【精选兽药和添加剂】——吸附型植酸酶，代替磷酸氢钙最省钱

技术员小鹿

植酸酶——代替磷酸氢钙最省钱

    植酸酶在饲料配方中的主要作用是让饲料中的磷充分释放，大量降低磷酸氢钙的使用量。植酸酶是国家“863”科技攻关课题中第一个对饲料行业资助项目的科研成果，由中国农业科学院饲料研究所承担研制的高科技产品。植酸酶是通过基因工程方法，将天然菌株中植酸酶编码基因进行克隆和改造，经生物反应器高效表达，得到适合于在单胃动物饲料中使用的植酸酶制剂。

    【产品特点】

    可能是目前最高浓缩产品——6000u。具有促生长；提高动物采食量和日增重，改善动物生产性能；降解植酸盐，提高饲料中磷利用率；提高钙、锌、铜和镁等矿物元素的利用率；提高产蛋率和蛋壳品质；可调整饲料原料及其用量比例，降低成本。

    【使用功效】

    使用植酸酶可以降解植物性饲料原料中的植酸磷，提高饲料中磷利用率30％～50％。在畜禽饲料中添加植酸酶，无机磷的用量可以大幅度降低，例如在使用量较多的米糠或麦麸等原料的饲料配方中甚至可以完全被替代磷酸氢钙。饲料中总磷可以降低0.1％～0.2％，相当于每吨饲料中可减少6～12kg左右的磷酸氢钙，降低畜禽排泄物中磷的量达30％～50％，不但节约饲料成本，而且减少了对环境污染。

    具有显著的促生长作用：植酸酶可提高释放饲料中与植酸螯合在一起的蛋白质、氨基酸、淀粉、脂质和矿物元素，如钙、锌、铜、镁和铁等，提高饲料中营养物质的生物学利用率。

    植酸酶替代磷酸氢钙会节省更多的饲料空间，为饲料加工企业和养殖者带来更大的经济效益。在配合饲料中，维持日粮营养水平不变，调整饲料原料及其用量比例，可以减少高价格原料，如豆粕等的用量，增加低成本原料如棉粕、菜粕等的用量，降低饲料成本；也可增加玉米用量，提高日粮能量和蛋白营养水平。可以提高动物采食量和日增重，改善动物生产性能。可以提高产蛋率和蛋壳品质。

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推荐添加量使用方法

品种	添加量 克/吨配合饲料	使用成本 （元）	可替代磷酸氢钙和节约成本计算。饲料级磷酸氢钙价约每公斤6-7元，县级以下区域根本没有销售
猪	85	2-3	50%~75%，相当于每吨饲料减少使用6-7公斤磷酸氢钙，节约成本36-70元，农家自配饲料基本可以不添加磷酸氢钙
肉鸡	85	2-3	50%~75%，相当于每吨饲料减少使用6-7公斤磷酸氢钙，节约成本36-70元，农家自配饲料基本可以不添加磷酸氢钙
蛋鸡	50	1-1.5	75%~100%，相当于每吨饲料减少使用6-12公斤磷酸氢钙，节约成本36-84元
肉鸭	85	2-3	50%~75%，相当于每吨饲料减少使用6-7公斤磷酸氢钙，节约成本36-70元，农家自配饲料基本可以不添加磷酸氢钙
蛋鸭	70	1.5-2	50%~75%，相当于每吨饲料减少使用6-7公斤磷酸氢钙，节约成本36-70元

    添加到自配饲料或全价饲料中（先将植酸酶按1：50的玉米粉比例稀释后再添加到全价饲料中）；添加到20％～40％的浓缩料中（先将植酸酶按1：20的玉米粉比例稀释后再添加到浓缩料中）；直接添加到4％～6％的预混料中。

    【应用范围】适用于猪、鸡等单胃畜禽用粉状全价饲料、浓缩料和预混料中。

    【产品贮存和保质期】

    5℃时，可以保存一年；25℃时，可以保存6个月。建议尽量避免长期存放在30℃以上的环境中。应贮存在干燥、通风、阴凉处。

    【注意事项】

    避免受潮。每次用后若有剩余，需扎紧内、外包装。产品中使用了植酸酶，最好在产品说明书中加以注明，避免质量监督检验部门的误会。

    有了植酸酶，再也不用担心因为无法购买到磷酸氢钙导致饲料中的磷不足动物生长缓慢啦。过去虽然饲料原料中也是存在许多的磷，但动物却对其消化吸收困难，但添加了植酸酶后，动物对饲料中的磷吸收会几乎全部吸收，且还能促进其它微量元素的吸收，保证了动物的正常生长需要，且每吨饲料平均可以降低50元左右的成本，一吨饲料只需要添加几十克植酸酶就可以代替6-10公斤的磷酸氢钙，真可谓是“一两拨千斤”。

