制剂学技术提高植酸酶热稳定性的研究进展

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1、制剂学技术提高植酸醜热稳左性的研究进展摘要植酸酶作为一种生物烈饲料添加剂对提高饲料中磷的利用率、动物的生产性能及减轻动物高磷排汕物对环境的污染具有重要意义，因此，植酸酶的研究有重要的科学和实用价值。但由于其热稳定性差，推广和应用受到了限制。关键词植酸陆热稳定性制剂学植酸酶称为肌醇六磷酸酶，属于磷酸单酯水解酶，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。植酸酶是一种重要的工业酶，是近年來岀现的i种新型绿色添加剂，添加到动物饲料中，主要用于猪和家禽，并在一定程度上应用于鱼。植酸酶作为单胃动物饲料添加剂使用时，可以

2、使植物性饲料磷的利用率提高60%,减少饲料屮无机磷的添加量，降低饲料成本；能够使动物粪便中无机磷的排出量减少40%,降低磷对环境的污染，保护环境并可改善可用性矿物质、微量元素、氨基酸和能源；还可以解除植酸对金属离了和蛋白质的螯合作用，提高机体对蛋白质和多种微量元素的利用率，促进动物生长发育，提高生产性能。植酸酶的抗逆性，尤其是热稳定性不能满足饲料及饲料加工的要求，成为制约植酸酶推广应用的重要限制性因素込一。鉴于植酸酶对提高畜牧业生产效益和降低磷对环境的污染有重要意义，提高植酸酶的耐热性成为科研领域研究的新热点。1影响植酸

3、酶产品热稳定性的因索1.1植酸酶菌株从烟曲霉和黑1111霉中分离的植酸酶添加到饲料中，在制粒温度为75°C时，这2种植酸陆在颗粒饲料「I'的活性回收率是相似的；但在制粒温度为85°C时，来自黑曲霉的植酸酶活性比來自烟曲霉的植酸酶活性要丧火得更多。1.2制粒过程制粒过程中的高温、高湿和挤压是造成植酸酶活性损失的关键因素：1)高温引起他蛋白分子中氢键和疏水键断裂，从而改变酶分了的构象，使酶失活。生物酶制剂热稳定性差，易失活，在常温条件下长期存放的干燥晦粉也易失活。颗粒温度达到84或87°C时，则酶的活性丧失17%或54%；2

4、)RPIgamnazarov等(1999)指出，植酸酶去折叠温度与水分活度相关。完全干燥的植酸酶去折叠温度为165°C；含12%的水分时去折叠温度迅速降为95°C；含16%的水分时去折叠温度降为88〜90°C。在制粒时，湿与热同时起作用。相比十热，湿热更具穿透性，更能够穿透到植酸酶内部，破坏酶的三维结构；3)高压能改变酶蛋口的空间多维结构而导致酶变性。1.3动物消化道pH酶的活性具有确定的最适pH,pH的变化可引起酶中基团的解离，导致酶结构变化，从而影响酶的活性。动物消化道内有一条适合生化反应进行的pH谱线。Lindbe

5、rg(2007)报道，猪口粮中添加植酸酚后，在胃屮可检测到总酶活超过50%,极显著高于小肠前段和后段。1.4植酸酶产品的剂型植酸酶产品包括，液体酚、粉酶、普通颗粒酶和包被空颗粒陆。液体陆的热稳定性差，但它是在制粒后喷涂在颗粒表而，因此避免制粒中湿热破坏。粉酶完全暴露在湿热环境中，热稳定性较差。普通颗粒酶隔离分了与外界接触，一定程度上提高植酸酶的热稳定性。包被颗粒臨是将成型后的颗粒植酸酶采用包衣剂，在表血形成一层坚固而易溶的薄膜，使植酸酶颗粒与外界隔离，同时避免饲料中矿物元素等对酶活的破坏，耐高温水平也有一定提高，热稳定性

6、最强，使用范围更广。Eeckhout等(2000)研究发现，在82°C条件下，猪饲料中颗粒植酸酶的活性保留值为60%。而N0V0和BASF公司主产的包被颗粒植酸酶在85°C下处理30s,酶活性保留率约达到70%；而对照组是未经包被的酶粉，其酶活保留率仅为20%。2制剂学技术提高植酸酶热稳定的方法提高植酸酚热稳定性常用的方法有以下儿种：1)自然选择法：即筛选I耐高温菌种释放的植酸酶；2)固定化包埋：将酶固定在不溶性载体上，从而稳定酶构象，消除逆性因了的变形作用，从而提高植酸酶稳定性；3)蛋白质工程法：即通过基因工程重组得到

7、耐高温酚的基因，再表达获得热稳定性植酸酶；4)化学修饰法：通过化学试剂特界•性修饰酶活性中心的某个或某类氨基酸，从而稳定蛋白质的构象，提高其耐热性；5)制剂学方法：通过向植酸酶溶液添加稳定剂、将植酸酶为载体结合制成普通颗粒、将植酸酶颗粒进行液体后喷涂和包被等制剂学技术來提高植酸酶的热稳定性。1.1添加稳定剂1)盐。盐的添加能显著改善酶的热稳定性，因为盐类主要存在离子键作用，当陆的活性中心含有离子作为配位体时，降低分子内静电排斥作用，增加酶的稳定性。另外，盐可作为水分了的替代物占据水的位置，排除B由水对酶造成的不稳定影响。

8、盐的种类和质量浓度也会影响到植酸酶的热稳定性。据报道，阳离子的稳定化作用是(CH3)4>N1I4+>KNa+>Mg2+>Ca2+>Ba2+,阴离了是SO42->C1>Br>N03因此，一般采用的无机盐有MgSO4、(NHso4、CaSO4、CaCl2、MgCl2和NaCl等。Ha等(2000)研究一种新的热稳定性的植