浅谈植酸酶在动物生产中的应用

2016

年第5期江西饲料综述

0引言

植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇与

磷酸（磷酸盐）的酶类总称，一方面它可以有效提

高动物对磷的吸收利用率，提高饲料的营养价

值；另一方面可减少动物粪便中磷排泄量，从而

减少环境的磷污染。因此，植酸酶己成为重要的

饲料添加剂。1植酸酶的概况

1.1植酸酶的种类及来源

植酸酶又称肌醇六磷酸酶，是一种能降解植

物性饲料中的植酸及其盐类的酯酶，属于磷酸单

脂水解酶。植酸酶包括很多种，根据植酸酶的结

构特点可分为2种：3-植酸酶和6-植酸酶，在第6

碳位点开始水解酶链而释放出无机磷，然后再依

次稀释出其它碳位点的无机磷，最终酶解整个植

酸分子。植酸酶按来源可分为3种，一是天然植

酸酶的提取，主要提取对象是植物、微生物和细菌，但天然植酸酶产量低，提纯困难，成本高；二

是通过发酵工程和生物技术，采用DNA重组使微

生物产生的植酸酶活性大幅度提高，从而很大程

度降低了生产成本；三是通过克隆，将产生植酸

酶的基因克隆到动物体内，使动物自身产生植酸

酶，从而大量利用植物性饲料中的磷。

1.2植酸酶的分布

许多作物籽实及其加工副产品中均含有天

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并鉴

定。不同作物种类及品种的植酸酶含量差异很

大，如玉米、高粱、油菜籽的植酸酶活性很低，而

小麦、小黑麦和黑麦的一些蒸馏副产品物均含有

很高的植酸酶活性。

1.3植酸酶的作用机理

植酸酶水解植酸是分步进行的，它将植酸分

子上的磷酸基团逐个切下，形成植酸五磷脂至植浅谈植酸酶在动物生产中的应用

王仁华1谢益根2练小华3

(1.江西农业大学动物科学技术学院南昌3300452.上犹县梅水动物防疫检疫站上犹3412133.上犹县油石动物防疫检疫站上犹341201)

摘要：植酸酶能够提高动物对磷的利用率，在动物养殖中是一种常见的酶类，本文简要概述了植酸酶的特性以及在动物生产中的饲用效果，以期对生产实践有一定的参考作用。关键词：养殖；饲料添加剂；植酸酶中图分类号：S816.7文献标识码：A文章编号：1008-6137（2016）05-0008-03

