从酶的专一性看植酸酶与酸性磷酸酶的关系

植酸酶（Phytase Enzyme）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）的一类酶的总称。

植酸酶的理化特性植酸酶是一类水解植酸的磷酸酶类，至今可植酸酶分类两类即3-植酸酶（EC3.1.3.8）和6-植酸酶（EC3.1.3.26）。

3-植酸酶从3-位开始将六磷酸肌醇依次降解为五、四、三、二、一-磷酸肌醇及正磷酸，6-植酸酶是6-位开始将植酸降解，最终产物都是单磷酸肌醇（2-磷酸肌醇）和正磷酸。

植物和大肠杆菌植酸酶属于6-植酸酶，而真菌和大多数细菌植酸酶则属于3-植酸酶。

对黑曲酶NRRL3135菌株的研究表明，该菌产生三种胞外酸性磷酸酶，分别是：6-植酸酶即内消旋肌醇六磷酸磷酸酶（E.C.3.1.3.8.）（phyA）；3-植酸酶即非特异磷酸单酯酶（E.C.3.1.3.26）(phyB)；非特异性磷酸单酯酶，能分解植酸磷的活性成分主要是phyA。

一些酸性磷酸酶如黑曲霉Ph2.5酸性植酸酶则可将六个磷酸基完全降解。

在底物特异性方面，A.niger，A. terreus和E.coli对植酸有严格的专一性，而Aspergillus fumigatus，Emericella nidulans，Myceliophthora thermophhila，Talaromyces thermophilusi等对磷酸复合物具有广泛的酶活性，如phenyl phosphate，p-nitrophenyl phosphate，sugar phosphate,-and-glycerophosphate,phosphoenolpyruvate,ADP,A TP 等。

在降解过程中，各种植酸酶效率也不一样，如A.fumigatus能顺利的将植酸降至单磷酸肌醇，而A.niger或A.terreus 则会引起三磷酸肌醇和二磷酸肌醇的积累，其作为底物不如植酸。

一些微生物来源的酸性磷酸酶虽然最适底物不是植酸盐，但也有部分植酸酶活性，如A.niger的最适pH2.5的酸性磷酸酶，E.coli的最适pH2.5的酸性磷酸酶及Saccharomyces cerevisiae的酸性磷酸酶PH03和PH05等。

科技信息植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸的一类酶的总称 [1]。

植酸酶是一种胞外酶 [2], 广泛存在于自然界中, 植物、动物、微生物均可产生植酸酶。

植酸酶的活性因来源不同而有差异。

植酸酶能将肌醇六磷酸 (植酸分解成为肌醇和磷酸。

植酸酶可以专一性地水解植酸中的磷酯键, 使磷酸游离出来, 植酸酶将植酸分子上的磷酸基团逐个切下, 形成中间产物肌醇五磷酸、肌醇四磷酸、肌醇三磷酸、肌醇二磷酸、肌醇一磷酸、终产物为肌醇和磷酸 [3]。

