植酸酶部分取代磷酸盐的现状和未来

1、在猪鸡配合饲料中植酸酶进一步取代磷酸盐的可行性分析（调查报告）中国农科院饲料所 霍启光 刘元述*目录1动物对磷的需要. 22植酸酶部分取代磷酸盐的现场调查报告. 33理论上预测植酸酶部分取代磷酸盐的前景. 74植酸酶的研究热点及发展前景. 105总磷、非植酸磷、真可消化磷. 12*昆明三正生物科技有限公司1，动物对磷的需要猪鸡的磷需要量及完全配合饲料中磷酸盐（以磷酸氢钙为例）的添加量（表1）。表1 完全配合饲料的磷营养水平（）及磷酸氢钙添加量（kg/t）项目产蛋鸡肉小鸡肉中鸡肉大鸡肉小猪中猪大猪TP NPPTP NPPTP NPPTP NPPTP NPPTP NPPTP NPP中国饲养标准（2

2、004）0.60 0.320.68 0.500.65 0.400.6 0.350.53 0.250.48 0.200.43 0.17NRC营养需要（1998）- 0.25- 0.45- 0.35- 0.300.50 0.230.45 0.190.40 0.15国内行业惯用水平 0.35 0.45 0.4 0.35 0.35 0.35 0.30 国内DCP的惯用添加量（kg/t）11-1413-1611-1310-1112-139-136-10(1) 磷的需要量（）受采食量（表2）及动物种类、所处生理状态、生产水平的影响；而采食量又受气温（季节）、日粮能量浓度及加工方法（制粒）的影响。上述数据随

3、着人们对磷营养的深入了解有可能降低（肉猪、产蛋鸡），亦可能升高（如肉仔鸡）。(2) 日粮含磷矿物质饲料的添加量（kg/t），主要受动物对磷的需要量、采食量及日粮构成的影响。(3) TP（总磷），NPP（非植酸磷）。表2： 产蛋率8590%的褐壳产蛋鸡非植酸磷需要量日粮NPP，mg/只，日(相当NRC)2542周龄，110g，日粮/只，日4258周龄，138g，日粮/只，日日粮NPP(%)日粮添加DCP(16.5%)(kg/T)日粮NPP(%)日粮添加DCP(16.5%)(kg/T)165(60)过低0.150.80.120231(85)适宜0.213.60.173.0275(100)0.257

4、.90.204.8308(110)0.289.70.226.1374(135)0.3413.30.279.1440(160)过高0.4017.00.3212.0（1）AME，2.7Mcal/kg，玉米-豆粕型日粮、海兰褐（2）低磷日粮(165mg/只、日，NRC的60%)，产蛋率(%)、产蛋量(g/只，日)、采食量(g/只，日) 明显较低，破软蛋率(%)明显较高；（3）高磷日粮(440mg/只、日，NRC的160%)，影响蛋壳质量，其影响程度小于低磷日粮；（4）日粮NPP (mg/只、日)水平低于NRC15%，高于NRC35%对产蛋性能未见有明显的影响。2，植酸酶部分取代磷酸盐的现场调查报告我

5、们选择了分布在全国各地的28个龙蟒集团的终端用户进行调查研究，结果与应用植酸酶以前相比，磷酸氢钙的用量平均降低了43（未进行权重值校正）。下面我们依次将产蛋鸡、肉仔鸡、生长肥育猪日粮，以植酸酶部分取代磷酸氢钙的调查结果表列如下：表3 产蛋鸡日粮中植酸酶取代磷酸氢钙的调查结果日粮（未用植酸酶的完全配合饲料）（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） X1，磷酸盐用量（kg/t）12 16 13 8 16 14 12 12 12 12.72，钙（） 3.5 3.4 - - 3.4 - 4.0 3.5 3.5 3.553，总磷（） 0.7 0.6 - - 0.6 - 0.

