植酸酶对蛋白质和氨基酸利用率的影响.doc

植酸酶对蛋白质和氨基酸利用率的影响中国饲料行业信息网东北农业大学 宋金彩 单安山90年代以来，人们对植酸酶的特性及其在畜禽中的应用，进行了较深入的研究，大量试验和生产证明，单胃动物饲料中添加植酸酶，可使动物对植酸磷的利用率提高9%24%个百分点，同时饲料中的微量元素如Zn、Mn、Cu的利用率，也得到不同程度的提高。然而植酸酶在提高蛋白质氨基酸利用率方面的作用，尚未得到完全证实，本文从理论上信纸述植酸酶影响蛋白质氨基酸利用率的可能性，并介绍一些初步试验结果。1 植酸酶提高蛋白质氨基酸利用率的理论依据 植酸是一种强酸，具有很强的螯合能力，其6个带负电的磷酸根基轩，除与金属阳离子结合外，还可与蛋白质分子进行有效的络合，从而降低动物对蛋白质的消化率（Gifford等，1990；Pallauf等，1995）。当pH低于蛋白质的等电点时，蛋白质带正电荷，由于强烈的静电作用，易与带负电的植酸形成不溶性复合物（Cheryan，1980；Reddy等1982）；蛋白质上带正电荷的基团，很可能是赖氨酸的-氨基、精氨酸和组氨酸的胍基；当pH高于蛋白质等电点时，蛋白质的游离羧基和组氨酸上未质子化的咪党代会基带负电荷，此时蛋白质则以多价阳离子如Ca2+、Ng2+、Zn2+等为桥，与植酸形成三元复合物。植酸蛋白二元或三元复合物的形成，会改变蛋白质的结构，降低其溶解度，并进而影响其消化率和功能。从理论上讲，植酸酶水解西酸释放出磷的同时，可将与植酸络合的蛋白质释放出来，便于消化道分泌的各种蛋白酶作用，从而使其消化利用率得到提高。另外植酸可与内源性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等络合，降低酶活性，从而导致蛋白质等消化率降低。2 体外试验2.1 植酸与蛋白质络合试验 见表1。如表1所示，蛋白质与植酸是否能形成沉淀，强烈依赖于溶液的pH值，当pH为2时，除米糖蛋白和豆饼蛋白的蛋白质溶解率（溶液中可溶蛋白质占总蛋白质的比率）为22%、91%外，其他来源蛋白质（酪蛋白、玉米、菜籽、葵花籽）的溶解率均达100%。添加植酸后，菜籽蛋白溶解率降至63%，玉米、细米糠、葵花籽蛋白溶解率分别降到28%、16%、26%，酪蛋白和豆粕蛋白的溶解率受植酸影响最大，分别降低到1%和2%。若植酸在加入到蛋白质溶液前，先与过量植酸酶水浴，则可阻止络合物沉淀的产生，细米糠蛋白质溶解率提高到57%，远高于未水浴时的溶解率，其他来源蛋白质的溶解率恢复到83%100%。pH为3时，蛋白质溶解率的变化规律与此同时pH为2时相似，只是绝对值不同。表1 添加植酸酶与植酸对蛋白质溶液中蛋白质相对数量的影响pH=2pH=3酪蛋白931100403玉米10028100423342细米糠571622473339菜籽956391828189葵花籽9026100282334豆粕992100603260注：蛋白质+植酸+植酸酶；蛋白质+植酸；蛋白质2.2 消化试验 体外消化试验证明，植酸含量与蛋白质消化率呈负相关，特别是蛋白质含量较高的植物性饲料，其蛋白质消化率随植酸含量降低而增高（Knuckles，1985）。Jongbloed（1998）的试验表明在蛋白质与植酸沉淀形成后，加入胃蛋白酶和植酸酶，沉淀消失速度比单独加入胃蛋白酶快得多。即使胃蛋白酶浓度再提高10倍，添加植酸酶仍有作用。菜籽粕需要植酸酶从沉淀中溶解蛋白质，仅有胃蛋白酶时却无此作用。本试验证明，植酸酶能够裂解植酸蛋白复合物，促进蛋白质的消化利用。