植酸酶研究

2024-07-03

植酸酶研究（精选十篇）

植酸酶研究篇1

酶作为生物催化剂,在反应溶液中使用量较少且不可回收,一方面由于反应物对酶造成污染,另一方面昂贵的价格造成酶制剂的浪费也是不容忽视的。固定化酶,即将酶固定或限制于固定化载体的某一特定区域内,酶仍然具有其特有的催化反应特性,并可回收重复使用的一类技术,因此将酶固定到载体上是解决这一问题必不可少的方法[4]。大部分的固定化酶比游离酶的稳定性有所提高,延长了使用寿命。酶本身作为一种蛋白质,对热并不稳定。而固定化酶耐热性较游离酶有所提高,使酶的最适温度提高,在较高温度下酶依然可以进行催化作用,加快反应速率,使酶的作用效率提高。酶经固定化后在操作过程中可以长时间的保留活力,半衰期延长,真正的具有工业应用价值[5]。因此,该文利用共价结合的方法,以壳聚糖为载体,戊二醛为交联剂,将植酸酶其固定到壳聚糖载体上。通过单因素及正交试验,以酶活力为指标,分析确定最佳固定化条件,以寻求植酸酶能在我国食品工业、饲料工业和畜牧业得到大规模的推广和应用。

1 材料与方法

1.1 材料

试验仪器为TG238型分析天平(上海医用激光仪器厂)、MS-H磁力搅拌器(顺德市兰谱电器制造有限公司)、SY-2-4数显恒温水浴锅(余姚市东方电工仪器厂)、高速离心机(北京医疗仪器修理厂)、ZK-82B真空干燥箱(上海-恒科学仪器有限公司)、722型紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)、HEQ-C空气振荡器(北京普析通用仪器有限公司)及FE20KpH计(海兴行实业有限公司);试验试剂为壳聚糖(玉环县海洋生物化学有限公司)、植酸酶(苏柯汉生物工程有限公司)、硫酸铵(天津石英钟厂霸州市化工分厂)、醋酸钠(天津市精细化工开发中心)、冰乙酸(天津市精细化工开发中心)、戊二醛(天津市科密欧化学试剂厂),植酸钠和钼酸铵由天津市化学试剂一厂提供,磷酸二氢钠、浓硫酸、乙酸钠、三氯乙酸均由天津市化学试剂三厂提供。

1.2 方法

1.2.1植酸酶固定化

(1)壳聚糖载体的制备:配制100mL体积分数1.5%的乙酸溶液,精确称取5.00g壳聚糖粉末加入乙酸溶液中,搅拌使其充分溶解,缓慢逐滴加入到50 mL 1 mol·L-1NaOH溶液中,此时形成白色微球体。用磷酸缓冲溶液进行冲洗至中性,烘干即为壳聚糖微球体[6]。(2)固定化的方法:取壳聚糖载体0.5g,加入不同体积的戊二醛溶液,水浴震荡后室温下放置不用时间进行交联,用磷酸缓冲溶液冲洗交联载体,加入不同量的酶液于4℃下固定4h。磷酸缓冲溶液冲洗,真空抽滤得到固定化酶[7]。

1.2.2固定条件单因素试验

初步判断对固定效果有影响的因素,即戊二醛浓度、酶液量、交联时间、缓冲液pH及固定化时间等。根据试验条件及相关资料确定戊二醛浓度、酶液量、交联时间为单因素。以植酸酶酶活力作为指标,对植酸酶进行固定化。

(1)戊二醛浓度对固定化效果的影响。平行取0.50g壳聚糖,进行不同浓度的戊二醛的固定实验。分别加入体积分数为2%、3%、4%、5%和6%的戊二醛溶液,采用65U·g-1的酶液量,交联时间5h。其余按照1.2.1酶的固定化方法操作。分别测定固定化酶的酶活力[8]。

(2)酶液量对固定化效果的影响。平行取0.50g壳聚糖,进行不同酶液量的固定试验。分别加入50、55、60、65 及70 U·g-1的酶液量,即10mL含酶量分别为7.70、8.50,9.20、10.00、10.80g的酶液。采用4%的戊二醛浓度,交联时间5h。其余按照1.2.1酶的固定化方法进行,分别测定固定化酶的酶活力[9]。

(3)交联时间对固定化效果的影响。平行取0.50g壳聚糖,进行不同交联时间的固定试验。交联时间分别设定为3.5、4.0、4.5、5.0和5.5h,采用4%戊二醛浓度,65U·g-1酶液量。其余按照1.2.1酶的固定化方法进行,分别测定固定化酶的酶活力。

1.2.3最佳固定条件确定

根据单因素试验的结果,选取对固定化效果有影响的因素水平,以固定化酶的酶活力为评价指标,选用正交设计表L9(34)安排试验,得出植酸酶的最佳固定化条件,因素水平设计见表1。

2 结果与分析

2.1 固定条件单因素选择

采用交联固定化法,选取影响固定效果的3个主要因素:戊二醛浓度、酶液量和交联时间,每个因素选取5个水平,分别做单因素试验。

2.1.1戊二醛浓度的确定

由图1可知,随着戊二醛浓度的增加,酶活力呈现出逐渐上升的趋势,固定化效果逐渐变好,当戊二醛浓度为4%时,酶活力达到最大值;戊二醛浓度继续增加时,酶活力又开始下降,说明固定化效果逐渐下降。

试验结果选取固定效果较好的戊二醛浓度4%、5%及6%三个水平做正交试验。

2.1.2酶液量的确定

由图2可知,随酶液量的增加,酶活力逐渐上升,当酶液量为65U·g-1时,酶活力最大。酶液量继续增加时,酶活力又开始下降。

分析原因可能是开始时酶液量小导致固定化效果不好,总体趋势变化不大。

试验结果选取固定效果较好的酶液量60、65和70U·g-1三个水平做正交试验。

2.1.3交联时间的确定

从图3可知,随着交联时间的增加,酶活力逐渐上升,当交联时间为5h时,酶活力最大。交联时间继续增加,酶活力又开始下降。

分析原因可能是随交联时间的增加,固定化程度逐渐变强,当时间为5h时,固定化效果最好;时间大于5h后,会使本来已经固定化的酶变为游离酶,使固定化效果下降,酶活力下降。

试验结果选取固定效果较好的交联时间4.5、5.0、5.5h三个水平做正交试验。

2.2 最佳固定条件的确定

2.2.1正交分析

通过单因素试验确定因素水平,以酶活力为考察指标进行正交试验,结果见表2。

通过表2可以看出,各因素对试验结果影响的大小顺序为C>A>B,即交联时间>戊二醛浓度>酶液量;最佳提取条件为A1B2C2,即戊二醛浓度为4%,酶液量为65U·g-1,交联时间为5h,酶活力为1 665U。

由此可得,9 个试验中的最优条件为A1B2C2,由于这个结果是直接试验得到的数据,因此比较可靠;而依据正交试验的统计计算,优水平为A1B2C2,与直接试验的结果是相同的。在这两个优水平中,主要影响因素都是交联时间和戊二醛浓度,次要影响因素为酶液量。

2.2.2直观分析

根据正交表中血凝反应后上清液的吸光度值水平的平均值(k)绘制直观图(见图4)。

由图4可知,3个因素中2个主要影响因素,交联时间和戊二醛浓度的最佳提取条件在比较理想的水平,次要影响酶液量则不太理想,根据直观图中的趋势,应在适当范围内增加酶液量,来寻求更加理想的酶液量。由于酶液量为次要的影响因素,因此对试验的结果影响不突出。

3 结论

试验结果表明,酶的固定化最佳条件为戊二醛浓度4%,酶液量65U·g-1,交联时间5h。此时固定化酶酶活力最大,计算得酶活力为1 665U。由于固定化试验所用植酸酶酶活较低,若进一步提高自由酶酶活则固定化酶酶活会更高。

摘要：为将植酸酶固定到壳聚糖载体上,以壳聚糖为载体,戊二醛为交联剂,利用共价结合的方法,对酶的固定化方法进行了研究。对影响固定化的主要因素:戊二醛溶液的体积分数、加酶量和交联时间进行分析,以酶活力为指标,评价各水平间的影响。在单因素试验的基础上,利用正交试验进行优化。结果表明:植酸酶固定化最佳条件为戊二醛溶液的体积分数4%,加酶量65U·g-1,交联时间5h,酶活力1 665U。

细菌性植酸酶的酶学性质研究篇2

细菌性植酸酶的酶学性质研究

植酸酶是一种绿色饲料添加剂,是一类特殊的酸性磷酸酶,它能水解植酸,消除植酸抗营养作用,释放出磷,减少饲料中无机磷的用量,进而降低饲料成本,显著降低猪、禽粪便排泄物中磷的含量,减少对环境的.污染. 本文以细菌性植酸酶为研究对象,研究了细菌性植酸酶的最适反应温度、最适反应pH、pH的稳定性、底物的浓度对酶活检测的影响,并测定了细菌性植酸酶的米氏常数、最大反应速度,同时检测比重和黏度等数据,为细菌性植酸酶的生产和应用提供基础理论依据.