6、6 0.6 0.6 0.64，非植酸磷（）0.35 0.4 - - 0.4 - 0.3 0.4 0.35 0.37植酸酶取代磷酸盐的方法5，商品植酸酶的活性单位（FTU/g）5000 5000 5000 5000 5000 5000 5000 5000 5000 50006,植酸酶添加量（g/t）100 60 70 150 60 100 100 80 120 93.37,植酸酶添加量（FTU/kg）500 300 350 750 300 500 500 400 600 4668，替代磷酸盐的数量（kg/t）5 8 5 6 8 7 12 12 6 7.69，替代非植酸磷的绝对量（g/kg）0.8

7、 1.28 0.8 0.96 1.28 1.12 1.92 1.92 0.96 1.2210,替代磷酸盐的比例（）42 50 38 75 50 50 100 57 50 56.811，植酸酶的当量值（FTU/g,非植酸磷）625 234 438 781 234 446 260 208 625 427由表3可见：（1）上述产蛋鸡日粮非植酸磷水平近于中国国标（2004），这时DCP的平均添加量为12.7kg/T；，高于NRC48，如果采食量（g/只，日）110g，日粮非植酸磷水平应进一步降低（见表2）。 (2)在植酸酶添加量为“466FTU/kg”（常规加量的155）时，DCP被取代的比例为56.

8、8（38-100）。如果非植酸磷标准进一步降低（表4），上述取代比例应相应提高，可达60以上。表4： 海兰褐产蛋鸡(27-38周龄)低磷日粮添加植酸酶对其生产性能的影响试 验 处 理生 产 性 能添加NPP(磷酸氢钙)*(%)日粮NPP(%)植酸酶(单位/kg)产蛋率(%)软破壳率 (%)产蛋量(g/只/日)非植酸磷（NPP）需要量0.00 0.140.0091.63b0.44c49.58a0.06(0.35)* 0.20*0.00 93.33ab0.06a52.69b0.11(0.65)* 0.25*0.0095.63a0.09a52.96b0.16(0.94) 0.300.0095.77a

9、0.11a53.12b日粮NPP和植酸酶的最佳组合0.00 0.14 15091.63b0.27ab49.95a0.00 0.14* 300*94.86a0.09a52.36b0.06(0.35) 0.20 15094.45a 0.13ab51.95b0.06(0.35) 0.20* 300*95.06a0.22b53.46b* 括号内数值为磷酸氢钙(P17%)在试验日粮中的添加量(%)；* 基础日粮为玉米、豆粕型低磷日粮，其营养水平为：ME 2.66Mcal/kg、CP 16%、Ca 3.3%、TP 0.31%、NPP 0.14%、SAA 0.60%、LYS 0.83%,日采食量为110克/

10、只；* 日粮NPP的最低需要量为0.2%,相当于磷酸氢钙添加量为3.5kg/T；日粮最佳NPP需要量为0.25%，相当磷酸氢钙添加量为6.5kg /T；( NRC，1994为0.25%，NPP)* 日粮NPP +植酸酶的最低组合为“0.14%+300单位植酸酶/kg；最佳组合为0.20%+300单位植酸酶/kg”（ 相当添加磷酸氢钙3.5kg/T+300单位）表5 生长肥育猪日粮中植酸酶取代磷酸氢钙的调查结果肉小猪肉中猪肉大猪(1) (2) (3) (4) (5) (6) X(1) (2) (3) (4) (5) (6) X(1) (2) (3) (4) (5) (6) X1(kg/t)13

11、12 13 16 12 13 13 12 10 12 12 10 8 10.611 8 10 8 12 6 92(%)0.80 0.80 0.84 1.30 0.8 - 0.90.7 0.7 0.8 1.0 0.7 - 0.780.54 0.60 0.70 0.90 0.65 - 0.683(%)0.80 0.65 0.61 0.65 0.53 0.650.6 0.55 0.56 0.6 0.48 0.560.50 0.50 0.50 0.50 0.45 - 0.494(%)0.52 0.4 0.41 0.35 0.26 - 0.320.35 0.3 0.34 0.3 0.2 - 0.30.2

12、0 0.25 0.30 0.20 0.17 - 0.225(FTU/g)5000 0 5000 5000 5000 5000 50005000 5000 5000 5000 5000 5000 50005000 5000 5000 5000 5000 5000 50006(g/t)100 0 100 100 100 100 100100 100 100 100 100 100 100100 100 100 100 100 100 1007(FTU/kg)500 0 500 500 500 500 500500 500 500 500 500 500 500500 500 500 500 500

