植酸酶的特性及稳定性效果的对比研究.docx
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植酸酶的特性及稳定性效果的对比研究
植酸酶的特性及稳定性效果的对比研究
摘要：
试验就植酸酶的相关特性及其在此基础上的应用选择功效进行研究，并对市场上占有率较高的三个国产知名企业生产的植酸酶产品（P1、P2、P3）进行稳定性研究，比较这三种植酸酶产品在不同pH值、不同温度下（室温、80℃水浴、90℃常湿）和不同储存时间的酶活，为生产实践中合理选择使用植酸酶提供参考依据。
结果表明，P2在酶活高峰pH值4.5~5.0表现出的酶活显著高于P1和P3（P＜0.05）。
高温稳定性效果P3显著优于P1和P2（P＜0.05）。
关键词：
植酸酶；酶活；稳定性
1968年Nelson首次提出畜禽日粮中添加微生物
植酸酶，解决饲料中因植酸盐存在引起的一系列问
题
。
此后，由于技术限制，植酸酶提取和大批量生产未
解决。
随着分子生物学和生物工程技术的发展，到了
90年代，德国BASF公司、丹麦NovoNodisk公司等研
制成了商品用植酸酶，使生产中应用植酸酶成为可
能
。
应用分子生物学技术生产的植酸酶产品，因其在
降低生产成本，促进畜牧养殖业的发展、保护生态环
境及拓展饲料市场等诸多方面将有着广阔的前景，使
人们逐渐认识到植酸酶在生产实践中发挥的作用的
重要性和经济价值，也使得植酸酶的酶学特性、基因
克隆、基因重组、基因表达和发酵工艺等成为学者们
研究的热点
。
90年代后，国内外有很多关于植酸酶的
特性及其应用的报道，从此植酸酶产品的开发应用越
来越受到研究者的关注。
近年来，人们对畜牧水产养殖业的经济效益和环
保问题倍加关注，不断优化和突破关键技术，进一步
开发利用植酸酶产品，以减少无机磷的添加量，提高
饲料中植酸磷的利用率，减少环境污染和降低生产成
本。
因此，越来越多的植酸酶产品涌现到市场上，但质
量和效果参差不齐
。
酶本身就是一种很不稳定的物
质，除pH值外，存储时间、温度、储存条件等都是它的
影响因素。
提取物及载体的不同也是植酸酶酶活有较
大差异的原因
。
本文选用在市场上占有率较高的三种
植酸酶作为研究对象，对其各项应用指标进行对比评
价，为生产中合理使用植酸酶提供参考。
1材料与方法
1.1植酸酶产品：
植酸酶P1、植酸酶P2、植酸酶P3
分别由北京、上海、广州三家生产厂商提供。
P1、P2、P3
产品标签中均为
5000U的酶活（实测均大于此值）。
1.2试验原理:
植酸酶活性单位1U是在37℃、pH
值
5.5条件下，1min内从0.005mol/l的植酸钠溶液
中释放出
1μmol的无机磷所需要的酶量。
根据GB/T18634—2002饲用植酸酶活性的测定－
分光光度法，检测条件要求
pH值为5.5。
但实际应用
中发现，不同厂家的植酸酶产品在pH值为5.5时未
必达到酶活最高峰
。
本文通过不同pH值对三种植酸
酶产品的酶活进行测定，能够更加清楚的了解产品的
最适pH值。
本文从pH值、存储时间及热稳定性这三个方面
对植酸酶的影响进行研究
。
由于水产饲料的制备过程
对温度有一定的要求，为模拟加工过程，在植酸酶热
稳定性研究方面又设计了两组实验。
一组是用高温
80℃水浴加热，来检测酶活保留率；另一组是用高温
90℃将植酸酶产品进行处理，然后再进行酶活保留率
的检测。
1.2.1植酸酶在不同pH值条件下的酶活
配制不同pH值的缓冲溶液，设定pH值4.0、
4.5、5.0、5.5和6.0这5个点进行检测，对比不同pH
值对
3种植酸酶产品酶活的影响。
1.2.2室温条件下不同储藏时间对植酸酶酶活的影
响
在室温条件下，设定检测时间第15、30、60和90d，
测定
3种植酸酶产品的酶活，对比室温条件下不同储
藏时间对植酸酶酶活的影响。
1.2.380℃水浴不同时间保留酶活