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酸一磷脂不同的中间产物，最终产物是二磷酸肌

醇与一些无机磷分子。这些无机磷分子能与未

水解的植酸以“—O—O—”或“—O—”键形成多

磷酸肌醇这样更复杂的分子。不同来源的植酸

酶其作用机理有所不同。微生物产生的3-植酸

酶作用于植酸时，首先从植酸的第3碳位点开始

水解酯键而释放出无机磷，然后依次释放出其他

碳位点的磷，最终酶解整个植酸分子，此酶需Mg2+

参与催化过程。来源于植物的植酸酶，首先在植

酸的第6碳位点开始催化而释放出无机磷。

1.4植酸酶的作用效果

植酸是植物性饲料中普遍存在的一种抗营

养因子。植酸中的磷大部分位于植酸盐中难以

被猪和禽所利用而随粪便排出，污染环境，但添

加植酸酶催化植酸盐的水解可提高植酸磷利用

率20%~50%，减轻集约化养殖场排泄物中磷对环

境的污染：植酸盐中的磷可以与饲料中的矿物质

结合形成络和物降低动物对Zn，Mn，Ca，Cu，Fe，Mg等矿物元素的作用；植酸盐还可与蛋白质结

合，从而降低这些营养成分的消化利用率。2植酸酶在养殖业中的应用

2.1植酸酿在养猪生产中的应用

2.1.1提高猪的生长性能

植酸酶能有效提高猪的生长速度。Young等

在幼猪日粮中添加植酸酶，大大提高了幼猪对饲

料中磷的利用程度，同时促进了幼猪骨骼的生长

发育。JohnGbih用玉米-豆粕型日粮作试验，日

粮中添加植酸酶，有效地提高了生长猪的增重

（P<0.01），平均日增重比未添加的对照组提高了21.62%~68.31%，饲料报酬净提高10.11%~58.60%。

通过对低磷日粮中添加植酸酶来研究对猪的生

长性能的影响，每克日粮中添加500U或1000U的

植酸酶，结果生长肥育猪骨骼强度增加，日增重

提高了46.8%，经济效益改善。2.1.2提高植酸利用率

多年来的研究证明，猪只能利用玉米中磷的10%~20%、豆饼中磷的25%~35%，也就是说玉

米-豆粕型日粮中近80%的磷随猪粪排出体外，

研究发现，猪饲料中添加植酸酶可使总磷的消化

率提高9~24个百分点，植酸利用率提高50%~74%。Beer等(1992)在生长猪（11~30kg）饲料中添加1450U/kg的植酸酶，磷的表观消化率提高了22%。Cromwell等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l000U/kg时，豆粕中磷的生物学效果从25%提高

到57%，玉米-豆粕中磷的生物学效果从15%提

高到43%，这一水平的植酸酶大约可将二分之一

的不可利用磷转变为可利用形式。2.1.3提高矿物质利用率

植酸具有很强的络合性，在植物饲料中对Ca2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等阳离子有很强的络合作用，

