低的小肠pH值可提高磷和植酸盐的可溶性，从而增加磷的吸收率。Jongbloed等（1996e）报道了两个试验（漏管试验和生长育肥试验），试验1同时使用植酸酶和乳酸，试验2联合使用植酸酶、乳酸、富马酸和丙酸。在试验1中乳酸提高了植酸酶对磷利用率的改善作用，但试验2没有提高。试验2中只有富马酸提高了植酸酶对磷利用率的改善作用。Radcliffe等（1998b）也报道了两个试验，向断奶仔猪日粮中添加柠檬酸，降低了胃pH值，改善了仔猪的生产性能，但是低的胃pH值没有改善微生物植酸酶的有效性。，实际上，当向含有柠檬酸的日粮中添加高水平的植酸酶时，降低了植酸酶的活性，这可从来仔屠宰后胃中植酸酶的复活得到答案（Yi和Kornegay，1996）。这不影响植酸酶的有效性，因为柠檬酸与植酸酶之间对生长性能、饲料转化率、干物质、钙和磷消化率或者骨骼尺度的没有互作作用。 　　Valencia和Chavez（1997）报道向仔猪玉米豆粕日粮中添加0.1%的乙酸，以生产性能和表观矿物质利用率为评价指标，研究表明改善了微生物植酸酶的有效性。Li等（1998）报道玉米-豆粕日粮中添加微生物植酸酶，改善了磷、钙、氮和干物质的消化率和存留率，当日粮中添加1.5%柠檬酸时，没有进一步改善。Boling等（1998）发现只有在日粮中添加6%的柠檬酸盐和1450U/kg植酸酶时，仔鸡的体增重和骨骼灰分才有改善。 　　所以在酸化日粮和植酸酶的有效性之间还需要进一步研究。 　　年龄和生理阶段对植酸酶作用的影响 　　猪的年龄和生理阶段对植酸酶在改善植酸态磷利用率方面的作用是不稳定的。Kemmme等（1997a）报道了植酸酶对改善泌乳母猪、生长育肥猪、妊娠后期母猪、仔猪和妊娠中期母猪日粮中可消化磷的作用。研究认为植酸酶对提高60天妊娠母猪的日粮可利用磷作用特别小，而对泌乳母猪的作用特别高，生长育肥猪处于中间（Kemme等，1997b）他们认为这种不同生理阶段对植酸酶作用的不同表现，不仅与在胃中的存留时间有关，而且与不同类型猪对可消化磷的需要量不同有关。Harper和Kornegay（1997）报道，在一个试验里育肥猪的表观可消化系数略高于生长猪，而另一个试验结果相反。Rodehutscord等（1998）比较了微生物植酸酶在低磷的半纯和日粮中，对生长猪（16和39kg体重）的作用，研究表明两组猪的可消化磷几乎相等。从这些研究没有表明，微生物植酸酶的作用与仔猪体重有关。 　　浸湿对可利用磷的影响 　　正如Helander（1995）在一篇学术综述指出的那样，很多试验研究报道了浸泡对多种饲料原料（Iring，1980）中磷利用率的改善作用。高湿度的玉米或者高粱中磷的可利用率比干的谷物高（Trotter和Allee，1979a，b；Boyd等，1983；Jongbloed等，1991）。尽管成熟种子里也有植酸酶存在，但对干的和处于睡眠状态的种子中的植酸盐作用很小（Maga，1982）。Iring（1980）报道在水解植酸盐的过程中，水是必要的。 　　Kemme和Jongloed（1993）报道，在一个试验中，将日粮用水浸泡后，发现微生物植酸酶的作用得到了改善，但在另一个试验中，浸泡并没有改善磷的利用率。第二个试验用到了不同组成的颗粒饲料，并且浸泡时间更短了，这些因素加起来可能能说明为什么第二试验浸泡没有作用。升高浸泡时的温度或许也能增加植酸盐的水解（Hill和Tyler，1954；Han，1988）。日粮pH值也很重要，Tossenberger等（1993）报道，植酸钠在pH=5.0的环境中，经过2.5和5.0小时，其降解率分别为81%和93%；但当在pH=6.0的环境中，其降解率分别为38%和47%。 　　