    大家可以根据自己的配方配制饲料时直接减少磷酸氢钙，按照上述比例添加量添加植酸酶即可。

植物植酸酶及其在饲料中的应用前景

    植酸酶是催化植酸（肌醇六磷酸）及植酸盐水解成肌醇与磷酸（或磷酸盐）一类酶的总称，属磷酸单酯水解酶。植酸酶的来源主要是植物和微生物。各种脊椎动物的红细胞和血浆中、哺乳动物小肠中也存在植酸酶，但含量很少，对提高植物性饲料中磷的利用率无多大意义。来源于微生物的植酸酶是肌醇六磷酸3—磷酸水解酶（E.C.3.1.3.8.）,它可以在肌醇的1位和3位碳催化释放出磷，并最终使整个植酸水解（Gibso和Nullah,1990）。来源于植物的植酸酶是肌醇六磷酸6—磷酸水解酶（E.C.3.3.3.26），它从肌醇的6位碳开始水解植酸（Nayni和Markalds,1986）。微生物植酸酶生产周期短，作用的pH范围较宽（2.5~6.0），因而对微生物植酸酶的研究很多。而且在实际生产中已得到广泛应用。植物植酸酶虽然在实际生产中发挥着重要的作用，但其进一步的开发利用却被忽略了。研究和实践证明，如能适当地加工处理，植物也是植酸酶的一个重要来源，并且有助于提高植酸磷的利用率，消除植酸的抗营养作用。

    1．植物植酸酶的分布

    许多作物籽实及其加工副产物中含有天然植酸酶，如小麦、玉米、大麦、黑麦、小黑麦、燕麦、水稻、豆类等籽实中植酸酶已被分离、鉴定。不同作物、不同品种植酸酶的含量（活性）差异很大，而且在籽实中的分布也不同。玉米、高粱、油菜籽中的植酸酶活性很低，而小麦、黑麦、小黑麦和一些蒸馏副产物如玉米蒸馏物均含有很高的植酸酶活性。小麦、小黑麦和黑麦中植酸酶大部分在糠麸（籽实包皮）中。Peers(1953)测定了小麦籽实不同部位的植酸酶活性，发现内胚层、子叶和糊粉层中的植酸酶活性占小麦籽实总活性的89%。其余部分很少。在种子休眠期，植酸盐和植酸酶是分开的，但在萌发或加工及动物消化时酶和植酸盐底物相互接触，使得植酸盐被分解。

    2．植物植酸酶的酶学特性

    2.1植物植酸酶的特征常数　　植物性植酸酶为6—植酸酶，最适温度为47~55℃，最适pH为4~6，pH为2时不可逆失活。Peers等（1953）发现来源于小麦的植酸酶最适pH范围（2~6）相比，植物植酸酶的范围较窄。这也是限制其在实际生产中应用的原因之一。表1中列出了部分植物植酸酶的特征常数。

    2.2植物植酸酶的活性　　不同来源的植酸酶活性差异很大。小麦、大麦、黑麦、黑小麦等麦类籽实中植酸酶活性较高，而玉米、高粱、豆类作物籽实中植酸酶活性很低（见表2）。从表中可以看出，即使同一种作物，不同的测定者所测得的结果也相差很大，这可能是由于不同的品种、品系以及不同的产地的作物中植酸酶活性不同。Jongbled等（1991）发现小麦夏季品种的植酸酶活性比冬季品种的高。对于加工副产品，不同加工工艺的副产物之间植酸酶活性也存在差异。另外，不同的测定者所采用的方法不同也是造成差异的重要原因。

    2.3影响植酸酶活性的因素

    2.3.1来源。来源于不同种类、同一种的不同品种以及不同产地、不同收获时间的植物籽实中的植酸酶或性不同。但这一方面还缺乏细致的研究，究竟同一种植物的不同品种、同一品种在不同地区以及不同加工工艺的副产物之间植酸酶活性的差异程度有多大，尚缺乏准确的数据，需进一步研究。

