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一、植酸酶简介

植酸酶是一种水解酶,它能将植酸磷降解为肌醇和无机磷酸,对 有效利用植物性饲料中的的植酸磷 有重要的意义。20世纪90年代以来,由于发酵工程和生物技术的迅速发展,采用DNA重组技术使微生物植酸酶的产量和活性大幅度提高,大大降低了植酸酶的生产成本,从而使之得到了广泛的应用。近些年来,有关植酸酶对猪禽等单胃动物的营养作用有很多的研究报道,认为 可以显著提高植酸磷和其他养分的利用率,减少环境污染。

二、植酸酶分类

植酸酶的来源非常广泛,包括动物、植物和微生物。国际生物化学与分子生物学协会(IUBMB)会同国际理论应用化学联合会与国际生物化学联合会(IU-PAC-IUB)、生物化学命名联合会(JCBN)把植酸酶分为2类:

①EC 3.1.3.8,称为3-植酸酶,即肌醇六磷酸-3-磷酸水解酶。水解肌醇六磷酸盐3位上的酯键,生成D-肌醇-1,2,4,5,6-五磷酸盐和正磷酸盐。

②EC 3.1.3.26,称为6-植酸酶,即肌醇六磷酸-6-磷酸水解酶;水解肌醇六磷酸盐6位上的酯键,生成D-肌醇-1,2,3,4,5-五磷酸盐和正磷酸盐。底物中的其余酯键以不同的速率被水解。

三、植酸酶生产工艺

微生物植酸酶的生产工艺有固体发酵和液体发酵两种。两种工艺在流程、生产成本和产品特性等方面各有利弊，选择某一特定生产工艺时应充分考虑培养条件、菌株类型、底物特性及营养素利用率等因素。在工业生产中液体发酵法生产植酸酶的应用更为广泛。

3.1

固体发酵法

固体发酵法又称为曲法发酵，根据固体华体会体育最新地址的厚度可分为浅盘固体发酵(2～3cm)和深层固体发酵(约30cm)，其中后者培养期间需不断通入空气。

固体发酵法最常用的菌种为黑曲霉和黑曲霉基因工程菌。发酵基质多为麦麸和玉米等农副产品，一般发酵条件为温度30℃，最初pH5.0，华体会体育最新地址水分50%～75%，液体种子接种量5%，发酵时间4～5d。最适发酵条件常因菌种和发酵原料的不同而有所区别，近年来很多学者都致力于植酸酶发酵条件优化的研究。

3.2

液体发酵法

液态发酵也可分为浅盘液体培养和深层液体培养，但目前以后者为主。其过程是在生化反应器中，将菌种发育所需的碳源和氮源等营养物质溶解于水中作为华体会体育最新地址，灭菌后接入菌种，通入无菌空气并加以搅拌，提供适于菌体呼吸代谢所需要的氧气，并控制适宜的外界条件，从而使菌种大量繁殖。液态发酵法生产植酸酶的菌种主要有黑曲霉和酵母两种。

3.2.1 黑曲霉发酵法

该方法生产植酸酶的优点是菌种容易获得，培养条件容易控制，不易污染杂菌，生产效率高。其缺点是发酵原料成本较高；生产过程中产生大量废水，增加处理成本且污染环境；对下游生产设备要求也较高。

3.2.2 酵母菌发酵法

该法生产植酸酶所用菌株更具安全性；产品的两个最适pH范围分别是2.5～3.5和5.0～5.5，最适温度35～45℃，与单胃动物胃肠条件接近，更能充分发挥其应用效果，且产品性质稳定，酶活性高；最后产品只需分离酵母细胞即可，不用进行胞外酶提取、精制及酶固定化处理，使复杂的生产工艺变得简单，降低了生产成本，节省设备投资30%～35%。缺点是发酵条件要求较高及发酵原料成本高。

四、植酸酶的应用

4.1

提高日粮中磷的利用率，减少排泄

Cromwell等(1993)在生长猪的豆粕和玉米—豆粕日粮中添加植酸酶进行试验表明，植酸酶水平为1000FTU/kg时，豆粕中磷的生物学效果从25%提高到57%，玉米—豆粕中从15%提高到43%，这一水平的植酸酶大约可将1/3的不可利用磷转变为可利用形式。在低磷日粮中添加植酸酶可显著改善肉鸡生产性能，同时还可提高血浆磷浓度、骨灰分率和磷消化率，降低了磷的排泄量。植酸酶可以将植物性饲料中的植酸盐降解成肌醇和磷酸盐，从而提高了磷的利用率，减少从粪便中的排出。

4.2

促进日粮中蛋白质和氨基酸的利用率

可以将植酸与蛋白质结合的二元和三元复合物释放，从而促进了蛋白质和氨基酸的利用，此外，植酸盐的降解释放也减少了其对胃肠道消化酶(内源性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶)的抑制作用，提高了蛋白质的消化率。植酸酶对蛋鸡的氮吸收有促进作用。植酸酶使氮和除蛋氨酸和胧氨酸外的所有氨基酸表观和真消化率提高。

4.3

提高日粮中矿物元素的消化率

植酸在植物饲料中往往与矿物质相结合，形成不能被消化的复合物，植酸酶对植酸的降解有利于这些矿物质元素的降解和利用。植酸酶可使猪对镁、锌、铜、铁的表观消化率增加。

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