张若寒，2009-09-10
有关此话题的思考已数年，但迟迟未能更为清楚地表述何谓“精准化使用”。这个话题不仅植酸酶，而且非淀粉多糖酶，甚至于广义的讲，也许还适用于其它的酶制剂类产品。鉴于对酶制剂认识的，仅能试图讨论植酸酶的精准化问题。也许其中的一些想法为其它酶制剂的使用有所参考。
有机构分析认为：近年来酶制剂是饲料添加剂中发展最快的。普遍认为无论是植酸酶还是非淀粉多糖酶，无论制造还是应用美国都略迟于欧洲，但自2008年以来的原材料价格的大幅度波动以及乙醇汽油工业的发展均极快地促进了酶制剂在美国的发展。酶制剂迅速地由偶尔使用变成常规的添加剂（Feed International, April 2009）。近年新的研发和制造能力投入到酶制剂方面的比例很高（John Geuss，Adisseo）。如试图用植酸酶和木聚糖酶联合提高DDGS的利用价值（Danisco, 2008），还有酶制剂专业制造商开发的专门消除DDGS因子的酶已经进入到后期阶段。
直至90年代中期，酶制剂的发展在中国仍然处于早期阶段。但随后由于原料资源不足的压力和以其特有的发酵优势，用不足10年的时间发展成饲料酶制剂的制造和应用大国。据外界估计，以销售额计算，2003-2008的5年间中国的饲料用酶制剂增长了70%，要注意的是期间中国的价格下降可能不止70%。无疑植酸酶至少是其中最典型的品种。精准化使用的唯一目的就是力图在各种可能的使用背景下发挥出酶制剂的最大效益。问题是：随着酶制剂价格的显著下降和使用的广泛化，用户的使用是否充分发挥出了酶的作用？是否获得了其经济效益？如果答案是否定的，那么答案在哪里？
回答这个问题是困难的，因为绝大多数的制造商与用户分离。微薄的利润使包括植酸酶的原创者德国巴斯夫公司在内的大多数制造商都逐渐淡出了应用市场的开发。目前仍出现在应用技术基础性研究领域的制造商已不多见。更不要说大部分国内的制造商原本也没有兴趣在这方面投入。与此同时，对植酸酶的关注转移到价格。不断提高的发酵效率成为市场竞争的武器。同时换取了不断扩大的普及度和不断上升添加量，以更大的市场容量保证利润。这样发展的代价也是显而易见的：一方面用户投入的成本有未发挥出的潜力，另一方面无谓地消耗了大量发酵制造能力，也出现产品众多，性能参差不齐，品质鱼目混珠。按2008年中国销售植酸酶2万吨（折合5000 FTU/g规格）和10年前的酶水解性能估算，不该再需要DCP。可事实是，每年仍要消耗百万吨左右。这说明应用技术仍粗糙，酶的功能远未被发挥出来。因此，植酸酶的应用技术还需持续发展。
试图回答是否充分发挥出了酶的作用和是否获得了其经济效益还是有可能的。目前几乎所有使用植酸酶的难点就是不精准的问题，对于难点的讨论至少可以找到部分答案。
1. 精准化使用植酸酶的前提是对酶的基本了解
近年发酵制造的飞速发展出现了很多植酸酶品牌可供选择。特别是在国内市场，世界上可能再没有什么地方能比中国的客户有这么多品牌和规格可以供选择了。认为植酸酶间差别不大的观点是不对的。如果对选择的酶都没有基本的了解，无从谈起精准化使用。除了价格的选择以外，选择酶是精准使用的第一步。其至少要包括：
∙植酸酶的含量：无论定义还是标示方法，是目前所有饲料用酶制剂中最为统一和规范的。商品规格按照酶活含量的高低划分（目前基本在5000-50000 FTU/g范围）。即便如此，仍然可以发现以现有的定义和标示方法仍然无法描述的情况，例如：标示的活性含量和无机磷替代量相同的情况下，某产品的添加量要高出50%；
∙剂型：按照其物理状态分为粉剂、颗粒和液体。其中颗粒和液体都力图解决高温的破坏。液体酶便宜但是需要专用的后喷涂设备，对频繁更换生产配方的企业和小企业使用不便，设备贵；而颗粒酶制造成本高，但是使用灵活方便；