13、 500 5008(kg/t)5 0 4 8 6 6.5 5.95 5 6 6 6 4 5.35 4 5 4 6 3 4.59(g/kg)0.8 0 0.64 1.28 0.96 1.04 0.940.8 0.8 0.96 0.96 0.96 0.64 0.850.8 0.64 0.8 0.64 0.96 0.48 0.7210(%)38 0 30 50 50 50 43.642 50 50 50 60 50 5045 50 50 50 85 50 55 11(ftU/g)625 0 781 391 521 481 559.8625 625 521 521 521 781 599625 781

14、 625 781 521 1042 729由表5可见：（1）肉小猪，肉中猪，肉大猪的非植酸磷水平分别为0.32，0.30，0.22，既高于NRC标准，亦高于中国标准（2004），这时，DCP的添加量为13kg/t,11kg/t和9kg/t；（2）植酸酶添加量为“500ftu/kg”时，日粮DCP被取代的比例为43.6，50和55，如果进一步降低上述日粮非植酸磷水平，同样，这个取代比例会相应增高，而且猪越大被取代的比例越高。表6 肉仔鸡日粮中植酸酶取代磷酸氢钙的调查结果肉小鸡肉中鸡肉大鸡日粮（未用植酸酶的完全配合饲料）(1) (2) (3) X(1) (2) (3) X(1) (2) (3) X

15、1，磷酸盐用量（kg/t）15 18 15 1612 16 12 138 15 8.5 10.52，钙（）1.0 0.95 1.0 0.980.9 0.9 0.9 0.90.8 0.85 0.8 0.823，总磷（）0.7 0.65 0.7 0.680.65 0.6 0.65 0.630.58 0.60 0.58 0.594，非植酸磷（）0.48 0.45 0.48 0.470.44 0.42 0.44 0.430.38 0.40 0.38 0.39植酸酶取代磷酸盐的方法5，植酸酶的活性单位（FTU/g）5000 0 5000 50005000 5000 5000 50005000 5000

16、5000 50006,植酸酶添加量（g/t）120 0 120 120120 100 120 113120 120 120 1207,植酸酶添加量（FTU/kg）600 0 600 600600 500 600 566600 600 600 6008，替代磷酸盐的数量（kg/t）5.5 0 5.5 5.55.5 8 5.5 6.35.5 8 5.5 6.39，替代非植酸磷的绝对量（g/kg）0.88 0 0.88 0.880.88 1.28 0.88 1.010.88 1.28 0.88 1.0110,替代磷酸盐的比例（）37 0 37 3745 50 46 4765 50 65 6011，植

17、酸酶的当量值（FTU/g,非植酸磷）681 0 681 681681 391 681 584681 391 681 584由表6可见：（1） 肉仔鸡日粮非植酸磷水平，为0.47，0.43和0.39时，DCP添加量（kg/T）分别为16，13和11；（2） 植酸酶添加量为“600FTU/kg”时，DCP被取代的比例为37，47和60。由上述表4，表5，表6所列数据可知：产蛋鸡，肉猪和肉仔鸡DCP平均被取代的比例应为60，50和50，总体上看，在一半以上。3, 理论上预测依靠植酸酶部分取代磷酸盐的前景A，不使用植酸酶时，日粮中磷酸氢钙的添加量表7 典型日粮的总磷、非植酸磷、植酸磷和磷酸氢钙添加量动

18、 物加磷酸氢钙的日粮(1)未加磷酸氢钙的日粮(2)日粮中添加的磷酸氢钙（p,17%）(3)总磷(%)非植酸磷（%）总磷（%）非植酸磷（%）植酸磷（%）（%）（kg/吨）相当非植酸磷（%）肉仔鸡肉小鸡0.680.500.390.190.201.8218.20.31肉中鸡0.650.401.2412.40.21肉大鸡0.600.350.949.40.16产蛋鸡 高峰期0.600.320.410.130.281.1211.20.19生长肥育猪肉小猪0.530.250.380.160.220.535.30.09肉中猪0.480.200.242.40.04肉大猪0.430.170.060.60.01(1