植酸酶的作用机理见图 1。

图 1植酸酶的作用机理1. 植酸酶酶活力测定的意义酶活力也称酶活性, 是指酶催化一定化学反应的能力, 用在一定条件下, 酶所催化某一反应的速率表示。

酶活性是研究酶的特性, 分离纯化以及酶制剂生产和应用时的一项不可缺少的指标。

酶活力单位是以酶活力为根据而定义的。

国际生化协会酶委员会规定, 1min 内将1μmol 的底物转化为产物的酶量定为 1个单位,称为标准单位, 同时规定了酶作用的条件。

因标准单位在实际应用时不够方便, 故在生产上往往根据不同的酶, 制定各自不同的酶活力单位。

在测定酶活力时, 对反应温度、 pH 、底物浓度、作用时间都有统一规定, 以便同类产品互相比较。

但是酶活力单位并不能直接反映酶的绝对数量, 只不过是一种相对比较的依据 [4]。

植酸酶活性的定义为:在最适宜条件下, 每分钟从一定浓度的植酸钠溶液中释放1μmol 的无机磷所需要的酶量为一个酶活力单位。

确定植酸酶的酶活, 可以提高实验的标准性和效率。

2. 植酸酶活力测定的原理及方法酶活力测定的原理都是利用酶水解植酸钠形成无机磷,然后测定无机磷的释放量。

植酸酶活性的测定方法较多 , 但至今尚没有被世界普遍公认的植酸酶的定量分析方法。

方法包括:钒 -钼酸铵法、硫酸亚铁 -钼蓝法、 Vc-钼蓝法、丙酮 -磷钼酸铵法、微板法和微量比色法等 [5]。

可根据实验需要选择不同的方法。

2.1钒 -钼酸铵法该方法是利用植酸酶可以水解植酸磷释放出无机磷的原理。

微生物学通报 MAY 20, 2010, 37(5): 738−747 Microbiology China © 2010 by Institute of Microbiology, CAStongbao@基金项目：国家863计划项目(No. 2006AA10A211) *通讯作者：Tel: 86-531-82605386; Fax: 86-531-82965636; : yanght@收稿日期：2009-08-24; 接受日期：2010-01-18专论与综述植酸酶的多样性及其分类李晓龙1,2 杨合同1,2* 扈进冬2 吴远征2 李纪顺2 任艳2(1. 山东理工大学生命科学学院 山东 淄博 255049)(2. 山东省科学院生物技术中心 山东省应用微生物重点实验室 山东 济南 250014)摘 要: 植酸酶是一类催化植酸水解逐步释放磷酸基团形成低级肌醇磷酸衍生物的正磷酸单酯磷酸水解酶。

植酸酶在动物营养、资源环境保护和人类健康等领域有巨大的应用潜力。

目前, 人们对植酸酶的多样性及其分类的认识比较模糊甚至错误, 严重影响了植酸酶的研究进程和水平。

首先简要概述了基于最适pH 和立体专一性的植酸酶分类, 然后着重论述了基于结构和催化机理的植酸酶分类及其代表酶特征的最新研究进展, 最后探讨了根据不同分类标准特别是基于结构和催化机理准确理解和全面表征各种植酸酶的重要性, 以期为植酸酶的研究和应用提供参考。

关键词: 植酸酶, 最适pH, 立体专一性, 结构和催化机理, 分类Diversity and Classification of PhytasesLI Xiao-Long 1,2 YANG He-Tong 1,2* HU Jin-Dong 2 WU Yuan-Zheng 2LI Ji-Shun 2 REN Yan 2(1. School of Life Sciences , Shandong University of Technology , Zibo , Shandong 255049, China )(2. Shandong Provincial Key Laboratory for Applied Microorganism , Biotechnology Center , Shandong Academyof Sciences , Jinan , Shandong 250014, China )Abstract: Phytase is a type of orthophosphomonoester phosphohydrolase, which catalyticly initiates step-wise hydrolysis of phytic acid to release phosphate radicals and produce lower inositol phosphate deriva-tives. Phytase has great application potential in the areas of animal nutrition, resource conservation, envi-ronmental protection and public health. At present, the understanding in phytase diversity and classification is so confusing or even inaccurate that the research progress and level of phytase has been badly affected. In this paper, the phytase classification based on optimal pH and stereospecificity is briefly introduced first, and then the updated research advance in phytase classification based on structure and catalytic mechanisms and the attributes of the representative phytases are summarized and discussed comprehensively. It is of vital importance to take into consideration the classification standards especially to focus on structure and cata-lytic mechanisms when a given phytase could be fully and accurately understood and characterized. Keywords: Phytase, Optimal pH, Stereospecificity, Structure and catalytic mechanisms, Classification 植酸(Phytic acid 或Phytate), 即肌醇六磷酸(myo -Inositol hexa kis phosphate, IP6), 是植物种子中磷元素的主要储存形式, 普遍存在于植物性食品和饲料[1]。

