植酸酶及其生產(chǎn)概述

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1、植酸酶及其生產(chǎn)概述李大剛1張秉勝2張廣民1（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)研究所哈爾濱1500302大連翔大科技股份有限公司116620）磷在畜禽營養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用，是機體重婆的結(jié)構(gòu)成分，同時參與機體諸多重要的生理、生化過程。例如，在能量代謝、碳水化合物代謝、氨基酸和脂肪代謝、神經(jīng)組織代謝、骨骼生長以及脂肪和其他脂類運輸方面起著重要作用。因此如果口糧中磷缺乏或不足，會引起生長緩慢或停滯，出現(xiàn)骨病，甚至死亡等嚴重后果。飼料原料中含有大量的磷，但一般谷物中60%以上的磷以植酸磷形式存在而不能為單胃動物所利用。而植酸嗨是一類催化植酸（肌醇六磷酸酯）及植酸鹽

2、水解成無機磷和肌醉的酶的總稱。植酸酶不但可以使單胃動物利用冇機磷，還町減少磷的排出，減輕環(huán)境污染，所以植酸酬引起眾多科研工作者的廣泛關(guān)注。1植酸酚的應(yīng)用豬、禽等單胃動物飼料的主耍原料是玉米、豆粕、糠隸、棉籽粕、菜籽粕等，它們所含的磷大部分以植酸磷形式存在，占總磷的60%?90%。但是單胃動物的飼料中，植酸具有強烈的抗營養(yǎng)作用，其原因是：（1）單胃動物缺乏分解植酸的酶類，因而無法利用植酸屮的磷。⑵由于植酸上的磷酸基團呈負電性，它與一些陽離子如Ca2+.Mg2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、Fe2+和K+等有很強的螯合能力，形成不溶性鹽，從而影響畜

3、禽對這些礦物元素的吸收和利用，因而降低了這些礦質(zhì)元素的生物效價。⑶植酸上的磷酸基兇還可以與飼料中的蛋門質(zhì)、氨基酸、淀粉和脂質(zhì)等物質(zhì)上的陽離子妹團結(jié)合，使其溶解性降低，從而影響畜禽對這些營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，降低蛋1‘1質(zhì)的生物有效件。（4）酸還可以與動物體內(nèi)的蛋白質(zhì),如淀粉酶，胃蛋門酶，胰蛋門酶和酸性磷酸酶等結(jié)合，降低這些酶的活性，使整個日糧的養(yǎng)分利用率降低。（5）植酸對維生索也存在不利彩響。因此動物采食高植酸含量的飼料后常表現(xiàn)厭食、消瘦、繁殖機能衰退等。表1某些飼料原料中磷的含量及利用率（NRC,1994）植酸酶用于飼料，可以提高飼料中植酸磷的利用

4、率，減少磷的排放量，降低環(huán)境中磷的污染，并能解除植酸抗營養(yǎng)作用，從而提高飼料消化利川率。表1列舉了兒種常川動物飼料原料中磷的存在形式和畜險利用情況，從表屮可以看出這些原料屮磷的利用率比較低。如果植酸磷能夠被充分利用，則口糧屮的磷含量已基木町滿足畜禽營養(yǎng)需要，可較少共至不用再額外添加無機磷。2植酸酶的分了生物學(xué)特性植酸酶屬于磷酸單酯水解酶，是磷酶的一種特殊類型。植酸酶廣泛分布于口然界，存在于微生物、植物和動物的組織中(1〕0植酸酚在這些有機休中的作用不同，植物屮的植酸晦在發(fā)芽過程屮被誘導(dǎo)，為牛長的幼苗提供磷和肌醇，后者是重要的牛長因子(2)；微生物

5、屮的植酸醜在冇機體磷饑餓時被誘$表達，促使周囤植物來源的植酸釋放磷供給冇機體利用(3)；動物細胞中植酸酶的功能現(xiàn)不詳?，F(xiàn)在許多植酸酶己被克隆，如來白真菌黑Illi蒔、細菌大腸桿菌、哺乳動物的植酸酶籌。經(jīng)鑒定這些酶都是單體蛋門，分子量在40?lOOkDaZ間，冇廣泛的底物特異性，序列有很大的差異,但一般具有高度保守的RIIGXRXP序列(4)怎么減肚子,C-末端IIis-A$p序列(I1Dmotif)等,參與催化反應(yīng)(5)。3影響植酸酶的因素植酸酶的活性受許多因索影響，主要冇pH、溫度、作用時間、抑制劑、激活劑及其自身來源等。3.1pH值、溫度對植

6、酸悔活性的影響：植酸酶同其它酶一樣，也冇酶作用的最適pH值和最適溫度,一般最適pH范圍為4.5?6.0,溫度最適范圍為45?60°C(6),當超過最適范圍時，酚活性會迅速下降。3.2彩響植酸酶活性的因子：植酸酶活性受到許多金屬離子的影響，如Fe2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+、Al34-等多價離子可與酶底物植酸發(fā)生絡(luò)合作用，形成難溶的復(fù)合物,降低了植酸的有效濃度，從而反映出酶活性的減少(7)。MarkusWyss等(8)報道，磷酸、鑰酸鹽、氟化物、EDTA、和順N-乙基丁烯等也可不同程度的抑制酶活性。王紅寧等(9)報道低磷狀態(tài)叩刃顯提高植酸酶的

7、活性，而高磷則起抑制作用(當磷濃度達1.0mM時，酶活性被完全抑制)。4植酸酶的催化機制根據(jù)大腸桿菌植酸酶催化機制，人們推測植酸酶的反應(yīng)機制為：(1)三肽RHG的粘宓酸殘基，UIJM基中的正電荷直接與底物植酸的磷酸基團相互作用，使其對親荷攻擊更敏感。(2)在共價連接的磷?組氨酸屮間物屮，組氨酸殘基作為親荷物質(zhì)。(3)0末端序列HD的天門冬氨酸殘基提供質(zhì)子給底物，釋放磷。然而JanneKerovuo(5)等發(fā)現(xiàn)桿狀菌植酸酶的催化機制卻完全不同，它的穩(wěn)定性和活性依賴于Ca24-離子。在酶中有6個Ca2+離子毛孔人怎么辦,其中3個為高親和性，與酚的穩(wěn)定

8、性有關(guān)，另3個低親和性的Ca2+離子調(diào)節(jié)酶的催化活性。植酸通過雙降解途徑產(chǎn)生三磷酸肌醇。途徑一:嗨依次從3-位和1?位將磷酸鹽水解下來，