高效植酸酶的選擇標(biāo)準(zhǔn)

劉正旭 唐彩琰

摘? 要：適宜植酸酶發(fā)生水解反應(yīng)的pH范圍、對(duì)胃蛋白酶的耐受性和水解反應(yīng)的速度是成為具有可靠的磷基礎(chǔ)值（matrix values）和超劑量特性的高效植酸酶的選擇標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：植酸酶;pH;胃蛋白酶;水解速度

中圖分類號(hào)：S816 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2020）03-0049-02

在飼料中添加外源性植酸酶的主要目的是釋放原料中與植酸緊密結(jié)合的磷（Phosphorous，P）。這不僅可以通過(guò)減少無(wú)機(jī)磷的添加量來(lái)降低飼料的成本，而且還可以通過(guò)降解飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子（如植酸）對(duì)動(dòng)物的生產(chǎn)性能產(chǎn)生有益的影響。在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，水解速度快的高效植酸酶有兩個(gè)重要益處：一是植酸酶分解植酸的速度越快，從植酸中釋放出的磷的數(shù)量就越多，需要向飼料中添加的無(wú)機(jī)磷的數(shù)量相應(yīng)地也就越少;二是由于植酸會(huì)與礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)甚至脂肪酸結(jié)合而具有抗?fàn)I養(yǎng)的作用，因此植酸更快地分解有利于提高上述營(yíng)養(yǎng)素的消化率，改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能。

適合植酸酶作用的pH范圍

眾所周知，植酸溶解后所含的磷酸鹽基團(tuán)才能被外源性植酸酶水解。植酸在pH低于4.0的環(huán)境（家禽的肌胃或其他動(dòng)物的胃）中具有良好的水溶性。然而，在pH較高的環(huán)境（如動(dòng)物的小腸）中，植酸會(huì)與鈣離子等陽(yáng)離子結(jié)合形成復(fù)合物。因此，優(yōu)質(zhì)高效的植酸酶在動(dòng)物消化道上端——pH自始至終介于2～4的酸性環(huán)境——具有高度的活性。

對(duì)胃蛋白酶的耐受性

胃蛋白酶是一種存在于家禽肌胃（或其他動(dòng)物的胃）中的蛋白酶，專司蛋白質(zhì)降解。由于植酸酶也屬于蛋白質(zhì)，它的活性可能會(huì)因胃中蛋白酶的作用而下降，然而動(dòng)物的胃是植酸酶發(fā)揮其最大作用的部位。研究表明，并非所有的植酸酶都能有效地抵抗胃蛋白酶的降解作用，這意味著盡管家禽的肌胃（或其他動(dòng)物的胃）擁有適合植酸酶作用的pH條件，但這些植酸酶在動(dòng)物的胃中仍無(wú)法發(fā)揮各自的全部功能。

水解植酸的速度

植酸酶水解植酸的最大速度（Vmax）很大程度上取決于它在發(fā)生水解作用時(shí)所適合的pH環(huán)境及對(duì)胃蛋白酶的耐受性，具體速度可通過(guò)體外酶解試驗(yàn)測(cè)定（即所謂的米氏動(dòng)力學(xué)研究）?？紤]到飼料在動(dòng)物胃中停留的時(shí)間較短，而植酸在胃中可溶解于溶液中且可被降解，顯然植酸酶水解作用的速度越快越好，否則將會(huì)影響植酸酶水解植酸的功效（圖1）。

1? 科學(xué)驗(yàn)證的植酸酶的磷基礎(chǔ)值

為了預(yù)測(cè)每一種植酸酶能減少飼料中無(wú)機(jī)磷的添加量，植酸酶的每一家生產(chǎn)商都會(huì)提供所產(chǎn)植酸酶的獨(dú)特的磷基礎(chǔ)值。這些產(chǎn)品的磷基礎(chǔ)值越高，配方師在制定最佳成本配方時(shí)對(duì)它的興趣就越大。然而，對(duì)配方師而言，生產(chǎn)商提供的每一種植酸酶的磷基礎(chǔ)值能夠100%正確極其重要。

許多對(duì)來(lái)稿采取同行評(píng)議的學(xué)術(shù)性雜志發(fā)表了多家獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)完成的試驗(yàn)結(jié)果，這些結(jié)果可為測(cè)定或比較植酸酶的磷基礎(chǔ)值提供一個(gè)充足且可靠的基礎(chǔ)。這些基礎(chǔ)值或許可被稱為“科學(xué)基礎(chǔ)值”，并與生產(chǎn)商提供的磷基礎(chǔ)值存在差異，后者可被稱為“供應(yīng)商基礎(chǔ)值”。例如，在科學(xué)文獻(xiàn)中，有關(guān)2002-2017年期間針對(duì)家禽進(jìn)行的此類研究表明，除了OptiPhos公司外，大多數(shù)植酸酶生產(chǎn)商都高估了其產(chǎn)品的磷基礎(chǔ)值，有的甚至高估了25%，因此，這可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物生產(chǎn)性能下降（圖2）。

2? 雙倍添加量的超劑量效應(yīng)

眾所周知，植酸可以通過(guò)與礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)和脂肪酸結(jié)合展現(xiàn)出抗?fàn)I養(yǎng)的特性，進(jìn)而阻止動(dòng)物對(duì)它的消化與吸收。因此，在提高動(dòng)物生產(chǎn)性能方面，水解速度快的高效植酸酶，如OptiPhos植酸酶，將能夠更快速地產(chǎn)生有益的作用，并且在雙倍添加時(shí)將會(huì)產(chǎn)生超劑量的效應(yīng)，而其他植酸酶需要添加正常劑量的3～4倍才能產(chǎn)生相同的效應(yīng)。

3? 結(jié)論

我們可以確信，每一種植酸酶具有的固有特性很大程度上是由其在動(dòng)物體內(nèi)的活性和對(duì)植酸的水解速度決定。因此，選擇在所有恰當(dāng)?shù)膒H范圍內(nèi)有活性、對(duì)胃蛋白酶有耐受性和可以高速水解植酸的植酸酶至關(guān)重要，可以確保從植酸中釋放出充足且數(shù)量穩(wěn)定的磷。植酸酶在上述三方面的評(píng)分越大，它的磷基礎(chǔ)值就越好且越穩(wěn)定，同時(shí)動(dòng)物的生產(chǎn)性能通過(guò)超劑量效應(yīng)提高的幅度也越大。

原題名：Criteria for selecting a fast phytase（英文）

原作者：Lode Nollet（Huvepharma公司）