植酸酶的作用及其应用摘要：磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一;家畜必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动;本文简要的介绍了植酸酶的来源、作用,并阐明了植酸酶在不同动物不同生长阶段添加植酸酶对其生产性能、饲料利用率的影响,以及植酸磷影响植酸磷作用的因素关键词：植酸酶生产性能饲料利用率磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一;畜禽必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动,单胃动物猪、鸡饲料中植物性饲料所占比例很大,虽然饲料中总磷含量较高,但可被单胃动物利用的有效磷却不足;谷物饲料中磷的主要以植酸和植酸盐的形式存在,绝大多数单胃动物不能充分消化、利用植酸和植酸盐中的磷, 这不仅增加了饲养成本而且,未被动物消化吸收的磷还会对环境造成污染;此外,植酸盐能络合某些营养物质,降低其在动物体内的消化吸收率, 是一种抗营养因子;因此,因此就需要在畜禽的饲料中需要添加一种易于被肠道消化的磷饲料;通常添加无机态的磷酸氢钙;但是磷酸氢钙是不可再生的矿物资源,并且在市场上的价格很昂贵,最近的研究表明,日粮中添加植酸酶可取代磷酸氢钙,他可分解植酸和植酸盐,促进饲料中植酸和植酸盐的分解,使与磷及磷酸根结合的内源性酶和其他营养素得以释放和利用,减少粪磷对环境的污染,节省无机磷酸盐的添加;提高植物性饲料中磷的利用率;11植酸酶植酸酶的来源在自然界中,植酸酶广泛存在于动植物组织和微生物中;相对于植物和动物来源的植酸酶说,来源于微生物的植酸酶作用范围广和稳定性较好,易规模化生产,畜禽日粮中植酸酶的来源主要有两个途径：1 有些植物及其加工副产品本身含有较高活性的植酸酶,如小麦和小麦麸本身含有的植酸酶活高达1 193 IU/kg和2 957 IU/kg,且通过发芽或发酵还可进一步提高其活性；2 在饲料里添加微生物来源的植酸酶;而在畜禽消化道作用的植酸酶有4个可能来源：①小肠内分泌；②肠道微生物产生；③饲料中的内源性植酸酶；④外源微生物产生的植酸酶;其中,外源植酸酶是植酸水解的主要催化剂;3植酸酶的功能节磷我国磷资源并不丰富,磷矿资源具有不可替代性和不可再生性,植酸酶的使用可有效节约无机磷的消耗;据试验,在蛋鸡配合饲料中,每吨添加1008 500〕单位乍的植酸酶,可降低%的有效磷使用,相当于每吨饲料中减少kglttJ磷酸氢钙,节磷潜力巨大;提高植酸磷的利用率.植物性饲料都含有1%～5%的植酸盐,这些盐的含磷量占饲料总含磷量的60%～80%;由于单胃动物消化道内不含植酸酶,导致其无法或不能很好的利用植物性饲料中的磷,而磷在动物体内的作用是不可代替的;研究表明,植酸酶能有效地提高植酸的利用率,其可使植物性饲料中磷的利用率提高60%,粪便中磷的排出量减少40%7;消除植酸对矿物元素和蛋白质的抗营养作用植酸具有很强的络合能力,可与许多矿物元素和蛋白质络合形成稳定的复合物,从而降低了这些营养物质的利用率;植酸被植酸酶水解后,络合的营养物质即被释放出来,提高了畜禽对矿物质的利用率及蛋白质、氨基酸的消化率;对Zn2+、Cu2+Fe2+、Mg2+尤其明显,并维持了动物矿物营养的平衡,进而改善了动物组织健康;恢复消化酶的活性植酸可以络合蛋白质,因此会抑制体内多种水解酶的活性;日粮中添加植酸酶可以分解被植酸络合的蛋白质和氨基酸,并终止植酸对其他消化酶的抑制作用,从而促进机体的消化和吸收;Lei等对猪的试验表明,植酸酶可以提高蛋白质消化率另有研究表明,在玉米－豆粕型日粮中添加植酸酶,可提高火鸡对氨基酸的消化率,而且日粮蛋白质水平越低,提高程度越大;这说明植酸和蛋白质络合键被植酸酶打开,并降低了植酸的水平,从而减轻了植酸对胃蛋白酶和胰蛋白酶等消化酶的影响; 