磷是動(dòng)物機(jī)體必需礦物元素，雖然存在于動(dòng)物性飼料中的磷大部分能被動(dòng)物體吸收利用，但由于其價(jià)格昂貴，限制了在飼料中的使用。存在于植物性飼料中的磷大部分以植酸或植酸鹽的形式存在，而單胃動(dòng)物體內(nèi)缺乏分解植酸的植酸酶，造成飼料中磷的利用率僅有1／3或更低，為了補(bǔ)充有效磷的不足，必須在飼料中添加無(wú)機(jī)磷酸鹽，這一方面浪費(fèi)了昂貴的磷礦資源，而無(wú)機(jī)磷資源在世界上已處于缺乏狀態(tài)；另一方面增加了環(huán)境中磷的排放量，使日益惡化的環(huán)境雪上加霜。單胃動(dòng)物飼料中通過(guò)添加植酸酶，可以提高飼料中植酸磷的利用率，減少磷的排出對(duì)環(huán)境的污染。隨著生物技術(shù)特別是采用DNA重組技術(shù)后，使植酸酶在生產(chǎn)中的大量應(yīng)用成為可能。

1    植酸及其抗?fàn)I養(yǎng)特征

植酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)是由一分子肌醇與六分子磷酸結(jié)合而成，其化學(xué)名稱(chēng)是六磷酸肌醇。植酸本身毒性很小，但卻有與EDTA近似的很強(qiáng)的螯合能力。

植酸及其植酸鹽是磷在植物籽實(shí)中存在的主要形式，一般谷實(shí)類(lèi)飼料中植酸磷占總磷的比例為50 ％～80％，其中玉米、豆粕中的植酸磷占總磷的比例分別為71％和58％（ NRC，1994人但單胃動(dòng)物體內(nèi)缺乏分解植酸的植酸酶，使植物中的磷在單胃動(dòng)物體內(nèi)消化率很低，大部分植物飼料中的磷僅有30％能被畜禽利用。植酸磷不但是植物飼料中磷的主要存在形式，而且因其帶有負(fù)電荷，具有很強(qiáng)的螯合能力，能與許多陽(yáng)離子，Ca⁺²、Mg⁺²、Zn⁺²、Fe⁺²、Mn⁺²等形成不溶性復(fù)合物，從而影響上述金屬離子的消化吸收和利用（Cheryan，1983）。Rao（1999）在飼料中含有相同總磷水平的肉雞飼養(yǎng)試驗(yàn)中，飼料中含有2 g／kg植酸磷組的肉雞股骨灰分由對(duì)照組（含0．5 g／kg植酸磷）的467 g／kg降為422 g／kg，血清磷的水平也比對(duì)照組低41％。飼糧中植酸磷含量過(guò)高時(shí)金屬礦物元素的生物利用率大大降低，從而需要提高飼料中各種礦物元素的添加量。

植酸還可以與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成植酸一蛋白質(zhì)二元復(fù)合物（主要在低于蛋白質(zhì)等電點(diǎn)pH介質(zhì)下）或以金屬陽(yáng)離子為橋生成植酸一金屬陽(yáng)離子一蛋白質(zhì)三元復(fù)合物（高于蛋白質(zhì)等電點(diǎn)pH介質(zhì)下），降低蛋白質(zhì)的利用率（何欣，1997）。蛋白質(zhì)與植酸結(jié)合后，能夠形成絡(luò)合物而沉淀，據(jù)Jonghloed等（1997）體外試驗(yàn)證明，植酸與蛋白質(zhì)能否絡(luò)合而沉淀，主要取決于pH值，當(dāng)pH值為2而未加植酸時(shí)，溶液中可溶蛋白占總蛋白比例除米糠、豆粕外，其余原料均達(dá)到 l00 ％，添加植酸后，菜籽粕降低到63 ％，其余原料均降低到30％以下，其中酪蛋白和豆粕分別降為1％和2％。pH值為3時(shí)，添加植酸降低了蛋白質(zhì)的可溶性，但當(dāng)pH值在4～10時(shí)，添加植酸對(duì)蛋白質(zhì)的溶解性幾乎沒(méi)有影響（羅緒剛，1998）。畜禽胃內(nèi)的pH值一般為1．5～3．5，所以，植酸與蛋白質(zhì)在畜禽胃內(nèi)絡(luò)合是完全有可能的。另外，植酸及其水解不完全產(chǎn)物對(duì)單胃動(dòng)物胃腸道分泌的消化酶如蛋白質(zhì)水解酶、淀粉水解酶、脂酶的活性都有抑制作用。