《饲料工业》·2010年第31卷第12期
酶制剂
40实验室条件下模拟饲料加工过程中，高温对植酸
酶的影响
。
设定
80℃
水浴温度来检测加热后植酸酶
产品的酶活。
要求加热时间为1、2、3min。
1.2.4
高温
、
常湿不同处理时间的酶活保留率
通过进一步提高影响温度来测定植酸酶的耐高
温情况，为生产提供参考依据。
设定90℃的实验用烘箱，常湿条件下测定不同
时间的酶活保留率
。
设定高温处理植酸酶产品时间为
1、3、5min。
1.3检测方法———绝对法（仲裁法）
1.3.1标准曲线
准确称取
0.6804g在105℃烘至恒重的基准磷
酸二氢钾于100ml容量瓶中，用0.25mol/l乙酸缓冲
液
（2）溶解，并定容至100ml浓度为50.0mmol/l，按
表
1的比例稀释成不同浓度与试样一起反应测定，以
无机磷的微摩尔数为纵坐标，吸光值为横坐标，列出
直线回归方程（y=ax+b）。
表1稀释比例与浓度
项目
1
2
3
4
5
稀释量（ml）
0.5→1
0.5→2
0.5→4
0.5→8
0.5→16
浓度（μmol/ml）
25
12.5
6.25
3.125
1.5625
1.3.2试样溶液的制备
1.3.2.1称取样品5000U/g的0.1g（5000U/g以下
的
0.5g）至100ml容量瓶中。
1.3.2.2将缓冲溶液
（2）倒入约50ml于称样瓶中，放
到空气浴摇床上振荡30min，取出后将其定容至100ml，
摇匀，静置20min。
1.3.2.3取上清液2ml于50ml容量瓶中，用缓冲溶
液
（2）定容。
1.3.2.4取10ml试管加入1.8ml缓冲溶液
（1），从
50ml容量瓶中取0.2ml溶液加入，摇匀。
1.3.2.5将两个平行样放入37℃水浴锅预热5min。
1.3.2.6先将空白加4ml终止液，再将样品各加4ml
植酸钠溶液，然后再在空白中加入
4ml
植酸钠
。
将其
放入
37℃
水浴锅
30min。
注意加液的时间间隔要绝对一致，加液后立即
混匀。
1.3.2.7
取出后将样品各加入
4ml
终止液静置
10min
让其显色，如出现混浊在离心机上以4000r/min离
心10min。
1.3.2.8上清液以标准曲线的空白调零，在分光光度
计415nm波长处测定样品空白（A
O
）和样品溶液（A）
的吸光值，
A-A
O
为实测吸光值，用直线回归方程计算
植酸酶的活性。
1.4计算和结果表示
1.4.1计算公式
试样中植酸酶的活性，用每克试样中的活性单位
“U”表示，计算公式如下：
植酸酶活性（U/g）＝
C×F
m×30
式中：
C———根据实际样液的吸光值由直线回归方程
计算出的酶活性（
U）；
F———试样溶液反应前的总稀释倍数；
m———试样质量（g）；
30———反应时间（min）。
1.4.2结果表示
两个平行试样的测定结果用算数平均值表示，保
留整数。
1.4.3重复性
同一样品两个平行测定值的相对偏差，植酸酶产
品不大于8％，添加植酸酶的各种饲料样品不大于
10％。
1.5数据分析
统计分析在
STATISTICAversion6.0环境下进
行，试验数据采用单因子方差分析（ANOVA）进行处
理，采用
Duncan's多重比较法分析平均数的差异显著
性（
P<0.05）。
2结果
2.1植酸酶在不同pH值条件下的酶活（见表2、图1）
P1
P2
P3
4.0
4500±404
4692±152
4172±130
4.5
4339
a
±147
7280
c
±403
5159
b
±127
5.0
5287
a
±257
6672
b
±276
5466
a
±197
5.5
5114
b
±96
5162
b
±78
4461
a
±217
6.0
4095
c
±136
3138
b
±139
2148
a
±152
表2不同pH值对3种植酸酶产品酶活的影响（U/g）
注：