2减少磷的排泄,降低环境污染植物性饲料中,三分之二的磷以植酸磷的形式存在,而单胃动物由于体内无相应的分解酶很难利用,饲料中的植酉鳞大部分通过粪便排出,对土壤、江河湖泊、池塘造成严重污染;植酸酶可提高植酸磷利用率30%一40%,即意味着降低了30%一40%的植酸磷的排出量,具有巨大的生态效益;2植酸酶在动物生产中的应用由于反刍动物瘤胃内微生物能合成包括植酸酶在内的多种消化酶,所以植酸酶多数情况下在非反刍动物饲料中使用;5在家禽生产中的应用由于单胃动物自身不能分泌分解植酸盐的植酸酶,故其不能利用植酸盐中的磷,在饲粮中添加植酸酶可以有效地分解饲料中的植酸,释放无机磷,提高饲料中植酸磷的利用率;在加成年公鸡日粮中添加植酸酶,结果显示,与对照组相比,磷真消化率分别提高%、%、%、%和%P<,蛋白质表观消化率提高%~%；赖氨酸表观消化率提高%~%,且磷真消化率、表观代谢能、蛋白质和赖氨酸表观消化率分别与日粮的植酸含量呈负线性关系;在30周龄海兰白蛋鸡日粮中添加不同水平的植酸酶及磷酸氢钙,结果表明,同时添加植酸酶和磷酸氢钙的试验组比对照组产蛋率、蛋重、蛋壳强度及饲料转化率均有提高,且试验组产蛋率与对照组相比差异显著P<;在肉鸭基础日粮玉米-豆粕型中添加植酸酶400 U•kg-1,结果表明,添加植酸酶可改善鸭生长性能,提高胫骨中灰分、钙磷的沉积,提高钙、总磷和植酸磷的利用率,并减少粪磷的排出,同时使血钙、血磷浓度和碱性磷酸酶的活性维持在正常水平;6在低有效磷日粮中添加不同水平的植酸酶对肉鸭胫骨、血清、肝脏、排泄物中矿物元素的沉积和利用的影响,指出低有效磷日粮中添加植酸酶可以提高肉鸭对植酸磷、总磷、钙的利用率,减少排泄物中植酸磷、总磷和钙的含量P<,提高肉鸭胫骨中灰分、灰分中钙、磷及血清中无机磷的含量P<,提高了肉鸭对锰、锌的利用率,降低铜、铁的利用率P<,且植酸酶促进了肉鸭肝脏中锰、锌的沉积,降低了铜、铁在肝脏中的沉积P<;4在猪生产中的应用许多研究证明,猪只能利用玉米中磷的10%~20%,豆饼中磷的25%~35%,表明在猪生长和肥育过程中只有少量的磷被利用,而在饲料中添加植酸酶则可以显著改善这一状况;9在生长育肥猪日粮中添加植酸酶替代%的磷酸氢钙,可以改善生长育肥猪的生长性能及营养物质的表观消化率,并显著降低了粪中氮、磷的排泄;在仔猪饲粮中添加植酸酶500 U•kg-1能够明显提高仔猪生产性能,改善磷和蛋白质的利用率,且植酸酶的作用效果受饲粮磷和赖氨酸水平的影响,低磷饲粮加酶的改善程度高于高磷饲粮;在断奶仔猪日粮中添加植酸酶,研究其对生长和营养物质回肠表观消化率的影响,结果表明,玉米豆粕型日粮中添加植酸酶降低了断奶仔猪的采食量,提高了日粮中干物质、能量、蛋白质的消化率,改善了回肠营养物质的表观消化率;降低了血清中的葡萄糖、血清尿素氮和血清碱性磷酸酶水平,提高了血清T3、T4和胰岛素水平;11还有学者研究了不同日粮条件下植酸酶对磷利用率的影响,结果表明,添加植酸酶试验组猪的骨骼折断强度均好于不加酶组,但未表现出显著差异P>,添加植酸酶组能显提高饲料磷表观消化率P<;植酸酶在水产中的应用大量研究表明,在饲料中添加植酸酶,可以改善水产养殖动物对植物性饲料中磷的利用,减少无机磷源添加量,利于以植物蛋白源部分替代鱼粉,同时减少了水体中磷的排放,有利于减轻对水体的污染;王爱民等2007报道,在异育银鲫饲料中添加不同浓度的植酸酶,提高了异育银鲫对蛋白质和矿物质元素的利用率,促进鱼体生长,提高饲料利用率,减少磷排泄,并以日粮中添加1 000 FTU/kg的植酸酶效果显著;在其他动物方面的应用在獭兔、樱桃谷鸭、鹌鹑的饲粮中添加不同水平的植酸磷均可以不同程度的增加其对饲料的利用率,生产性能都有明显的提高;3使用植酸酶的注意事项3. 