Nasi等（1994）报道了浸泡生长猪大麦-菜籽粕日粮对日粮中磷利用率的改善作用，但是研究表明浸泡大麦-豆粕颗粒饲料未能改善日粮中磷的利用率（Nasi和Helander，1994）。Liu等（1997）报道，浸泡玉米豆粕型日粮改善了磷的利用率。研究表明，植酸酶添加量与对日粮是否浸泡有一定的关系，含植酸酶250U/kg的日粮浸泡后，磷的利用率与含植酸酶500U/kg的不浸泡日粮相当。 　　采用湿法饲喂生长育肥猪逐渐得到普及，尤其是在欧洲更加普及，因为这种方法可以提高植酸酶的作用效果，改善磷的利用率。畜牧方面的报道指出，在这种饲喂系统中植酸酶的作用更为明显。 　　微生物植酸在鱼饵料中的作用 　　在集约化养鱼场使用了大量植物性饲料原料，与猪鸡一样，有几种鱼也仅能利用植物性饲料原料重约1/3的植酸态磷，为了满足鱼正常生长对磷的需要，而向饵料中添加无机磷是必要的。研究还表明饵料中高的植酸盐水平会影响生产性能、降低采食量和蛋白质利用率，因为植酸盐与胃肠道中的阳离子复合，所以锌、蛋白和能量的利用率也降低了（Spinelli等，1983；Richardson等，1985，1986；McClain和Gatlin，1988）. 　　一系列以条纹石瓦（Hughes和Sores，1998；）、鲤鱼（Schafer等，1995）、鲶鱼（Jackson等，1996；Rodehutscord和Pfeffer，1995；Linari等，1998；Vielma等，1998）以及大西洋鲑（Storebakken等，1998）的研究表明，微生物植酸酶对提高磷的消化利用率非常有效。总之，在一些研究中仅饲喂单一或者高水平的植酸酶，但使用的水平较多（Schafer等，1995；Jackson等，1996；Li和Robinson，1997），受植酸酶水平和饲料原料的影响，报道的对磷吸收率和存留率的改善范围在15%-45%，对磷排泄的降低在30%-88%。 　　总而言之，微生物植酸酶对改善由植物性饲料原料配合的日粮磷的利用率非常有效，当日粮磷水平降低后，可以显著=降低磷的排泄以及在水中富积。因为饲喂多水平植酸酶的数据不足，所以无法做出植酸酶的反应曲线，也无法得出与植酸酶等价的磷值。 　　总结 　　当使用大量天然植酸酶含量低的植物性饲料原料，来配合猪和禽日粮时，同时添加微生物植酸酶可以有效改善其中植酸态磷的利用率。因为植酸与很多矿物质、氨基酸/蛋白质甚至淀粉结合，当植酸被植酸酶水解后这些营养成分的利用率会大大提高，因此配合日粮时，使用适当的植酸酶可以显著降低磷、钙、锌和氮的排泄。植酸酶对改善磷利用率的剂量-反应曲线对猪和鸡（肉仔鸡和火鸡）是非线性方程，并且此方程在较宽范围的植酸酶水平均正确。植酸酶对钙、锌、氨基酸/氮和能量的利用率的关系还不太清楚。 　　植酸酶的剂量反应依赖于以下几个因素：（ⅰ）植酸酶的添加水平；（ⅱ）日粮总磷水平；（ⅲ）日粮植酸态磷的水平；（ⅳ）饲料原料中内原性植酸酶的水平；（ⅴ）饲料加工和制粒方法。如果存在的话，动物生理阶段和有机酸对植酸酶活性也有一定的影响，但还不太清楚。 　　微生物植酸酶在几种以植物性饲料原料而作的鱼饵料中添加，改善了磷的利用率，降低了磷的排泄和在水中的富积。

[ 本帖最后由 来自乡下的狼 于 2007-12-24 16:20 编辑 ]

qiaoli231

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