植酸酶的作用及其应用

关于植酸酶的几个问题什么是植酸酶？有哪些品种？答：植酸酶(或称肌醇六磷酸酶，phytase)属于磷酸单酯水解酶类，是一类特殊的酸性磷酸酯酶，它能水解植酸或植酸盐而释放出无机磷。

水解植酸中的磷酸肌醇酯键，释放磷酸，提高植物饲料原料中植酸磷利用率。

破坏植酸盐的螯合结构，释放被螯合的矿物质、微量元素和蛋白质，提高饲料矿物质、微量元素和蛋白质利用率。

根据植酸酶首先作用于植酸上的位点可分为：3-植酸酶（EC3.1.3.8），从植酸或植酸盐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（EC3.1.3.26），从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。

植酸酶的活力单位是如何定义的？目前市场上植酸酶的活力单位定义有没有什么差异？答：目前市场上见得最多的就是5000 U/g的植酸酶，但是U的定义有两种：（1）在温度37℃、pH值5.50条件下，每分钟从浓度为5.0 mmol/L植酸钠溶液中释放1 μmol 无机磷，即为一个植酸酶活性单位，以U表示。

（2）在温度37℃、pH值5.0条件下，每分钟从浓度为5.0 mmol/L植酸钠溶液中释放1 μmol 无机磷，即为一个植酸酶活性单位，以U表示。

pH 5.0条件下定义的酶活力多数是植酸酶生产厂家的企业标准，而pH 5.5条件下定义的酶活力单位与国际上植酸酶的检测方法是一样的，目前我国所颁布的国家标准也是采用pH 5.5的条件。

目前从国内和国际上的植酸酶来看，在pH 5.0条件下测定出来的酶活力单位数，比在pH 5.5条件下测定的内活力单位会有所下降，约为30%。

因此在pH 5.0条件下测出来的5000 U/g的植酸酶，在pH 5.5条件下测定将变成3500 U/g；在pH 5.5条件下的 5000 U/g的植酸酶，在pH 5.0条件下测定约为7150 U/g。

关于植酸酶的活力单位U、IU和FTU有什么差异？答：U就是英文Unit（单位）的缩写，无论如何定义都可以用U来表示；IU（International Unit）一般是指国际单位，就植酸酶来讲通常是指pH 5.5条件下测定的酶活力单位数；FTU，为Fytase Unit 的简写，Fytase是荷兰文，定义为，在温度37℃、pH5.5条件下1分钟内从0.0051mol/L的植酸钠溶液中释放出1 μmol无机磷所需的植酸酶量为1个植酸酶活力单位（FTU），这个单位定义和上面我们第二个定义是相似的。

植酸酶在畜禽营养中的应用吴佩【摘要】近年来植酸酶在畜牧业中的应用越来越普遍，其使用效果也得到认同。

本文针对当前植酸酶在畜牧业中的应用情况进行综述，探讨植酸酶应用效果及其影响因素，总结了合理使用植酸酶的原则，为在畜禽饲养管理中合理应用植酸酶提供指导。

【关键词】植酸酶；畜禽植酸酶是催化植酸及其盐类水解为肌醇与磷酸（盐）的一类酶的总称，属磷酸单酯水解酶。

植酸酶具有特殊的空间结构，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）结合的其它营养物质,改善营养成分的吸收和利用。

动物体内植酸酶的来源有四种：①小肠粘膜处产生的植酸酶。

由于酶活太低，降解作用较弱，可以忽略不计；②大肠内微生物产生的植酸酶。

同小肠粘膜处产生的植酸酶酶活差不多，也可忽略不计；③植物性原料本身具有的植酸酶。

其活性受饲料热处理程度的影响，易失去活性；即使用作粉料，这部分酶活对植酸的降解亦并不具有实质性的意义；④外源添加的植酸酶[1]。

1植酸酶对养分利用率及畜禽生产性能的影响植物性饲料原料中大约60%～80%磷以植酸盐形式存在，表1中列出了一些常见饲料原料中植酸磷的含量。

在猪和鸡肠道内平均每摩尔植酸能够结合3～6 mol钙形成不溶性植酸钙，降低钙和磷利用率。

植酸还可络合微量元素使其难以被动物吸收利用，其中络合Zn2+和Cu2+能力最强。

此外，植酸对蛋白质和氨基酸吸收也存在负面作用。

在动物胃肠道内植酸能抑制胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用。

在酸性条件下，植酸的碱性磷酸基团结合赖氨酸、组氨酸和精氨酸等；在中性条件下，一些氨基酸的羧基还可与植酸、或与植酸结合的二价或三价金属离子络合形成植酸-蛋白质或植酸-金属离子-蛋白质复合物，从而降低蛋白质利用率。