1饲料种类及饲粮的组成成分植酸酶只作用于植酸,饲料中有足量的植酸,添加植酸酶才有实际价值;研究表明,饲料中植酸磷含量在0. 2%以上时使用植酸酶才有效;饼粕类饲料中植酸磷含量较高,应用植酸酶可充分发挥其作用;玉米-豆粕型日粮中植酸磷含量虽不高,但因玉米、豆粕自身植酸酶活性很低,添加植酸酶也有一定作用;家禽日粮中缺乏维生素D和钙时植酸酶的利用率降低,添加维生素D和钙可提高植酸酶的利用率2;3. 2动物种类及年龄反刍动物瘤胃微生物能产生植酸酶,可以有效地水解植酸盐,因此反刍动物不用考虑植酸酶的添加问题;单胃动物肠道黏膜中的内源性植酸酶及肠道微生物产生的植酸酶活性很差,一般认为成年单胃动物肠道中植酸酶活性高于幼龄动物,猪高于鸡;因为猪的消化道比禽类长,猪进食后需要18~24 h才开始排出粪便,约12 h 才能排完;相比之下,禽类则要快得多,如鸡进食后需要2~4 h开始排出粪便,禽消化道比较短,饲料利用率低,故酶的添加比例或酶活性要求高一些;3. 3酶的来源、含量、活性和稳定性酶具有高度的专一性和特异性;不同动物品种和不同生长阶段要求植酸酶的种类和数量不同;一般消化道前段的酸性环境适合来自于真菌的植酸酶,消化道中段的偏酸性环境到中性环境适合来自于细菌的植酸酶;植酸酶生产所用的菌种及生产工艺对酶活性及稳定性有很大影响,因此在选择使用产品时应对厂家的生产条件有所了解;在一定范围内,植酸酶含量升高酶催化反应的速度也随之加快,但当其超过临界浓度时,植酸酶的活性可被抑制;3. 4饲料加工工艺在植酸酶应用过程中,一些饲料添加剂成分对植酸酶的活性也有一定影响;特别是在饲料加工储存过程中,液体胆碱和含水的金属硫酸盐都能导致植酸酶部分失活,这可能是水分与植酸酶相互作用的结果;因此,在饲料加工过程中应尽量避免植酸酶与高水分含量的饲料添加剂长时间混合;植酸酶对热、光较敏感,在饲料生产过程中,由于粉碎、预混、制粒及其他添加剂的影响都可能使酶的活性受损甚至变性;使用酶制剂应尽可能减少生产工艺对酶活性的影响,特别是制粒温度最好不超过75℃,以保证酶制剂有较好的作用效果;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用液体植酸酶在制粒后喷涂;3. 5温度、水分和pH值不同来源植酸酶的最适pH值不同,植物性植酸酶的最适pH值在4. 8~6. 0之间,微生物植酸酶所耐受的pH值范围比大多数植物性植酸酶要宽,一般pH值在2. 5~6. 0之间,植物性植酸酶的最适温度为47~62℃;另外添加植酸酶的饲料应保持适宜的水分;3. 6钙和总磷的比例植酸酶提高磷利用率的作用与日粮中钙水平有关,高钙可降低植酸酶的活性和效率;4结语众多的研究表明在畜禽的饲粮中添加植酸酶可以降低畜禽粪便中磷的含量,提高了饲料的利用率和动物的生产性能;他作为一种性能优良、环保型饲料添加酶制剂,另外还由于人们对环保的日益关注,生产并使用高质量、功能强、低污染型日粮, 植酸酶产品具有广泛的应用前景和潜在的商业价值;目前,植酸酶已经被应用在多种动物饲料中,以蛋鸡料中的应用最成熟;然而事实上,肉鸡、猪以及水产种还有很大的发展空间,而这类饲料对植酸酶产品的高温稳定性要求比较高;这就要求植酸酶在生产中必须能耐受制粒过程的高温、消化道的pH值和胃蛋白酶的消化作用;因此,利用基因工程技术构建热稳定性好、具有特异性的高产植酸酶菌株显得尤为重要;2008年2月,欧盟发出了磷资源的红色预警,我国专家称中国的磷资源也只能开采20年;伴随着世界能源危机加重,原料价格普遍上涨,环保压力日益昭显,国家法规执行力度的加强,这无疑为植酸酶的发展提供良机,相信在未来植酸酶产品在畜禽养殖业中的应用必将越来越广泛;。

