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植 酸 酶 在 水 产 饲 料 中 的 研 究 进 展
摘 要 文章从植酸酶的酶学性质、 影响因素、 对鱼类的营养及能量代谢等方面
探讨其在水产饲料中的研究进展, 并从国内外研究例证中初步分析了植酸酶提高
饲料中磷利用率以及降低水体污染的作用, 并为植酸酶制剂在渔用配合饲料中的
应用提供参考。

关键词 植酸; 植酸酶; 磷
磷是水产动物必须的矿物元素之一, 饲粮磷缺乏
或不足会显著影响水产动物体内的生理生化反应, 进
而阻碍水产动物的生长、 骨骼发育和繁殖等活动。 然
而, 在植物性饲料中, 磷主要以植酸及其盐的形式存
在, 占植物总磷量的 60%~80%, 植酸具有极强的螯合
能力, 能够与钙、 镁、 钾、 锌、 铜、 锰等物质形成不溶性
的盐类。 同时, 植酸还能够络合蛋白质, 抑制消化酶如
胰蛋白酶、 胃蛋白酶和 α-淀粉酶的活性。 单胃动物
( 如鱼类) 缺乏分解植酸及其盐的植酸酶, 植酸磷基本
上不能被单胃动物所利用, 因此水产动物饲料中需要
添加无机磷酸盐来满足水产动物对磷的需要。 可是,
磷元素价格昂贵, 添加无机磷无疑提高饲料成本, 而
未被消化利用的植酸磷排出, 在一定程度上又造成了
磷资源的浪费而且污染了水体养殖环境。 解决饲料污
染的有效途径之一是在饲料中添加植酸酶, 分解植酸
磷及其络合物, 提高植物性饲料中磷的利用率, 从而
减少无机磷在配合饲料中的添加量。
1 植酸酶的理化特性
Suzuki 等( 1907) 最早发现植酸酶 , 其一般是指催
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化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸( 盐) 的一类酶的
总称, 按照国际生物化学和生物分子联合委员会的命
名, 植酸酶能够分为两种: 一种是肌醇六磷酸－3－磷酸
酯酶( EC3.1.3.8) , 另一种是肌醇六磷酸－6－磷酸酯酶
( EC3.1.3.26) 。
植酸酶是一种新型的饲料添加剂, 研究表明, 将
植酸酶添加到植物性饲料中, 释放植酸中的磷, 不但
能提高水产动物对磷的吸收利用率, 而且能够降解植
酸盐蛋白质络和物, 减少植酸盐对微量元素的螯合,
提高动物对植物蛋白的利用率以及植物饲料的营养
价值, 并减少其粪便中磷的含量。
2 植酸酶的作用机理
植酸酶能够将植酸分子上的磷酸基团逐个切下,
形成中间产物 IP5、 IP4、 IP3、 IP2、 IP, 终产物为肌醇和
磷酸。 不同来源植酸酶作用机理有所不同。 微生物产
的 3-植酸酶作用于植酸时, 首先从植酸的第 3 碳位
点开始水解酯键而释放出无机磷, 然后再依次释放出
其它碳位点的磷, 最终酯解整个植酸分子, 此酶需要
2 价镁离子(Mg
2+
)参与催化过程。 来源于植物的 6-植
酸酶, 它首先在植酸的第 6 碳位点开始催化而释放出
无机磷。 1 g 植酸完全分解理论上可释放出无机磷
281.6 mg。 大多数微生物来源的植酸酶的作用机理如
下( 见图1) 。
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( 游离磷酸根) ( 游离磷酸根) ( 游离磷酸根)
图 1 植酸酶对植酸水解作用的机制
植酸酶在水解植酸时, 能够将与其络合的大量
镁、 锌、 锰等矿物元素因植酸分子的水解释放出来; 同
时, 植酸酶水解植酸时, 也能够断裂蛋白质与植酸之
间的键, 将蛋白质释放出来, 从而提高了鱼体对矿物
质的利用率和蛋白质的消化率。
3 植酸酶对鱼类的营养作用
3.1 植酸酶对饲料中磷利用率的影响
大量的研究证实, 在鱼饲料中添加植酸酶能够有
效地分解饲料中的植酸, 释放出无机磷, 提高植酸结
合态磷的利用率。 Vielma 等( 1998) 报道, 在含有植物
蛋白的日粮中添加植酸酶能够增加虹鳟日增重, 提高
磷的生物利用率; Forster( 1999) 等对虹鳟的试验表明,
