植酸酶的研究進(jìn)展【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述生物工程植酸酶的研究進(jìn)展摘要:植物中的磷大部分以植酸磷的形式存在，磷是各種動物必需的一種礦物元素, 單胃動物消化道屮無法分泌內(nèi)源性植酸酶，單胃動物常用的植物性飼料屮約有的磷是以 穩(wěn)定的植酸鹽復(fù)合物形式存在的，不能被分解利用，既浪費(fèi)資源，又對環(huán)境造成了磷污 染，植酸酶主要應(yīng)用在飼料上，以分解飼料中的植酸鹽，使具中的磷被動物充分利用， 提高飼料的營養(yǎng)價(jià)值，同吋也保護(hù)了環(huán)境。植酸iw能夠把植酸徹底水解成肌醇和磷酸鹽, 提高植物性飼料中磷的利用率，同時(shí)也降低了糞便中有機(jī)磷的含量，減少了環(huán)境污染。 植酸酶添加劑冇助于捉高礦物質(zhì)和微量元素的利用率，植酸酶不僅可用作動物飼料添加 劑，同樣可用

2、于食品添加劑。關(guān)鍵詞：植酸；磷；植酸酶；飼料；環(huán)境植酸學(xué)名為六磷酸肌醇，它是一種淡黃色或淡褐色的黏稠液體，溶于水、乙醇和丙 酮。是牛物體中磷元素的最主要的儲存形式。植物中的磷大部分（60%70%）以植酸磷的 形式存在，單胃動物消化道屮無法分泌內(nèi)源性植酸酶，飼料屮大量的植酸磷不能被利用 而隨糞便排入環(huán)境，既浪費(fèi)資源，又對環(huán)境造成了磷污染，在加上植酸可以螯合鋅、鈣、 鎂等金屬離子、氨基酸以及一些功能蛋白質(zhì)，形成了穩(wěn)定的不溶性復(fù)合物，抑制它們的 生物活性，因此對動物的正常代謝造成很大的影響。為了滿足家禽對磷的營養(yǎng)需要普遍采用的是在飼料中添加可利用的飼料無機(jī)磷一 磷酸氫鈣等，但帶來的問題是一方而消耗了

3、大量的寶貴的磷礦資源，另一方而飼料中大 量未被消化的磷被排出動物體外，并對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。植酸酶能夠把植酸徹底水解成肌醇和磷酸鹽，從而提高了磷元索的利用率，提高植 物性飼料屮磷的利用率，釋放許多有益的金屬離子，減少只算的抗?fàn)I養(yǎng)作用，同吋也降 低了糞便中有機(jī)磷的含量，減少了環(huán)境污染。在國外，植酸酶在生產(chǎn)技術(shù)上已取得了突破性的進(jìn)展，并己冇產(chǎn)品投放市場。我國 飼料工業(yè)也將植酸酶的開發(fā)為一個(gè)專項(xiàng)的發(fā)展規(guī)劃。目麗，植酸酶的研究及其在雞、豬 fi糧中的應(yīng)用已成為飼料工業(yè)部門和養(yǎng)殖業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。1、植酸酶的發(fā)展歷程1907年在米糠中首先發(fā)現(xiàn)了植酸酶，之后對生物內(nèi)的植酸酶進(jìn)行了長期的研究。到 1911年

4、，發(fā)現(xiàn)微生物也可產(chǎn)生植酸酶，首先在小鼠體內(nèi)證明了植酸經(jīng)植酸酶分解后產(chǎn)生 的肌醇和磷進(jìn)人血液循環(huán)。到目前為止，人們已經(jīng)知道植酸酶存在于細(xì)菌、真菌及植物 中，如殼類、豆類種子、花粉等。另外，在脊椎動物的紅血球及哺乳動物中也發(fā)現(xiàn)有少 量的植酸酶存在。目前植酸酶最冇發(fā)展前途的思路是通過基因工程的手段克隆植酸酶基因，然后在生 物反應(yīng)器中進(jìn)行高效表達(dá)，以解決植酸酶在原始天然材料中含量太低而難以大量提取的 問題或在分子水平上改造植酸酶基因，從而改變植酸酶的酶學(xué)性質(zhì)，捉高在飼料屮的有 效性加強(qiáng)植酸酶固態(tài)發(fā)酵的研究，通過誘變處理和條件優(yōu)化，提高菌株在固態(tài)發(fā)酵時(shí)植 酸酶的水平，同時(shí)兼冇一定量的其它酶系如纖維索酶、