植酸酶生产技术研究进展摘要：植酸是一种抗营养因子，在动物体内易与矿物质形成不溶性盐类，络合蛋白质等，从而抑制胃蛋白酶、淀粉酶、胰蛋白酶的活性。

降低了蛋白质、淀粉、脂肪等营养因子的吸收利用。

植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸(盐)的一类酶的总称。

植酸酶可作为饲料添加在畜禽日粮中，可改善磷酸盐的利用度。

降低粪便中的磷含量，减轻对环境的污染，改善营养成分的吸收利用。

因而近年来对植酸酶的研究日益增多。

本文综述了植酸酶的生产现状，基因工程研究进展，以及植酸酶的应用，并对其发展做了展望。

关键词：植酸酶，基因工程，应用植酸(phytic acid)又名肌醇六磷酸(myoinositol hexakisphosphate)，一种抗营养因子，具有极强的螯合能力，可以与钙、镁、钾、钠、锌、铁、铜、锰等矿物质形成不溶性的盐类，是影响多种矿物质吸收的最重要的因素。

植酸在低pH值时可与蛋白质分子的碱性基团结合，络合蛋白质，抑制消化酶如胃蛋白酶、淀粉酶和胰蛋白酶的活性。

所以植酸的存在使多种常量和微量元素的利用率下降，降低了蛋白质、淀粉、脂类物质等营养因子的消化吸收利用。

植酸酶(phytase)，是催化植酸和植酸盐水解成肌醇和磷酸(或盐)的一类酶的总称，系统名称为肌醇六磷酸酶，属于磷酸单脂水解酶，是一类特殊的酸性磷酸酶，能水解植酸最终释放出无机磷。

在植物来源的动物饲料中，大部分磷酸盐是以植酸的形式存在的。

而单胃动物例如猪和家禽缺少分解植酸的酶。

在动物饲料中添加异种植酸酶可以改良磷酸盐的生物利用度，消除植酸的抗营养作用；减少磷在环境中的排泄，由此降低了农业生态的负担，并减缓了水生环境的富营养化；同时也减少了动物饲料中无机磷的添加，后者是一种不可再生的资源。

1 植酸酶的生产植酸酶在自然界分布很广泛，存在于动物、植物和微生物中。

但就商业化生产植酸酶而言，微生物是最有前景的。

1.1 微生物生产植酸酶由于来源于微生物的植酸酶作用范围和稳定性较好，易规模化生产，近几年的研究大都集中在微生物生产植酸酶。

植酸酶简介植酸酶产品在动物和人类营养方面有非常广泛的应用，植酸酶可分解植酸(即肌醇六磷酸)，植酸是植物体内磷酸盐和肌醇的重要储存形式。

植酸酶是一种新型的食品添加剂，能降低食物增加中的植酸而提升磷、锌、钙和铁等的利用率，改善人体对矿物质的吸收。

磷是维持动物生长发育等生命活动必需的不可或缺矿物质，同时也是氯化物饲料中最低廉的组分之一，植酸酶可催化植酸盐水解，以使植酸盐中的磷以磷酸根的形式分离出来从而被还使动物吸收，提高磷的利用率，降低环境污染。

在大多数动植物及微生物体内都含有植酸酶，植酸酶存在于各种脊椎动物的红细胞和血浆中，也存在于哺乳动物小肠中会，植酸酶还存在于小麦和大豆等植物体中。

细菌植酸酶的产量高、活性高和成本低，适宜大规模工业化生产。

1 植酸酶的种类1)按来源不同可分为微生物植酸酶、植物性植物蛋白植酸酶和动物性植酸酶。

2)按作用方式可分为3一植酸酶和6一植酸酶，3一植酸酶存在于植物、霉菌和细菌中，需Mg2+参与反应，性质稳定，耐酸和耐高温，在饲料工业中已被广泛家禽使用。

6一植酸酶只普遍存在于植物中，适宜pH5．0～5．5，对温度较敏感，超过60～65℃极易被破坏。

3)按加工工艺不同麻油可分为粉状、颗粒状和液体状植酸酶。

粉状植酸酶在高温和高湿环境中易失活；脂肪包被颗粒型植酸酶在高温下脂肪膜易被融化，使植酸酶被释放出来而失活；因植酸酶在饲料中添加量核酸极小，对喷涂精度要求高，故液体状植酸酶在饲料工业中较少使用；经特殊镶嵌的颗粒状植酸酶，热稳定性高，储存期长，在动物体内释放速度快，流动性好。