19、)，相当给定的营养水平，肉仔鸡、产蛋鸡和生长肥育猪饲养标准（中国2004）；(2)，未加任何含磷矿物质饲料的基础日粮磷营养水平；(3)，磷酸氢钙在完全配合饲料中的比例。B，从生物学角度确定植酸酶的最大添加量：需要了解特定动物饲料中植酸酶添加量提高到什么水平以后，继续增加用量，反馈效应不再明显。据有关资料，产蛋鸡、猪、肉仔鸡的植酸酶最大添加量大抵为350、900、1100FTU/kg，日粮。C，掌握特定动物植酸酶当量值：所谓植酸酶当量，即植酸酶水解1kg日粮内所含植酸磷释放出1克非植酸磷所需要的植酸酶单位数，也即“1g， 非植酸磷/1kg，日粮”，所需添加的植酸酶单位数。据有关试验资料提供的数据

20、推算，产蛋鸡、猪、肉仔鸡应分别约为250、600、900单位（平均值），这一数据正是不同类型动物日粮释放1克非植酸磷（0.1%）需要添加的植酸酶单位数，这里，所谓1克非植酸磷或所谓0.1%非植酸磷，正是在酶的作用下，由日粮植酸磷释放的非植酸磷的比较公认的数据。D，典型日粮中添加植酸酶后磷酸氢钙（DCP）被取代的比例这并非是一个十分科学的提法，因为它有一定的不确切性，我们之所以使用这一提法，仅是为了说明植酸酶取代磷酸盐的一种趋势。 表8 完全配合饲料添加植酸酶后磷酸氢钙（17）被取代的比例（）产蛋鸡（高峰）猪肉仔鸡小猪中猪大猪小鸡中鸡大鸡植酸酶最大添加量（FTU/kg）3509001100植酸酶

21、的当量值（FTU/1g，非植酸磷）：商家（国内资料）300500500平均，国外资料250600900范围，国外资料135-333176-930570-1220基础日粮非植酸磷的最大释放量（），因植酸酶的当量值不同而异：商家（国内资料）0.120.180.22平均，国外资料0.140.150.12范围，国外资料0.11-0.260.10-0.510.09-0.19非植酸磷最低释放量（）0.10.10.1相当DCP的释放量（kg/t）666完全配合饲料非植酸磷（）0.320.250.200.170.500.400.35完全配合饲料DCP添加量（kg/t）11.25.32.40.618.212.4

22、9.4完全配合饲料中磷酸氢钙被替代的比例（）54113250*1000334864*，当植酸酶添加量达到“600FTU/kg”时，释放非植酸磷0.1，相当每吨完全配合饲料释放6kgDCP（17），释放非植酸磷量超出需要添加量的150，当添加量为“240 FTU/kg”时，非植酸磷释放量为0.04，相当2.4kg DCP，这时取代量为100由表8可知：A，产蛋鸡，当非植酸磷水平为0.32，采食量为110g时，DCP的被取代量为54；如果采食量达到138g（表2），非植酸磷水平为0.2，这时需要另外添加的非植酸磷只有0.08，相当4.8kgDCP/T，这时，植酸酶可以100的被取代之。B，体重在2

23、0kg以上的肉猪，在通常情况下，只要基础日粮（即既不加植酸酶，亦不加DCP的日粮）中提供的非植酸磷能达到0.15以上（表7），DCP不仅可100被植酸酶取代；而且，无需取代6kg，植酸酶的添加量亦可相应减少；20kg以下的处于保育阶段的断奶仔猪和仔猪补料才需考虑加磷酸盐的问题，因为这阶段日粮的非植酸磷需要量相对比较高。C，肉仔鸡以酶取代磷酸盐的问题有待进一步研究，看来DCP被取代的比例是有限的，大约是1/2。将表8与表4、表5、表6分别比较，进而归纳为表9 ，由植酸酶取代磷酸盐一项可见：生产调查值与理论推算值之间，不论产蛋鸡，还是肉仔鸡两者差异都不大（3%4%）；猪则有较大的差距(45%56%