作者：吴琪谢红云段垒王天运作者单位：武汉新华扬生物股份有限公司刊名：饲料广角英文刊名：FEED CHINA年，卷(期)：“”(4)分类号：S8关键词：

植酸酶研究篇3

关键词:植酸酶;蛋鸡;生产性能;磷利用率

中图分类号:S436.421.1+9 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2010)05-0003-04

磷是动物生长发育必需的一种重要营养物质,在谷物类和油料作物的饼粕中含量很高,但是80%的磷以植酸磷的形式存在,而单胃动物缺乏水解植酸的酶,对其中的磷利用率很低。含磷矿物质饲料价格昂贵,而且有时因质量不过关导致氟中毒。另外,过多的磷从粪中排出,造成环境污染。植酸酶的应用能使这些问题迎刃而解,另外,植酸酶还具有提高微量元素钙、锌、铁、锰、钾等的吸收,提高蛋白质、脂肪、糖的利用率,促进单胃动物的生长,提高饲料转化率等作用。

植酸酶的应用研究在肉鸡和蛋鸡上较多,国内植酸酶在种鸡上的应用研究还是空白。目前,由于种种原因,致使种鸡产蛋量大幅度下降,大大降低了种鸡厂的经济效益。本试验研究了植酸酶对产蛋种鸡生产性能和磷利用率的影响,旨在为植酸酶在产蛋种鸡日粮中的应用和提高种鸡厂的经济效益提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物饲养管理

30周龄海兰白蛋鸡600只,随机分成3组,每组重复4次,每重复50只。三阶梯笼养,自然通风,每天16 h光照,自由采食,自由饮水。试验期10周,即自30周龄至40周龄。

1.2 试验材料植酸酶(5 000 FTU/g,巴斯夫公司)。

1.3 试验设计和试验日粮

1.3.1 试验设计(见表1)

1.3.2 试验日粮采用玉米—豆粕型基础日粮(玉米62%,豆粕24.5%,石粉7.5%,预混料6%),另添加植酸酶和磷酸氢钙(表1),其营养水平为代谢能11.5 MJ/kg,粗蛋白17.5%,钙3.5%,有效磷0.32%。

1.4 测定指标

产蛋率、料蛋比、平均蛋重、采食量、死淘率、蛋品质、磷排出量。

1.5 试验方法

详细记录每天的产蛋数和产蛋重,每周统计1次采食量,每组选36周龄鸡蛋20枚测蛋品质,用全收粪法,连续收粪3天,测粪中含磷量。

2 结果与分析

2.1 日粮有效磷水平和植酸酶对生产性能的影响

表2所示,产蛋率、平均蛋重,第3组均高于第1和第2组,且产蛋率差异显著;采食量,第3组显著大于第1组和第2组,第2组显著大于第1组;料蛋比,死淘率,3组之间差异不显著,但第3组最小。

以上结果表明,产蛋种鸡日粮中添加0.8%的磷酸氢钙同时添加300 FTU/kg的植酸酶可以显著地提高产蛋率,平均蛋重也略有增加,虽然采食量也显著增加,但料蛋比并没有增加,说明日粮中添加植酸酶可以提高饲料利用率。

2.2 日粮有效磷水平和植酸酶对蛋品质的影响

表3表明,日粮添加植酸酶(2组和3组)虽然蛋壳厚度有所降低,但蛋壳强度反而有所增加,蛋壳强度、哈氏单位、破蛋率3组之间差异不显著(P>0.05)。说明日粮添加植酸酶对蛋品质没有不良影响。

2.3 日粮有效磷水平和植酸酶对磷排出量的影响

从表4可以看出,第1组(对照)的磷排出量显著高于第2组和第3组,第2组和第3组之间差异不显著,表明日粮中添加植酸酶能显著提高磷的利用率,减少磷的排出量。

3 讨论与结论

3.1 日粮中添加植酸酶能提高产蛋鸡的生产性能

自从1968年Nelson首次提出日粮中添加植酸酶可以提高肉鸡对植酸磷的利用率、促进肉鸡的生长以来,人们对植酸酶添加效果的研究愈来愈多。Boling等(2000)[1]报道,蛋鸡日粮中添加300 IU/kg的植酸酶可以提高磷的利用率,而且日粮中的有效磷水平低于NRC(1994)标准时,生产性能并不受影响。Um和Paik(1999)[2]报道,日粮中添加500 U/kg植酸酶时,产蛋率、平均蛋重都显著地提高。查常林等(1998)[3]、徐雪英(1999)[4]、刘海江(1998)[5]报道,蛋鸡日粮中添加植酸酶,产蛋率、产蛋量都得到提高。本研究的结果与国内外学者的报道基本一致。

植酸酶之所以能提高蛋鸡的生产性能,是与植酸酶的广泛作用分不开的。研究表明,植酸酶能提高磷的利用率,促进微量元素的吸收,提高蛋白质的利用率,提高消化酶的活性。在植酸中含有丰富的磷,由于单胃动物消化道内没有水解植酸的酶,因此不能被利用,另外植酸还与钙、镁、铁、蛋白质、氨基酸等结合形成难以消化的络合物,使这些营养物质的消化利用率降低,植酸进入动物消化道后还能抑制蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等一系列水解酶的活性,从而降低蛋白质、糖、脂肪的消化率。植酸酶能水解大部分植酸,因此植酸中的磷以及与植酸络合在一起的蛋白质、氨基酸和微量元素被释放出来供动物利用,在消化道内对水解酶的抑制作用也被解除,营养物质的消化率得到提高,产蛋鸡的生产性能也得到显著提高。

3.2 日粮中添加植酸酶能减少对环境的污染

研究表明,动物食入的磷只有很少一部分作为体成分沉积在体内和产品中,绝大部分在参与体内新陈代谢后经粪便、尿液排出体外。植酸磷在单胃动物体内不能被利用,不参与代谢,直接被排出体外,更加剧了磷对环境造成的污染,这是大规模集约化生产所面临的严峻问题。植酸酶能水解植酸,提高对磷的利用率,减少磷的排出,因而能减轻磷对环境造成的污染。

3.3 日粮中添加植酸酶能降低生产成本

查常林等(1998)[3]试验证明,蛋鸡日粮中添加150 g/t植酸酶(不加磷酸氢钙)的试验组比添加1.6%磷酸氢钙(无植酸酶)的对照组成本低13元,而生产性能无显著差异。本研究的结果为,添加0.8%磷酸氢钙同时添加300 FTU/kg植酸酶的试验组(第3组)的产蛋性能显著好于第1组和第2组,生产成本要低于第1组。

参考文献:

[1] Boling S D. The effects of various dietary levels of phytase and available phosphorus on performance of laying hens[J]. Poult. Sci.,2000,79: 535-538.

[2] Um J S,Paik I K. Effects of microbial phytase supplementation on egg production eggshell quality and mineral retention of laying hens fed different levels of phosphorus[J].Poult. Sci., 1999,78: 75-79.

[3] 查常林,劉进.不同水平植酸酶在产蛋鸡饲粮中应用效果的分布[J].饲料工业, 1998,1:28-29.

[4] 徐雪英.酶制剂在养鸡生产中的应用[J].中国家禽,1999,11,19.

植酸酶转基因动物的研究进展篇4

1 植酸酶的理化性质

植酸酶的理化性质因其来源不同, 最适pH值、最适温度和热稳定性等方面有一定差异。

1.1 植酸酶的最适pH值

植物来源的植酸酶最适pH值一般在5～7之间, 在pH3.0时, 大多数植酸酶活性下降、甚至失活, 不适合在酸性环境下起作用。细菌来源的植酸酶最适pH值一般为中性或偏碱性。真菌植酸酶的最适pH值为2.5～7.0。黑曲霉NRRL3135能产生两种不同的植酸酶, 一株最适pH值为5.5和2.5 (phyA) , 另一株最适pH为2.0 (phyB) , 两种菌株发酵和生产的植酸酶, 经体外试验发现:在pH值为2.5和5.5时活性最强, 可能是因为pH为2.5时, 与胃中的酸碱度相接近;pH为5.5时属于肠道pH值变化范围内 (夏立秋, 2001) 。Newman D (1994) 等人在1994年发现由Aspergillus niger产生的植酸酶在pH为5.0～6.5时, 具有最强的活性。另外, 也有碱性植酸酶最适pH值为8.0的报道。总之, 不同来源的植酸酶最适pH值存在差异。

1.2 植酸酶的最适温度和热稳定性

植酸酶的最适温度在40℃～60℃范围内, 不同来源植酸酶的最适温度相差也较大。由于饲料加工的制粒工艺中有一个短暂的高温过程, 温度在75℃～93℃之间, 一般的植酸酶活性在此高温下不可避免的发生失活。从嗜温微生物中分离到的高温植酸酶其最适温度在70℃～80℃, 虽然有很好的耐温性, 但它在37℃下的酶活性极低, 没有使用价值;而来源于黑曲霉等的植酸酶在37℃下具有较高酶活性, 但它又不能经受制粒时的高温。所以能在饲料中真正得到推广利用的植酸酶必须是具有良好的热稳定性。目前, 在酶的耐热性方面已有许多富有成效的研究, 一种较简单而有效的方法就是采用酶的包被技术, 将酶包裹在包衣中免受制粒高温的破坏, 包衣在动物胃中可被消化而释放出酶。欧洲的一种常用方法是把液态植酸酶制剂洒在制成的颗粒料上, 或使用冷压制粒。现有酶的包被、缓释技术, 可以同时解决酶的耐高温以及保持高酶活的问题, 但是加工成本较高, 难以大批量地应用于生产。所以如何使酶既能短暂耐高温又能在动物体中具有高活性, 是目前饲料用植酸酶制剂急需解决的一个问题。

2 植酸酶应用现状

2.1 植酸酶作为饲料添加剂的应用

到目前为止, 植酸酶虽然在饲料中作为饲料添加剂得到广泛的推广应用, 但仍然存在一些缺点: (1) 植酸酶的抗逆性, 尤其是热稳定性即高温失活 (80℃) 不能满足饲料及饲料加工的要求。加工饲料都需经过一个制粒工艺, 在制粒过程中有一个短暂的高温过程, 温度大多在75～93℃, 一般的植酸酶活性在此高温度下大幅度地不可逆丧失。 (2) 饲料用酶又必须在常温下具有较高的酶活性, 因为饲料用酶最终的作用场所是动物正常体温 (37℃左右) 的胃肠道中, 这与工业上所使用的一些高温酶不同。 (3) 从噬温微生物等中分离到的高温植酸酶其最适温度70～80℃, 虽然具有较好的耐温性, 但它在37℃下酶的活性极低, 在饲料中没有利用价值。 (4) 储存过程中酶活性的丧失等诸多因素的限制等。

2.2 植物基因工程生产植酸酶的应用

利用植物转基因工程来生产植酸酶也正在发展阶段。目前, 在烟草种子、大豆中获得表达植酸酶的转基因植物。然而, 在制粒和储存过程中仍然存在酶活稳定性问题。降低植物饲料中植酸含量的植物基因工程研究也正获得进展, 如植酸含量降低65%的转基因玉米能够降低饲料中添加植酸酶的量, 但是, 如果向饲料中添加无机磷对猪和家禽的生长还是有好处。低植酸转基因谷物的发展潜力还不能肯定, 因为与对照相比, 低植酸含量谷物表现为发芽率低和产量下降。

