植酸酶的研究进展及应用

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1、浙江大学动物科学学院研究生考试答卷纸（封面）高级动物营养学课程论文2011-11-2课程名祢学生姓名考试形式考试时间考试成绩任课教师签名浙江大学教务处制植酸酶的研究进展及应用摘要植酸酶作为一种环保型的饲料添加剂，逐渐被人们所认识，其可以使单胃动物更有效的利用饲料中的磷，降低粪便中磷的排放，减少对环境的污染，促进养殖业的健康发展。本文就植酸酶的來源、作用机理及其在生产屮的应用进行综述。关键词：植酸酶，单胃动物，添加剂，应用磷作为动物体必需的常量元索，摄取不足就会导致生产性能下降，酸碱失衡，严重者易患骨质疏松症或佝偻病。动物体的磷主要来自于饲料

2、屮，饲料屮的磷乂分为无机磷和有机磷，其中有机磷是以植酸磷的式存在，占植物性饲料总磷量的60%〜80%叭单胃动物（如猪和禽）消化道内缺乏分解消化植酸的酶，一方面饲料中需要补充无机磷；另一方面饲料中大量的植酸磷不能被利用而随粪便排人环境，既浪费了资源，又对环境造成污染。而且植酸还与其他一些矿物元索、蛋白质、氨基酸等络合，影响机体的吸收役随着人们对绿色食晶消费需求的增加和对畜牧业牛产与过程中牛态环境保护的重视，饲用酶制剂以其高效、安全、低成本等特点，已成为世界新型饲料添加剂研究和应用的热点。植酸酶是催化植酸（肌醇六磷酸）及植酸盐水解成肌醇与磷酸（

3、或磷酸盐）的一类酶的总称，它具有特殊的空间结构，能够依次分离植酸分子屮的磷，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。使植物性饲料中磷的利用率提高60%。粪便中磷的排出量减少40%,从而减少饲料屮磷的添加量，它述可降解植酸盐的抗营养作用，因此对提高畜牧生产效益及降低其对环境的污染有重要意义。1植酸酶的来源心。植酸酶来源广泛。主要包括植物、动物、微生物。1.1植物植酸酶植酸酶最早在植物中发现是在1907年。植物植酸酶的活力一般都较低。且随植物的种类不同而有很大茅别。植物植酸酶有2种性一种是存在于植物籽实中的6-

4、植酸酶，它首先催化无机磷酸盐从肌醇的6位上脱落。最终酯解整个植酸，即肌醇6-磷酸水解酶。另一种存在于植物组织屮，称3-植酸卿，它催化肌醇环使笫3位磷酸根从环上脱落(该过程需要镁离子协同)，即肌醇3-磷酸水解酶。植物性植酸酶最佳pH值为4〜6,小于3.5和大于7.5时则完全失活。不适合在单胃动物的酸性胃环境中起作用。而且植酸酶在植物中含量极低。因此，从应用角度出发,从20世纪60年代末植酸酶的研究转向了最适pH值为酸性上。即酸含量较高的微生物植酸晦。1.2动物植酸酶动物动物肠道细胞中的植酸酶是内源性植酸酶。低磷饲粮饲养的雏鸡可产生内源性植酸酶

5、⑹,但其含量较少且活性也低。在哺乳动物的小肠以及脊椎动物的红血球和血浆原生质中也存在着植酸酶⑴。此外，牛等反刍动物的瘤胃中植酸酶活性较高，这可能是瘤胃屮的微生物可产生植酸酶的缘故。动物来源的植酸酶含量少且活性低，很难进行分离纯化和性质分析，因此，人们对动物來源的植酸酶研究较少⑺。1.3微生物植酸酶除了动物和植物可以产生植酸酶外。真菌、细菌、酵母、瘤胃和土壤微生物也能产生植酸酶⑻。从1911年Golden发现微生物也可以产生植酸酶以來.人们陆续从自然界许多微牛物屮分离到植酸酶。细菌屮产植酸酶的有枯草芽砲杆菌(Bac订lussubtilis)、

6、大肠杆菌(EscherichiacoH)、假单抱菌(Pseudomonas)、Klebsiella等。现已冇超过200株产植酸酶的丝状真菌被分离到，多数屈于曲霉(Aspergillus)>毛霉(Mucor)青霉(Penidllum)和根霉(Rhizopus),大多分离的菌株均有较高的酶活，其中最活跃的产酶菌株是黑曲霉(A.niger),而无花果曲霉(A.fjcium)的产酶效率最高,其他曲霉如白曲霉(Acandidus)、黄曲霉(A.flavus)>和A.repens所产胞外酶活性也相当高。一般而言，丝状真菌植酸酶是胞外酶.容易分离捉纯，I

7、何细菌植酸酶往往是胞内酶(除氏Subtilis和肠杆菌屈Entcrobactcr外)。相对于细菌和丝状真菌，酵母菌植酸酶的报道很少，主要是啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和Saccharomycescastelliio其中s.castellii的产酶活性在酵母菌小较高。口前已知微生物植酸酶是3-磷酸酶，屈于组氨酸酸性磷酸酶，是一种糖基化蛋口，分了量约45〜60KDo20世纪90年代以來，随着生物技术和发酵工程的发展。采用DNA重组技术使植酸酶的活性得到了大幅度提高。降低了生产成率，为植酸酶的进一步应用提供了基础⑷。

8、2、植酸酶的作用机理植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸或磷酸盐的一类酶的总称。植酸酶将植酸分了上的磷酸基团逐个切下，形成屮问产物肌醇五磷酸、肌醇四磷酸、肌醇三磷酸、肌醇二磷