∙特性曲线：酶的特性曲线非常重要，至少包括三条曲线（pH-相对酶活曲线，时间-溶解度曲线，温度-相对酶活曲线）用户需要关注。其中以pH-相对酶活曲线最重要，主要由酶的来源决定，对任何品牌的酶都必须了解。而对于同源的酶，几乎不受规格、剂型的影响。不少供应商未提供准确的数据，原因不清。也不排除存在一些制造商自身也尚未全面掌握的可能性。时间-溶解度曲线为剂型的特征。Mike Bedford等人（2009）认为从有限的作用时间尽快释放酶活性的角度看，经过包被的产品与粉剂相比在动物性能上不一定总具有优势。温度-相对酶活曲线为酶的最适温度特性，对于Themo stable基因菌或水产用植酸酶产品来说具有重要意义；
∙稳定性特性：稳定性特性（常温，高温）可以用数值或曲线表示。分别反映在常温储存时的存留率和加工温度耐受极限的特性。常温稳定性决定了产品储存期限，一般不低于6-12个月。也就是说，选择的产品在保质期内实际的酶活含量不得低于标示量。而加工温度耐受极限通常都用极限温度与存留率同时表示，例如：耐受极限温度90-95oC，存留率85%以上；
∙潜在营养价值：最为直接的是磷的价值，其次是钙。如果一个产品这两个数值不清楚，那么用户基本无从选择。如果许多产品的这两个数值完全相同，那么用户也无法理解产品间存在差异。而更为深入的潜在营养价值如蛋白质，能量，某些重要的氨基酸和微量元素是精准和最大程度发挥酶潜力的关键。
作为使用者不必过度关注其发酵反应器种类来源（霉菌，细菌，酵母）或后加工工艺和制造技术环节。
2. 精准化使用植酸酶涉及到Ca、P和D3的水平
试验的数据，特别是大量的应用结果显示，饲料中添加植酸酶的效果，除了已经清楚地了解植酸酶的作用受动物的种类、年龄阶段，大料组成等的影响以外，甚至直接与Ca、P和D3的水平相关。钙磷是物质基础，而植酸酶和D3是辅助性的。也就是说，无论如何植酸酶和D3发挥作用都以钙磷为基础。前者是决定性的，后者是条件性的。如果以植酸酶为讨论的核心，仍然是以钙磷的正常供应为前提的。与使用DCP的传统饲料比较，使用植酸酶的饲料需要更多的D3。充分发挥植酸酶水解植酸潜力需要量更高。有报道，在肉鸡饲料中3600IU显示出预期的效果（S. V. Roma Rao, 2007）。这一变化适用于蛋鸡，肉鸡和猪。也就是说，当维生素A没有发生同步的上升，反而有下降的趋势时，这预示A：D3的比例必然随之下降。而母猪的数据积累尚不足得出结论。
3.酶剂量与DCP替代量的关系
经典的植酸酶潜在营养数据中以P的数据最为重要，追溯与植酸酶水解植酸的能力，或释放植酸磷的能力，或称为磷的潜在营养价值有关的研究论文多以 “DCP磷”表示。早期的建议添加300FTU（产蛋鸡），1 FTU相当于4.7 mg DCP P；建议添加500FTU（多数生长类动物），1 FTU=2.4 mg DCP P。但是这是在10多年前获得最佳投入产出比的确定的添加量/替代量为前提的，也就是说，以当时的价格为经济的添加量。显然此最佳投入产出比与现实不符了。根据BASF1995年提出的剂量数据曲线，对应目前酶和DCP的价格，剂量提高一倍似乎显示出更好的效益。何况有公司宣称其产品的效率比Natuphos提高了20%。因此，加倍添加可以尝试使用的数据为：1 FTU相当于3.0 mg DCP P（产蛋鸡），1 FTU=1.5 mg MCP P（肉鸡和猪）。不仅具有经济效益，而且相当显著。
固定按照DCP添加量的%或固守300和500FTU/kg饲料已经不能满足精准化使用的要求。以替代饲料中DCP添加量的%表示替代量是典型的粗放式使用方法。无论是70%，还是50%都是非常不确定的。Quantum植酸酶的蛋鸡添加量也有几乎一样的建议（Craig Wyatt，2009）。Ronozyme和Phyzyme也对添加量上升有类似的描述。