3 植酸酶转基因动物

植酸酶的热稳定性研究目前还处于知识积累阶段, 目前还很难取得大的突破。随着基因工程技术的发展, 尤其是转基因动物生产技术的提高, 为这些问题的解决提供了一条有效的新途径, 通过猪和禽类等单胃动物的内源性消化道来产生具有较高生物活性的内源性植酸酶已经成为解决单胃动物高磷粪便污染的一种研究策略和手段。

内源性的植酸酶可以增加植物植酸盐的生物学活性, 并可以降低动物生产中磷的排出, 解决环境污染和环境生态的难题, 也解决了转基因植物中饲料加工和贮存酶失活等问题, 同时由于植酸盐的分解解除了其抗营养作用, 可以促进动物的生长发育, 提高饲料利用率。在这方面Golovan等在小鼠的唾液腺中表达了E.coli植酸酶基因appA产生了转基因小鼠, 发现在唾液中含有糖基化的蛋白。唾液腺中植酸酶的表达导致粪便中磷的降低, 这表明它提供了一种减少动物饲料中磷的添加以及畜牧中磷污染的途经, 已经以唾液腺为生物反应器做了成功的尝试, 使转基因小鼠和猪等单胃动物粪便中磷含量大大地降低。可以说通过转基因动物自身分泌内源性的植酸酶来解决这些问题。

3.1 植酸酶基因在动物体内的表达系统

(1) 唾液腺生物反应器

唾液腺生物反应器是一类最近才发展起来的新型生物反应器。其特点是利用唾液分泌蛋白的调控区在唾液腺中特异性表达各种酶类和人类基因治疗的蛋白。常用的唾液分泌蛋白为腮腺分泌蛋白PSP, a-唾液淀粉酶a-Amy和富含脯氨酸的蛋白Pro-rich。Mastrangeli等利用腺病毒调控的a抗胰蛋白酶基因载体转染唾液腺, 结果导致a抗胰蛋白酶在唾液中表达。利用唾液腺生物反应器在表达人基因治疗蛋白方面也获得了很大进展, Mikkelsen等利用小鼠腮腺分泌蛋白基因的调控区构建人血凝结因子Vlll表达载体, 在小鼠的唾液腺中成功地表达了人血凝结因子Vill。这些结果为唾液腺作为生物反应器的可行性研究做了有效的尝试。

(2) 唾液腺生物反应器的优势

唾液腺组织分泌物很容易通过导管进入到口腔;唾液腺细胞能够合成和分泌大量的蛋白:唾液中合成和分泌的物质能够源源不断进入到体内;唾液的分泌不受性别和发育时期的限制, 动物的一生都分泌唾液, 而且大家畜的唾液分泌量大, 容易收集纯化;另外, 唾液腺生物反应器不像血液生物反应器受所表达蛋白的种类限制。正是唾液腺的这些突出的特色, 使得唾液腺生物反应器越来越呈现出勃勃生机, 被寄于厚望用唾液腺表达一些饲料中需添加的酶类, 如植酸酶、葡糖昔酶、木聚糖酶等, 来改善家畜和家禽的生产性状, 对整个畜牧产业是非常重要。

(3) 植酸酶在唾液腺生物反应器的表达

在单胃动物, 如猪、鸡和鸭等家禽产业上, 植酸酶的添加非常迫切, 主要是由于单胃动物体内缺乏内源性植酸酶, 使饲料中的植酸磷不能被有效分解、吸收, 而随粪便排放出, 造成了严重的农业磷污染。Golovan等建立了可以在唾液腺中分泌植酸酶的转基因小鼠模型。该研究中所采用的表达系统为由可诱导的大鼠富脯氨酸蛋白 (inducibleprolinerichprotein, PRP) 启动子和小鼠组成型腮腺分泌蛋白 (constitutive parotidsecretoryproten, PSP) 启动子来调控的大肠杆菌植酸酶appA墓因在唾液腺中的表达。该基因所编码的植酸酶己被证实对于禽类的植酸盐作用效果非常明显。通过对转基因小鼠的分析被证实对于禽类的植酸盐作用效果非常明显。

通过对转基因小鼠的分析结果表明, 所生产的转基因小鼠的唾液腺中植酸酶的分泌可以导致小鼠粪便中磷水平的显著降低。该实验室用同样的系统获得了植酸酶转基因猪, 其粪便中磷含量降低了56～67%, 大大缓解环境中磷污染 (Golovan SP.et al., 2001) 。其转基因表达的效果可以通过与非转基因猪的对比研究阐明, 在以豆粉为唯一的磷源时, 转基因猪在断奶仔猪和育成猪的磷消化率几乎达到了100%, 而非转基因猪只有50%。而对粪便的检测中, 与非植酸酶转基因猪相比较, 植酸酶转基因猪的粪便磷含量在断奶仔猪和育成猪分别降低了56%和75%饲料利用率有明显的提高, 而且通过转基因猪所产生的植酸酶对植物中所含有的植酸盐的水解作用完全可以替代无机磷的添加。

4 展望

转基因动物技术自产生之日起就显示出勃勃生机, 并被寄予厚望。一方面希望可以利用转基因技术作为动植物育种的强有力工具, 将符合人类期望的优良性状基因通过生物工程手段使之重组于某些动物品种, 以期改良动物的生产性状;另一方面转基因技术在生命科学的诸多领域也显示出巨大的潜力。近年来, 动物转基因技术发展的相当迅速, 转基因猪的技术也己经非常成熟。因此植酸酶转基因动物对内源性植酸酶降低粪便磷代谢, 解决单胃动物粪便中高磷污染, 提高植酸酶的热稳定性, 这些问题最有前途和最有利的方法, 为建立一种可持续发展的农业动物饲养模式, 并育成环保型畜禽提供应用前景和商业价值。

摘要：植酸酶能专一分解植酸及其盐类物质, 形成禽、畜可直接利用的磷酸和肌醇磷酸, 同时可解除植酸的抗营养作用, 从而提高饲料中磷的利用率、降低饲料成本、减轻磷污染, 保护我们的生态环境, 并有效防止与植酸有关的动物消化系统疾病。因而近年来对植酸酶的研究日益增多。本文介绍植酸酶基因转基因动物的研究进展。

植酸酶研究篇5

今年元月五日了在湖南长沙举办了“腐植酸肥在作物上的应用研究报告及战略合作签约仪式”。会议由国家杂交水稻工程技术研究中心举办，湖南省农业厅、国家杂交水稻工程技术研究中心及长沙学院、中南大学、湖南农业大学、华南农业大学等单位的领导和专家参加会议并做了葛林美液肥在作物上的应用研究报告；湖南省人大常委会蔡力峰副主任代表省人大常委会主任、省委书记周强到会祝贺。袁隆平院士也出席会议并讲话，腐植酸肥是一种古老又新鲜的肥料，可在多种农作物上应用，让作物“吃饱”又“吃好”，且资源丰富，很有发展前途。葛林美苏州农业科技有限公司总裁蔡杰丰先生、蒋宜真总经理参加了会议，我公司作为葛林美在河南等地的合作伙伴董事长兼总经理高学军先生也应邀参加了这次会议。

国家杂交水稻工程技术研究中心及长沙学院、中南大学、湖南农业大学、华南农业大学等单位的专家已对葛林美腐植酸液肥在多种作物上进行了多年试验。施用纽翠绿超级液肥后，水稻增产3.7%至

6.8%，人体必需氨基酸含量增加13.3%至19.3%，且重金属汞、镉、铅含量减少；苋菜中维生素C 含量增加，且能减少土壤中铅、镉、砷向苋菜迁移；椪柑则增产15%至30%，综合品质得到改善。纽翠绿超级腐植酸复合液肥作为一种绿色有机肥料，在作物栽培中越来越受到重视。葛林美公司与国家杂交水稻工程技术研究中心经过两

年的重复实验，证明纽翠绿超级液肥有效地增加大米的氨基酸含量、降低重金属含量和提高产量。湖南葛林美农业科技有限公司与国家杂交水稻工程技术研究中心于1 月5 日签订了战略合作协议书，并拟联合湖南粮食集团等涉农企业，用各自的优势，共同研究推广纽翠绿超级液肥的应用及其机理。

植酸酶在甲壳动物饲料中的应用篇6

关键词：植酸酶；甲壳动物；饲料应用

目前水产养殖业和饲料工业普遍面临饲料安全问题、环境污染问题和饲料成本上涨问题，近年，用豆粕等植物蛋白替代饲料中动物蛋白的研究报道较为广泛。相对而言，植酸及其盐类复合物在植物原料中存在较多，这势必影响水产动物对营养物质的消化利用。在水产饲料中添加外源酶制剂促进动物生长、减少污染物排放已经是很普遍的作法。饲料酶制剂是唯一能在不同程度同时影响水产养殖和饲料工业可持续发展的饲料添加剂。

植酸（即肌醇六磷酸）因为带有极强的阴离子电荷[1]，所以具有强大的络合阳离子的能力，它不但可以与植物中钙、镁、锌、钾等矿物质元素结合，形成不溶性盐类；还可以络合蛋白质，抑制消化酶，如胃蛋白酶、α-淀粉酶和胰蛋白酶的活性。植酸酶是催化植酸及其盐类水解为肌醇和磷酸的一类酶的总称，它能将植酸分子上的磷酸基团逐个切下，形成终产物——肌醇和磷酸[2]。为人熟知的催化植酸降解的酶主要有两类：3-肌醇六磷酸酶和6-肌醇六磷酸酶。前者是从微生物中获得的，后者主要存在于小麦等谷物中。

植酸酶越来越广泛地应用于水产中。资料研究证明植酸酶可分解植酸，释放饲料中的磷、钙、镁等元素[3]，使磷和其他营养物质得以有效利用。其在鱼类中的应用已有广泛的研究，本文参考国内外学者研究，力图为植酸酶应用于水产甲壳动物饲料中对动物营养消化的影响作比较系统的综述。

