在动物日粮中添加植酸酶,提高植酸磷的利用率和减少磷排放对环境的污染已日益普遍。现有的文献研究大多集中在添加植酸酶能够节约磷资源,对植酸酶潜在营养价值研究较少。此外,植酸酶的添加量比较混乱,精准化使用植酸酶还存在很多问题。有少量的研究表明:在肉鸡回肠外源植酸酶能够释放植酸结合的酶及酶的复合物,促进营养物质的消化利用,即添加植酸酶可以提高能量、蛋白质和氨基酸的消化利用率,节约蛋白资源,降低饲料成本。然而现在对植酸酶能够增加能量、蛋白质、氨基酸的利用率及其作用机制的研究较少。随着植酸酶价格的下降,植酸酶的添加量有加倍的趋势。高剂量的植酸酶对能量、蛋白质、氨基酸代谢影响的研究更应引起重视,本文就植酸酶对能量、蛋白质和氨基酸的影响作简要综述,以便为最大程度发挥植酸酶的潜力提供参考。
1 植酸酶对能量利用的影响
植酸酶能够提高能量的利用率,可能与植酸酶能够提高蛋白质、脂肪和淀粉消化率有关。Camden等在玉米-豆粕日粮里添加来自黑曲霉和来自细菌的植酸酶,结果表明:两种植酸酶都能提高肉鸡回肠中蛋白质(2.6%)、脂肪(3.5%)和淀粉(1.4%)的消化率。有学者认为,植酸可以直接与淀粉结合成复合物,或者间接与蛋白质和淀粉结合成植酸-蛋白质-淀粉复合物,从而通过抑制α-淀粉酶的活性降低淀粉的利用率。Gracia等都发现,植酸在消化道内抑制了α-淀粉酶的活性。家禽添加外源植酸酶后,植酸被植酸酶降解,提高了α-淀粉酶对淀粉的降解率。植酸酶能够提高脂肪利用率的机制与降低钙-植酸盐的形成有关。Cosgrove认为脂肪易与Ca/Mg-植酸盐结合成复合物。钙-植酸盐和脂肪参与家禽小肠内金属皂的形成,限制了脂肪的利用,特别是家禽对饱和脂肪酸的利用。Ravinran等报道,日粮中高水平钙易与植酸结合成钙-植酸盐,进而与脂肪形成难溶解的金属皂。因此,添加植酸酶提高脂肪的利用率,家禽的表观代谢能也显著提高。表1列举了国内外相关研究进展。
表1 添加植酸酶对肉鸡AME或AMEn的作用
|
参考文献 |
日粮类型 |
AME(MJ/kgDM) |
功效 |
植酸酶A.niger | ||
|
对照组 |
植酸酶组 |
MJ/kg |
% |
FTU/kg | ||
|
韩进诚(2008) |
玉米-豆粕 |
12.31 |
12.49 |
0.18 |
1.0 |
2000 |
|
Driver (2006) |
玉米-豆粕(AMEn) |
12.49 |
12.62 |
0.13 |
1.0 |
24000 |
|
花生粕 |
12.13 |
12.83 |
0.70 |
5.8 |
24000 | |
|
Farrell (1993) |
高粱(AMEn) |
12.80 |
13.10 |
0.30 |
2.3 |
750 |
|
Kocher (2003) |
小麦 |
14.88 |
14.96 |
0.08 |
0.5 |
600 |
|
高粱 |
16.15 |
16.18 |
0.03 |
0.2 |
600 | |
|
Namkung和Leeson (1999) |
玉米-豆粕(AMEn) |
11.89 |
12.16 |
0.27 |
2.3 |
1200 |
|
Ravindrant(1999b) |
小麦1 |
11.07 |
11.65 |
0.58 |
5.2 |
600 |
|
小麦2 |
13.55 |
14.17 |
0.62 |
4.6 |
600 | |
|
大麦 |
12.36 |
12.69 |
0.33 |
2.7 |
600 | |
|
Ravindrant (2000) |
小麦-粱(0.23%NPP) |
13.33 |
13.52 |
0.19 |
1.4 |
400+800 |
|
小麦-粱(0.45%NPP) |
12.67 |
13.38 |
0.71 |
4.6 |
400+800 | |
|
Ravindrant (2001) |
小麦-高粱 |
14.22 |
14.55 |
0.33 |
2.3 |
500 |
|
Selle(1999) |
高粱 |
12.46 |
12.87 |
0.41 |
3.3 |
600 |
|
Selle(2001) |
小麦制粒 |
14.2 |
14.1 |
-0.1 |
-0.7 |
600 |
|
Selle(2003) |
小麦-高粱 |
13.79 |
14.38 |
0.59 |
4.3 |
600 |
|
Selle(2005) |
小麦-高粱 |
14.22 |
14.56 |
0.34 |
2.4 |
600 |
|
Shirly和Edwards(2003) |
玉米-豆粕(AMEn) |
13.46 |
14.13 |
0.67 |
5.0 |
750 |
|
平均 |
13.27 |
13.64 |
0.36 |
2.8 |
662 | |
注:数据包含Selle(2007)和Ravindrant(2005)
2 植酸酶对蛋白质和氨基酸利用的影响
植酸抑制蛋白质和氨基酸消化利用的机制还不明确。Selle等认为:植酸在消化道内优先与蛋白质和氨基酸结合成二元复合物,难以被胃蛋白酶消化。Ravindran等认为:植酸能够增加内源氨基酸的损失。而添加植酸酶对上述的两种可能机制都有抑制作用,植酸酶优先水解日粮中的植酸,抑制植酸对蛋白质和氨基酸的螯合作用。当消化道内的pH值低于蛋白质的等电点时,植酸能够抑制日粮中必需氨基酸(赖氨酸、组氨酸、精氨酸)的吸收。在家禽腺胃的酸性条件下,植酸易与蛋白质结合成蛋白质-植酸复合物。
植酸刺激胃肠道内粘膜分泌,造成内源氨基酸流失。Cowieson等在肉鸡日粮中添加植酸酶后,内源氨基酸损失由112mg/48h降低到87mg/48h。主要原因可能是植酸抑制胃蛋白酶的活性,迫使胃肠道分泌更多的胃蛋白酶,来补偿对蛋白质的消化作用。最新研究表明,植酸和植酸酶通过对Na+依赖作用影响日粮氨基酸和内源氨基酸的重新吸收,钠泵活动减弱,氨基酸的吸收减少。无机磷主动吸收过程通过对Na+的依赖性实现。动物小肠中,Na+浓度梯度驱动磷的跨膜转运,同时需要肠道内NaPi-IIb转运蛋白参与。NaPi-IIb转运蛋白是目前在小肠中发现的唯一与磷吸收有关的转运蛋白,而在反刍动物(如羔羊)中, H+代替Na+浓度梯度成为小肠近端Pi跨膜转运驱动力。