4)按酶促反应的pH有效作用范围可分为酸性植酸酶和中性植酸酶。

适用于畜禽的pH2．5~5．5有效作用范围为酸性植酸酶，适用于鲤科鱼类的pH7．0～7．5有效作用范围为中性植酸酶。

2 植酸酶的特性植酸酶属于磷酸单酯水解酶，是一种特殊的酸性磷酸酶，适合pH为4～6，对温度的适应性要求较高，一般适宜温度在46～57℃，当超过60℃时，植酸酶的活性有部分损失，温度达70℃时，则酶活性大部份丧失。

植酸酶的作用及应用郑扬云•植酸(肌醇六磷酸)具有强大的络合力，通常与钙、镁、锌、钾等矿物质元素结合，形成不溶性盐类。

植酸(盐)广泛存在于农作物及农副产品中，很多谷物、油料作物中的植酸含量高达1％一3％，其中钙、镁、锌、钾等元素以植酸盐的形式存在。

因此植酸是一种抗营养因子．大大降低了微量矿物质的营养有效性。

植酸的这种性质会导致人和动物钙、镁、锌、钾等元素的不平衡性。

因此必须在动物的饲料中掭加钙钾等以补充矿物质，这大大提高了饲料成本。

同时饲料中天然磷的含量约为40％一70％，且以植酸磷的形式存在，而猪、禽的饲料中大量的植酸磷因不能被利用而从粪便中排出，造成环境枵染(磷富集化污染)。

•植酸酶是催化植酸及其盐类水解为肌醇和磷酸的一类酶的总称。

将植酸酶添加到动物性饲料中释放植酸中的磷分。

不但能提高食物及饲料对磷的吸收利用率，还可降解植酸蛋白质络合物，减少植酸盐对傲量元素的螯合，提高动物对植物蛋白的利用率及其植物饲料的营养价值。

同时也减少动物排泄物中有机磷的含量，减少对大自然的污染。

一、植酸酶的作用机理•植酸酶能将肌醇六磷酸(植酸)分解成为肌醇和磷酸。

植酸酶将植酸分子上的磷酸基团逐个切下，形成中间产物IP5，IP4，IP3，IP,.终产物为肌醇和磷酸。

不同来源植酸酶作用机理有所不同。

微生物产生的3一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，然后再依次释放出其他碳位点的磷，最终酯解整个植酸分子，此酶需要2价镁离子(Mg2+)参与催化过程。

来源于植物的6-植酸酶，它首先在植酸的第6碳位点开始催化而释放出无机磷。

1g植酸完全分解理论上可释放出无机磷281．6mg。

植酸酶只能将植酸分解为肌醇磷酸酯，不能彻底分解成肌醇和磷酸，要彻底分解肌醇磷酸酯，需酸性磷酸酶的帮助，酸性磷酸酶可以将单磷酸酯、二磷酸酯彻底分解成肌醇和磷酸。

大多数微生物来源的植酸酶的作用机理如下。

•植酸→1,2,4,5-,6-五磷酸肌醇+D-1,2,3,4,5-五磷酸肌醇→1,,2,5,6-四磷酸肌醇→1,2,5-三磷酸肌醇或1,2,6-三磷酸肌醇→1,2-二磷酸肌醇→2-磷酸肌醇。

酶制剂——植酸酶早在1915年，Anderson提出天然植酸磷利用率不同于化学分离纯化产品的一个可能原因是饲料成分中存在水解植酸磷为无机磷的酶——植酸酶，并对植酸酶的来源、理化特性及作用机理进行了研究，从而引起了许多学者的广泛关注。

近年来，随着发酵工程和生物技术的迅速发展以及人们环境保护意识的提高，采用DNA重组技术使微生物产生植酸酶活性大幅度提高，大大降低了植酸酶生产成本，从而使之得到广泛应用。