1 植酸酶在甲壳动物中的作用机理

植酸酶属于磷酸单脂水解酶，可以依次切断磷酯键[1]，分解植物的细胞壁或者果实种子中的植酸，使不能被利用的磷变为可利用的磷。植酸酶同时也可以断裂蛋白质与植酸之间的化学键，释放蛋白质，提高蛋白质的利用率。植酸酶可以降解植酸盐，释放被植酸络合的金属阳离子，如Zn2+、Cu2+、Fe2+等，提高动物对某些微量元素的利用。

2 植酸酶在甲壳动物中的应用效果

2.1 对磷的利用率的影响

磷参与能量转换，是机体骨骼的重要组成部分，钙磷摄入量不足会引起骨骼松软等病症。然而水中磷含量极低，水产动物须从饵料中摄入磷来维持新陈代谢，满足机体生长需要[4]。然而饲料中过量的或者难被动物利用的植酸磷的存在会造成排泄物中磷含量的过高，造成水体污染。植酸酶在水产饲料中的最重要应用之一就是分解饲料中的植酸磷，降低饲料中磷含量，为动物的正常生长提供可利用的磷，降低粪便中磷的排泄。

水生动物对无机态磷的消化率与其溶解度有关，即溶解度越高，消化率越高；而对植物性饲料中以植酸磷形式存在的磷，利用率一般不超过30%。在配合饲料中添加适宜的植酸酶能促进甲壳动物的生长，提高植酸磷的利用。周萌等[5]在南美白对虾半精制饲料中添加植酸酶，添加1 000 FTU/kg和2 000 FTU/kg植酸酶组的总磷消化率分别为54.69%和54.89%，比对照组相对提高了5.3%和5.7%；同时，添加2 000 FTU/kg组的粪便磷含量最低，磷排泄降低了7.84%，说明添加植酸酶能降低水体中磷的含量，减轻水体污染。添加一定量的植酸酶，虽然没有显著改善斑节对虾的氮排泄但是对磷的排泄却有显著作用，水中磷含量相比对照组减少了约17%[6]。磷的表观消化率、粪便中磷含量以及水体中磷含量是评估饲料磷利用率的最重要的指标。实验研究说明植酸酶的添加会降低动物磷的排泄，提高其利用率，利于水体的维持。Frank Liebert等对尼罗罗非鱼进行了实验，结果发现日粮添加植酸酶B或者A组的尼罗罗非鱼粪便中植酸磷的排泄量均显著减少，添加植酸酶A组的鱼肝脏食糜中植酸磷浓度降低[7]。另外，添加植酸酶组饲料中磷的消化率都有极显著的提高（P<0.01）。这是由于植酸酶分解植酸，使植酸磷变成甲壳动物可利用的磷，提高了饲料中磷的利用率，减少了粪便中磷的含量。有实验报道，饲料中添加1 000 FTU/kg的植酸酶与添加0.85%～1.28%的磷酸二氢钙的效果相当[8]。

2.2 对生长的影响

植酸酶的添加对甲壳类动物增重、特定生长率及存活率没有显著正面效果。Pradyut Biswas研究发现饲料中添加植酸酶组的斑节对虾与未添加组相的体增重、饲料系数和饲料效率没有显著差异[6]。陈新宇等研究证明饲料中添加500～2 000 FTU/kg植酸酶对凡纳滨对虾增重率、存活率和饲料利用无显著影响[9]。曹露等研究发现添加植酸酶对日本沼虾成活率没有显著影响，但是添加500 FTU/kg植酸酶组沼虾的增重率与特定生长率显著高于正对照组[10]。

2.3 对蛋白质利用率的影响

从理论上讲，植酸酶水解植酸释放出磷的同时，可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，同时植酸酶的添加可以解除植酸与内源性蛋白酶结合提高蛋白酶活性，提高蛋白质利用率（宋金彩等）[11]。Jongbloed（1998）的试验表明在蛋白质与植酸沉淀形成后，加入胃蛋白酶和植酸酶，沉淀消失速度比单独加入胃蛋白酶快得多[12]。外源酶制剂对甲壳动物生长性能及内源酶活性的影响早已经有所报道。目前国内外对植酸酶制剂在甲壳动物饲料中的添加应用较少。周萌等人在南美白对虾实验中发现添加1 000～3 000 FTU/kg植酸酶蛋白质消化率均比对照组高[5]。

2.4 对其他营养物质利用的影响

植酸螯合阳离子，降低营养元素的消化率。植酸酶可以切断植酸与矿物离子间的化学键，释放出矿物元素，如铁，镁，钙，锌等，使这些营养元素的利用率提高。这一理论在鱼类实验中得到普遍印证。白东清等对添加植酸酶的饲料进行不同温度处理，研究其对鲤钙磷营养物质利用率的影响，发现：与对照组相比添加植酸酶可以使钙的利用率提高132%以上[13]。向虹鳟饲料中添加植酸酶能提高矿物质的表观消化率[14]。饲料中添加植酸酶可以使斑节对虾肌肉中甘油三酯含量显著降低。

nlc202309051241

对凡滨对虾[9]和日本沼虾[10]研究发现：植酸酶对虾体成分的水分、粗蛋白、脂肪、灰分、总钙和总磷含量都没有显著影响。在斑节对虾实验[6]中也发现相同结论：虽然添加1 500 U/kg植酸酶组的虾壳灰分含量高于对照组，但是整体而言植酸酶对青虾虾肉灰分与虾壳灰分没有显著影响。彭刚等发现植酸酶向饲料中的添加不能影响青虾虾肉及虾壳粗灰分的含量[15]。这可能是因为虾类的消化系统比较简单，食物在体内存留时间太短，以至于营养物质难以充分吸收；或者植酸对虾类的生长没有什么有害的影响，所以添加或者不添加植酸酶虾类都同样生长。斑节对虾[6]各实验组间肌肉中脂肪酸组成差异很大，但是植酸酶的添加并未对饱和脂肪酸或者单不饱和脂肪酸造成显著的影响。

2.5 对酶活性的影响

植酸可以与带碱性基团的蛋白质络合，抑制消化酶活性，如胃蛋白酶、淀粉酶和胰蛋白酶的活性；而添加植酸酶后可释放与其结合的消化酶，从而提高消化酶的活性。曹露研究发现与不添加植酸酶和磷酸二氢钙的试验组相比，饲料中添加1 000、1 500 FTU/kg植酸酶试验组显著高了日本沼虾肝胰脏蛋白酶活性10.47%和11.3%；与添加了磷酸二氢钙的试验组相比，添加l 000、1 500 U/kg植酸酶试验组肝胰脏蛋白酶活性分别提高了4.82%和5.61%（P<0.05）[10]。可以看出，添加植酸酶可以使日本沼虾肝胰脏蛋白酶活性呈上升趋势。对鱼类的研究也有类似的结论，马恒甲研究结果显示当植酸酶添加水平大于1 000 U/kg时，草鱼肝胰脏和肠道中蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性都明显增强[16]。姚瑞清等发现添加1 000 U/kg植酸酶显著提高了奥尼罗非鱼肠道蛋白酶与淀粉酶活性[17]。

3 植酸酶在水产甲壳动物中应用的注意事项

3.1 植酸酶活性受作用环境影响

特定的酶对pH、温度等作用条件有特定的要求，而且带正电荷的金属离子或络合物等也会影响酶活性。Mikio SHIMZU[18]研究报道从Bacillus subtilis（natto）提取的植酸酶在pH为6～6.5，60 ℃条件下酶活性最高，而且EDTA、Zn2+、Cd2+、Ba2+、Cu2+、Fe2+、Al3+等化学试剂或特定金属阳离子离子会极大地抑制其活性。

为确保植酸酶的活性，可以采用对酶包膜的方法抑制植酸酶在海水中的溶失及与阳离子的直接接触。同时，饲料的制粒过程一定要确保低温，防止酶不可逆性失活。再次，要根据动物消化道内酸碱度选择合适种类植酸酶，以期达到最大的效益。

3.2 最适添加量

在水产甲壳动物植酸酶添加效果的研究中，最适添加剂量大约是500～1 000 FTU/kg。水温18～28 ℃，饲料中添加1 000 IU/kg植酸酶即能有效改善南美白对虾的生长和磷利用率，降低磷排泄[5]。在水温（27±2.0） ℃的条件下，WGR和SGR以添加500 FTU/kg植酸酶的试验组显著高于正对照组。添加植酸酶500 FTU/kg于饲料中可以显著降低磷排泄，提高磷的利用率[6]。在35 ℃以内植酸酶的活性一般是随温度的上升而上升的，所以养殖环境温度的差异会导致植酸酶的最适添加量不同。不同种类的水产动物对营养物质有不同需求量，同种动物处于的生长时期不同对营养的需求也是有差异的，饲料组成的差异也是影响植酸酶添加效果的重要因素，所以实验研究得出的最适添加量难免不一致。在鱼类的研究中也是得出如此结论。但饲料中豆粕等植物蛋白原的添加量增加势必会要求植酸酶的添加量上升。在鱼类饲料中添加豆粕的研究表明，植酸酶添加量大约在250～1500 FTU/kg[12]。

4 植酸酶在水产甲壳动物中的应用展望

植酸酶替代无机磷在水产饲料中的应用已经有广泛而比较统一的研究结论，但是它降解抗营养因子植酸后有效提高蛋白质、氨基酸和能量利用率的作用目前还尚未有统一结论。有在对虾类的研究中发现钙磷的吸收是相互影响的，但是此方面的研究尚少。甲壳类对配方中蛋白质和氨基酸的需求比能量的需求更重要，应该加强植酸酶对蛋白质和氨基酸的潜在营养价值方面的研究，为植酸酶在甲壳类饲料中的进一步应用提供理论依据。近年，随着生活水平的提高，人们对于食物的口感及营养价值要求更高，植酸磷的添加是否会对甲壳动物肉体的氨基酸比例及含量有很大的影响，是否影响脂肪的含量等关乎口感及营养价值方面还有待加强。

参考文献：

[1]Benjamin L. Turner1， Michael J. Papházy， Philip M.，etc. Inositol phosphates in the environment[J].The Royal Society，2002，357-469

[2] F.PospíIL and MARIE HRUBCOVX？. The Influence of Humic Acids on Phytase Activity Isolated from Wheat Seeds[J].Biologia Plantarum ，1975， 17（6）： 468-474