24、)，造成这一差距的主要原因是，生产实际中给定的日粮非植酸磷水平太高，高出中国猪饲养标准（2004）的30%50%，结果预示，体重在20kg以上的生长肥育猪，不仅磷酸盐可被植酸酶100%取代，而且植酸酶的添加量应适当降低。表9 生产调查结果与理论推算值之间植酸磷取代磷酸盐比例的比较（%）产蛋鸡肉小猪肉中猪肉大猪肉小鸡肉中鸡肉大鸡生产调查值，A57445055374760理论推算值，B54100100100334864A-B， C3-56-50-454-1-4 4植酸酶的研究热点及发展前景4.1.植酸酶产品：A,提高植酸酶的表达量：中国农科院姚斌等将黑曲霉菌株进行基因克隆（大肠杆菌和曲霉菌均可作为

25、基因供体）利用转基因技术将经改造的基因片段转入毕赤酵母，作为植酸酶的表达系统，获得了基因的高效表达，比原菌株的表达量提高了3000倍以上；贝锦龙全人工合成的改良黑曲霉基因，在毕赤酵母系统中高效表达，结果获得165000FTU/ml的发酵液。B,提高植酸酶的热稳定性，并维持植酸酶在肠道内高活性：云南师范大学黄遵锡等利用云南丰富的生物资源先后成功完成了“北大合作项目：耐热植酸酶基因的克隆、表达与第二代高效高产植酸酶”以及“中德合作项目：耐高温植酸酶产生菌筛选与基因资源调查”，研发出了天然耐热性达到80以上的3位双峰植酸酶菌种。C, 进一步降低天然耐热植酸酶的成产成本：3位天然耐热植酸酶虽然具有较好

26、的综合稳定性，但其发酵水平与普通6位植酸酶比还低很多，故而市场价格也一直居高不下，云师大酶工程所就“天然耐热3位植酸酶菌种发酵水平的提升”以及“普通6位植酸酶耐热性的改进”已经取得了一定的进展。D,改进普通6位植酸酶的使用稳定性：普通6位植酸酶因表达水平很高，故而成本低廉得到广泛使用，但其在使用、存放过程中容易受到分子摩擦力、静电、水分、金属离子等的破坏，从而降低其活性，故而在普通粉状饲料中也须选择稳定性更好的植酸酶，特别是浓缩料、预混料等存放期更久的产品。提升普通6位植酸酶的稳定性主要从菌种、限制发酵水平（发酵水平过高导致酶稳定性变差）、选用淀粉载体、制成颗粒剂型等几个方面解决，云师大联合昆

27、明三正研发的“赛多磷”（10000 FTU/g ，颗粒型植酸酶）产品具有较好的使用性和储存稳定性4.2 培育含植酸酶的“基因植物”培育所谓“转基因植物”，无需额外添加植酸酶，即可产生添加效应。4.3 培育能制造植酸酶的“基因动物”将植酸酶基因片段直接导入动物体（机体组织本身或寄生微生物），培育能产生植酸酶的“转基因动物”，省去外源添加植酸酶。4.4 植酸酶应用技术研究：最大限度发挥植酸酶生物学效应的条件。量化植酸酶的添加效应（钙，磷，微量元素，蛋白质氨基酸，淀粉能量）4.5 动物磷营养研究：以真可消化磷为指标评定饲料磷的营养价值，测定猪、鸡对磷的需要量；量化影响磷营养需要的主要因素，精确给定配合饲料磷水平。5，关于总磷、非植酸磷、真可消化磷最近，看到一份国家级公益性行业科研专项的实施方案，其中，猪选择用有效磷，鸡选择用生物学效价，这样倆项指标来评定饲料磷营养价值，反眏磷的需要量，看来值得商榷，前者并非生物学指标，后者似乎又笼统了些，这是一个概念问题，有必要多说几句。5.1总磷尽人皆知，不同的饲料对动物而言，其营养价值是不同的。正因为如此，作为评定饲料磷的营养价值，表达动物对磷需要的指标总磷在许多情况下是没有意义的，看似足够的磷却能引发磷不足症。5.2非植酸磷为此，人们改称“非