同列数据肩标字母不同表示差异显著（P＜0.05），相同的表示差异不显著（P＞0.05）。
下表同。
pH值
项目
王秋艳等：
植酸酶的特性及稳定性效果的对比研究
酶制剂
418000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
植
酸
酶
活
性
（
U
/
g
）
P1P2P3
44.555.56
pH值
图
1植酸酶在不同pH值条件下的酶活
微生物植酸酶的酶活范围为pH值2.0~7.0。
其中
pH值4.0~5.5存在酶活高峰，从而保证在动物胃肠道
中作用的最佳发挥。
从不同pH值对3种植酸酶产品
的影响上来看，
P2的品质最好，在pH值4.0、4.5、5.0、
5.5的酶活都是最高的，虽然在pH值6.0时酶活下
降，但从应用角度来看，有胃动物的胃是酸性环境，其
pH值在6.0以下，所以酶活在小于pH值6.0时发挥
作用为好。
测定结果表明，3种植酸酶在pH值4.5、5.0
条件下酶活差异性显著，
P2显著高于P1和P3（P＜
0.05）。
P3在pH值5.5时表现出的酶活最低，差异显
著
（P＜0.05）。
2.2室温条件下不同储藏时间对植酸酶酶活的影响
（见表
3、图2）
表3室温条件下不同储藏时间对植酸酶酶活的影响（U/g）
P1
P2
P3
15
5461±207
5599±245
5232±185
30
5487±151
5510±201
5242±74
60
5143
a
±71
5572
b
±200
5051
a
±52
90
5193
a
±177
5339
a
±162
4770
b
±111
储藏时间（d）
项目
5800
5600
5400
5200
5000
4800
4600
4400
4200
植
酸
酶
活
性
（
U
/
g
）
P1P2P3
15306090
时间（d）
图
2室温条件下不同储藏时间对植酸酶酶活的影响
在室温条件下，测定
3
种植酸酶产品的存储稳定
性，结果发现，随着时间的推移，
3
种植酸酶的酶活保
留率都呈下降趋势
。
由数据结果显示，
P1
的酶活保留
率下降幅度较小，稳定性较好。
P3的酶活保留率下降
幅度最大，稳定性差，差异显著
（P＜0.05）。
2.380℃水浴不同时间保留酶活（见表4、图3）
表
480℃水域加热后保留酶活（U/g）
P1
P2
P3
1
5038±133
5102±54
5126±102
保留时间（min）
2
4927
ab
±52
4847
a
±102
5061
b
±54
3
5051
b
±35
4752
a
±76
4944
b
±73
项目
5200
5100
5000
4900
4800
4700
4600
植
酸
酶
活
性
（
U
/
g
）
P1P2P3
123
时间（min）
图380℃水浴不同时间保留酶活
实验室条件下模拟饲料加工过程中，高温对植酸
酶的影响。
设定80℃水浴温度来检测植酸酶产品的
稳定性。
结果表明，3种植酸酶产品在高温条件下稳
定性都有下降的趋势，证明了高温加工条件下对植酸
酶的稳定性存在影响，但三种植酸酶产品在高温
1min内酶活保留率相比较差异不显著（P>0.05），在2、
3min酶活值表现出差异性。
2.4高温、常湿不同处理时间的酶活保留率（见表5、
图4）
表5高温、常湿条件下酶活保留率（%）
P1
P2
P3
1
90
a
±2
91
a
±1
96
b
±1
保留时间（min）
3
80
a
±1
82
a
±1
90
b
±2
5
69
a
±2
69
a
±1
81
b
±1
项目
设定90℃的实验用烘箱，常湿条件下测定不同
时间的酶活保留率。
结果显示，提高温度后，对植酸酶
的稳定性负影响相应增大
。
3种植酸酶产品酶活都呈
下降趋势，且下降幅度较
80℃水浴条件下大，而3者
不同植酸酶产品之间，P3的稳定性保持较P2、P1要
酶制剂
王秋艳等：
