植酸酶的研究進(jìn)展及應(yīng)用

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1、浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院研究生考試答卷紙（封面）高級(jí)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)課程論文2011-11-2課程名禰學(xué)生姓名考試形式考試時(shí)間考試成績(jī)?nèi)握n教師簽名浙江大學(xué)教務(wù)處制植酸酶的研究進(jìn)展及應(yīng)用摘要植酸酶作為一種環(huán)保型的飼料添加劑，逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，其可以使單胃動(dòng)物更有效的利用飼料中的磷，降低糞便中磷的排放，減少對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。本文就植酸酶的來(lái)源、作用機(jī)理及其在生產(chǎn)屮的應(yīng)用進(jìn)行綜述。關(guān)鍵詞：植酸酶，單胃動(dòng)物，添加劑，應(yīng)用磷作為動(dòng)物體必需的常量元索，攝取不足就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)性能下降，酸堿失衡，嚴(yán)重者易患骨質(zhì)疏松癥或佝僂病。動(dòng)物體的磷主要來(lái)自于飼料

2、屮，飼料屮的磷乂分為無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷，其中有機(jī)磷是以植酸磷的式存在，占植物性飼料總磷量的60%?80%叭單胃動(dòng)物（如豬和禽）消化道內(nèi)缺乏分解消化植酸的酶，一方面飼料中需要補(bǔ)充無(wú)機(jī)磷；另一方面飼料中大量的植酸磷不能被利用而隨糞便排人環(huán)境，既浪費(fèi)了資源，又對(duì)環(huán)境造成污染。而且植酸還與其他一些礦物元索、蛋白質(zhì)、氨基酸等絡(luò)合，影響機(jī)體的吸收役隨著人們對(duì)綠色食晶消費(fèi)需求的增加和對(duì)畜牧業(yè)牛產(chǎn)與過(guò)程中牛態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視，飼用酶制劑以其高效、安全、低成本等特點(diǎn)，已成為世界新型飼料添加劑研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。植酸酶是催化植酸（肌醇六磷酸）及植酸鹽水解成肌醇與磷酸（

3、或磷酸鹽）的一類酶的總稱，它具有特殊的空間結(jié)構(gòu)，能夠依次分離植酸分子屮的磷，將植酸（鹽）降解為肌醇和無(wú)機(jī)磷，同時(shí)釋放出與植酸（鹽）結(jié)合的其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。使植物性飼料中磷的利用率提高60%。糞便中磷的排出量減少40%,從而減少飼料屮磷的添加量，它述可降解植酸鹽的抗?fàn)I養(yǎng)作用，因此對(duì)提高畜牧生產(chǎn)效益及降低其對(duì)環(huán)境的污染有重要意義。1植酸酶的來(lái)源心。植酸酶來(lái)源廣泛。主要包括植物、動(dòng)物、微生物。1.1植物植酸酶植酸酶最早在植物中發(fā)現(xiàn)是在1907年。植物植酸酶的活力一般都較低。且隨植物的種類不同而有很大茅別。植物植酸酶有2種性一種是存在于植物籽實(shí)中的6-

4、植酸酶，它首先催化無(wú)機(jī)磷酸鹽從肌醇的6位上脫落。最終酯解整個(gè)植酸，即肌醇6-磷酸水解酶。另一種存在于植物組織屮，稱3-植酸卿，它催化肌醇環(huán)使笫3位磷酸根從環(huán)上脫落(該過(guò)程需要鎂離子協(xié)同)，即肌醇3-磷酸水解酶。植物性植酸酶最佳pH值為4?6,小于3.5和大于7.5時(shí)則完全失活。不適合在單胃動(dòng)物的酸性胃環(huán)境中起作用。而且植酸酶在植物中含量極低。因此，從應(yīng)用角度出發(fā),從20世紀(jì)60年代末植酸酶的研究轉(zhuǎn)向了最適pH值為酸性上。即酸含量較高的微生物植酸晦。1.2動(dòng)物植酸酶動(dòng)物動(dòng)物腸道細(xì)胞中的植酸酶是內(nèi)源性植酸酶。低磷飼糧飼養(yǎng)的雛雞可產(chǎn)生內(nèi)源性植酸酶

5、⑹,但其含量較少且活性也低。在哺乳動(dòng)物的小腸以及脊椎動(dòng)物的紅血球和血漿原生質(zhì)中也存在著植酸酶⑴。此外，牛等反芻動(dòng)物的瘤胃中植酸酶活性較高，這可能是瘤胃屮的微生物可產(chǎn)生植酸酶的緣故。動(dòng)物來(lái)源的植酸酶含量少且活性低，很難進(jìn)行分離純化和性質(zhì)分析，因此，人們對(duì)動(dòng)物來(lái)源的植酸酶研究較少⑺。1.3微生物植酸酶除了動(dòng)物和植物可以產(chǎn)生植酸酶外。真菌、細(xì)菌、酵母、瘤胃和土壤微生物也能產(chǎn)生植酸酶⑻。從1911年Golden發(fā)現(xiàn)微生物也可以產(chǎn)生植酸酶以來(lái).人們陸續(xù)從自然界許多微牛物屮分離到植酸酶。細(xì)菌屮產(chǎn)植酸酶的有枯草芽砲桿菌(Bac訂lussubtilis)、

6、大腸桿菌(EscherichiacoH)、假單抱菌(Pseudomonas)、Klebsiella等?，F(xiàn)已冇超過(guò)200株產(chǎn)植酸酶的絲狀真菌被分離到，多數(shù)屈于曲霉(Aspergillus)>毛霉(Mucor)青霉(Penidllum)和根霉(Rhizopus),大多分離的菌株均有較高的酶活，其中最活躍的產(chǎn)酶菌株是黑曲霉(A.niger),而無(wú)花果曲霉(A.fjcium)的產(chǎn)酶效率最高,其他曲霉如白曲霉(Acandidus)、黃曲霉(A.flavus)>和A.repens所產(chǎn)胞外酶活性也相當(dāng)高。一般而言，絲狀真菌植酸酶是胞外酶.容易分離捉純，I

7、何細(xì)菌植酸酶往往是胞內(nèi)酶(除氏Subtilis和腸桿菌屈Entcrobactcr外)。相對(duì)于細(xì)菌和絲狀真菌，酵母菌植酸酶的報(bào)道很少，主要是啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和Saccharomycescastelliio其中s.castellii的產(chǎn)酶活性在酵母菌小較高?？谇耙阎⑸镏菜崦甘?-磷酸酶，屈于組氨酸酸性磷酸酶，是一種糖基化蛋口，分了量約45?60KDo20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著生物技術(shù)和發(fā)酵工程的發(fā)展。采用DNA重組技術(shù)使植酸酶的活性得到了大幅度提高。降低了生產(chǎn)成率，為植酸酶的進(jìn)一步應(yīng)用提供了基礎(chǔ)⑷。

8、2、植酸酶的作用機(jī)理植酸酶是催化植酸及植酸鹽水解成肌醇與磷酸或磷酸鹽的一類酶的總稱。植酸酶將植酸分了上的磷酸基團(tuán)逐個(gè)切下，形成屮問(wèn)產(chǎn)物肌醇五磷酸、肌醇四磷酸、肌醇三磷酸、肌醇二磷