植酸酶现已成为饲料酶制剂研究的一个热点，尤其在一些畜禽饲养密度大、环境污染严重的国家如美国、加拿大、芬兰、荷兰、法国、瑞士等。

许多科学家对这一课题的研究很感兴趣，欧洲、北美和其它地区对此的兴趣也与日俱增。

1994年欧共体、美国、芬兰、丹麦、德国等国的生产企业均前后推出各种植酸酶制剂,并利用DNA重组技术获得生产植酸酶的工程菌,为广泛应用植酸酶提供了可能。

一、植酸酶结构及性质植酸酶，又称为肌醇六磷酸水解酶，是一种可使植酸磷复合物中的磷变成可利用磷的酸性磷酸酯酶。

植酸酶广泛存在于动植物组织中，也存在于微生物（细菌、真菌和酵母）。

目前分离出的植酸酶主要有两种：3-植酸酶（EC 3.1.3.8）和6-植酸酶（EC 3.1.3.26），前者最先水解的是肌醇3号碳原子位置的磷酸根，主要存在于动物和微生物；后者最先水解的是6号碳原子的磷酸根，主要存在于植物组织。

因此，动物胃肠道可能有三种来源的植酸酶，但主要来源于饲料本身以及来源于微生物合成。

大量高浓度的植酸酶主要存在于无花果曲霉和黑曲霉与小麦麸的培养物中。

因此饲料植酸酶的生产目前主要使用微生物曲霉菌株。

霉菌植酸酶分子量一般在60 ~ 100KDal之间，曲霉植酸酶分子量较大。

如土曲霉为214Kdal，无花果曲霉为85 ~ 100KDal，黑曲霉为200KDal。

细菌植酸酶分子量一般较小，如大肠杆菌为42Kdal，枯草杆菌为38KDal。

霉菌植酸酶通常有一个最适pH，在4.2 ~ 5.5范围内。

植酸酶的研究一：植酸酶的概念植酸酶又称肌醇六磷酸水解酶，是一种能降解植酸及其盐类的酯酶，属于蛋白质，是磷酸单脂水解酶。

其具有特殊空间结构，能够依次分离植酸分子中的磷，将植酸（盐）降解为肌醇和无机磷，同时释放出与植酸（盐）结合的其他营养物质。

二：植酸酶的发现植酸酶广泛存在于动物、植物和微生物中，而植物、动物中的植酸酶含量低，所以人们对植酸酶的研究重点转向了酶含量较高的微生物。

目前市场所售植酸酶制剂绝大多数属于微生物植酸酶。

自然界中许多微生物（丝状真菌、酵母和细菌等）都能产生植酸酶，尤其是米曲霉和黑曲霉都能分泌具有高活力的植酸酶。

三：菌种选育以黑曲霉霉菌为例从中得到植酸酶：1.) 采样：可以从植株、果实中采样。

2). 产植酸酶菌株的分离筛选分离培养基（%）：植酸钙0.1，葡萄糖3.0，硝酸铵0.5，硫酸镁0.05，硫酸锰0.005，硫酸亚铁0.005，氯化钾0.05分离样品稀释后涂平板，一定温度培养2—5天，产植酸梅的菌株水解植酸钙形成透明圈，以透明圈与菌落直径之比为粗筛的依据。

粗筛菌株发酵，测定发酵产物植酸酶的活性，保留活性高的菌株进一步研究。

3). 产酶菌株的诱变采用紫外线照射对分离菌株进行诱变，将诱变后的菌体做适当稀释后涂布于平板上，培养2—3d后，挑取单菌落接种到活化斜面上，用摇瓶进行初筛和复筛。

细胞破碎提取粗酶液，适当稀释后测酶活（植酸酶活性单位定义：37摄氏度，pH5.5的条件下，1分钟从底物释放1mol无机磷所需要的植酸酶量）。

4). 产酶条件优化（1）原料配比对产酶的影响麸皮和米糠为畜禽常用的饲料，具有来源广泛价廉等特点，同时还富含植酸盐，对植酸酶的产生有一定的诱导作用。

用不同比例麸皮和米糠混合物配制发酵培养基，接种后培养96h，测其酶活。

（2）起始pH值对产酶的影响选用不同起始pH值（4.5，5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0）发酵培养基，接种后培养96h，测其酶活。