植酸酶的特性及稳定性效果的对比研究
42好，差异显著
（P＜0.05）
，表现出一定的耐高温特性
。
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
植
酸
酶
酶
活
保
留
率
（
%
）
P1P2P3
135
时间（min）
图
4高温、常湿条件下酶活保留率
3讨论
植酸酶有多个最适pH值范围，酶活性最适pH值
范围越宽，其在动物消化道内的适应性就越强。
微生物
来源的植酸酶，真菌植酸酶的最适
pH值一般在4.5~
7.0
，无花果曲霉植酸酶最适
pH值为5.5，植物种子中
的植酸酶最适
pH值在4.0~7.5，大部分在4.0~5.6。
通常
在畜禽胃中，低pH值环境下植酸酶活性会很低，且它
的活性可能因为底物过多和分解产物的存在而受到强
烈抑制。
Sugiura等（2001）报道，微生物植酸酶的最适
温度为55℃，最适pH值5.30，所以P3在pH值4.5、
5.0时酶活要高于P1，从应用角度上来分析，在酶活活
性高峰区
pH值4.5~5.0内P3的稳定性要好于P1。
可
以这样分析，在不同pH值对植酸酶的影响上，3种植
酸酶的品质优越性表现为
P2>P3>P1。
在研究室温条件下对植酸酶酶活影响上来看，3
种植酸酶产品都存在随着时间的延长，酶活不断在下
降。
说明室温条件下储藏时间对植酸酶的稳定性有一
定的负相关，即储藏的时间越长植酸酶的酶活会越
低，表现出的稳定性越差。
从图2中可以看出，P3的
降幅显著增大（P＜0.05），其次是P2。
说明P3不宜储藏，
使用期在
1个月内为好。
植酸酶一般不能耐受
70℃以上的高温，因此在
实验室条件下，设计
80℃水浴条件下来检测和评定
植酸酶的活性，是模拟工厂化生产环模硬颗粒饲料短
暂高温条件下对植酸酶的影响。
高温条件下，植酸酶
的活性会受到一定的损耗，损耗程度的大小反映了不
同植酸酶产品质量的好与差。
从图3可以看出，3种
植酸酶产品在高温1min内酶活保留率相比较差异
不显著
（P>0.05）。
其中，植酸酶P3的活性下降的趋势
最为趋缓，损耗也最少，结果仍保持在原有酶活的范
围内
5000U
左右，说明高温对
P3
的活性影响不大，其
有一定的耐高温的特性。
P2的酶活性降幅最大，如果
高温的时间延长，其酶活损耗会继续降低，因此，P2
不具耐高温的特性
。
P1
在此试验中表现出很不稳定
的特性，时高时低，在耐高温特性方面效果也不佳。
Sugiura等（2001）报道，微生物植酸酶的最适温度
为
55℃，最适pH值5.3；37℃时酶的水解速率远远
大于15℃时的速率。
植酸酶对温度较为敏感，高温易
失活，这与饲料加工工艺中的高温环境产生了矛盾
。
因此，在饲料加工过程中考虑高温因素对添加植酸酶
活性的破坏就非常必要
。
进一步检测高温对植酸酶的
活性影响，实验室条件下设置90℃在烘箱中进行，并
对时间进行的适当延长，发现温度的增高对植酸酶的
活性影响更大，3种植酸酶的活性都较80℃水浴条件
下损耗更大。
证明了温度对植酸酶的影响，温度越高
植酸酶活性会越低。
由图4我们会发现，在此三种植
酸酶产品中，
P3在高温条件下的酶活保留率显著高
于P2和P1（P＜0.05），P1、P2的不耐高温性表现的更加
突出。
4结论
4.1影响植酸酶品质的重要因素之一的pH值，应是
人们在购买使用时所要首先考虑的。
4.2储存时间是植酸酶品质的又一影响因素。
建议
现买现用，最迟不宜超过出厂一个月使用
。
4.3温度对植酸酶活性有很大的影响，是影响植酸
酶品质的又一因素
。
如果有条件尽可能把植酸酶产品
置于低温条件下储藏。
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酶制剂
43
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