將植酸酶利益最大化

畜牧人市場部2

　   植酸酶在單胃動物飼用酶制劑市場中占主導地位，年銷售額超過5億美元。通過促進磷的消化吸收以及提高能量和氨基酸的利用率，當前優質的植酸酶有望使生產成本成倍縮減。

　　盡管植酸酶已被廣泛使用，其作用方式也已得到大量的證實，但有關確保其在動物體內發揮最大效益的最適添加劑量的探討尚無定論。

　　20 年前，植酸酶添加劑量的行業標準是：肉雞飼料添加 500 FTU/kg，蛋雞飼料添加 300 FTU/kg，那時各類植酸酶的生物效應較低，植酸酶的價格較高，且對植酸也知之甚少。

　　繼續按照上述推薦劑量使用植酸酶，可能會導致生產者與實現植酸酶投入收益的最大化失之交臂。在計算將植酸酶效益最大化所需的最佳劑量時有些關鍵因素需要考慮。

　　1  植酸因素

　　植酸是自然存在于飼料原料中的一種抗營養物質。據估計，植酸因其對家禽生產性能的負面影響會給全球養禽業每年造成210萬美元的損失。理論上說，植酸鹽應該是磷的有益來源，但不添加植酸酶，這一磷源對家禽來說大多無法利用，因為靠家禽自身的酶不能有效降解植酸鹽。植酸還會降低動物體內鈣、蛋白質/氨基酸、鐵及鋅等必需營養素的利用能力，因其會在消化道的不同部位與這些營養素結合。市場壓力促使生產者不斷增加替代性飼料原料(如菜籽餅、葵花子粉和米糠)的使用量，在這樣的日糧中植酸鹽含量會增加(圖1)，從而加劇植酸鹽的威脅。毋庸置疑的證據表明，添加高于傳統行業標準的植酸酶添加劑量能提高效益。超劑量植酸酶可以加速分解消化道中的植酸鹽，能提前向胃腸道釋放更多營養素，從而促進機體生長性能的提高，減少與骨鹽沉積、鈣磷代謝和骨骼疾病相關的不良影響。

　　研究表明，最大程度降解植酸鹽是決定“磷之外的”營養(如氨基酸和能量)釋放的關鍵因素。Sands等(2004)指出，大腸桿菌植酸酶可在較大的植酸鹽濃度范圍內提高回腸中蛋白質和氨基酸的消化率，但是當植酸酶濃度很高時這種效果最佳。

　　Schothorst 飼料研究中心 (2012) 采用布氏菌植酸酶所做的10項肉雞研究確切證實了Sands等最初提出的飼料植酸鹽水平與氨基酸消化率的變化有關。Plumstead 等 (2013) 近期所做的 7 項肉雞試驗也表明，在同種布氏菌植酸酶作用下，氨基酸消化率的提高程度取決于植酸酶的加添劑量和飼料中植酸鹽的水平。

　　當植酸酶添加劑量和飼料中植酸鹽水平在一定范圍內，將飼料植酸鹽水平作為變量的非線性模型能夠預期增加植酸酶的反應效果。由于植酸酶常與其他添加劑一起使用(如鈣和磷)，證明這些不同飼料成分如何在酶的作用下相互影響從而實現酶制劑利益的最大化，這對生產者來說也很重要。

　　2  生物效應植酸酶的選擇

　　選擇一種正確的具有快速高效特性的植酸酶也許是獲得效益最重要的一步。關鍵基準是能從植酸鹽分解釋放的以及家禽吸收的磷數量，尤其是考慮到近年來無機磷成本增加的趨勢——從1999年起，已經增加了六倍。飼料中的植酸酶在胃腸道中通過促進植酸鹽的早期快速降解從而取代價格昂貴的氨基酸的能力是其價值提升的另一趨動因素。

　　植酸酶具有特異的最適pH，在此條件下才能發揮最大功效。為了促進磷的吸收，降低植酸鹽的抗營養效應，需要植酸酶在低pH的上消化道中具有很高的酶活性。植酸酶活性發揮地越早，就越能有效地抑制上消化道中植酸鹽的抗營養效應，從而釋放更多的營養物質供動物吸收。2003年推出的第一種大腸桿菌植酸酶，與傳統的真菌植酸酶相比，其生物效應提高了20 ％，同時節約了飼料成本。但是，最新研發的高效布氏菌屬植酸酶性價比更高，因為它能更早地在胃腸道發揮更高的活性。圖2表明，在pH 3.5條件下，優質的布氏菌屬植酸酶與其他三種早期商用植酸酶相比，生物效應幾乎是后者的二倍，表明了該植酸酶在pH較低的環境下效率較高。這也在確保植酸鹽的抗營養作用被最小化的同時，使營養消化和吸收的時間最大化。

　　Schothorst飼料研究中心2012年的獨立試驗表明，布氏菌屬植酸酶比大腸桿菌屬植酸酶的生物效應提高了79 ％。與大腸桿菌屬植酸酶相比，在標準添加劑量下，布氏菌屬植酸酶快速降解植酸鹽的卓越能力，能使營養吸收最大化，相當于節省飼料成本約1.5美元/t。

　　打破那些更高效植酸酶可以在低劑量時使用的慣例也同樣重要。事實上，由于高效植酸酶在相同劑量下能釋放出更多的磷，因此應該在飼料中添加更高劑量的植酸酶，以將其能帶來的利益最大化，從而取代日糧昂貴的無機磷。

　　Barnard 等 (2014) 采用的劑量是依據蛋雞在小麥型基礎日糧條件下布氏菌屬植酸酶的最佳劑量確定的。在這項試驗中，根據無機磷和植酸酶的費用(以2013年前市場價上下浮動20 ％進行計算)，理想劑量確定在 580  FTU/kg ～ 985  FTU/kg 之間。無論如何，最佳劑量都比之前使用的推薦劑量要高，這是因為在布氏菌屬植酸酶作用下釋放的磷濃度升高。由于之前限定植酸酶的添加量為300 FTU/kg飼料，植酸酶損失了約31 ％的潛在價值(圖3)。此外，這一劑量的確定只考慮了磷釋放后增加的價值，而忽略了之前提及的“磷之外”營養的效應。

　　3  有據可依的劑量

　　在計算適宜的植酸酶劑量時，要把家禽的年齡和類型，及其健康狀況和日糧因素考慮在內。要通過動物試驗證實植酸酶的生物效應，估計不同植酸酶添加量產生的效應花費巨大，尤其對于像蛋雞這類生長周期較長的家禽，但這仍然非常必要。隱藏在植酸酶背后的物種特異性生產性能和消化率數據，將決定生產者能夠在飼料配方中應用此產品價值的信心。

　　4  預期回報豐厚的劑量

　　近年來的進展包括：開發了生物效應更高的植酸酶，植酸酶會對蛋白質以及淀粉造成負面影響的認識加深，以及磷的使用加上正在上升的無機磷價格，所有這些都給植酸酶理想劑量的傳統觀點帶來了挑戰。植酸酶因為能提升飼料配方的價值而一直在不斷發展。我們對植酸酶在能量和蛋白質釋放上的作用的認識也將隨著動物試驗的新發現而發展。在科學給植酸酶帶來新的效益和機遇成為可能的時候，生產者也應該和供應商緊密合作，以確保他們的使用劑量能將帶來最大投入產出比。

來源：國外畜牧學豬與禽
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