發芽、發酵對小麥植酸酶活性的影響

曹志華，羅靜波

（長江大學動物科學學院，湖北 荊州434025）

植酸酶是催化植酸及植酸鹽水解成肌醇與磷酸（或磷酸鹽）一類酶的總稱，屬磷酸單酯水解酶，主要存在于細菌和部分真菌中。在植物中，特別是谷物、麥類作物種子，植物植酸酶是其天然成分。研究表明［1－4］，小麥中植酸酶活性雖不如某些微生物中提取的植酸酶活性強，但其添加效果與飼料中添加無機磷的效果相當。植物中的植酸酶活性受溫度、p H、植物種子的種類等多種因素的影響［5－6］。本研究采用發芽和發酵對原料進行處理后，通過測定小麥種子植酸酶的活性，探討了飼料原料的加工處理對磷的存在形式的影響，以為提高動物對磷的有效利用做些基礎研究。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用小麥品種為西農97、東農123、東農97382，由長江大學農學院提供，3個品種分別以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。酵母菌為安琪酵母股份有限公司產品。

1.2 方法

1.2.1 發芽試驗

將3種小麥的種子，浸泡2d后，分別放入墊有濾紙的54個培養皿中，種子厚度不超過1c m，置于25℃恒溫箱中發芽0～6d，期間，每隔24h取出發芽的種子，于室溫下用吹風機吹干后于4℃低溫保存，用于植酸酶活性的測定。試驗分為3組，每組6個培養皿，3次重復。

1.2.2 發酵試驗

將小麥粉碎，過60目篩，取400g，加入安琪酵母4g，混合均勻，用100 ml的燒杯18個，每個加入準備好樣本20g，并按1︰1的比例加入蒸餾水，在溫度為30℃的恒溫箱中發酵0～6d，每24h取樣，取出的樣本在50℃烘箱中烘3h，并在常溫下風干，檢測植酸酶的活性。

1.3 磷標準曲線的制作

將化學純的KH2PO4在105℃烘箱烘2h后于干燥器中冷卻至室溫，準確稱取612.4 mg，用三重蒸餾水溶解，定容至500 ml，配成9.0 mmo1／L磷酸鹽貯存液。用該溶液按表1稀釋成磷標準液。

以微量取樣器吸取3.000 ml植酸鈉溶液，分別注入8只已編號的10 ml離心管中，于第1只加入1.000 ml三重蒸餾水，其余7只依次加入1.000 ml不同濃度的磷標準液，置于37水浴鍋中1h，分別加入4.000 ml釩鉬酸銨顯色／終止液，混勻后靜置20 min，在分光光度計415 mn波長處以蒸餾水做空白對照測光密度，建立光密度—磷濃度標準曲線［7］。

表1 磷的標準溶液

1.4 植酸酶酶粗液的提取及活性測定

樣品粉碎后過60目篩。稱取2.0g粉碎樣品，放入100 m1燒杯中，加入50 m1濃度為0.25 ml／L，p H5.50的冷卻乙酸緩沖液，用磁力攪拌器攪動60 min，使酶蛋白充分溶出，制成懸浮液，用濾紙過濾，定容至100 ml，得植酸酶粗酶溶液。

取l0 ml離心管4只，加入3 m1三重蒸餾水，1只作空白對照，其他3只分別加入3 m1植酸鈉溶液，置于37℃水浴鍋中預熱5 min，以相同間隔依次在反應管中加入1 m1提取出的植酸酶溶液，在37℃水浴鍋中溫育1h，按與加入酶液相同的順序和時間間隔加入4 m1釩鉬酸銨顯色／終止液，混合搖勻，3000r／min離心15 min。在分光光度計于415n m波長處以空白管作對照測定光密度。植酸酶活性的計算如下：

植酸酶活性（U／kg）＝C×100／60m

式中，C為分光光度計上讀取的光密度值；m 為樣品重量（g）；100為稀釋倍數，60為反應時間（min）；

1.5 數據處理

用SAS 6.12軟件包一般線性模型（GL M）進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 發芽對植酸酶活性的影響