    2.3.2 pH值。植酸酶作为一种酶蛋白，只有在适宜的环境条件下才能表现出高活性。植物植酸酶的最适合pH为4.0~6.0，在pH3.0时活性显著下降甚至完全失活(Eclhout and De Paepe,1994)。因而这类酶在动物胃中的强酸性环境(pH2.5~3.0)难以发挥作用，进入小肠后，环境pH值升高到6.0~7.0，但植酸酶能否恢复活性还不清楚(Ravindrom,1995)。家禽采食的饲料在嗉囊中贮存2h左右，其中的环境从理论上说适合植酸酶的作用。嗉囊中pH为4.39，温度为体温，饲料在嗉囊中与植酸酶可均匀混合，而且嗉囊中没有消化酶的干扰，植酸酶可稳定存在。因而该部位对植酸酶发挥作用有一定的意义。对猪来说，采食的饲料很快进入胃中，植物植酸酶究竟在哪个部位起作用，目前还不清楚。

    2.3.3温度。高温会破坏植酸酶。Peers(1953)测定出，当小麦在80℃以上的蒸汽加热10min，其中的植酸酶活性就会部分丧失，但在80℃以下，活性几乎没有损失。Ranhotra等（1975）将小麦植酸酶在100℃下加热1.5h，其中的活性损失了25%；加热3h，活性则损失近90%。Jongbloed等（1990）也发现，用高于80℃的蒸汽制粒，会引起小麦中植酸酶活性下降，而冷压制粒却不会引起酶活的变化。Gibson and Ullah（1990）研究了大豆植酸酶的性质，其适宜的温度是50℃，在60℃时发生变性。Eeckhort等（1994）发现小麦麸制粒后植酸酶活性损失了44%。韩延明（1995）研究了在不同加热温度下麦麸中植酸酶活性的变化，在60℃或80℃下将麦麸加热1h，其中的植酸酶活性仅损失了7%，而在100℃下加热1h，活性损失达到60%。这说明在60~80℃之间，植酸酶有很好的热温度性。

    高温对酶的破坏与作用的时间有关。在实际生产颗粒饲料时，加热时间只有几分钟，对饲料中植酸酶的破坏作用很小。因此，利用植物植酸酶来提高猪、禽对饲料中植酸磷的利用率，在生产中是可行的。

    2.3.4发芽。发芽可以增加种子中植酸酶活性。植物种子中存在的植酸酶在干燥状态下没有活性，只有当种子吸水后开始发芽时期，植酸酶才被激活并水解以植酸形式存在于种子的中的磷化合物，释放出无机磷供作物生长。植酸酶的活性一般随萌发时期而增强，在小麦种子中每千克干种子为680U，吸水第1天为930U，第2天为1400U，第3天为2120U。莴苣种子萌发72小时后植酸酶的活性增大6倍。Chen等报道，大豆发芽5天后，植酸酶活性提高2.27倍，Dwarf灰豆和Alaska豆分别提高8.07倍和37.56倍。大麦在籽粒萌发时间，植酸酶活性可增至8倍左右。在绿麦芽中其活力更强。

发芽是提高植物籽实中植酸酶活性的有效途径，直接利用发芽饲料或者从中提取植酸酶是很有价值的研究方向。按韩延明91995）所测得的数据，小麦中植酸酶活性为1255U/kg ,大麦为1103U/kg,若发芽后酶活提高8倍，即可分别达到10040U/kg和8824U/kg。在全价配合饲料中添加3%~5%的麦芽，饲料中植酸酶即可达到300~500U/kg，可以满足生产实际需要，而且种子在发芽时，其他酶类、维生素的含量也大为增加，可以获得多种添加效应。另外，利用发芽饲料中的植酸酶最大的优点是成本低，不需额外地增加成本，在经济效益上比添加微生物植酸酶有更大的竞争力。