[3]汪世华，吕茂洲，孙长春，等.植酸酶的现状及其研究进展[J].广州食品工业科技，2002，1（18）：54-57

[4]吴广兵，石学刚.植酸酶在斑点叉尾鮰和罗非鱼饲料中的应用[J].饲料工业，2011，32（24）：47-50

[5] 周萌，朱旺明，杨会军，等. 饲料中添加植酸酶对南美白对虾生长及磷利用率的影响[J].渔业现代化，2004（6）：33-35

[6] Pradyut Biswas， A.K. Pal， N.P. Sahu，etc. Lysine and/or phytase supplementation in the diet of Penaeus monodon （Fabric IUs） juveniles： Effect on growth， body composition and lipid profile[J]. Aquaculture ， 2007，265： 253-260

nlc202309051241

[7] Frank Liebert，Leandro Portz. Different sources of microbial phytase in plant based low phosphorus diets for Nile tilapia Oreochromis niloticus may provide different effects on phytate degradation[J]. Aquaculture ， 2007，267： 292-299

[8] Cheng ZJ，Hardy RW. Effect of microbial phytase on apparent nutrient digestibility of barley， canola meal， wheat and wheat middling， mea-sured in vivo using rainbow trout （Oncorhynchus mykiss ） [J]. Aquacult Nutr 2002；8（4）：271-7

[9] 陈新宇，潘庆，毕英佐.植酸酶对凡纳滨对虾生长性能和体成分的影响[J]. 湛江海洋大学学报，2005，25（6）：14-18

[10] 曹露，叶金云，王友慧，等. 植酸酶对日本沼虾生长、体组成和消化酶的影响[J].浙江海洋学院学报（自然科学版），2010，29（3）：227-232，268

[11] 宋金彩，单安山.植酸酶对蛋白质和氨基酸利用率的影响[J].中国饲料，2000（10）：14-15

[12] Ling Cao， Weimin Wang， Chengtai Yang etc. Application of microbial phytase in fish feed[J]. Enzyme and Microbial Technology ，2007，40 ：497-507

[13] 白东清，乔秀亭，魏东，等.植酸酶对鲤钙磷等营养物质利用率的影响[J].天津农学院学报， 2003，10（1）：6-10

[14] 程宗佳.植酸酶在大豆产品型虹鳟鱼饲料中的添加量对干物质和营养成分表观消化率的影响[J].饲料广角，2004；16：32-4

[15] 彭刚，陆全平，王明华，等.饲料中添加植酸酶对青虾生长性能的影响[J].现代农业科技，2008，20：229，232

[16] 马恒甲，叶金云，郭建林，等.全植物蛋白饲料中添加植酸酶对草鱼生长、非特异性免疫及消化酶活力的影响[J].浙江海洋学院学报（自然科学版），2011，30（2）：119-125

[17] 姚瑞清，刘波，吴婷婷，等.植酸酶对奥尼罗非鱼生长、表观消化率与消化酶活性的影响[J].中国饲料，2008，17：30-32

[18] Mikio SHIMZU.Purification and Charaterization of Phytase from Bacillus subtilis-（natto）N-77 [J].Bioscience， Biotechnology， and Biochemistry，1992，56（8）：1266-1269

（收稿日期：2015-02-02）

植酸酶在畜禽养殖上的研究进展篇7

1 植酸酶的来源

植酸酶属于磷酸单酯水解酶,是一类特殊的酸性磷酸酶,能水解植酸释放出无机磷。根据植酸酶对植酸的作用方式可分为3-植酸酶和6-植酸酶。植酸酶主要来源于植物、动物、微生物。

1.1 植物源植酸酶

大多数植物中都含有植酸酶,目前已经在大米、小麦、黑麦、大麦、豌豆、蚕豆、大豆、绿豆、玉米、白芥菜、土豆、萝卜、生菜、莴苣、菠菜等植物或种子中发现,其中黑麦籽实的植酸酶活性在所有谷物籽实中最高。植物种子中的植酸酶在干燥状态下没有活性,只有在种子吸水萌芽的过程中活性才被激活,水解植酸磷供植物生长。植物源植酸酶的适宜p H值为5～7.5,不能在胃中发挥作用,植物中植酸酶的含量相对微生物中的含量较低。

1.2 动物源植酸酶

动物来源的植酸酶存在于各种脊椎动物的红细胞和血浆中,也存在于哺乳动物的小肠中。第一个从动物中鉴定的植酸酶是Mccollum等发现的犊牛肝脏和血液中的活性植酸酶。Marounek等(2009)从兔盲肠细菌中分离鉴定了26株具有产植酸酶活性的细菌,其中1株海氏肠球菌(Enterococcushirae)所产植酸酶的活性较高。

1.3 外源微生物植酸酶

产植酸酶的微生物主要包括细菌、霉菌及酵母,微生物来源的植酸酶为肌醇六磷酸3-磷酸水解酶,简称3-植酸酶,主要由霉菌、酵母菌和细菌产生,常见的菌株为黑曲霉菌,该酶的最适pH值为2.5～5.5,且耐热。Sreeramulu等(1996)分离鉴定了19株噬淀粉乳杆菌和乳酸链球菌可以生产胞外植酸酶,并检测了酶活性,得出噬淀粉乳杆菌B4552产生的植酸酶活性最高,酶活性为125～146 U/mL。

2 影响植酸酶作用的因素

植酸酶与大多数酶性质相似,其活性受p H值、温度、水分、植酸酶来源以及日粮原料组成等的影响。

2.1 温度

植物源植酸酶的最适宜温度约为40～60℃,微生物来源的植酸酶最适温度为45～57℃。可见,植酸酶耐热性差,不能直接添加到日粮中制备颗粒饲料,因而在一定程度上降低了其在生产上的应用。但包被后的植酸酶经85℃处理后,活性可以保留85%以上。

2.2 pH值的影响

饲料用酶必须在常温和一定p H值下才具有较高的酶活性,因为饲料用酶最终的作用场所在动物肠道中,一般在37℃左右的低温,且肠道pH值也会影响植酸酶的活性。现在的植酸酶通常都存在一种矛盾,耐热性好的在37℃时活性不高,或是在37℃时活性较高的但在肠道pH值环境下的酶活不高;或者是37℃时酶活高却不耐高温。因此,获得既能耐高温又能适应肠道pH值的植酸酶是未来研究的重点。

2.3 钙水平

高钙使得钙和磷形成了不溶性盐,降低了磷的吸收;而高钙和植酸形成的螯合物不利于植酸酶作用,可能直接降低植酸酶的活性和效率。

2.4 日粮组成对植酸酶活性的影响

植酸酶的活性在不同种类的饲料中有很大差异,黑麦、小麦、大麦和小麦麸具有很高的植酸酶活性,而燕麦、玉米、大豆饼、花生饼、菜籽饼和棉籽饼中的植酸酶活性很低。邹秀芸研究了在糙米和小麦型日粮中添加植酸酶(947 U/kg)对生长猪生产性能、养分利用和骨骼的影响。结果表明:小麦型不加酶日粮组的采食量(ADFI)显著高于其他各处理组(P<0.05),料肉比(F/G)显著低于小麦型加酶和糙米型不加酶日粮组(P<0.05);不同日粮,磷的表观消化率差异不显著,但同种日粮条件下,加酶能显著提高饲料磷的表观消化率(P<0.05)。

3 在家禽养殖上的应用

3.1 蛋鸡

日粮中添加植酸酶能提高产蛋能力,产蛋量和饲料报酬跟正常无机磷类似。Lin等在蛋鸡日粮中添加300 U/kg微生物植酸酶,可提高产蛋量,降低破蛋率和软蛋率,降低磷排出。植酸酶和其他酶(如木聚糖)可同时添加到蛋鸡日粮中,Silversides等研究了小麦蛋鸡日粮中添加植酸酶与木聚糖酶的交互作用,结果证明木聚糖酶与植酸酶没有负相互作用。

3.2 肉鸡

肉鸡自身不能分泌分解植酸盐的植酸酶,故其不能利用植酸盐中的磷,而在日粮中添加植酸酶可以有效地分解饲料中的植酸,释放无机磷,提高饲料中植酸磷的利用率;同时加快生长速度,提高饲料转化率。陆文总等在成年公鸡日粮中添加植酸酶,结果显示:与对照组相比,磷真消化率分别提高3.03%、0.12%、16.90%、37.71%和28.14%(P<0.05),蛋白质表观消化率提高0.24%～4.00%,赖氨酸表观消化率提高1.01%～4.82%;且磷真消化率、表观代谢能、蛋白质和赖氨酸的表观消化率分别与日粮中的植酸含量呈负线性关系。彭玉麟等在肉仔鸡日粮中添加750 U/kg植酸酶,使鸡的采食量降低了1.82%,饲料转化率提高了2.97%,且降低了肉仔鸡的全期死淘率;另外,植酸酶对肉鸡的免疫功能也有一定的影响。马向东等比较了相同营养水平下,使用植酸酶日粮与普通日粮的鸡群在各阶段生产性能、淋巴细胞比率、免疫器官指数及盲肠内容物中大肠杆菌数量等有何不同,结果表明:添加植酸酶后,试验组较对照组平均日增重提高,盲肠大肠杆菌数量降低,巨噬细胞吞噬指数、免疫器官指数均出现不同程度的下降。

3.3 肉鸭

王景成研究表明,用小麦替代日粮中的全部玉米并添加植酸酶和木聚糖酶饲喂蛋鸭是可行的,有提高蛋鸭生产性能的趋势,并且可以提高经济效益,但是显著降低了蛋黄的质和量。陈琳和王恬研究了颗粒饲料中添加植酸酶对樱桃谷肉鸭的能量、养分利用率和消化酶活性的影响,试验结果表明:在日粮颗粒饲料中添加不同水平的植酸酶可不同程度地提高樱桃谷肉鸭的消化酶活性和养分利用率,其中以1 000 U/kg添加比例的效果最佳。