由圖1可知，3個小麥品種植酸酶活性在發芽3d后達到最大，分別為2120、2350、2890 U／kg。第3～6天酶的活性保持在高位，但相互之間沒有顯著差異。但與沒有發芽和發芽1～2d的試驗組相比，差異極顯著。

圖1 發芽不同時間后小麥的植酸酶活性

3.2 發酵對植酸酶活性的影響

由圖2可見，與沒有發酵的種子相比，發酵明顯提高了植酸酶的活性，而且差異極顯著。隨著發酵時間的增加，第3和第4天植酸酶活性達到最大，之后保持在比較高的水平。

圖2 發酵不同時間后小麥的植酸酶活性

3 討論

植物種子在干燥狀態下，植酸酶的活性處于鈍化狀態。當發芽時，植酸酶被激活，水解植酸磷，供作物生長。因此發芽是提高種子植酸酶活性的有效方法。小麥種子植酸酶的活性隨發芽時間的延長，其活性明顯增加。本研究結果顯示，第1天為860 U／kg，第2天為2100 U／kg，達到最高。相對沒有發芽的種子，發芽可以增加活性4倍左右。也有研究顯示，小麥發芽后，植酸酶的最高活性可以增加8倍左右［4］。這可能與發芽溫度和小麥的品種不同有關［6］。其他植物種子中植酸酶的活性也有相同的趨勢，如大豆發芽第5天，植酸酶活性提高2.27倍；萵苣發芽3d，植酸酶活性增加6倍。植物種子的發芽，會活化很多的酶類，比如蛋白酶、淀粉酶等，分解種子中儲存的養分，使種子干物質的損失很大。種子發芽到植酸酶最高時，應迅速終止發芽，降低水分含量，同時保持害植酸酶的活性。

發酵也是提高小麥種子植酸酶活性的有效途徑。發酵能提高飼料中各種酶活性［7］，但有關發酵對植酸酶活性的影響現有的研究不多。由于發酵液中存在一定的無機磷，影響結果的測定［8］，為了減少其干擾，本研究測定時對發酵液進行了稀釋，盡量減少影響。本研究在30℃的溫度下，發酵延續到第6天，結果表明，發酵能提高植酸酶活性，在發酵后第3天，植酸酶活性最高，比沒有發酵的小麥種子提高3.2倍。而隨著發酵時間的增加，植酸酶的活性沒有再增加，保持在比較高的水平。發酵是飼料中微生物活動的結果，能導致溫度大幅升高，同時導致營養物質因酶活性增加而消耗，所以探討合適的發酵時間，提高酶活性［9］，同時又保留種子中的營養成分是值得研究的。本研究結果顯示，當發酵持續到第3天時，植酸酶的活性已達最大。

［1］石學剛，李彥芬.植酸酶在魚類飼料中的應用 ［J］.水生動物營養，2010，（6）：65－69.

［2］孟現成，邵慶均.植酸酶在畜禽及魚飼料中的應用 ［J］.湖南飼料，2007，（6）：22－24.

［3］聶國興，李學軍.植酸酶及其在魚飼料中的應用 ［J］.淡水漁業，2000，30（2）：42－44.

［4］賀建華.植酸磷和植酸酶研究進展 ［J］.動物營養學報，2005，17（1）：2－6.

［5］丁強，楊培龍.植酸酶發展現狀和研究趨勢 ［J］.中國農業科技導報，2010，12（3）：27－33.

［6］馬璽，單安山.發芽、溫度及p H對麥類籽實中植酸酶活性的影響 ［J］.動物營養學報，2003，15（2）：54－57.

［7］楊平平，史寶軍.對發酵生產植酸酶過程中植酸酶活性測定方法的初步探討 ［J］.食品與發酵工業，2003，29（9）：52－55.

［8］灑榮波，唐瑜菁.發酵液中植酸酶活性測定方法的研究 ［J］.中國釀造，2010，（4）：167.

［9］曹玲，王衛民.植酸酶對3種植物性原料中植酸磷含量的影響 ［J］.淡水漁業，2007，37（4）：52－55.