原料总磷非植酸磷植酸磷占植酸的百分比玉米 0.28 0.08 71.5大麦 0.36 0.17 52.8麦麸 1.15 0.20 82.5豆粕（CP 44%） 0.65 0.27 58.5豆粕（CP 48%） 0.62 0.22 64.5棉子粕（CP 41%） 0.97 0.22 77.4菜籽粕（CP38%） 1.17 0.30 74.4葵花籽粕（CP 45%） 1.00 0.16 84表1 一些常见原料中植酸磷的含量（%）1.1 对磷钙及微量元素利用率的影响1.1.1 对磷钙利用率的影响董国忠等研究结果表明，添加植酸酶未减少生长期的养分排泄量，但使肥育期猪的粪中磷的排泄量减少34%[２]。

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。

0引言植酸化学名称是肌醇六磷酸酯，基本不能以游离状态存在。

植酸或植酸盐发现主要存于植物籽实中，是磷在植物中的主要储藏形式。

植酸一般与钙、镁、钾、钠、铁等离子结合成复合物，不溶于水，难以被单胃动物消化利用，直接排除体外，对环境形成较大污染，还影响机体对钙、锌、铁等矿物元素的吸收，并且还可螯合蛋白分子，严重降低了蛋白质的生物效价和利用率，属于一种广谱性的抗营养因子[1]。

大米、豆粕、麸皮、棉籽粕等饲料中所含2/3左右的磷以植酸磷形式储藏。

单胃动物消化道内难以分泌植酸酶，难以对植酸进行分解，所含磷也难以利用，与其结合的钙、镁、钾、钠、蛋白质与氨基酸等营养成分难以消化吸收，既浪费资源，又对环境形成污染[2]。

家禽养殖中急待解决饲料中植酸抗营养效果及粪污中磷含量对环境污染的问题。

植酸酶是一种磷酸单酯水解酶，属于酸性磷酸酶，可以水解植酸解放出无机磷。

国内外许多实验均证明,在饲料中拌入植酸酶,能够有效降解掉存于饲料中的植酸,改变无机磷形式,提升饲料中的植酸磷消化率,减少粪污中磷含量的排放,降低对环境的污染[3]。

同时也解除饲料中植酸的抗营养效果,所以饲料中加入植酸酶能够有效提高鸡对氨基酸、蛋白质等营养成分的消化利用率,还可以释放被植酸结合的各类矿物元素,进而促进鸡健康生长速率。

植酸酶作为一种绿色的饲料添加剂，不仅可以提高饲料的利用率,降低饲料原料成本，还能够减少对环境的污染[4]。

伴随着人们对环保意识的提高和养殖业的绿色发展,植酸酶的应用将会愈加广泛。

1植酸酶来源目前在植物、动物和微生物中均发现植酸酶的存在。

植酸酶最早于植物中发现。

许多植物中发现都含有植物源性植酸酶[5]。

当前已发现植酸酶于土豆、莴苣、大豆、菠菜、小麦、玉米、大麦、豌豆、蚕豆、黑麦、绿豆、白芥菜、萝卜、生莱和稻米等粮食植物或者籽实中存在，虽然植酸酶存于大多数植物的种子或花粉之中,但其酶活性却因为包淋斌（江西省抚州市广昌县畜牧兽医局，广昌344900）摘要：如何解决家禽养殖污染问题日益突显。

植酸酶在仔猪饲料中的应用在试验条件下，猪饲料中添加植酸酶，可而使总磷的消化率提高9～24百分点，磷的利用率提高50％～74％，猪的生长速度、饲料利用率、蛋白质及钙质矿物质元素的沉积都有不同的提高。

GLCromwell(1991)报道，500FTU／kg植酸酶使1／3的植酸磷被分解，猪粪磷排出量减少34％一54％。

添加500FTU／kg植酸酶使仔猪平均增质量提高l2％～l6％，饲料转化率提高6％，磷的利用率提高28％～84％。

添加l000FTU／kg植酸酶使玉米一豆粕中磷的利用率提高43％～57％。

Lei等(1993)报道，在体质量为8．18kg的断奶仔猪日粮中用750FTU／kg植酸酶替代全数无机磷后，显著提高磷沉积量，粪中磷排泄量也相应降低(P<0．001)，血液血液中同磷和钙及碱性磷酸酶活性均接近正常水平。