探讨酶剂量与DCP替代量的关系必然涉及全部替代的话题，需要特别注意的是植酸的含量必须足够。而且酶剂量不可无限上升，特别是使用配方优化设计软件必须设定上限。植酸酶制造企业不再依赖精确确定最低添加量得到替代效益获利，而转向总量获利。目前中国的相当部分用户在加倍添加，但是无机磷的替代量未发生同步变化。表面上是对品质的顾虑，实质上是一个剂量-性能曲线（Dose-response curver）的问题。这至少能部分地回答为什么我国存在植酸酶增长的同时未发生DCP同步消减的现象。
4.关注总磷有助于精准使用植酸酶
众所周知植物性来源磷可利用性的复杂性，并非可以利用实验室、查阅原料数据等常规手段获得；同一种植物来源的磷对于不同的动物种类也是不同的，甚至于动物的年龄阶段也有相当的影响。这是动物试验测定植物来源磷利用率的主要难点。且还不要说处于植物自身的不同阶段其磷的组成和利用率也存在显著的差别。面对这个难题，在经过几十年的摸索后营养界选择的办法还是不得不以最粗略的估算为饲料配制提供数据，即植物来源的磷有1/3可以利用。即使为获得这个极为粗糙的推算数据，也是投入了大量的人力物力资源换取的。在企业普遍利用精准、高速的配方设计软件程序时，输入的基础数据却如此杂乱无章不可靠，出现所谓的“垃圾进垃圾出”现象。因此，业界不得已地从一开始就为磷留足的安全余量。付出的代价就是成本上升，饲料的常规营养素中以磷元素的单位价格就高居不下。浪费资源，加剧环境污染。
描述动物对饲料中磷的可利用性是很困难的，因此，NRC对于猪（1998）使用了“Available phosphorus, AP”（翻译为可利用磷，有效磷）；而在家禽上则使用“非植酸磷（Non-phytate phosphorus, non-Phy P）”；ARC（1981）使用了“磷的利用率（P availability）”实际上描述的是磷在体内的净存留率。都没有使用“可消化磷”。因传统的消化概念描述磷元素的代谢很难，不适用。营养专家们仍然极为谨慎的不使用“消化率”描述磷的特性，由此可见问题的复杂。
最常见的困扰首先出现在科学论文或试验报告中。原本试图用aP为读者提供一个准确的信息。但结果是面对单一的aP水平，没有人不自问这个“aP”从何而来？为获得对总体的了解，就同时引入了tP。配方中同时关注和使用2个磷指标是困难的，特别是诊断和评估磷供应状态时更为困扰。自2008年3月以来，全球范围内磷资源持续紧张状况促使就这个问题的再思考。毫无疑问，动摇“可利用磷”指标起因于植酸酶的出现。而植酸酶的基本功能就是将“不可利用”概念下的磷转化为“可利用磷”。“使用总磷更好”的看法基于以下3点：可利用磷的概念因植酸酶的出现而发生了本质变化；绝大多数情况下饲料原料中天然磷以植酸来源为主；使用动物源性饲料原料愈来愈少，高可利用磷主要来自DCP。对这个问题的探讨的目的是寻找更为简单、准确的指标。在极端的条件下，即已有实测的总磷含量数据、全部磷都来自植酸、又知道了植酸的消化率，直接用总磷不是更简单吗？
植酸是问题的核心。上述所有的难点均来自于饲料和动物营养界谈的植酸特有的两个特点：首先，植酸并非一个基于分子结构的准确化学定义；其次，植物中的植酸是肌醇磷酸盐的混合物。
无机磷的可利用性的不确定进一步说明“可利用磷”指标特有的不确定性。认为应用最广泛的DCP磷100%可利用是没有依据的（Cromwell, 1994）。DCP的产地来源、品质对磷的可利用性的影响是肯定的。欧洲与北美业界对其可利用性的估计就有很大差别。欧洲的磷酸盐企业认为行业主流商品DCP磷的可利用率为87%；通过计算NRC的总磷与可利用磷，推算出对DCP磷可利用率在—100%之间（猪）。也就是说，即使饲料中全部磷均是无机来源，可利用磷仍然是一个有争议的指标。
以上归纳得出的结论是：可利用磷在常规实验室不能测定，估算的不确定性很高。就目前的技术水平，利用一元或二元梯度回归的动物试验测定饲料有效磷可能仍然是最可靠的方法（罗赞等，2008）。