在以菜籽饼为蛋白的浓缩料日粮中添加植酸酶可显
《饲料工业》· 年第 30 卷第 20 期
酶 制 剂
17黄可等: 植酸酶在水产饲料中的研究进展
著提高植酸磷的利用率; Schafer 等( 1995) 以鲤为研究
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对象, 以大豆粉和大麦为基础的饲料中, 添加 500 和
1 000 U/kg 植酸酶, 可分别提高鲤对植酸磷的利用率
20%和 40%; 杨雨虹等( )的研究结果也表明,与对
照组相比, 饲料中添加 3 000 和 1 500 U/kg 植酸酶时,
鲤鱼对饲料中磷的表观消化率分别提高 65.63%和
61.65%; 余丰年等( )在异育银鲫饵料中分别添加
500、 1 000 U/kg 的植酸酶,结果发现,添加 500 U/kg 的
植酸酶可分解 60%的植酸磷,添加 1 000 U/kg 的植酸
酶可分解 80%的植酸磷,表明植酸酶的添加显著降低
了豆粕中的植酸磷含量,而且在异育银鲫的体外,植酸
磷已在植酸酶的作用下发生了有效的降解。
在鱼饲料中添加植酸酶, 将磷从植酸盐中释放出
来的同时也可将其它矿物质元素释放出来, 以提高其
它矿物质元素的利用率。
3.2 植酸酶对鱼体生长的影响
研究表明, 在鱼类饲料中添加一定量的植酸酶可
以促进鱼体的生长。 Cain 等( 1995) 以虹鳟为试验对
象,用经酶制剂处理过的大豆粉配制成的饵料进行试
验,结果表明, 经酶制剂处理组的鱼的生长率和饵料
系数同商品饵料组相同或有显著改进。
杨雨虹等( ) 在植酸酶对鲤鱼生长及磷利用
率的影响研究中报道, 饲料中添加植酸酶能够显著提
高鲤鱼的增重率和降低饲料系数,与基础饲料组比较,
3 000 和 1 500 U/kg 植酸酶组可将鲤鱼的增重率分别
提高 61.06%和 52.81%, 饲料系数分别下降 17.74%和
18.11%。 Jackson 等 ( 1996) 在以去壳大豆粉( 55.6%) 、
熟玉米粉(18.1%)和小麦粉(22.0%)为主的基础饲料中,
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添加 0、 500、 1 000、 2 000 和 4 000 U/kg 的黑曲酶( As-
pergillus nigrt) , 饲养平均重量为 5.0 g 的斑点叉尾
( Ictalurus punctatus) 10 周 。 结果发现, 摄食含植酸酶
500 U/kg 以上饲料的鱼, 其摄食量、 增重量、 骨中灰分
和磷含量分别比对照组鱼高( 15.0%～18.1%、 8.6%～
11.3%、 6.4%～13.1%和 6.2%～12.4%) , 而饲料系数和粪
便磷含量分别比对照组鱼低, 表明植酸酶能够提高磷
的利用率和蛋白质的生物价, 降低磷污染。 Schafer 等
( 1995) 用鲤鱼做试验 , 在以大豆粉 、 鱼粉和大麦为基
础原料, 向总磷含量为 7.2 g/kg 的饲料中添加 500 和
1 000 U/kg 的植酸酶, 结果显示鱼体增重和鱼体灰分
含量显著提高; 同时,相比于不添加磷组和添加 2 g/kg
磷酸二氢钙来源的磷组, 添加 500 和 1 000 U/kg 的植
酸酶组,其磷的排泄量分别降低 28%和 25%。 王爱民
等( )在研究植酸酶对异育银鲫生长性能及鱼体成
分的影响时认为,与对照组相比,添加 1 000 U/kg 植酸
酶的试验组鱼增重率提高 8.8%, 饲料系数下降 0.18。
高春生等( ) 研究在日粮中添加植酸酶对草鱼生
长的影响时认为,与对照组相比,添加植酸酶能够显著
提高草鱼体重,其中添加 1 000 U/kg 植酸酶组的草鱼
平均日增重和日采食量最大,分别为 17.91%和 7.62%,
且饲料系数降低 7.32%。
3.3 植酸酶对鱼体蛋白质、 氨基酸利用率的影响
植酸酶水解植酸释放磷的同时, 能够将与植酸络
合的蛋白质释放出来, 便于消化道分泌的各种蛋白酶
作用, 同时还能够释放与植酸结合的内源性蛋白酶、
淀粉酶、 脂肪酶等, 从而提高饲料中蛋白质的利用率。