但要维持仔猪正常血清磷和钙水平，植酸酶的添加量需达到l250U／kg。

Young等(1993)报道，日粮中添加l000FTU／kg植酸酶，孕期仔猪的增质量速度、磷消化率、血清磷、大腿骨灰分和磷含量等指标与上臂添加0．17％无机磷相近。

Chiang等(1997)报道，用l000FTU／kg植酸酶全部替代体质量为20kg至育成期仔猪日粮中的无机磷，仍可维持仔猪正常生长和骨骸强度。

高春生等(2006)研究植酸酶对(21±2)日龄断奶仔猪生长性能及对植酸磷代谢的影响，结果发现，与对照组相比，试验组平均曰增质量提高，其中1000和1500FTU／kg植酸酶移除组差异显著，平均日采食数目升高，可提高断奶仔猪的生长性能和磷的吸收，降低料肉比。

陈文等(2006)试验表明，在不同能量水平的仔猪日粮中添加750FTU／kg植酸酶可提高长白×昌明杂交仔猪的生长性能，降低仔猪增质量的饲料精确度效率。

降低仔猪饲粮有效磷则降低仔猪的生长，但增加仔猪增质量的产品质量饲养成本。

0．26％的低钾饲粮中添加750FTU／kg植酸酶，仔猪的生长性能持平或高于0．36％的高磷饲粮。

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。

植酸酶在猪饲料中的应用陈晓珍2009082507【摘要】植酸酶是一种新型的可作为动物饲料添加剂的重要酶制剂。

对提高饲料中磷的利用率，提高动物的生产性能有重要的意义。

它是一种水解酶，能降解饲料中的抗营养因子植酸并释放出无机磷及与植酸结合的蛋白质、微量元素等，特别是提高了饲料中植酸磷的利用率，减少磷的排放量，降低环境中磷的污染，并能消除植酸的抗营养作用，提高饲料各种营养组分的消化利用率。

本文综述了植酸酶在猪饲料中的有关应用。

【关键词】植酸酶猪饲料应用植酸是植物性饲料中普遍存在的一种抗营养因子，植酸磷大部分难以被猪和禽所利用而随粪便排出体外，污染环境。

约10％左右的植酸磷可被猪利用。

由于单胃动物的消化道内缺乏植酸酶，不能很好地利用植物中的植酸磷，只能以添加无机磷的形式来满足单胃动物的磷需要量。

植酸酶可使植酸磷降解成肌醇和磷酸，从而减少饲料中磷酸氢钙等无机磷的添加量，另外，研究结果还发现了植酸酶的潜在营养价值：能够提高饲料中蛋白质和能量的消化率。

植酸酶的应用在一定的程度上能缓解我国磷资源的匮乏、减少磷资源的浪费、降低磷排放所带来的污染。

植酸酶是近年来出现的一种新型酶制剂，可水解植酸释放出可利用磷，从而减少单胃动物饲料中无机磷的使用量，以减少动物粪便中的磷对环境的污染。

在饲料中添加一定量的植酸酶,能促进仔猪生长,提高日增重和饲料转化率,而且能显著提高饲料中粗蛋白、灰分、钙和磷的消化率。

以植酸酶在猪饲料中的应用为例，本文就植酸酶的来源、抗营养特性以及各种在猪饲料中的作用做简要的介绍。

1植酸酶的来源1.1植酸酶的分类自然界的植酸酶来源有3种：动物肠道细胞、植物的种子和组织、微生物，其中微生物是植酸酶的主要来源。

目前分离出的植酸酶主要有两种：3一植酸酶和6一植酸酶前者最先水解的是肌3号碳原子位置的磷酸根。

主要存在于动物和微生物中：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。

到目前为止，己经从动物、植物和微生物等中分离出多种植酸酶基因。

植酸酶及其应用前景(综述)(续1)作者：张相鑫来源：《国外畜牧学·猪与禽》2020年第09期摘要：植物和微生物产生的植酸酶可催化难溶性植酸水解释放磷酸盐，从而使动物更容易获得磷酸盐。