5、酸性蛋白酶等。2、植酸酶在食品工業(yè)屮的應(yīng)用植酸酶是一種新型的食品添加劑，能夠降低食物中的植酸而提高磷、鋅、鈣、鐵等 的吸收率。酶活性因植物的種類不同而冇著很大差異，黑麥、小麥、大麥和小麥就農(nóng)作 物中的植酸酶活性很高，而玉米、燕麥和大豆餅中的植酸酶活性反而很低，有的甚至沒 冇活性，通常在這領(lǐng)域的研究主要集中在改善人體對礦物質(zhì)的吸收和提高食品加工技 術(shù)。(1) 改善人體對礦物質(zhì)的吸收在谷類和豆制品屮，植酸能抑制鐵的吸收。研究發(fā)現(xiàn)，六磷酸肌醇和五磷酸肌醇都 可抑制鐵的吸收。三磷酸肌醇和四磷酸肌醇單獨(dú)時(shí)沒有這種副作用，但當(dāng)與六磷酸肌醇 和五磷酸肌醇共存時(shí)將會加強(qiáng)對鐵的抑制。這與人體缺鐵有很人聯(lián)系，如嬰

6、兒普遍缺鐵, 在孕育期的婦女和素食者屮缺鐵的現(xiàn)象更為嚴(yán)重。因此，為提高谷物及豆制品屮鐵的吸 收，最好將肌醇磷酸鹽降解為比三磷酸肌醇低的肌醇磷酸鹽形式。(2) 捉咼食品加l技術(shù)有些食品加工方法如烹飪、熱水煮、發(fā)酵、浸泡等可以減少或除去豆制品中相當(dāng)多 的植酸。研究表明使用植酸酶減少食物中植酸的含量可能會更冇效。小麥本身含冇植酸 晦，可以降解部分植酸卿，但降解量有限。研究發(fā)現(xiàn)，在面粉中加入植酸卿，植酸幾乎 可以被完全降解，可以大大提高植酸的降解率。人的小腸中，植酸酶的活性極低，難以 利用植酸鹽，在而團(tuán)屮加入同位素鐵，通過測定人血液紅細(xì)胞屮的鐵含量來檢測植酸酶 對鐵吸收的影響，發(fā)現(xiàn)在面團(tuán)中加入黑曲霉植

7、酸酶，鐵的吸收率從14.3%提高到6.1 %, 提高了 98 %。因此，在面團(tuán)中添加植酸酶可大大提高植酸酶的降解率。3、植酸酶在仔豬飼料屮的應(yīng)用研究表明，500 ftu/ kg植酸酶使1/3的植酸磷被分解，從而豬糞磷排出量減少 34 %54 %。也使仔豬平均增質(zhì)量捉高12%16 %,飼料轉(zhuǎn)化率捉高了 6% ,磷的利用 率提高了 28 %-84 %。添加1000 ftu/ kg植酸酶使玉米豆粕中磷的利用率提高了 43 %-57 %o在質(zhì)量為&18 kg斷奶仔豬日糧屮用750 ftu/ kg植酸酶替代全部的無機(jī)磷 后，顯著地提高了磷沉積量，糞中磷排泄量也隨z降低，血液中磷和鈣及堿性磷酸酶活

8、 性均接近正常水平。但要維持仔豬正常血清磷和鈣水平，植酸酶的添加量需達(dá)到1250 u/ kgo若在不同能量水平的仔豬日糧中添加750 ftu/kg植酸酶，可以提高長口 x榮昌雜 交仔豬的生長性能，也可降低仔豬增質(zhì)量的飼料成本。(4) 植酸酶在生長豬飼料中的應(yīng)用最新研究表明，在生長豬h糧中只降低磷含量添加植酸酶不能夠使生長豬的生產(chǎn)性 能達(dá)到正常水平，隨著磷水平的降低，應(yīng)該同吋降低鈣水平，從動物采食量和生長速度 及血液生化指標(biāo)綜合考慮比較適宜的鈣和磷比為1.4： lo在玉米豆粕型h糧屮添加植酸酶時(shí)，不同磷水平和鈣磷比對生長肥冇豬生產(chǎn)性能 的影響，在日糧中添加植酸酶降低日糧磷水平，生長期內(nèi)平均口增質(zhì)