4 在猪生产上的应用

4.1 近年来的研究表明,在猪日粮中添加植酸酶可以显著改善其对植酸磷的利用,可部分或完全替代无机磷,并且还使粪中的磷排放量减少,有利于保护环境。刘自逵等在生长育肥猪日粮中添加植酸酶替代0.5%磷酸氢钙,可以改善生长育肥猪的生长性能及营养物质的表观消化率,并显著降低粪中氮、磷的排泄。植酸在植物饲料中常与矿物质结合,形成不能被消化的复合物,植酸酶对植酸的降解有利于这些微量元素的降解和利用,尤其是钙元素。Revy等通过比较在含32 mg/kg锌的仔猪基础日粮中添加1 200 U/kg植酸酶和仅添加20 mg/kg锌时锌的生物利用率,结果发现:添加植酸酶的效果优于仅添加锌组,血清碱性磷酸酶、锌浓度及骨中锌浓度和锌沉积都较好;同时植酸酶还改善了仔猪Ca、P、Mg、Fe和Cu的利用率。

4.2 在生长猪饲料中添加植酸酶对猪血液生化指标也有影响。朱忠珂等探讨了在仔猪颗粒料中添加植酸酶对仔猪生产性能与血液生化指标的影响,结果表明:与对照组比较,白蛋白含量分别提高17.05%和21.38%(P<0.05),球蛋白含量分别提高18.81%和23.73%(P<0.05),总蛋白含量分别提高9.94%和15.81%(P<0.05);碱性磷酸酶、总胆固醇、丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶、血红蛋白、血清钙和血清磷等含量较对照组均有所增加但差异不显著(P>0.05)。

5 结语

植酸酶作为一种新型饲料添加剂无论在动物生产中还是在环境保护中都起到了一定的作用,有着非常可观的应用前景。但是植酸酶在实际应用上取得的成效与预期目标相距甚远,收效甚微。因此,在影响植酸酶应用效果的各个关键环节还需要进一步研究。

摘要：植酸酶作为一种畜禽饲料添加剂,能有效地将植酸磷降解为肌醇和无机磷,消除植酸的抗营养作用。本文综述了植酸酶的来源、影响酶作用的因素及其在畜禽生产中的应用。

关键词：植酸酶,来源,因素,应用

参考文献

[1]Marounek M,BrenováN,SuchorskáO,et al.Phytase activity in rabbitcecal bacteria[J].Folia Microbiol,2009,54(2):111-114.

[2]霍启光.在猪鸡配合饲料中植酸酶部分取代磷酸盐的现状和未来[R].2006北京康华远景(成都)饲料技术交流会,2007:110-119.

[3]Liu J,Bollinger D M,Ledoux D R,et al.Lowering the dietary calcium to total phosphorus ratio increases phosphorus utilization in low-phosphorus corn-soybean meal diets supplemented with microbial phytase for growing-finishing pigs[J].J Anim.Sci.,1998,(76):808-813.

[4]邹秀芸,方热军,花城.不同日粮条件下添加植酸酶对生长猪生产性能、养分利用和骨骼发育的影响研究[J].中国饲料,2008,(2):19-21.

[5]Liu J,Bollinger D W,Ledoux D R,et al.Soaking increases the efficacy of supplemental microbial phytase in a low phosphorus corn-soybean meal diet for Layer[J].Journal of Animal Science,1997,75(5):1292-1298.

[6]陆文总,高玉鹏,杨亚丽,等.植酸酶对家禽日粮中植酸与营养物质代谢关系的影响[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35(9):19-24.

[7]马向东,陆承平,凌红丽,等.植酸酶对肉仔鸡生产性能、免疫功能及肠道微生物的影响[J].畜牧与兽医,2007,39(12):33-35.

[8]彭玉麟,呙于明,袁建敏.小麦日粮中木聚糖酶和植酸酶对肉仔鸡生长和养分消化率的影响[J].动物营养学报,2003,(3):48-52.

[9]王景成,杨维仁.日粮添加植酸酶对蛋鸭生产性能和鸭蛋品质的影响[J].西南农业学报,2008,(3):271-275.

[10]陈琳,王恬.植酸酶对樱桃谷肉鸭能量、蛋白质和氨基酸利用率及消化酶活性的影响[J].动物营养学报,2009,21(6):938-944.

[11]刘自逵,黄兴国,刘文敏,等.不同植酸酶对生长育肥猪生产性能及养分利用的影响[J].中国畜牧兽医,2010,37(2):22-26.

植酸酶研究篇8

目前针对植酸酶对不同种类饲料原料作用效果影响方面的报道很少, 研究通过体外试验测定2种不同来源的植酸酶对5种不同饲料原料中植酸磷的降解效率, 探讨饲料种类对植酸酶作用效果的影响及不同来源植酸酶的作用效果, 现报道如下。

1 材料与方法

1.1 植酸酶、植酸钠及饲料原料

植酸酶Ⅰ由毕赤酵母中提取, 购自四川禾本生物有限公司;植酸酶Ⅱ由大肠杆菌中提取, 购自山东苏柯汉生物有限公司;植酸钠 (P8810, Sigma公司产品) , 购自上海生基生物科技有限公司。

饲料原料样品从河北保定金润阳饲料厂采集, 玉米、豆粕、棉粕、菜籽饼、麸皮碎过0.45 mm筛, 105℃烘烤2 h, 以杀灭其中携带的微生物和内源植酸酶。

1.2 试验设计

植酸酶活单位定义:样品在浓度5.0 mmol/L植酸钠溶液、温度37℃和p H值5.5的条件下, 每分钟从植酸钠中释放1μmol无机磷所需要的酶量。

总磷、植酸磷及钙、钾、镁含量的测定参照参考文献[4];取上清液用722型可见分光光度计比色测定无机磷含量。

植酸磷降解率=该饲料已降解植酸磷量/该饲料总植酸磷量×100%。

无机磷含量的测定:1) 植酸酶溶液的配制。根据标签说明换算, 称取植酸酶, 植酸酶的添加量为500 U/kg, 取适量植酸酶溶入p H值5.5的0.25 mol/L乙酸缓冲溶液, 溶解, 离心, 配成0.5 U/m L工作液, 反应温度固定在37℃。2) 取50 m L离心管36支 (共8个时间点, 每个时间点1个对照管、3个试验管) 。每管均加入待测饲料样品0.5 g左右, 加入乙酸缓冲液15 m L, 在37℃恒温振荡水浴中温浴30 min。3) 上述试验管中分别加入酶溶液2 m L, 在旋涡混合仪上迅速混合后放入水浴锅中, 在加酶0, 10.0, 20.0, 40.0, 60.0, 120.0, 180.0, 240.0 min时, 按与加入酶液相同的顺序和时间间隔分别在各管中加入5 m L硝酸溶液 (1∶3) 终止反应 (对照管先加入硝酸溶液5 m L, 再加入酶溶液2 m L) 。4) 取出离心管, 4 000 r/min离心10 min, 取每管上清液2.0 m L, 加入6 m L无水乙醇, 混匀后4 000 r/min离心10 min沉淀其中的蛋白质。5) 每管取上清液2 m L, 加入10 m L钒钼酸铵显色液, 定容至50 m L, 静置20 min, 在415 nm波长处比色, 记录吸光度。根据磷标准曲线计算磷的释放量[5]。

1.3 数据的统计分析

试验数据采用Excel软件初步处理后, 采用SPSS17.0做单因素方差分析, 统计检验采用两因子、单因子ANOVA过程, 多重比较采用邓肯氏法。用3次曲线 (Cubic) 模型模拟植酸磷降解过程。以时间点为横坐标、植酸磷降解率为纵坐标模拟3次曲线 (Cubic) 所得的各项参数。回归方程为Y=α0+α1x+α2x2+α3x3。式中:α0、α1、α2、α3分别对应表4中的Constant、b1、b2、b3, 其中b1表示一次直线的斜率, 即本试验中降解初期植酸磷的降解速度;b2表示二次曲线的斜率, 即降解中期植酸磷的降解速度;b3表示三次曲线的斜率, 即降解后期植酸磷的降解速度。

2 结果与分析

2.1 原料中相关矿物元素含量 (见表1)

由表1可以看出:棉粕和麸皮中总磷和植酸磷含量较高;麸皮中植酸磷占总磷比例最高, 然后剩余4种原料依次为菜粕>豆粕>棉粕>玉米。可以看出, 不同饲料原料中所含总磷和植酸磷的差异较大, 并且植酸磷占总磷的比例差异也较大;菜粕中钙、镁含量均高于其他4种原料, 豆粕中钾含量最高, 玉米中钙、钾、镁含量最低。

注:同列数据肩标字母不同表示差异显著 (P<0.05) , 无肩标或字母相同表示差异不显著 (P>0.05)

2.2 饲料原料中植酸磷降解率 (见表2)

由表2可以看出, 不同酶、不同饲料原料对植酸磷的降解率都有极显著影响 (P<0.01) , 酶与饲料原料间具有极显著的交互作用 (P<0.01) 。

2.3 不同来源植酸酶对饲料原料植酸磷的降解动态分析 (见表3、表4)

注:同列数据肩标大写字母不同表示差异极显著 (P<0.01) , 小写字母相同表示差异不显著 (P>0.05) 。

由表3可以看出:不同来源植酸酶作用于同一种饲料原料时, 植酸磷降解率也存在一定差异, 2种植酸酶水解菜籽粕240 min的降解率差异极显著 (P<0.01) ;2种植酸酶水解玉米、豆粕、棉粕和麸皮240 min的降解率均差异不显著 (P>0.05) , 其中植酸酶Ⅰ水解玉米、棉粕、麸皮的降解率高于植酸酶Ⅱ, 植酸酶Ⅱ水解豆粕的降解率高于植酸酶Ⅰ。

由表4看出, 用Cubic模型模拟植酸磷的降解率相关性较好, 绝大部分R2在0.96以上, 由回归方程可知, b1表示一次直线的斜率, 即本试验中降解初期植酸磷的降解速度;b2表示二次曲线的斜率, 即降解中期植酸磷的降解速度;b3表示三次曲线的斜率, 即降解后期植酸磷的降解速度。