本文对植酸酶的特点、生化特性及应用领域和前景进行论述。

在动物饲料中添加植酸酶可提高食品生产动物的产量，且不会增加矿物磷酸盐的额外成本。

土壤中的植酸酶可减少水体富营养化风险。

关键词：植酸;植酸酶;肌醇磷酸盐;植酸酶生产商;植酸酶的应用2 植酸酶的特性植酸酶属于磷酸酶类（EC 3.1.3.），可催化植酸盐水解去除无机磷酸盐。

这些酶主要来自植物、细菌和真菌。

许多种类的细菌和真菌含有3-植酸酶（EC 3.1.3.8），该酶从植酸第3个碳原子上的磷酸基团开始水解。

植物和大肠埃希菌均可表达6-植酸酶（EC 3.1.3.26），其首先水解第6个碳原子上的化学键。

3-植酸酶水解的终产物是L-肌醇-2-磷酸酯，而6-植酸酶可使底物完全去磷酸化。

此外，研究人员也鉴定出了5-植酸酶（EC 3.1.3.72），该酶从第5个碳原子处启动磷酸分解反应。

研究表明，酪氨酸磷酸酶（PTPLP）也具有植酸酶活性，可以使用肌醇多磷酸盐作为底物。

肌醇多磷酸盐的水解从肌醇的第3个或第4个碳原子开始，形成磷酸盐和肌醇-1，2-二磷酸。

根据结构和催化植酸磷酸盐分解机制的不同，植酸酶可被分为组氨酸酸性磷酸酶（Histidine Acidic Phosphatases，HAPs）、β-螺旋植酸酶（β-Propelleric Phytases，BPPs）、紫色酸性磷酸酶（Purple Acidic Phosphatases，PAPs）和具有植酸酶活性的酪氨酸磷酸酶。

HAPs含有保守的组氨酸氮端（N-）和碳端（C-）。

在催化过程中，酶的N-端和C-端彼此靠近形成催化中心，磷酸的两步分解发生在该催化中心。

大多数细菌和部分真菌如枝孢菌属（Cladosporium sp.）、黑曲霉菌（Aspergillus niger）、泡盛曲霉菌（Aspergillus awamori）和尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）能够分泌HAPs。

植酸酶的应用进展王增锋（环境与生命科学系生物技术052 510303231）摘要：植酸酶是可将植酸分解成无机磷和肌醇的一类酶,广泛用于饲料工业、食品工业和医药工业。

植酸酶是一种新型饲料添加剂,能提高单胃动物对植酸磷的利用, 降低粪便中磷的排泄量,降低植酸磷对环境的污染, 保护生态环境。

以植酸酶的应用有着非常重要的意义。

本文对植酸酶的理化性质与植酸酶的种类、来源、生物学特性及其在畜禽生产中的最新应用及食品中相关应用作了简要介绍，以及应用植酸酶制剂对饲料营养价值与畜禽生产性能的影响，并对其应用进行了展望。

关键词：植酸酶来源分类应用问题前景展望植酸酶(Phytase) ,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，是催化植酸和植酸盐水解成肌醇和磷酸（或磷酸盐）的一类酶的总称，能水解植酸最终释放出无机磷。

植酸酶是一种新型的微生物饲料添加剂,具有生物活性通过催化和水解将饲料中丰富的植酸及其络合物分解为能被畜禽利用的无机磷和肌醇,取代或减少在配合饲料中需要添加的无机磷。

植物中的磷大部分(60%-70%)以植酸磷的形式存在，人和单胃动物消化道中无植酸酶，饲料中大量的植酸磷不能被利用而随粪便排入环境，既浪费了资源，又对环境造成了磷污染，而且，植酸还是一种广谱性的抗营养因子。

近年来，植酸酶被广泛用于促进单胃动物的生长发育和提高饲料中磷的利用率，其研究对提高畜牧生产效益及降低环境污染有重要意义。

因而也成为近来看好的一种饲料添加剂,受到人们的普遍关注。

所有单胃动物生产都是以植物性日粮为基础,而植物性日粮中都含有大量的植酸将植酸酶添加到玉米、豆粕、谷物类食物中,可降低植酸、植酸盐的抗营养作用,又通过分解植酸,解除了对磷、钙、蛋白质、能量、微量元素、氨基酸和维生素等营养物质的络合作用,提高了饲料潜在的营养价值,相对降低了饲料成本, 减少单胃动物粪便中有机磷的排出量，减少对环境的污染。

使植酸酶在畜禽生产中得到了广泛应用。