中性植酸酶在淡水鲤科鱼类饲料中的应用

植酸酶作为一种生物型饲料添加剂，它对提高饲料中磷的利用率、动物的生产性能以及减轻因动物高磷粪便所导致的环境水污染有重要意义。本文综述了中性植酸酶在淡水鲤科鱼类饲料中的应用效果及其影响因素，并对其研究前景作了展望。

鱼类消化系统内缺乏内源性植酸酶，无法利用饲料中的植酸结合态磷酸。未被利用的植酸磷随粪便排入水体，刺激藻类的生长，加快水体的富营养化，导致淡水水质恶化，正常的水生环境被破坏，BOD和COD值升高，溶氧降低，鱼类疾病骤增，生长缓慢，严重影响淡水水产业。植酸还能与Ca²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺和Cu²⁺等多种金属离子、蛋白质及鱼体内的某些消化酶强烈螯合形成不溶性的络合物，影响鱼类对这些矿物质元素和蛋白质的生物利用率及部分营养素的消化率。此外，植酸盐还易造成鱼的幽门盲囊损伤。

中性植酸酶主要应用于消化道无胃、肠道呈中性的淡水鲤科鱼类饲料，对提高鱼类的生长效益、品质及降低饲料中植酸磷对环境的污染有重要意义。此外，中性植酸酶还可在pH值逐渐升高至中性的单胃畜禽动物肠道中起作用，延长植酸酶在整个动物胃肠道中的作用时间，提高其有效性。

1 中性植酸酶在淡水鲤科鱼类饲料中的应用效果

1.1提高植酸磷的利用率，减轻水环境污染

在淡水鲤科鱼类饲料中添加中性植酸酶，可有效地分解饲料中的植酸，释放出无机磷，提高鱼体对饲料中植酸结合态磷的利用率，减少饲料对环境中无机磷的添加量，从而减轻植酸磷排放对鱼赖以生存的水环境的直接污染。

1.2 提高矿物元素的生物利用率

植酸酶可以将植酸水解，破坏植酸对矿物元素的络合能力，被络合的大量矿物元素被释放出来，供给鱼类的营养需要。例如，植酸酶对植酸的降解有利于鱼体对钙的吸收利用，提高了钙的表观消化率；同时，植酸酶还解除了植酸对锌的强烈螯合,提高了碱性磷酸酶的活性和血浆中锌的浓度；另外，植酸酶还大幅度增加了铁的利用率，提高了铜的沉积率。

1.3提高鱼类对蛋白质及脂肪的利用率

植酸酶的添加可以解除植酸与内源性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等的结合，提高蛋白酶和脂肪酶的活性，从而提高了鱼类对蛋白质和脂肪的利用率。另外，植酸酶能够促使植酸蛋白复合物裂解，促进蛋白质的消化吸收。此外，由于鱼类对脂肪利用率的提高，从某种意义上说起到了节约蛋白质的作用，减少了蛋白质作为能量消耗的部分，从而使饲料蛋白质最大限度地转化为鱼体蛋白质，提高了蛋白质的利用率。

1.4提供营养物质——肌醇

植酸酶能够将植酸磷降解为肌醇和无机磷酸，释放出的肌醇用作营养物质。三磷酸肌醇参与信号肽传导，消除体内自由基以及镉、铝等在体内的副作用，另外还有抗血小板凝聚和消炎等作用（Claxon等，1990）。对于大多数温血动物而言，肌醇不是必需的营养素，但许多鱼类和甲壳类由于自身合成能力不强，需要从饲料中补充。

2影响中性植酸酶在水产养殖业中应用的因素

2.1 植酸酶的添加水平

饲料中植酸酶的添加水平直接关系到酶的应用效果和成本投入，其最佳添加量会因饲料类型，饲料中钙、磷、维生素D等的水平，鱼类的年龄以及评定指标不同而各异。例如，不同生长阶段的淡水鲤科鱼类对饲料总磷的需要量和吸收量不同，鱼苗、鱼种阶段利用能力较低，成鱼阶段较高，在饲料中添加时应予以充分考虑。

2.2 植酸酶的添加方式

植酸酶的添加方式也影响着使用效果，目前采用的方法有利用酶制剂对饲料原料制粒前预处理和制粒冷却后液态喷涂两种方式，但这两种方法均存在着弊端，前者由于涉及到水解过程，在生产中难以推广应用；后者容易造成植酸酶集中在粉化的小颗粒中，而这些小颗粒料通常被回收重新制粒，使喷涂的植酸酶破坏，并且在贮存过程中会发生饲料的粉化，从而使表面的植酸酶脱落损失。

2.3 饲料中营养成分的影响

饲料中的许多营养成分能够影响植酸酶的利用效果。饲料中的钙、磷水平及其添加比例是决定植酸水解的重要因素。大量研究表明，在日粮中添加植酸酶时以中等偏低的钙水平为好，在低有效磷日粮中添加植酸酶效果显著，当钙与磷比值为1.1～1.4时，植酸酶效率最高。此外，含有金属离子和水分的添加剂等对植酸酶的活性也有一定的影响。

2.4 其它影响因素

中性植酸酶在淡水鲤科鱼类饲料中的应用尚处于研究阶段，其难以推广应用的主要原因有以下两个方面：一是中性植酸酶在天然材料中表达水平较低，难以大量生产，生产成本昂贵；二是中性植酸酶的一些性质不能满足饲料加工业和养殖业的要求，如抗逆性，在鱼体内的有效性等，尤其是热稳定性不能完全满足饲料及饲料加工业的要求。

3中性植酸酶的研究展望

研究中性植酸酶的主要思路应集中在以下几个方面：一、通过基因工程的手段克隆植酸酶基因，然后在生物反应器中高效表达植酸酶基因，以解决植酸酶在原始天然材料中含量太低而难以在生产中大量提取的问题；二、在分子水平上改造植酸酶基因，从而改变植酸酶的酶学性质，如耐温性、pH适性、催化活性等，从而提高其在饲料中使用的有效性；三、加强植酸酶固态发酵的研究，选择高产植酸酶的菌株，通过诱变处理和条件优化，提高菌株在固态发酵时的产酶水平；四、寻找可行的添加方式，在生产中既便于操作，又不会对酶活力造成明显破坏，以保证植酸酶的使用效果。

随着基因工程等生物技术的日益发展，商品化中性植酸酶的生产成本将会逐步下降，其热稳定性与饲料加工工艺间的矛盾将通过饲料加工工艺及加酶技术的改进而得到解决。从提高饲料资源利用率和畜禽水产养殖业的经济效益以及环境保护等方面来看，中性植酸酶不仅在淡水鲤科鱼类饲料中的应用具有良好前景，而且在畜禽饲料中也具有重要的应用价值。

 

作者简介：

付石军，浙江大学饲料科学研究所在读硕士研究生，主要从事微生物基因工程方面的研究。