2种植酸酶水解玉米时b1分别为8.475, 7.526, 说明在玉米植酸磷降解初期, 毕赤酵母来源的植酸酶作用效果优于大肠杆菌来源的植酸酶;比较b2可以看出, 在植酸磷降解中期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ;比较b3可以看出, 降解后期植酸酶Ⅰ降解速度大于植酸酶Ⅱ。

2种植酸酶水解豆粕时b1分别为6.652, 13.149, 说明在豆粕植酸磷降解初期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ;比较b2可以看出, 豆粕植酸磷降解中期植酸酶Ⅰ降解速度大于植酸酶Ⅱ;比较b3可以看出, 降解后期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ。

2种植酸酶水解菜粕时b1分别为0.203, 5.915, 说明在菜粕植酸磷降解初期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ;比较b2可以看出, 植酸磷降解中期植酸酶Ⅰ降解速度大于植酸酶Ⅱ;比较b3可以看出, 降解后期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ。

2种植酸酶水解棉粕时b1分别为11.796, 9.480, 说明在棉粕降解初期植酸酶Ⅰ降解速度大于植酸酶Ⅱ;比较b2可以看出, 酸磷降解中期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ;比较b3可以看出, 降解后期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ。

2种植酸酶水解麸皮时b1分别为4.264, 10.576, 说明在麸皮植酸磷降解初期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ;比较b2可以看出, 植酸磷降解中期植酸酶Ⅰ降解速度大于植酸酶Ⅱ;比较b3可以看出, 降解后期植酸酶Ⅱ的降解速度大于植酸酶Ⅰ。

2.4 植酸酶对不同种类饲料植酸磷的降解动态分析 (见表5)

注:同行数据肩标字母不同表示差异极显著 (P<0.05) , 相同表示差异不显著 (P>0.05) ;同列数据肩标字母不同表示差异显著 (P<0.05) , 相同表示差异不显著 (P>0.05) 。

由表5可以看出:同种植酸酶对不同原料中植酸磷的降解程度有很大差异, 植酸酶Ⅰ降解5种原料中植酸磷的释放量由大到小依次为玉米>豆粕>菜粕>棉粕>麸皮, 豆粕和菜粕之间差异不显著 (P>0.05) ;玉米降解率高达66.48%, 极显著高于棉粕和麸皮 (P<0.01) 。植酸酶Ⅱ降解5种原料中植酸磷的释放量由大到小依次为玉米>豆粕>菜粕>棉粕>麸皮, 豆粕和菜粕之间差异不显著 (P>0.05) ;玉米降解率高达64.69%, 极显著高于菜粕、棉粕和麸皮 (P<0.01) 。

由表4还可以看出, 植酸酶Ⅰ降解5种原料时b1由大到小为棉粕>玉米>豆粕>麸皮>菜粕;比较b2可以看出, 降解中期植酸酶Ⅰ降解植酸磷的速度依次为菜粕>麸皮>豆粕>玉米>棉粕;比较b3可以看出, 降解后期植酸酶Ⅰ降解植酸磷的速度依次为棉粕>玉米>豆粕>菜粕>麸皮。

植酸酶Ⅱ降解5种原料时b1由大到小为豆粕>麸皮>棉粕>玉米>菜粕, 可以看出在降解初期植酸酶Ⅱ对几种原料的降解效果;比较b2可以看出, 降解中期植酸酶Ⅰ降解植酸磷的速度依次为:比较b3可以看出, 降解后期植酸酶Ⅱ降解植酸磷玉米>菜粕>麸皮>棉粕>豆粕, 豆粕>棉粕>菜粕>麸皮>玉米。

3 讨论

磷是动物体内所必需的矿物质元素之一, 具有重要的生物学功能, 植酸磷是植物性饲料中磷的主要存在形式, 而对于体内缺乏植酸酶的单胃动物而言, 植物性饲料中的植酸磷基本不能利用。本试验中测得5种原料玉米、豆粕、菜粕、棉粕、麸皮中植酸磷含量分别占总磷含量的38%、59%、60%、53%、66%, 这是由于饲料原料中植酸磷含量会受多种因素的影响, 如品种、加工方法、肥料施用量以及土壤类型、植物成熟度等。

有关植酸酶的研究表明, 不同来源的微生物植酸酶在分子大小、结构和特性等方面存在差异[6]。毕赤酵母源的植酸酶添加到3种猪常用植物性饲料小麦、高粱和稻谷为饲料原料的日粮中, 结果与对照组相比, 加酶后提高了小麦、高粱和稻谷中总磷表观消化率分别提高27.65%、47.87%、41.84%, 总磷沉积率分别提高27.98%、47.35%、40.63%[7]。M.Rodehutscou D等[8]测定了植酸酶对几种植物饲料中磷消化率的影响, 结果添加植酸酶后大麦、豆粕磷消化率分别为66%、73%, 小麦磷消化率变动在61%~74%之间。本试验中, 不同来源的植酸酶作用于同一种饲料原料时, 植酸磷的降解率存在一定差异, 2种植酸酶水解玉米、豆粕、棉粕和麸皮240 min降解率均差异不显著, 水解菜籽粕240 min降解率差异极显著, 毕赤酵母源植酸酶水解玉米、棉粕、麸皮时降解率高于大肠杆菌源植酸酶, 水解豆粕的降解率低于大肠杆菌源植酸酶。

饼粕类饲料中植酸磷含量较高, 植酸酶可充分发挥其作用, 玉米-豆粕型日粮中植酸磷含量虽不高, 但因玉米、豆粕自身植酸酶活性很低, 添加植酸酶也有一定作用。在本试验中, 不种饲料原料中植酸磷含量差异较大, 2种植酸酶对玉米和豆粕均呈现出较高的降解率。马玺[9]报道, 在p H值5.50和37℃条件下经8 h培养, 300 U/kg植酸酶分别从玉米、豆粕中释放出71.92%和38.94%植酸磷, 随着培养时间的延长, 反应体系中无机磷含量增加, 豆粕中无机磷释放量随着反应时间的延长几乎呈直线增长, 玉米稍有波动。K.L.Leske等[10]发现, 在提高植酸盐的降解率方面, 添加600 FTU/kg植酸酶的7种原料分别为菜粕 (6.3%) 、米糠 (11.0%) 、麸皮 (11.5%) 、大麦 (15.2%) 、小麦 (17.8%) 、玉米 (28.2%) 、大豆粉 (37.5%) 。宋金彩[11]研究在p H值5.5和37℃条件下, 300 U/kg微生物植酸酶作用64 min后分别从玉米和豆粕中释放出37.4%和20.47%植酸磷, 并且玉米、豆粕与植酸酶在37℃水浴培养的最初15 min内几乎没有无机磷产生。P.C.Simons等[12]在p H值5.5、温度40℃的条件下测定了1 000 U/kg微生物植酸酶对玉米和豆粕中植酸磷的释放效果, 结果表明, 反应60 min时玉米和豆粕中分别释放出100%和84.5%的植酸磷。杨晓玲等[13]研究在p H值5.5、温度37℃条件下向米糠中添加500 U/kg微生物植酸酶并培养6 h, 得出米糠中植酸磷的释放率达到60.3%。本试验中, 整个反应过程中酶解反应速率基本没有下降, 开始10 min内植酸磷几乎不释放, 随着反映时间的延长, 植酸磷的释放率越来越高。这不同于一般酶促反映开始速度快, 随着时间的延长、底物的减少和酶反应产物的增加而逐渐减慢。本试验中的底物存在于饲料原料中, 植酸盐的溶出和植酸酶的渗透均需要时间。另一方面, 饲料中的矿物质大多数以植酸盐的形式存在, 不同饲料原料中植酸盐的存在形式也不同, 可能导致植酸磷利用变化较大。由表1可以看出, 菜粕中钙、镁含量最高, 说明菜粕中植酸盐主要以钙盐或镁盐形式存在, 豆粕中钾含量最高;因此, 同一种植酸酶水解不同原料植酸磷降解率有所差异。但是, 本试验中植酸酶和饲料原料反应中植酸磷的释放率基本呈S型曲线增加, 说明在整个反应时间段内底物的量是充足的, 植酸磷的释放率可以较好地反映植酸酶和饲料原料的互作关系。

4 结论

植酸酶研究篇9

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地设在响水县南河镇新南村2组。供试土壤为黏土, 土壤肥力水平中等偏上, 试验前土壤理化性状为:有机质18.05 g/kg, 全氮1.87 g/kg, 速效氮221 mg/kg, 有效磷24.2mg/kg, 速效钾182.5 mg/kg, p H值7.9。供试肥料:腐植酸水溶肥料。由徐州耀德化工有限公司生产提供, 腐植酸≥4.0%;N+P2O5+K2O≥20%, 产品剂型为粉剂。供试黄瓜品种为雷优36号。试验时间为2011年6月20日至10月28日。

1.2 试验设计

试验共设3个处理, 分别为:常规施肥+腐植酸水溶肥料 (A) , 第1次于黄瓜苗期用75 kg/hm2冲施, 第2次于黄瓜花期用150 kg/hm2冲施, 第3次于黄瓜膨大期用300 kg/hm2冲施, 其他施肥措施同CK1;常规施肥 (CK1) , 基追肥按当地常规使用情况进行, 不使用叶面肥和调节剂;常规施肥+等量清水 (CK2) , 每次以同处理A等量清水同时期冲施, 其他施肥措施同CK1。每处理重复3次, 随机区组排列[1,2,3,4,5], 并按要求做好隔离, 小区面积21.4 m2 (3.1 m×6.9 m) 。

1.3 试验实施

黄瓜于6月20日选种选畦育苗, 注意日常田间管理, 7月11日间苗定植。7月20日做好试验田耕翻。试验田施腐熟有机肥7 500 kg/hm2、40%复混肥 (18-10-12) 525 kg/hm2作基肥。7月23日施肥、做好药剂防病虫处理, 同时做好小区畦面和隔离, 选择一般大小的苗带水移栽, 密度为6万株/hm2;8月1日按试验要求对不同处理做好苗期的第1次冲施肥及日常管理;8月19日按试验要求对不同处理冲施花期肥和浇等量清水及日常管理;8月26日按试验要求对不同处理冲施果实膨大期肥和浇等量清水及日常管理。