    3．植物植酸酶在饲料中的应用

    3.1对内源植酸磷的作用　　天然植酸磷含量高的植物性饲料，畜禽对其中的植酸磷的利用率较高，如小麦、大麦中的植酸酶活性高，有效磷比玉米大豆的高。这主要是由于内源植酸酶作用的结果。Pointlillart等（1984）认为植物性饲料中天然植酸酶具有一定程度上提高猪对植酸磷利用率的作用。Cromwell（1989）报道，猪对小麦中磷的利用率为50%，小黑麦为46%，而玉米中磷的利用率仅为9%~29%，高粱为19%。Lantzsch等（1988）也测定出生长猪在胃和小肠前端对小麦、大麦、玉米中植酸磷的平均降解率为51.1%、43.6%和37.3%，这与其中的内源植酸酶活性的高低相一致。

    3.2对外源植酸磷的作用　　许多研究证明，植物内源植酸酶不仅对其内源性的植酸磷起作用，对外源性的植酸磷也有效果。据报道，将黄豆打粉。加1.2%的小麦胚芽植酸酶在pH5.2，55℃条件下培育20h，然后煮沸2h，可将大豆中植酸完全降解。Nelson（1976）在鸡的平衡试验中发现，采用玉米日粮时，4周了龄肉鸡、9周龄肉鸡和产蛋鸡对植酸磷的利用率分别为0、3%、8%，而采用大麦、玉米日粮时，鸡对植酸磷的利用率分别为8%、13%、13%，其主要原因是大麦中含有较高的植酸酶活性。Sandberg等（1993）在生长猪的回肠末端安装“T”形瘘管，发现菜籽饼饲粮中的植酸盐在胃及小肠有35%~40%被降解，而作为对照组的大麦—小麦—豆饼饲粮为65%。作者将以上差异归因于对照组饲粮中天然植酸酶含量高。Pointillart及其同事以玉米—豆饼饲粮为对照，把小麦（Pointillart,1984）、黑小麦（Pointillart等，1987）、麦麸或黑麦麸（Fourdin等，1988）、黑麦麸（Pointillart,1991）添加到仔猪或生长猪饲粮中，观察其中的植酸酶对饲粮中植酸磷利用率的影响。当饲粮加入90%小麦、80%黑小麦或20%黑麦麸后，其中的植酸酶活性经测定分别为160U/kg、440U/kg和1200U/kg。相反，对照组饲粮中植酸酶活性极微（0~20U/kg）。试验的测定指标包括磷和钙的平衡、骨骼和血中钙、磷的含量、血浆中维生素D3代谢物（1，25—二羟钙化醇）及甲状旁腺激素含量、骨骼断裂度及肠道碱性磷酸酶活性。以上指标均一致反映出古物中的植酸酶显著改善了植酸磷的可利用性，同时降低了磷的排出量，而且钙的利用也得到了改善。他们认为，由于不同试验饲粮总磷和植酸磷的含量相等，以上的改善作用是由于其中植酸酶在动物消化道中有活性，而且能够作用于其他来源的植酸磷。所以，有可能在饲料中利用这些植物性饲料中的天然植酸酶，避免使用无机磷添加剂和价格昂贵的微生物植酸酶。

    3.3对畜禽生产性能的影响　　饲粮添加植物植酸酶对畜禽生产性能的影响目前尚缺乏系统的研究，有限的报道结果也不一致。Newton等91983）在生产猪饲粮中添加15%的麦麸，结果均使磷的表现吸收率显著提高（P<0.01）。而Fourdin等（1988）在猪饲粮中添加15%的麦麸，结果与对照组无明显区别，他认为这是由于麦麸中的植酸酶在加工过程中50%的活性被破坏了。Helander等（1994）用2×3因素设计，各组饲粮中含可消化磷分别为4.33g/kg、2.99g/kg和1.64g/kg，饲粮中添加100g/kg麦麸或不添加。实测到的可消化磷分别为4.21g/kg、4.2g/kg；2.7g/kg、2.5g/kg；1.4g/kg、1.8g/kg，表明添加麸皮仅在低磷日粮中对磷的消化稍有作用，而对猪生长性能无明显作用。Jeroch等（1994）也认为，利用含低磷但含高植酸酶活性的古物类饲料，肉仔鸡可以满足磷的需要。但韩延明（1995）报道，在生长猪的玉米—豆饼基础日粮中（总磷为0.34）添加10%的麦麸，其中的植酸酶可以提高饲料中磷的消化率，明显改善猪的生产性能、骨骼生长及磷在体内的状况，降低粪中磷的排泄，其效果类似于添加微生物植酸酶或无机磷酸盐。对植物植酸酶在猪和家禽日粮中的应用商需进行更深入的研究。