2   日糧中添加植酸酶對(duì)畜禽生產(chǎn)性能的影響

植物性飼料中三分之二的磷與肌醇結(jié)合成植酸。植酸具有很強(qiáng)的螯合能力，它不僅使植酸磷的利用效率很低，植酸還能與鈣、鎂、鋅、蛋白質(zhì)。氨基酸和淀粉等形成難以消化的絡(luò)合物，導(dǎo)致飼料中多種養(yǎng)分消化率降低。植酸在消化道還與消化酶結(jié)合，使其活性降低，成為限制生長(zhǎng)的因素。飼料中加入植酸酶后，一方面可以將磷、鈣、鎂等礦物元素和肌醇從植酸鹽中釋放出來(lái)，提高各種礦物元素和肌醇的利用率，植酸酶還能提高淀粉和蛋白質(zhì)的消化率和利用率，從而綜合提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Simons （199）用A．ficcum產(chǎn)生的植酸酶對(duì)0～4周齡肉雞進(jìn)行試驗(yàn)，4種微生物的植酸酶分別為375,50、1500和W U／kg，最低濃度的植酸酶也顯著提高了磷的利用率，高濃度雖也提高了磷的利用率和生長(zhǎng)速度，但四組之間差異不顯著。Pemey等（1991）在玉米一豆粕型日糧中使用 Aspergillus niger生產(chǎn)的植酸酶對(duì)雞進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：在0．32％有效磷的日糧中添加 1．0％的植酸酶可使雞增重提高18．5％～39．3％，且肉仔雞增重速度隨著日糧中的植酸酶濃度的升高而提高（250、500、750、1000、155 U／kg）。吳建良等（1997）試驗(yàn)表明，有效磷水平在0．35％～0．25％的日糧中添加植酸酶對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能有所改善，而玉米一豆粕型日糧中有效磷在l～21日齡為0．4％，22～35日齡為0．3％水平時(shí)，添加植酸酶組生長(zhǎng)性能未見(jiàn)改善，這可能是因?yàn)榱椎乃揭呀?jīng)能夠基本滿(mǎn)足肉雞生長(zhǎng)需要，所以添加植酸酶效果不明顯。添加植酸酶于肉雞日糧中，特別對(duì)于低磷日糧，可使磷的利用率提高60％，同時(shí)還提高了飼料的轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)了骨骼的生長(zhǎng)。在蛋雞試驗(yàn)中，汪儆（1997）研究表明，產(chǎn)蛋雞日糧中添加植酸酶300 U／kg日糧能達(dá)到與添加1．3％磷酸氫鈣相同的飼養(yǎng)效果。查常林等（1998）的試驗(yàn)表明，蛋雞飼料中添加植酸酶，產(chǎn)蛋率比對(duì)照組有所上升，且飼料中添加植酸酶改善了脛骨的磷含量。

植酸酶在豬飼料中的應(yīng)用也很多，無(wú)論是斷奶仔豬，還是生長(zhǎng)育肥豬，乃至豬的整個(gè)生長(zhǎng)階段，植酸酶均可以提高各種營(yíng)養(yǎng)成分的消化率，促進(jìn)豬的生長(zhǎng)。Mroz等（1995）及Kefnm等（1993）試驗(yàn)表明，飼料中添加植酸酶后，荷蘭豬蛋白質(zhì)和多數(shù)氨基酸的表現(xiàn)回腸消化率都有所提高。Cromwell等（1993）在仔豬料中添加0、250、500、11 mg／kg植酸酶，其中500lug／kg植酸酶組和l00 mg／kg植酸酶組提高仔豬平均日增重 9％～23％，提高飼料轉(zhuǎn)化率6 ％。 Happer等（1997）在生長(zhǎng)育肥豬的低磷日糧中分別添加250和500U／kg植酸酶，添加植酸酶組的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率明顯比低磷日糧組高，與補(bǔ)充無(wú)機(jī)磷組的生產(chǎn)性能相近。Han （1997）試驗(yàn)表明，在10～50kg和50～90kg兩階段的豬飼料中分別添加1200、1000U/kg的植酸酶，豬從斷奶到出欄整個(gè)生長(zhǎng)育肥階段的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率分別提高對(duì)31．6％和10．6％。

植酸酶在豬飼料中的應(yīng)用效果與豬的品種和生理階段有很大關(guān)系。Kemm等（1997）試驗(yàn)表明，懷孕母豬和哺乳母豬對(duì)磷的消化率要低于斷奶仔豬和生長(zhǎng)育肥豬，其中孕期母豬對(duì)磷的消化率最差，比生長(zhǎng)育肥豬要低 10％。添加植酸酶后，各階段豬對(duì)磷的消化率都有所提高，其中哺乳母豬和生長(zhǎng)育肥豬對(duì)磷的消化率分別提高21．5％和17．2 ％。這主要是因?yàn)槲⑸镏菜崦钢饕谖覆堪l(fā)生作用（Jongbloed，1992），而不同生理階段豬的胃內(nèi)環(huán)境有所不同。斷奶仔豬胃腸道酸的分泌量不足，從而抑制了植酸酶作用的最大發(fā)揮。