9、量有所升高但差異 不顯著，而料重比下降。在肥育期內(nèi)，平均f1壇質(zhì)量隨磷水平的升高而降低，這口j能是 由于添加植酸卿，降低日糧屮磷水平，提高植酸酶的效力，同樣促進(jìn)蛋白質(zhì)及微量元索 等其他營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。(5) 植酸酶在雞飼料中的應(yīng)用研究表明，在雞的飼料中家植酸酶添加劑，雞的生長速度加快，并能有效地提高飼 料轉(zhuǎn)化率和磷利用率，還不僅提高磷的利用率，而且增強(qiáng)了雞對高溫的承受能力。(6) 植酸酶在蛋雞飼料屮的應(yīng)用添加植酸酶到蛋雞飼料中，使排泄磷大幅度降低，表現(xiàn)了植酸酶將植物性飼料中 的植酸水解，釋放出雞可吸收的磷。在產(chǎn)蛋雞飼糧屮添加300 iu/ kg植酸酶可以達(dá)到添 加1. 3 %的磷酸氫鈣的飼養(yǎng)

10、效杲，而且蛋殼強(qiáng)度得到改善。在2-10周齡的海蘭褐蛋雞 飼糧中添加5%的麥秋作為植物性植酸酶的來源時(shí)，蛋雞的生長性能比較好，而蛋白質(zhì)、 鈣和磷的利用率也較高。在蛋雞日糧屮禾木植酸酶替代一部分來源于磷酸氫鈣的無機(jī)磷 的最適合比是0.13 %的有效磷，即可替代約75 %的磷酸氫鈣。150u/kg植酸酶添加量 就可達(dá)到與目前市場上普遍使用300 ftu/ kg植酸酶相同的效果，也能滿足蛋雞磷的需 耍。(7) 植酸酶在魚飼料中的應(yīng)用研究表明，植酸酶用于魚餌料屮可著提高餌料屮磷的利用率，加快血體增質(zhì)量，促 進(jìn)骨骼中磷的沉積，減少礦物元素添加劑用量，降低餌料系數(shù)。植酸酶應(yīng)用前景隨著植酸酶生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，人

11、們?；钏降牟粩嗵岣?，膳食結(jié)構(gòu)趨向合理化，植 酸酶作為一種新型的食品添加劑必將冇非常好的應(yīng)用前景。我國是養(yǎng)殖和飼料大國，并 存在飼料資源不足及磷污染環(huán)境兩方面嚴(yán)重的問題，植酸酶有助丁解決兩個(gè)問題。隨著 科技的發(fā)展，植酸酶研究的不斷深入，高活性植酸酶的表達(dá)，生產(chǎn)成本的下降，人們對 環(huán)保意識的逐漸增強(qiáng)，國家法規(guī)執(zhí)行力度的不斷加強(qiáng)，植酸酶產(chǎn)品在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用 必將越來越廣泛。結(jié)語在單胃動物口糧添加植酸酶不僅能改善動物各方面的生產(chǎn)性能，還減少糞磷排出， 減輕磷對環(huán)境的污染。而且，用植酸酶替代磷源，隨著基因工程和發(fā)酵技術(shù)的提高，植 酸酶會越來越便宜。因此，用植酸酶部分或全部取代無機(jī)磷鹽和骨粉，是豬雞生

12、產(chǎn)的重 要研究。參考文獻(xiàn)1 史鵬飛，樊文娜，高騰云，汪垠鋒，潘軍.植酸酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用.河南農(nóng)業(yè) 大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院.2010, 20-39. 康偉，王智，馮雁.植酸酶最新研究進(jìn)展.吉林大學(xué).2005, 25 (2) 94-96.3 崔富昌.米曲霉植酸酶的分離純化、性質(zhì)研究及其基因的克隆.山東大學(xué).2006, 20-39.4 楊亞珍，張建民，余歡.黑曲霉液體發(fā)酵產(chǎn)植酸酶條件的研究.飼料工業(yè).2007, 28(5)： 27-28. 葉明，沈君子，葉敏，孫漢巨，劉國慶.高產(chǎn)植酸酶菌株的選育及發(fā)酵條件優(yōu)化.合 肥工業(yè)大學(xué)生物與視頻工程學(xué)院.2009, 34 (4)： 10-136 劉生峰，彭遠(yuǎn)義.植酸酶基因工程研究進(jìn)展.曲南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院.2003, 7(2) 94-96.7