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随着市面上饲用植酸酶类酶制剂数量的不断增多,这些植酸酶的特性多样性也在不断扩大。尽管植酸酶在正在研究与开发的产品中表现出了积极的作用,但是上述特性上的多样性使得直接进行性能的比较变得非常困难。这一挑战在对超剂量使用植酸酶的效果进行评估时将变得更加艰难,超剂量使用会把植酸酶的剂量按标准剂量的3~4倍添加,以便达到消除植酸盐的抗营养作用的目的。
1 植酸酶固有的热稳定性
因此,在超剂量使用植酸酶时,所需要的是使用新的方法对植酸酶的性能进行比较;同时,更好地了解这些酶的关键特性以及它们之间潜在的相互作用,也许是进行比较研究的最佳突破点。事实上,此类想法已经逐步形成,因为多篇与此相关的论文已于2012年12月在罗马举行的第二届国际植酸酶峰会上进行了宣读。
这些特性中首要的就是热稳定性,它会对酶的功效产生巨大的影响,并会直接影响猪的生产性能。如果植酸酶表现出更好的天然热稳定性,这能使其在用于开发能够耐受正常制粒温度的产品时无需使用包被技术。
目前,有关此类包被可能会放缓植酸酶在胃中释放速度的研究数据几乎没有。但是,当使用植酸酶的目的是尽可能彻底消灭饲料中的植酸盐时,每一种可用于胃内植酸盐分解的新附属手段是非常有价值的。
2 优化胃内活性
植酸酶如何在胃肠道内发挥作用也存在很大的差异。植酸盐在胃内的酸性环境中最易分解,因此植酸酶在pH为2.0~4.0环境下的活性是对其另一个需要了解的潜在有效性能的重要指标。
然而,目前评估植酸酶效应的基准pH为5.5,图1中的曲线清晰表明,在pH较低的情况下,植酸酶活性与pH几乎没有相关性。如果将终端用户可用的植酸酶信息限制在pH为5.5时的酶活性,那么任何比较都可能存在巨大误导性,这或许也是在超剂量使用植酸酶时结果时常存在巨大差异的原因。
3 不断分解植酸盐
但是,植酸酶最重要的特性应该是在低植酸盐浓度下仍保持高活性的能力。这包含以下多层含义。
首先,当采食后胃内可溶性植酸盐浓度升高时,植酸酶能迅速发挥作用,且在植酸盐已经被植酸酶破坏且最后浓度开始降低时仍能在更长时间内继续发挥效用。从图2中可以清晰地看出这一过程的差异,图中上方蓝线代表在低植酸盐浓度中植酸酶表现出更大活性的特性。
在植酸酶的标准剂量下,活性上的这些差异并不重要,因为日粮中仅有50 %~60 %的磷需要被释放出,以使有效磷浓度提高0.10 %~0.13 %。但在超剂量使用时,植酸酶的活性必须达到能够分解高达80 %~85 %的总植酸盐,以消除植酸盐对营养吸收的不利影响。因此,在低浓度植酸盐条件下,植酸酶的活性相当重要。
实际上,考虑到某些植酸盐是不可溶的(不能被利用),要分解85 %的植酸盐可能需要胃中的植酸盐浓度降低到0.05 %或更低。对许多商用植酸酶产品而言,这根本是不可能的,因为在植酸盐浓度降至这一低水平前,植酸酶的活性可能就已经丧失。
4 快速分解植酸盐
另一个关键点围绕植酸酶在植酸盐浓度变得可利用前其有效“中和”植酸盐的能力,超过此浓度的植酸盐会对其他营养物的消化带来不利影响。
在不考虑植酸盐浓度的上升是否是由于采食或胃中可溶性植酸盐水平下降的结果下,植酸酶的作用是相同的。
图3描述了同一日粮添加两种不同的植酸酶后,胃中可溶性植酸盐水平如何才能随着时间的推移而升高。能够对消化产生不良影响的植酸盐水平已用红线标出。
一个能够在较低植酸盐浓度(下方那根深蓝线)达到最大活性进而可以达到低于该红线的植酸盐释放率(红线平稳段的那个点)的植酸酶,将是非常高效率的植酸酶。在此情况下,植酸盐的抗营养作用的阈值浓度将不会轻易达到。
对一个需要更高植酸盐浓度才能达到相同活性(上方橙色点状线)的植酸酶而言,该结果很可能是非常低效的。在这种情况下,在不考虑将使用多高剂量情况下,植酸盐浓度可能会升高到会对动物生产性能产生不良影响的阈值以上。
5 高剂量植酸酶的适用性
现已明确的是,并不是所有能使有效磷增加0.10 %~ 0.13 %的植酸酶,或甚至是那些以释放0.15 %~ 0.17 %有效磷为目标的植酸酶,即使按超剂量的典型高剂量使用,会表现出确实达到近乎消灭植酸盐所需要的特性。因此,在相同条件下,将以高剂量策略使用的植酸酶与仅仅用于增加有效磷的植酸酶进行比较是不合适的,且可能会造成选择那些明显不能稳定产生超高剂量效应的植酸酶。
植酸酶在胃中具有高活性、在植酸降至极低水平前能够稳定持续分解时可快速分解植酸的能力,是消除作为抗营养物质的植酸都必需的。因此,如果终端用户想要对推销的各种植酸酶产品进行有意义的直接比较,有关植酸热稳定性、活性的pH范围以及最为重要的在低植酸浓度时的活性率的数据,同样非常重要。