3 体内试验 目前关于单胃动物饲料中添加植酸酶，能改善蛋白质、氨基酸利用率的体内试验报道较少，不同研究所得结果不尽一致。Ketaren等（1993）向幼猪日粮中添加植酸酶，增加了蛋白质的沉积和存留，猪的氮吸收率，因植酸酶的添加而增加（Qian，1994）。Ketaren等（1991）和Mroz等（1991）报道，添加植酸酶，可明显提高蛋白质和氨基酸在猪小肠和大肠中的消化率。Mroz等（1994）研究发现，植酸酶能提高猪回肠氮消化率和氮存留，800U/kg黑曲霉植酸酶可使氮沉积增加，日氮排出量分别减少5.5g，日粮干物质、有机物、粗蛋白质的回肠表观消化率，分别提高1.2%1.9%、1.1%1.9%、1.6%2.5%，赖氨酸、蛋氨酸、胱氨酸、色氨酸异亮氨酸、苏氨酸等氨基酸的回肠表观消化率，提高幅度分别为0.9%2.4%、1.1%3.9%、-0.4%3.6%、1.2%4.4%、-0.3%2.1%和-1.8%2.9%。Poulson（1994）报道，植酸酶对生长猪磷、钙、蛋白质利用率有显著影响。对氨基酸缺乏日粮，Young等（1993）报道，仔猪日粮中添加500U/kg植酸酶，提高平均日增重15.56%，饲料转化率9.76%，氮利用率7.64%。Nottingham大学研究表明，植酸酶可使回肠氮消化率由55%提高到68%，总氮消化率从81%提高到86%。Lei等（1993）报道，仔猪日粮中添加750U/kg和1200U/kg植酸酶，可使氮利用率提高27.16%和34.78%。 Biehl和Baker（1996）在低蛋白氨基酸缺乏日粮添加植酸酶，使饲料效率提高6.8%，但氨基酸充足时，植酸酶未能改进饲料效率，无论氨基酸缺乏与否，日增重都得到改善。Biehl和Baker（1997）研究发现，植酸酶对氨基酸利用率的影响与蛋白质来源有关，无论氨基酸缺乏与否，1200U/kg植酸酶均不能改善喂以玉米-花生饼型日粮的鸡生长、采食量和饲料报酬；但对氨基酸缺乏的玉米-豆饼型日粮，则能显著提高增重/耗料比，据测定9种必需氨基酸和半胱氨酸的平均真消化率约提高2%，但未达显著水平。Kemme等（1995）报道，添加900U/kg植酸酶，不仅使蛋白质而且使赖氨酸、色氨酸、异亮氨酸和苏氨酸的表观消化率均得到改善。 植酸酶对肉鸡、蛋鸡和火鸡的氮沉积和吸收有显著影响。Han等（1995）报道，1000U/kg植酸酶使肉用仔鸡氮利用率提高12.6%12.98%。Van der Klis等（1991）报道，植酸酶对蛋鸡的氮吸收有促进作用，250U/kg使氮吸收率由79.2%提高到81.3%，差异显著。Yi（1996）报道，在低磷（非植酸磷0.45%）、低蛋白质（22.5%）的玉米豆饼型火鸡日粮中，添加750U/kg植酸酶，使氮和除蛋氨酸和胱氨酸外的所有氨基酸表观和真消化率提高1%2%，干物质和氮的沉积率显著增加；在低磷高蛋白质（CP28%）和高磷（非植酸磷0.6%）低蛋白质的日粮中添加植酸酶，使氮及所有氨基酸的消化率和沉积率均得到改善；但高磷高蛋白质日粮中添加植酸酶，对氨基酸的消化率和沉积率无影响。 综上所述，在大多数情况下，植酸酶的应用，能提高动物对蛋白质的利用率，使粪中氮排泄量减少。不同试验结果所以不一致，很有可能与蛋白质植酸复合物的数量与分布有关。当植酸在单子叶植物的糊粉层和双子叶植物的蛋白质体内沉积时，植酸蛋白质复合物便开始形成（ODell等，1972；Prattley，1982）。由于不同谷物或油料种籽中植酸的位置不同，如玉米中90%的植酸盐在胚中，而油料种籽（如大豆）的植酸盐与蛋白