3  植酸酶對(duì)鈣、磷利用率的影響

植酸酶可以水解飼料中的植酸，它能將植酸磷（六磷酸肌醇）降解為肌醇和無(wú)機(jī)磷酸，使其中有機(jī)磷及鈣離子釋放出來(lái)，從而提高畜禽對(duì)飼糧中鈣、磷的利用率。植酸酶根據(jù)催化水解肌醇3位還是6位的磷分為兩類(lèi)，3一植酸酶（EC3．1．3．8）和6一植酸酶（EC3．1.2．6），微生物來(lái)源的植酸酶為3一植酸酶，而植物來(lái)源的植酸酶為6一植酸酶，它們分別分解肌醇3位上或6位上的磷。大量試驗(yàn)證實(shí)，在畜禽日糧中添加植酸酶能提高植酸磷的利用率。Lei（1993）試驗(yàn)表明，當(dāng)飼料中磷的含量較低時(shí)，加入植酸酶后能夠明顯的提高飼料磷的消化率，消化率分別由原來(lái)的27％和46％提高至68％和69％的試驗(yàn)中，即使植酸酶的添加量達(dá)到1500 U／kg，磷的消化率也僅僅提高了5％，表明當(dāng)飼料中磷的含量較高時(shí)，磷的消化率本來(lái)就達(dá)到了較高水平，所以飼料中加入植酸酶后磷的消化率提高不明顯。 Pemey等（1991）在含0．32 ％～0．44％可利用磷的肉用雛雞日糧中添加 0．15％～1．5％植酸酶提高了血漿無(wú)機(jī)磷的水平。樓洪興等（1995）在肉雞日糧中添加植酸酶同樣表明可提高雞血清總磷濃度。宋國(guó)華等（1997）的試驗(yàn)同樣證實(shí)了低磷日糧中添加植酸酶可有效的分解植酸，提高礦物元素鈣、磷、銅、鋅的利用率，在組織中沉積量雖無(wú)顯著差異，但隨著植酸酶水平提高，絕對(duì)沉積量有升高趨勢(shì)。Nelson等（1968）所進(jìn)行的添加植酸酶的試驗(yàn)中雛雞骨骼灰分明顯高于未添加無(wú)機(jī)磷的對(duì)照組，隨后的研究中，將糞曲霉屬培養(yǎng)出的植酸酶以干粉形式加入日糧中，可提高雞的骨骼灰分含量。

玉米、豆粕等植物性植酸酶的活性也比較低，動(dòng)物對(duì)這些飼料中磷的利用率更低。賈剛等（2000）對(duì)生長(zhǎng)豬植物性飼料中可消化磷進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，玉米、豆粕、大麥、小麥、次粉和麥麩中植物性植酸酶的活性分別為78、96、468、630、1218和1098 PU／g。在麥類(lèi)日糧及其加工副產(chǎn)品中含有較高活性的植物性植酸酶，因此生長(zhǎng)豬對(duì)其中磷的消化率也較高，6種飼料原料中磷的表現(xiàn)消化率分別為18．99％、30．83％、42．06％、49．11％、54．43％和50． 67％。飼料中總磷含量（X）、植酸磷含量（Y）和飼料中天然植酸酶活性（Z）對(duì)飼料的表現(xiàn)可消化磷含量（ADP）的影響極顯著，并存在極顯著的回歸關(guān)系：ADP＝－0．4155+0．7972X－0．7802Y+0．0013Z（R²＝0．9767，P＝0．001）。

4   植酸酶對(duì)畜禽排泄物中磷含量的影響

為滿(mǎn)足畜禽對(duì)飼料磷的需要，往往需要在飼糧中添加無(wú)機(jī)磷，這就增加了大量植酸和無(wú)機(jī)狀態(tài)的磷的排出，成為嚴(yán)重的污染源。大量試驗(yàn)研究表明，日糧添加植酸酶可使糞中磷的排出量減少50 ％，通過(guò)外源磷的添加或提高飼料轉(zhuǎn)化率的方法只能降低 10 ％的磷的排泄（Simons和Vesteegh，1990）。 Belyavin（1994）用含量3g/kg總磷的日糧飼喂產(chǎn)蛋雞，發(fā)現(xiàn)低磷的不良影響可通過(guò)添加植酸酶得到緩解，同時(shí)植酸酶使糞尿中磷的排泄量減少40％。Rao（1999）試驗(yàn)表明，在總磷同為 5．04g／kg的肉雞飼養(yǎng)試驗(yàn)中，添加55U／kg植酸酶的磷的沉積率由0．221增加到0．537。1993年Nelson總結(jié)了大量試驗(yàn)結(jié)果后指出：植酸酶可使單胃動(dòng)物糞磷排泄量減少 25％～30 ％，并經(jīng)回歸分析得出：每700 U的植酸酶相當(dāng)于1g磷酸鈣的存留。