原题名:Key characteristics of high-dose pHytases (英文)
原作者:Mike Bedford博士(AB Vista全球研究室主任)
1 植酸酶固有的热稳定性
因此,在超剂量使用植酸酶时,所需要的是使用新的方法对植酸酶的性能进行比较;同时,更好地了解这些酶的关键特性以及它们之间潜在的相互作用,也许是进行比较研究的最佳突破点。事实上,此类想法已经逐步形成,因为多篇与此相关的论文已于2012年12月在罗马举行的第二届国际植酸酶峰会上进行了宣读。
这些特性中首要的就是热稳定性,它会对酶的功效产生巨大的影响,并会直接影响猪的生产性能。如果植酸酶表现出更好的天然热稳定性,这能使其在用于开发能够耐受正常制粒温度的产品时无需使用包被技术。
目前,有关此类包被可能会放缓植酸酶在胃中释放速度的研究数据几乎没有。但是,当使用植酸酶的目的是尽可能彻底消灭饲料中的植酸盐时,每一种可用于胃内植酸盐分解的新附属手段是非常有价值的。
2 优化胃内活性
植酸酶如何在胃肠道内发挥作用也存在很大的差异。植酸盐在胃内的酸性环境中最易分解,因此植酸酶在pH为2.0~4.0环境下的活性是对其另一个需要了解的潜在有效性能的重要指标。
然而,目前评估植酸酶效应的基准pH为5.5,图1中的曲线清晰表明,在pH较低的情况下,植酸酶活性与pH几乎没有相关性。如果将终端用户可用的植酸酶信息限制在pH为5.5时的酶活性,那么任何比较都可能存在巨大误导性,这或许也是在超剂量使用植酸酶时结果时常存在巨大差异的原因。
3 不断分解植酸盐
但是,植酸酶最重要的特性应该是在低植酸盐浓度下仍保持高活性的能力。这包含以下多层含义。
首先,当采食后胃内可溶性植酸盐浓度升高时,植酸酶能迅速发挥作用,且在植酸盐已经被植酸酶破坏且最后浓度开始降低时仍能在更长时间内继续发挥效用。从图2中可以清晰地看出这一过程的差异,图中上方蓝线代表在低植酸盐浓度中植酸酶表现出更大活性的特性。
在植酸酶的标准剂量下,活性上的这些差异并不重要,因为日粮中仅有50 %~60 %的磷需要被释放出,以使有效磷浓度提高0.10 %~0.13 %。但在超剂量使用时,植酸酶的活性必须达到能够分解高达80 %~85 %的总植酸盐,以消除植酸盐对营养吸收的不利影响。因此,在低浓度植酸盐条件下,植酸酶的活性相当重要。
实际上,考虑到某些植酸盐是不可溶的(不能被利用),要分解85 %的植酸盐可能需要胃中的植酸盐浓度降低到0.05 %或更低。对许多商用植酸酶产品而言,这根本是不可能的,因为在植酸盐浓度降至这一低水平前,植酸酶的活性可能就已经丧失。
4 快速分解植酸盐
另一个关键点围绕植酸酶在植酸盐浓度变得可利用前其有效“中和”植酸盐的能力,超过此浓度的植酸盐会对其他营养物的消化带来不利影响。
在不考虑植酸盐浓度的上升是否是由于采食或胃中可溶性植酸盐水平下降的结果下,植酸酶的作用是相同的。
图3描述了同一日粮添加两种不同的植酸酶后,胃中可溶性植酸盐水平如何才能随着时间的推移而升高。能够对消化产生不良影响的植酸盐水平已用红线标出。
一个能够在较低植酸盐浓度(下方那根深蓝线)达到最大活性进而可以达到低于该红线的植酸盐释放率(红线平稳段的那个点)的植酸酶,将是非常高效率的植酸酶。在此情况下,植酸盐的抗营养作用的阈值浓度将不会轻易达到。
对一个需要更高植酸盐浓度才能达到相同活性(上方橙色点状线)的植酸酶而言,该结果很可能是非常低效的。在这种情况下,在不考虑将使用多高剂量情况下,植酸盐浓度可能会升高到会对动物生产性能产生不良影响的阈值以上。
5 高剂量植酸酶的适用性
现已明确的是,并不是所有能使有效磷增加0.10 %~ 0.13 %的植酸酶,或甚至是那些以释放0.15 %~ 0.17 %有效磷为目标的植酸酶,即使按超剂量的典型高剂量使用,会表现出确实达到近乎消灭植酸盐所需要的特性。因此,在相同条件下,将以高剂量策略使用的植酸酶与仅仅用于增加有效磷的植酸酶进行比较是不合适的,且可能会造成选择那些明显不能稳定产生超高剂量效应的植酸酶。
植酸酶在胃中具有高活性、在植酸降至极低水平前能够稳定持续分解时可快速分解植酸的能力,是消除作为抗营养物质的植酸都必需的。因此,如果终端用户想要对推销的各种植酸酶产品进行有意义的直接比较,有关植酸热稳定性、活性的pH范围以及最为重要的在低植酸浓度时的活性率的数据,同样非常重要。
原题名:Key characteristics of high-dose pHytases (英文)
原作者:Mike Bedford博士(AB Vista全球研究室主任)