1.4 调查内容与方法

在盛果期按处理小区取样, 每个小区随机抽取单果20个, 测量单果重, 测量平均值[6,7,8]。分别于9月5日、15日、20日、25日、30日及10月6日、14日、25日采摘果实并按小区称重记录1 m2的产量。

2 结果与分析

2.1 不同处理对黄瓜植物学性状的影响

从表1可以看出, 与CK1的平均瓜长22.3 cm相比, 处理A平均瓜长增加0.2 cm, 增加幅度为0.90%;与CK1的平均瓜粗0.72 cm相比, CK2、处理A平均瓜粗分别增加0.01、0.06 cm, 增加的幅度分别为1.39%、8.33%;与CK1的平均单果重182.4 g相比, CK2、处理A平均单果重分别增加1.5、8.0 g, 增加幅度分别为0.82%、4.39%。与CK2的平均单果重183.9 g相比, 处理A平均单果重增加6.5 g, 增加幅度为3.53%。

2.2 不同处理对黄瓜产量的影响

经小区测产, LSR测定法产量的差异显著性。从表2可以看出, CK1黄瓜折合产量73 936.95 kg/hm2, CK2、处理A黄瓜折合产量分别较CK1增加了2 101.05、11 005.50 kg/hm2, 增产率分别为2.84%、14.88%;与CK2 (折合产量76 038.00kg/hm2) 相比, 处理A黄瓜折合产量增加了8 904.45 kg/hm2, 增产率为11.71%。对产量统计数据进行方差分析和LSR法检验, 结果表明, 腐植酸水溶肥料与常规施肥的对照处理和等量清水的处理在统计上达到了差异显著水平 (表3) 。

2.3 经济效益分析

按黄瓜平均价格3.0元/kg计算产值, 则处理A折合的产值为254 827元/hm2, CK2折合的产值为228 114元/hm2。与CK2相比, 处理A的产值增加了26 713元/hm2, 扣除供试肥料成本900元/hm2、劳力成本600元/hm2, 净得效益25 213元/hm2, 投产比分别为1.0∶16.8。

3 结论与讨论

在响水县南河镇新南村2组, 土壤肥力中等偏上的情况下, 在黄瓜 (雷优36号) 的不同生育期冲施徐州耀德化工有限公司生产的腐植酸水溶肥料, 共用3次, 分别于苗期、花期、果实膨大期, 试验结果表明, 黄瓜上冲施腐植酸水溶肥料有显著提高产量的作用。相对于等量清水的对照处理, 腐植酸水溶肥料的处理可增产8 904.45 kg/hm2, 增产比例达到了11.71%, 统计学上达到了显著水平。黄瓜上冲施腐植酸水溶肥料可增加收益, 相对于等量清水的对照处理, 扣除冲施肥成本900元/hm2和劳动力成本600元/hm2, 腐植酸水溶肥料的处理投产比达到了1.0∶16.8。

摘要：通过腐植酸水溶肥料在黄瓜上应用效果田间试验, 明确徐州耀德化工有限公司企业生产的含腐植酸水溶肥料在黄瓜上的应用效果, 结果表明, 增产比例达到了11.71%, 统计学上达到了显著水平, 投入产出比达到了1.0∶16.8。

关键词：腐植酸水溶肥料,黄瓜,肥效

参考文献

[1]杨猛, 姚静, 李文波, 等.新型腐植酸水溶肥料对秋延迟黄瓜产量和品质的影响[J].腐植酸, 2013 (3) :38.

[2]葛爱琴, 丁文斌, 尹玉梅.含腐植酸水溶肥料在黄瓜上的应用效果研究[J].现代农业科技, 2013 (5) :98, 100.

[3]焦振生, 郑东旭, 杨晶.黄瓜施用含腐植酸水溶肥料效果的探讨[J].农村实用科技信息, 2013 (2) :54.

[4]金丽华, 王桂伶, 曹洪凤.黄瓜喷施含腐植酸水溶肥料效果分析[J].腐植酸, 2012 (1) :41.

[5]刘凡.“含腐植酸水溶肥料”在黄瓜上的增产效果[J].河南农业, 2010 (10) :23.

[6]李铁成, 邹文会, 刘海燕.黄瓜含腐植酸水溶肥料示范试验报告[J].吉林农业:学术版, 2012 (11) :51.

[7]刘琪, 袁华芳, 丁文斌.含腐植酸水溶肥料在黄瓜上的应用效果示范报告[J].农业与技术, 2013, 33 (3) :83.

植酸酶研究篇10

在泥炭中提取出来的腐植酸属于有机胶体,具有良好的吸附性能及交换和络合能力等特性,被广泛用于制造农业的土壤改良剂、化肥增效剂、植物生长激素、工业的钻井泥浆处理剂、混凝土减水剂、锅炉防垢剂与作为废水处理中的重金属的吸附剂,以及医药上用作抗炎药物等[3]。

本实验以陕西某地泥炭为原料,进行了分析,并对腐植酸的提取做了实验研究。为当地泥炭的综合应用做了一些基础工作。

2 实验部分

2.1 泥炭的分析[3,4,5]

我们对采来的样品根据文献中的方法进行了几项主要的成分测试,结果见表1。

2.2 腐植酸提取工艺和原理

其提取原理为[1]:

R-(COOH)n+nNaOH→R-(COONa)n+nH2O

R-(COONa)n+n/2H2SO4→R-(COOH)n+n/2Na2SO4

称取400g泥炭按固液比1:8～1:10加入NaOH[7]水溶液浸泡、磨碎过(100目)筛,水浴加热抽提后冷却,加入絮凝剂后在4 800r/min的转速下离心分离,收集滤液,然后用200mL水洗涤残渣3次,合并上述滤液。用酸调pH值为1.5～2.0之间,边加边搅拌,然后用减压抽滤,取其固相在105～110℃烘干即为产品。

2.3 腐植酸含量的测定

泥炭和产品中腐植酸的测定[3,4,5]。

2.4 提取率的计算

3 结果与讨论

3.1 水磨对腐植酸提取工艺的关系

实验中我们采取先加入NaOH水溶液,再在球磨机中进行粉磨,NaOH水溶液在粉磨过程中起两个方面的作用:

(1)起助磨作用[8],水磨比干磨的粒度小得多(同样的仪器干磨粒度只能到60～80目,而水磨可以到100～150目)。

(2)水磨过程中让NaOH充分与有机质接触,充分与泥炭中腐植酸反应,提高腐植酸的提取率。

3.2 NaOH的浓度对提取的影响

根据泥炭中总羧酸量先估算用NaOH的量,将其配成2.5%的浓度,溶液太少不能湿润泥炭,使提取率低,溶液太多在提取过程中耗时、耗能、使成本增加。因而调整NaOH水溶液的体积,使泥炭的体积是与NaOH水溶液的体积比为1:8～1:10。

3.3 泥炭的粒度对提取率的影响

这是固-液反应,固相的表面积对反应影响较大,颗粒越小,表面积越大,与反应液的接触面积大,反应越快;但颗粒小,对研磨设备要求高,分离比较困难,费时,耗能,成本增大。所以在实验中将磨细的样品选择过100目筛。(同样的条件下80目时,提取率只有62.41%。采用样品用NaOH水溶液浸泡水磨的办法,使样品磨得更细,提取率可以提高22.71%以上)。

3.4 提取温度对提取率的影响

腐植酸是有机胶质物质,反应温度越高,系统黏度降低,分子运动速率增大,反应常数的增加,反应速率加快。但温度过高耗能,生产成本增加,也会使有机质分解,所以实验中采用70℃左右水浴提取。

3.5 提取时间对提取率的影响

反应时间太短,提取不完全,提取率低,从实验结果看出提取时间当然是越长越好,可以使腐植酸充分的提取出来,提取率也越高,但60min以后腐植酸的提取率增加不多,但从生产成本考虑,提取时间取1h左右合适。

3.6 絮凝剂的选择[9]

对腐植酸的提取,固-液分离是关键,由于此实验泥炭颗粒很细,分离很困难,直接影响腐植酸的提取率。需选择合适的絮凝剂使细微的残渣颗粒聚沉,系统易于过滤。

泥炭颗粒很细,分离很困难,直接影响腐植酸的提取率,加入絮凝剂可以解决实验中固液的分离问题。由实验结果看出选择烷基三甲基氯化铵或聚丙烯酰胺均可,在实验中选择的是烷基三甲基氯化铵。

根据空间稳定性理论[10],适量的大分子絮凝剂通过Van Der Waals力和氢键吸附在残渣颗粒表面上,通过“搭桥”的方式将两个或更多的残渣颗粒拉在一起,大大地增加了颗粒相碰撞的机会,导致细微的颗粒迅速沉淀。絮凝剂烷基三甲基氯化铵同时使残渣颗粒的扩散层受到压缩,扩散双电层厚度减小,即电位降低,胶体最易聚沉,提高腐植酸的提取率。

3.7 絮凝剂的用量对提取率的影响

我们将烷基三甲基氯化铵配成2%的液体进行实验。

絮凝剂的用量在100mL左右。絮凝剂的用量超过这个值后絮凝效果降低,甚至反而起保护作用。

3.8 放大实验

称取2 000g泥炭原样用实验的最佳条件做放大实验,得到的产品用于腐植酸含量、水分、pH、灼烧残渣、水不溶物检测[4],结果于下表。

通过实验工艺的改进,多次实验验证,再经过放大实验,得到的产品根据国家腐植酸标准进行了分析,分析结果如表6,表6和表7进行比较,实验证明得到的产品超过了国家一级标准。

4 结论

泥炭用NaOH水溶液浸泡水磨的办法,使样品磨得更细,用絮凝剂的假如同时解决了泥炭颗粒细,解决了固液分离的难题。改变了实验工艺,多次的实验证明大大的提高了泥炭中腐植酸的提取率,产品产品超过了国家一级标准,得到了满意的结果。生产过程中的废液可以重复使用,对环境没有任何污染。

5 还需要解决的问题

产品还需要纯化,使腐植酸的含量进一步提高。泥炭和提取腐植酸后的废渣的综合利用还需要进一步研究(比如用于农业肥料生产等还在继续实验)。

参考文献

[1]陈晓玲.巢湖泥炭中腐植酸的提取工艺[J].腐植酸,1998(4):24-25,38.