植酸酶及其生产概述

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1、植酸酶及其生产概述李大刚1张秉胜2张广民1（1东北农业大学动物营养研究所哈尔滨1500302大连翔大科技股份有限公司116620）磷在畜禽营养中发挥着重要的作用，是机体重婆的结构成分，同时参与机体诸多重要的生理、生化过程。例如，在能量代谢、碳水化合物代谢、氨基酸和脂肪代谢、神经组织代谢、骨骼生长以及脂肪和其他脂类运输方面起着重要作用。因此如果口粮中磷缺乏或不足，会引起生长缓慢或停滞，出现骨病，甚至死亡等严重后果。饲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为单胃动物所利用。而植酸嗨是一类催化植酸（肌醇六磷酸酯）及植酸盐

2、水解成无机磷和肌醉的酶的总称。植酸酶不但可以使单胃动物利用冇机磷，还町减少磷的排出，减轻环境污染，所以植酸酬引起众多科研工作者的广泛关注。1植酸酚的应用猪、禽等单胃动物饲料的主耍原料是玉米、豆粕、糠隸、棉籽粕、菜籽粕等，它们所含的磷大部分以植酸磷形式存在，占总磷的60%〜90%。但是单胃动物的饲料中，植酸具有强烈的抗营养作用，其原因是：（1）单胃动物缺乏分解植酸的酶类，因而无法利用植酸屮的磷。⑵由于植酸上的磷酸基团呈负电性，它与一些阳离子如Ca2+.Mg2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、Fe2+和K+等有很强的螯合能力，形成不溶性盐，从而影响畜

3、禽对这些矿物元素的吸收和利用，因而降低了这些矿质元素的生物效价。⑶植酸上的磷酸基凶还可以与饲料中的蛋门质、氨基酸、淀粉和脂质等物质上的阳离子妹团结合，使其溶解性降低，从而影响畜禽对这些营养物质的消化率，降低蛋1‘1质的生物有效件。（4）酸还可以与动物体内的蛋白质,如淀粉酶，胃蛋门酶，胰蛋门酶和酸性磷酸酶等结合，降低这些酶的活性，使整个日粮的养分利用率降低。（5）植酸对维生索也存在不利彩响。因此动物采食高植酸含量的饲料后常表现厌食、消瘦、繁殖机能衰退等。表1某些饲料原料中磷的含量及利用率（NRC,1994）植酸酶用于饲料，可以提高饲料中植酸磷的利用

4、率，减少磷的排放量，降低环境中磷的污染，并能解除植酸抗营养作用，从而提高饲料消化利川率。表1列举了儿种常川动物饲料原料中磷的存在形式和畜險利用情况，从表屮可以看出这些原料屮磷的利用率比较低。如果植酸磷能够被充分利用，则口粮屮的磷含量已基木町满足畜禽营养需要，可较少共至不用再额外添加无机磷。2植酸酶的分了生物学特性植酸酶属于磷酸单酯水解酶，是磷酶的一种特殊类型。植酸酶广泛分布于口然界，存在于微生物、植物和动物的组织中(1〕0植酸酚在这些有机休中的作用不同，植物屮的植酸晦在发芽过程屮被诱导，为牛长的幼苗提供磷和肌醇，后者是重要的牛长因子(2)；微生物

5、屮的植酸醜在冇机体磷饥饿时被诱$表达，促使周囤植物来源的植酸释放磷供给冇机体利用(3)；动物细胞中植酸酶的功能现不详。现在许多植酸酶己被克隆，如来白真菌黑Illi蒔、细菌大肠杆菌、哺乳动物的植酸酶筹。经鉴定这些酶都是单体蛋门，分子量在40〜lOOkDaZ间，冇广泛的底物特异性，序列有很大的差异,但一般具有高度保守的RIIGXRXP序列(4)怎么减肚子,C-末端IIis-A$p序列(I1Dmotif)等,参与催化反应(5)。3影响植酸酶的因素植酸酶的活性受许多因索影响，主要冇pH、温度、作用时间、抑制剂、激活剂及其自身來源等。3.1pH值、温度对植

6、酸悔活性的影响：植酸酶同其它酶一样，也冇酶作用的最适pH值和最适温度,一般最适pH范围为4.5〜6.0,温度最适范围为45〜60°C(6),当超过最适范围时，酚活性会迅速下降。3.2彩响植酸酶活性的因子：植酸酶活性受到许多金属离子的影响，如Fe2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+、Al34-等多价离子可与酶底物植酸发生络合作用，形成难溶的复合物,降低了植酸的有效浓度，从而反映出酶活性的减少(7)。MarkusWyss等(8)报道，磷酸、钥酸盐、氟化物、EDTA、和顺N-乙基丁烯等也可不同程度的抑制酶活性。王红宁等(9)报道低磷状态叩刃显提高植酸酶的

7、活性，而高磷则起抑制作用(当磷浓度达1.0mM时，酶活性被完全抑制)。4植酸酶的催化机制根据大肠杆菌植酸酶催化机制，人们推测植酸酶的反应机制为：(1)三肽RHG的粘宓酸残基，UIJM基中的正电荷直接与底物植酸的磷酸基团相互作用，使其对亲荷攻击更敏感。(2)在共价连接的磷•组氨酸屮间物屮，组氨酸残基作为亲荷物质。(3)0末端序列HD的天门冬氨酸残基提供质子给底物，释放磷。然而JanneKerovuo(5)等发现杆状菌植酸酶的催化机制却完全不同，它的稳定性和活性依赖于Ca24-离子。在酶中有6个Ca2+离子毛孔人怎么办,其中3个为高亲和性，与酚的稳定

8、性有关，另3个低亲和性的Ca2+离子调节酶的催化活性。植酸通过双降解途径产生三磷酸肌醇。途径一:嗨依次从3-位和1•位将磷酸盐水解下來，