    3.4植物植酸酶与微生物植酸酶使用效果比较　　来自小麦的植酸酶制剂分解油菜籽中植酸的能力比来自无花果曲霉的植酸酶强的多，但反映较慢（Howson等，1983）。Eeckhort and De Paepe (1992)比较了小麦粗粉植酸酶和曲霉属植酸酶对仔猪和生长猪磷利用率的影响。结果，两种植酸酶提高磷可消化性能力的差异为10%，而且仅在仔猪阶段表现明显。他们证明，微生物植酸有较好的效果，因为它有较广泛的pH活性范围。韩延明等（1995）在断奶到肥育阶段猪日粮中分别添加微生物（Alp.niger）植酸酶1200U/kg和10%的麦麸，比较微生物植酸酶与植物（麦麸）植酸酶在提高玉米—豆饼型日粮中植酸磷利用率及生产性能方面的差异。结果表明，加入微生物植酸酶与麦麸均使猪的增重和采食量到达了与添加无机磷类似的水平（P>0.05）。添加微生物植酸酶与麦麸使粪中磷排出量比对照组减少了41%（P<0.05）和10%（P>0.05），与无机磷组相比，分别减少了55%（P<0.01）和31%（P<0.1）。它们还使饲粮中磷的表观消化率比对照组分别提高了14（P<0.05）和7（P>0.05）个百分点。麦麸还明显改善了蛋白质的表观消化率（P<0.05）。添加麦麸的效果较添加微生物植酸酶的效果稍差，然而考虑到添加微生物植酸酶和麦麸后饲粮中酸酶活性经测定分别为1269U/kg和391U/kg，因而作者认为，在一定的添加水平上，二者无明显差异。Zhang等（2000）在肉鸡饲粮中添加相同剂量的微生物植酸酶和植物植酸酶，获得了相同的效果。不同来源的植物植酸酶活性差异很大，另外作用的条件不同可能是造成微生物植酸酶与植物植酸酶比较结果不同的原因。

    4．存在的问题

    在实际生产中利用植物植酸酶，尚需解决以下几方面的问题：全面测定常用饲料中植酸酶活性，从中选择出最适宜畜禽消化道内环境的、活性高的植物植酸酶。

    4.1酶的稳定性，包括酶对高温的稳定性和对胃中强酸性环境的稳定性。这是植物植酸酶能否在饲料中得到广泛应用的关键问题之一。在饲料中添加缓冲剂，使之达到植物植酸酶表现最佳活性所需的pH，也许能更好地发挥植物植酸酶的作用。

    4.2植物植酸酶在畜禽饲粮中适宜的添加比例，应依据其活性大小与作用特点而定，如完全比照微生物植酸酶的添加量，可能不能取得最佳效益。

    4.3植物植酸酶的提纯、包被工艺，提高酶的纯度和稳定性。

    4.4植酸酶在畜禽消化道发挥作用的具体情况，如植酸酶在消化道不同部位的活性、稳定性，为植酸酶的应用提供理论依据。

    5．结语　　

    植物性饲料中60%~70%的磷以植酸磷的形式存在，单胃动物缺乏植酸酶因而和难利用其中的植酸，大部分随粪便排出体外，造成了世人关注的磷的环境污染。与此同时，为满足畜禽对磷的需要，还需向饲料中添加价格昂贵的无机磷酸盐。微生物植酸酶虽然能够显著提高畜禽对植酸磷的利用率，降低磷的排出量，但由于成本高，在实际生产中推广应用有很大的难度。这使得人们又想起了曾被忽略了的另一种植酸酶源—植物植酸酶，尤其是麦类饲料具有很高的植酸酶活性。与微生物植酸酶相比，植物植酸酶最大的优点就是成本低。因它本身就是饲料中的一种成分，一般不需额外的增加成本。通过适当的处理，如发芽，可极大地增加酶的活性，而且在发芽过程中，其他种类的酶、维生素含量也显著增加，营养价值很高。在饲料中直接添加发芽饲料或者从中提取植酸酶可能是降低植酸酶生产成本的有效途径。要达到在实际生产中应用的程度，今后尚需加强这一领域的研究工作。