植酸酶在家禽饲料中的应用

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在自然状态下，植酸与不同的阳离子或蛋白质结合在一起，限制了日粮中蛋白质和矿物质的消化吸收，日粮中高水平的植酸含量成了限制家禽生产性能的重要因素。悉尼大学的试验证明：植酸可降低家禽的生产性能，通过在日粮中添加酶他富植酸酶可得到有效改善。其它大量的试验也验证了酶他富不仅可促进植酸磷的消化吸收，还可促进其它营养物质的利用。植酸是一种高分子化合物，大量存在于植物籽实中。在亚洲国家由于饲料大量使用籽实加工副产品，致使家禽日粮中植酸磷很高，如家禽日粮中10%的米糠可使日粮中植酸磷含量增至0.35%～0.4%，最近的研究表明米糠中的磷家禽完全不能吸收。本文主要综述：1)植酸磷的水解和酶他富对植酸磷以及其它矿物元素如Ca、Zn和蛋白质、氨基酸的影响。2)酶他富对肉用仔鸡生产性能的促进作用。

1、饲料中植酸磷的含量在谷物籽实、豆类和油料植物中，磷主要以植酸磷的形式存在。一般来讲，植酸磷占总磷的60 %～80 %，其中油料类和谷物副产品植酸磷含量较高，谷物籽实和豆类植酸磷含量中等，块根块茎类植酸磷含量较低，叶片中植酸磷很少或微量，所有饲料中芝麻粉和米糠中植酸含量最高。
2、植酸磷在家禽体内的水解家禽要利用磷，首先必须水解植酸盐释放无机磷，植酸酶可以降解植酸，从植酸分子中水解出6个无机磷分子。在单胃动物的消化道中，有4种来源的植酸酶可以分解植酸：(1)消化道分泌的植酸酶；(2)肠道细菌产生的植酸酶；(3)日粮中存在的植酸酶；(4)日粮中添加的外源性微生物植酸酶。有关消化道分泌植酸酶和消化道细菌产生植酸酶的研究资料有限，而且有争议，由于其量很少，在家禽体内它们的作用可忽略不计(Ravindran 1995)。
一些饲料原料含有植酸酶。小麦、大麦和小麦麸中含有大量植酸酶，玉米、高粱、燕麦和油籽类含有很少或不含植酸酶。有报告表明：家禽日粮中通过合理搭配小麦和小麦副产品，不加动物性饲料，不加无机磷添加剂，植酸磷可被青年鸡和产蛋鸡有效利用。但是植物植酸酶水解植酸磷的效果差异很大。Nelson(1976)报道，产蛋鸡仅能水解小麦日粮中13 %的植酸磷。日粮中植酸酶的数量取决于小麦的品种、贮存时间和贮存条件，而且植物植酸酶的pH有效作用范围比微生物植酸酶窄，限制了它在动物消化道环境的作用效果。
3、植酸对其它营养物质利用率的影响
3.1　矿物元素　植酸的结构决定了它对矿物元素具有很大的亲合力而形成不溶解的盐，从而降低矿物元素在小肠的吸收。例如，在小肠pH环境中，一个分子的植酸可结合3至6个Ca离子形成不溶性盐，这种络合物的形成使单胃动物无法利用P和Ca。现已证明，植酸盐可以降低Ca、Zn、Mg和Fe等重要营养元素的生物利用率，其结果是日粮中这些元素的含量要增加。Maga(1982)报道Cu、Mn、Mo和Co同样受植酸盐影响。家禽营养学家已注意到因为植酸盐增加Ca添加量的问题。Nelson(1968)等发现，饲喂纯无植酸盐日粮，白来航鸡对Ca的需要量为0.5 %，实际应用中植酸含量为1.25 %的日粮中Ca要增加到0.95 %，因此有人建议家禽日粮中Ca需要量应以有效Ca表示而不是总Ca。 在高植酸盐日粮中，Zn成为一限制性元素。因为在小肠上部pH为6.0的环境中，Zn可以和植酸形成很难溶解的盐。早在1962年就有人报道，日粮中添加植酸后鸡生长速度下降，补加Zn后生长速度恢复正常。Lease(1967)认为，芝麻饼中的Zn以Ca-Mg-Zn-植酸盐的结合物存在，鸡很难利用。
3.2　蛋白质　植酸的最大危害是形成蛋白质-矿物质-淀粉-植酸盐的复合物，同时抑制消化道酶的作用。蛋白质-植酸盐不溶于水，比单纯蛋白质更难被水解。植酸盐可抑制消化酶如胃蛋白酶、α-淀粉酶和胰蛋白酶的活性，从而共同作用影响蛋白质的利用。
4、植酸对肉用仔鸡生产性能的影响
植酸的抗营养效应早已引起人们的关注，但有关植酸影响畜禽生产性能的资料却很少。植酸对营养物质的不良影响表现为降低动物的生产性能，并且这种影响随植酸含量增加而加大。最近悉尼大学的试验验证了日粮植酸水平对肉用仔鸡生产性能的影响，充分验证了植酸限制肉鸡生长的抗营养作用。
5　酶他富在家禽日粮中的应用
5.1　对植酸磷利用率的影响　如果日粮中有植酸酶，家禽就可利用植酸磷，近年来利用微生物植酸酶释放无机磷和减少磷的排出量引起了很大关注。约30年前Nelson首先证明霉菌产生的植酸酶可以水解植物中的植酸磷，但昂贵的生产成本限制了微生物植酸酶的商业推广。现代DNA重组技术生产植酸酶大大降低了生产成本，使商业利用成为可能。微生物植酸酶的特点是：酶活性准确，稳定性好，实践中可依需要自由配制。