从而降低了这些营养物质的利用率。苏琪等研

究表明，随着仔猪日粮中植酸含量增加，矿物质

元素吸收率明显下降，其中对Ca、Zn的影响尤为

严重。因此利用植酸酶降解植酸有利于对矿物

质元素的吸收。Pallauf报道，猪日粮中添加植酸

酶，使Ca、Zn、Mg、Fe的表观消化率分别提高了7%、13%、13%、9%。

2.2植酸酶在养禽业上的应用2.2.1提高家禽生产性能

大量试验证明，在日粮中添加植酸酶可改善

家禽的生产性能。龚利敏等研究发现，添加400U/kg植酸酶替代产蛋鸭高峰饲料中70%磷酸

氢钙时，产蛋率极显著优于对照组（P<0.01），添加500U/kg植酸酶替代产蛋鸭高峰饲料中70%磷酸

氢钙时，产蛋率极显著优于对照组（P<0.01）。饲

料转化率也显著优于对照组（P<0.05）。2.2.2提高植酸磷的利用率

植酸酶的主要作用是水解植酸释放出磷，从

而提高植物性饲料中磷的利用率。Simuas等研

究发现，日粮中添加植酸酶可使磷利用率显著提

高，其中低磷日粮组提高40%，同时提高了增重

和饲料利用率。Farre在基础日粮中添加植酸酶

为850U/kg，磷的表观存留率较不添加组提高30%~40%。贾振全等在樱桃谷鸭日粮中用300U/kg

植酸酶代替饲料中无机磷的0.1%，磷的表观存留

率提高16%。植酸酶可以改善肉鸡体内的钙磷

代谢，提高植酸磷的利用率。植酸酶在提高植酸

磷的利用率的同时，降低粪中总磷的排出，预防

环境污染。2.2.3提高矿物元素的利用率

植酸与矿物元素能形成稳定的络合物，使这

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些矿物元素的利用率降低。添加植酸酶，增强了

磷的代谢利用，也使其他矿物元素的吸收率提

高。Thiel等报道，肉鸡日粮中（含锌27mg/kg）加

入800U/kg植酸酶，其排泄物中锌含量下降12%，

腿病发生率降低。Sebastia等在肉仔鸡玉米-豆

粕日粮中添加植酸酶，不但提高钙、磷的消化率，

也提高锌、铜的消化率，尤其在低磷日粮中，锌的

消化率可提高62.3%。植酸酶在禽类中使用也可

提高蛋白质、氨基酸的利用率。

2.3植酸酶在渔业上的应用

鱼类消化系统缺乏内源性植酸酶，无法利用

饲料中植酸结合态磷，在养殖水体中饲料磷的排

放促使浮游生物大量繁殖，从而导致水体溶氧含

量起伏变化，水质恶化，鱼体生病或鱼肉带异味

等。Rodehutscor等以虹蹲为试验对象，在每千克

饵料中添加1000活性单位的植酸酶，结果在水温l5℃时，磷的利用率从17%提高到49%，在水温

10℃时，从6%提高到25%。Schafer等用鲤鱼作试

验，在以大豆粉、鱼粉和大麦为基础原料、总磷含

量为7.2g/kg的饵料中，分别添加植酸酶500和1000活性单位/kg饲料，结果鱼体增重和鱼体

灰分含量显著提高，比不添加磷组与添加2g/kgCa(H2PO4)2来源的磷组磷的排泄量分别低28%和

25%。Jackson等在斑点叉尾鱼回饵料中用喷涂

法添加植酸酶进行试验，发现添加植酸酶能促进

鱼体增重和骨骼中磷沉积，粪便中磷含量降低33%，并认为每千克饲料中添加500单位的配制

剂即可获得最大的鱼体增重和骨骼中的磷沉积。3应用植酸酶应注意的问题

3.1合理选用植酸酶饲料添加剂

虽然现在许多国家都己生产出商品性植酸

酶供生产使用，但进口植酸酶成本较高，而商品

化的国产植酸酶主要是酸性植酸酶，其剂型只有

高活性颗粒剂和低活性粉剂两种，只适用于猪料

和禽料，且不耐高温，不能用于饲料高温制粒产

品。因此，在颗粒饲料中应用植酸酶，最好选用

包膜型等耐高温的植酸酶品种或应用液体的植

酸酶进行制粒后喷涂。

3.2根据动物的种类和不同生长阶段应用

由于不同的动物品种和不同生长阶段其体

内的植酸酶含量不同，因此，应根据不同动物和不同生长阶段的特点，选用合适的植酸酶。一般

情况下家畜使用植酸酶制剂的作用效果比家禽

好，幼年阶段使用比成年阶段好。反刍动物由于

瘤胃微生物能合成较多的植酸酶，因此在饲料中

不需要使用植酸酶，植酸酶一般只适宜在单胃动

物中使用。

3.3根据饲料中钙、磷含量

大量试验表明，只有在饲粮中有效磷水平较

低的情况下，植酸酶才能发挥其最佳性能，在有

效磷较高的日粮中添加植酸酶效果不明显。饲

料中钙磷含量过高，比例不适宜都影响植酸酶的

作用效果。钙、磷比例过高，会降低植酸酶的作

用。这是因为过量的钙与植酸络合生成极难溶

解的植酸钙，高钙刺激小肠pH值升高，进而削弱

了植酸酶在小肠的水解作用。因此，在应用植酸

酶时，以较低水平的钙和有效磷为宜。

3.4严格的加工工艺

在配合饲料制粒过程中，高达75~90℃的高

温使植酸酶活性大幅度降低，同时，挤压摩擦也

对植酸酶的稳定性产生不利影响。因此，在配合

饲料加工过程中，应适当降低饲料调质与制粒的

温度，确保植酸酶的活性，最好选用包膜型等耐

高温的植酸酶产品或应用液态植酸酶在制粒后

喷涂。

3.5适宜的使用剂量

由于影响植酸酶活性的因素很多，因此确定

植酸酶的添加量和磷酸盐的取代量比较难掌

握。那种以为增加植酸酶添加量可以按比例替

代更多的无机磷的看法是不正确的。合适的添

加剂量，是保证植酸酶作用效果和经济性的关

键。目前研究表明，饲料中磷最高取代量为0.10%~0.12%，因此在实际应用植酸酶时应以部

分替代无机磷较为合理和科学，全部替代在实际

生产中还是不可取的。小结

植酸酶的研究已较为深入，在畜牧生产中应

用的较为广泛。合理使用植酸酶能有效降低粪

尿中磷的排放，缓解环境污染，同时也能降低生

产成本，因此，科学合理的使用植酸酶在畜牧业

生产中是有必要的。

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