如果 “植酸在动物体内被水解后释放出的磷是完全可以利用的，至少等同于优质的DCP”这一假设可以成立，同时DCP在配方中用量又被大幅度地替代的前提下，对于总磷的讨论更倾向于对植酸降解率的讨论。当处于极端状态下，即无机磷被全部替代时，对植酸磷的描述就变为对总磷的描述。使用总磷就更为准确地描述磷的供应状态。当然，对于以使用MCP的饲料，如水产饲料，并不适用。巧合的是水产饲料尚不具备规模使用植酸酶的条件。
相对于饲料可利用磷指标的粗略性，总磷却始终是可以在化学方法测定中可以获得的数据。足够的使用总磷的实例可以证明这将使问题简化。至少由于对植酸被水解的程度的了解远比传统查表估计植酸磷可利用比例来的准确。同时因DCP添加量的大幅度降低而将DCP磷可利用率的不精确性至少缩小一倍以上，反映使用总磷指标更为清晰准确。以我国典型猪饲料中磷的供应为例模拟分析：
关于植酸酶在产蛋鸡和生长肥育猪饲料中的应用可以说是到目前为止了解比较清楚、精准程度比较高的。至于肉鸡，类似数据和资料还在归纳整理中待后再续。
使用总磷不会对使用者造成任何不便，不会增加额外的工作量，也不增加实测的开支。因为无论在配方设计，还是定型过程中总磷始终是实际存在的指标，无需改动数据库；利用常规的化学实验室可以快速、简便、经济、准确地测定总磷的含量；无论是原料还是混合后的制成品，总磷始终是原料质检、成品质量监控和标签法定标示中的必控指标，都不增加额外负担。总磷的可测定性和高准确性更为此提供了物质基础上的可靠性和其它一切后续讨论的基础。以上归纳得出的结论恰与可利用磷相反，总磷是客观存在可以实测，从指标的层面隔离了植物和动物对描述的影响。
建议改用总磷指标的做法方法非常简单。就是颠倒设计指标顺序，即将过去以可利用磷为主要设计指标，总磷为辅助观察指标的做法变为以总磷为主要设计指标，可利用磷为辅助观察指标。原配方设计中的总磷标准维持不变的前提下，利用不同来源的酶寻找最大的降低幅度可能是选择好酶的另一个简便手段。由于使用植酸酶后改用总磷指标，也就是说实际上用总磷更趋向于反映植物来源磷的数量，非常适合大量使用非常规原料如杂粕，糠麸类副产品和DDGS等植酸含量高的饲料。这类饲料的特点是采食量大，以%表示的磷需要量往往略高于实际需要量，这也是在一些时间和地区可以出现DCP被全部替代的重要原因。对于特殊原料结构的饲料和特殊动物种类的饲料要给予特殊的关注和小心。例如，含有相当比例动物性来源磷的幼年动物饲料或大量使用木薯粉的饲料。的和局限性。
其实，改用总磷指标并没有触及磷的真实需要量和外源植酸酶未参与的情况下动物对植酸的消化率问题。未能从代谢水平描述磷的净需要量。仅是在原有动物的磷需要量的了解和知识基础上从另一个角度分析而已。充其量是离精确描述磷的状况更近了一步。从另一个角度讲，使用总磷的局限性表现在植酸酶种类上，不同的酶，对于降低总磷的贡献是变化的。
5.结论
∙对酶的了解倾向于由制造商提供。基本数据和特征愈完整，愈有利于选择符合需要的商品。
∙以总磷为主要设计指标，辅助观察可利用磷为辅。引入潜在营养价值数据，维持原配方设计中的总磷水平不变。可以最大限度的降低对植酸磷可利用率的估计误差。
∙至今为止，仅关注酶，剂量，原料结构，动物种类/年龄不足以支持精准化使用植酸酶。至少还要关注D3水平和Ca/P。
结束语：使用植酸酶替代无机磷时用总磷更好的观点既无弃用可利用磷指标的意图，事实上也无可能。认识能力的和掌握的资料不全，以上论点仅供参考。使用总磷的方法仅限于企业使用，而研究者还要将注意力集中在可利用性上才能准确反映磷营养本质。对此的任何不同看法，都将更具有建设性。也相信随着进一步深入的了解和随着植酸酶本身的发展会有助于最大限度地利用饲料中的植酸磷，有利于更进一步节省资源，降低污染，提高效益。下载本文