酶他富植酸酶对肉鸡和鸭的影响已被许多学者证明。在鸭的试验中，Martin(1995)报道酶他富可以从所有以米糠、高粱、豆粕为主的日粮中有效释放植酸磷中的磷。在高米糠(40 %～60 %)日粮中，鸭对磷、氮和氨基酸的利用率较低，添加酶他富后上述不良影响消除。一般来讲，日粮中添加酶他富，植酸磷的利用率可以提高20 %～45 %，影响因素如下：(1)酶他富添加量；(2)日粮中非植酸磷含量；(3) 日粮Ca水平，特别是Ca∶P(总)比例；(4)日粮中维生素D3水平；(5)日粮中植酸盐水平；(6)日粮中植酸盐来源。应用酶他富后，磷的排出可减少60 %(Kornegay等1996)。实际应用中，至少可减少30 %。
5.2　酶他富对无机磷的替代量　关于替代量，各种试验结果不一，从每千克日粮中含290到940单位植酸酶不等，主要原因是影响因素不同。但结果都说明，酶他富在肉鸡日粮中非常有效，使用时应注意以下几点：(1)一般来说，日粮中酶他富添加量在500～700FTU/kg效果最好；(2)日粮中非植酸磷含量越低，添加酶他富效果越明显；(3)日粮中Ca水平和Ca∶P比例是决定酶他富效果的重要因素。Ca含量过高和Ca∶P比例超过1.4∶1都对植酸酶作用有影响；(4)有些资料认为，添加维生素D3可加强酶他富的作用效果(Edwards 1993)。
5.3　酶他富对Ca和其它矿物元素的影响　日粮中添加酶他富可在肠道环境中从植酸盐中释放Ca，从而提高Ca的利用率。Schoner(1996)报道500单位的植酸酶在鸡和猪日粮中相当于0.5 g Ca，但要获得最佳Ca当量，日粮Ca水平需要调整，特别是饲喂缺磷日粮时更应避免Ca水平过高。Qian(1995)等人报道Ca的沉积随植酸酶的添加量而线性增加，而随Ca∶P比例和日粮非植酸磷含量增加而减少。关于植酸酶对其它矿物元素影响的研究报道十分有限。Pallauf等(1992)发现，日粮中添加植酸酶可分别提高Zn、Mg、Cu和Fe的表观吸收率13 %、13 %、7 %和9 %。Yi等(1996)报道，火鸡喂20 mg/kg Zn日粮，Zn沉积和趾Zn随植酸酶添加量增加而线性增加，估计100单位植酸酶可释放0.9 mg Zn。但要注意，矿物质元素利用率的提高程度受日粮中含量影响。如果日粮中某元素含量已满足要求或超量，则可能看不到添加植酸酶的作用。
5.4　酶他富对蛋白质和氨基酸消化率的影响　植酸酶可以络合蛋白质，抑制消化道蛋白水解酶的活性。日粮中添加酶他富就可以分解被植酸络合的蛋白质和氨基酸，并终止植酸对其它消化酶的抑制作用，从而促进氮的消化吸收。Batterham(1992)和Mroz等(1994)对猪的试验表明，植酸酶可提高蛋白质消化率2 %～12 %。Yi等人(1996)发现，玉米-豆粕日粮中添加750单位/kg植酸酶，可提高火鸡苗对氨基酸的消化率，而且日粮蛋白质水平越低，提高程度越大。Farrell和Martin(1995)在以米糠为基础的雏鸭日粮中添加植酸酶，也观测到植酸酶可提高氨基酸消化率的事实。
5.5　酶他富对能量利用的影响　早在1977年Rojas和Scott就报道了肉仔鸡棉籽饼日粮中加植酸酶可明显提高消化能。悉尼大学的肉仔鸡试验中，在小麦-高粱-米糠-豆粕日粮中添加酶他富，日粮表观代谢能提高了9 %。主要原因可能是植酸酶消除了植酸对下列物质的抑制作用：(1)蛋白质、脂肪和淀粉；(2)消化酶如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和胰蛋白酶。
5.6　酶他富对蛋鸡的应用效果　产蛋鸡日粮Ca水平较高，添加酶他富是否和肉仔鸡一样有效，Van和Klis等(1991)研究了蛋鸡日粮Ca水平对磷表观吸收率和植酸水解的影响。他们的试验和Simons(1992)、Vahl(1993)的蛋鸡全程试验结果都表明，酶他富对蛋鸡的效果比肉鸡好。Vahl(1993)的试验还表明，每千克日粮中添加300单位酶他富相当于每千克日粮添加1.8 g有效磷(0.18 %有效磷)。
6　结论 试验表明，日粮中添加微生物植酸酶不仅可促进磷的吸收，还可提高Ca、Zn、蛋白质和氨基酸的利用率。饲料工业对微生物植酸酶的认识和接受，不仅取决于它的作用效果，还决定于植酸酶价格、产品稳定性和易操作性。植酸酶能否取得和添加无机磷一样的经济效益，决定于植酸酶的额外效应，特别是可促进蛋白质和氨基酸的利用方面。如果在综合评定时考虑后两个因素，植酸酶的经济效益将更明显。综上所述，使用植酸酶促进营养物质的利用，降低磷排出，减少环境污染的潜力是巨大的。