发芽、发酵对小麦植酸酶活性的影响

曹志华，罗静波

（长江大学动物科学学院，湖北 荆州434025）

植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸（或磷酸盐）一类酶的总称，属磷酸单酯水解酶，主要存在于细菌和部分真菌中。在植物中，特别是谷物、麦类作物种子，植物植酸酶是其天然成分。研究表明［1－4］，小麦中植酸酶活性虽不如某些微生物中提取的植酸酶活性强，但其添加效果与饲料中添加无机磷的效果相当。植物中的植酸酶活性受温度、p H、植物种子的种类等多种因素的影响［5－6］。本研究采用发芽和发酵对原料进行处理后，通过测定小麦种子植酸酶的活性，探讨了饲料原料的加工处理对磷的存在形式的影响，以为提高动物对磷的有效利用做些基础研究。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用小麦品种为西农97、东农123、东农97382，由长江大学农学院提供，3个品种分别以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。酵母菌为安琪酵母股份有限公司产品。

1.2 方法

1.2.1 发芽试验

将3种小麦的种子，浸泡2d后，分别放入垫有滤纸的54个培养皿中，种子厚度不超过1c m，置于25℃恒温箱中发芽0～6d，期间，每隔24h取出发芽的种子，于室温下用吹风机吹干后于4℃低温保存，用于植酸酶活性的测定。试验分为3组，每组6个培养皿，3次重复。

1.2.2 发酵试验

将小麦粉碎，过60目筛，取400g，加入安琪酵母4g，混合均匀，用100 ml的烧杯18个，每个加入准备好样本20g，并按1︰1的比例加入蒸馏水，在温度为30℃的恒温箱中发酵0～6d，每24h取样，取出的样本在50℃烘箱中烘3h，并在常温下风干，检测植酸酶的活性。

1.3 磷标准曲线的制作

将化学纯的KH2PO4在105℃烘箱烘2h后于干燥器中冷却至室温，准确称取612.4 mg，用三重蒸馏水溶解，定容至500 ml，配成9.0 mmo1／L磷酸盐贮存液。用该溶液按表1稀释成磷标准液。

以微量取样器吸取3.000 ml植酸钠溶液，分别注入8只已编号的10 ml离心管中，于第1只加入1.000 ml三重蒸馏水，其余7只依次加入1.000 ml不同浓度的磷标准液，置于37水浴锅中1h，分别加入4.000 ml钒钼酸铵显色／终止液，混匀后静置20 min，在分光光度计415 mn波长处以蒸馏水做空白对照测光密度，建立光密度—磷浓度标准曲线［7］。

表1 磷的标准溶液

1.4 植酸酶酶粗液的提取及活性测定

样品粉碎后过60目筛。称取2.0g粉碎样品，放入100 m1烧杯中，加入50 m1浓度为0.25 ml／L，p H5.50的冷却乙酸缓冲液，用磁力搅拌器搅动60 min，使酶蛋白充分溶出，制成悬浮液，用滤纸过滤，定容至100 ml，得植酸酶粗酶溶液。

取l0 ml离心管4只，加入3 m1三重蒸馏水，1只作空白对照，其他3只分别加入3 m1植酸钠溶液，置于37℃水浴锅中预热5 min，以相同间隔依次在反应管中加入1 m1提取出的植酸酶溶液，在37℃水浴锅中温育1h，按与加入酶液相同的顺序和时间间隔加入4 m1钒钼酸铵显色／终止液，混合摇匀，3000r／min离心15 min。在分光光度计于415n m波长处以空白管作对照测定光密度。植酸酶活性的计算如下：

植酸酶活性（U／kg）＝C×100／60m

式中，C为分光光度计上读取的光密度值；m 为样品重量（g）；100为稀释倍数，60为反应时间（min）；

1.5 数据处理

用SAS 6.12软件包一般线性模型（GL M）进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 发芽对植酸酶活性的影响

由图1可知，3个小麦品种植酸酶活性在发芽3d后达到最大，分别为2120、2350、2890 U／kg。第3～6天酶的活性保持在高位，但相互之间没有显著差异。但与没有发芽和发芽1～2d的试验组相比，差异极显著。

图1 发芽不同时间后小麦的植酸酶活性

3.2 发酵对植酸酶活性的影响

由图2可见，与没有发酵的种子相比，发酵明显提高了植酸酶的活性，而且差异极显著。随着发酵时间的增加，第3和第4天植酸酶活性达到最大，之后保持在比较高的水平。

图2 发酵不同时间后小麦的植酸酶活性

3 讨论

植物种子在干燥状态下，植酸酶的活性处于钝化状态。当发芽时，植酸酶被激活，水解植酸磷，供作物生长。因此发芽是提高种子植酸酶活性的有效方法。小麦种子植酸酶的活性随发芽时间的延长，其活性明显增加。本研究结果显示，第1天为860 U／kg，第2天为2100 U／kg，达到最高。相对没有发芽的种子，发芽可以增加活性4倍左右。也有研究显示，小麦发芽后，植酸酶的最高活性可以增加8倍左右［4］。这可能与发芽温度和小麦的品种不同有关［6］。其他植物种子中植酸酶的活性也有相同的趋势，如大豆发芽第5天，植酸酶活性提高2.27倍；莴苣发芽3d，植酸酶活性增加6倍。植物种子的发芽，会活化很多的酶类，比如蛋白酶、淀粉酶等，分解种子中储存的养分，使种子干物质的损失很大。种子发芽到植酸酶最高时，应迅速终止发芽，降低水分含量，同时保持害植酸酶的活性。

发酵也是提高小麦种子植酸酶活性的有效途径。发酵能提高饲料中各种酶活性［7］，但有关发酵对植酸酶活性的影响现有的研究不多。由于发酵液中存在一定的无机磷，影响结果的测定［8］，为了减少其干扰，本研究测定时对发酵液进行了稀释，尽量减少影响。本研究在30℃的温度下，发酵延续到第6天，结果表明，发酵能提高植酸酶活性，在发酵后第3天，植酸酶活性最高，比没有发酵的小麦种子提高3.2倍。而随着发酵时间的增加，植酸酶的活性没有再增加，保持在比较高的水平。发酵是饲料中微生物活动的结果，能导致温度大幅升高，同时导致营养物质因酶活性增加而消耗，所以探讨合适的发酵时间，提高酶活性［9］，同时又保留种子中的营养成分是值得研究的。本研究结果显示，当发酵持续到第3天时，植酸酶的活性已达最大。

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［9］曹玲，王卫民.植酸酶对3种植物性原料中植酸磷含量的影响 ［J］.淡水渔业，2007，37（4）：52－55.