畜牧兽医学报 ２０１１，４２（１２）：１６５５－１６６０
Ａｃｔａ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｉａ ｅｔ Ｚｏｏｔｅｃｈｎｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ
沈莎莎，杨红建＊，张晓明
（中国农业大学动物科学技术学院动物营养学国家重点实验室，北京１００１９３）
摘 要：反刍动物能很大程度上依靠瘤胃微生物来消化利用饲料中的植酸盐，但目前国内有关瘤胃微生物植酸酶的研究报道较少。本文对瘤胃微生物植酸酶的主要来源和活性进行了综述分析，发现主要有５种瘤胃细菌能分泌植酸酶，其中，反刍兽新月形单胞菌（Ｓｅｌｅｎｏｍｏｎａｓ ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ）分泌的植酸酶活性最高（１９９．１～７０３．６Ｕ·ｍＬ－１）；根据酶促反应的最适ｐＨ和催化机理，可将瘤胃微生物植酸酶分别归类为酸性植酸酶和半胱氨酸磷酸酶植酸酶；根据植酸酶水解植酸时的立体专一性，发现瘤胃微生物植酸酶中可能同时存在３－植酸酶和５－植酸酶２类植酸酶。最后本文论述了瘤胃微生物植酸酶酶促反应动力学特性，发现反刍兽新月形单胞菌植酸酶的最适ｐＨ为４．０～５．５、最适温度为５０～５５℃、对植酸和ＡＴＰ表现出较强的活性；埃氏巨形球菌植酸酶的最适ｐＨ为５．０、最适温度为６０℃、仅对植酸表现出活性。
关键词：瘤胃微生物；植酸酶；酶学特性
中图分类号：Ｓ８１６．３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０３６６－６９６４（２０１１）１２－１６５５－０６
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ
Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｐｈｙｔａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｒｕｍｅｎ
ＳＨＥＮ Ｓｈａ－ｓｈａ，ＹＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｊｉａｎ＊，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｕｍｉｎａｎｔｓ ｈａｖｅ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｕｔｉｌｉｚｅ ｐｈｙｔａｔｅ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂｙ ｒｕｍｅｎ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ｕｎ－ｔｉｌ ｎｏｗ，ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｒｕｍｉｎａｌ ｍｉ
商品房屋租赁管理办法ｃｒｏｂｅ ｐｈｙｔａｓｅ ｉｓ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｐｈｙｔａｓｅ ｏｒｉ－ｇｉｎ ａｎｄ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｒｕｍｅｎ ｗａｓ ｂｒｉｅｆｌｙ ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄ ｆｉｖｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｒｕｍｅｎ ｂａｃｔｅｒｉａ ｗｅｒｅ ｃａｐａｂｌｅｏｆ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｐｈｙｔａｓｅ．Ａｍｏｎｇ ｔｈｅｓｅ ｂａｃｔｅｒｉａ，ｐｈｙｔａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｐｒｅｖａｌｅｎｔ ｉｎ Ｓｅｌｅ－ｎｏｍｏｎａｓ ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ（１９９．１－７０３．６Ｕ·ｍＬ－１）．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｉｒ ｏｐｔｉｍａｌ ｐＨ ａｎｄ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｍｅｃｈａ－ｎｉｓｍｓ，ｒｕｍｉｎａｌ ｐｈｙｔａｓｅｓ ａｒｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｉｎｔｏ ａｃｉｄ ｐｈｙｔａｓｅ ａｎｄ ｃｙｓｔｅｉｎｅ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅｓ ｐｈｙｔａｓｅ，ｒｅ－ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｅｒｅｏｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ ｏｆ ｐｈｙｔａｓｅ，ｒｕｍｅｎ ｍｉｃｒｏｂｅｓ ｍａｙ ｅｘｉｓｔ ３－ｐｈｙｔａｓｅ ａｎｄ５－ｐｈｙｔａｓｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐｈｙｔａｓｅｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａ－ｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ｉｎ ａ ｂｒｉｅｆ，ｐｈｙｔａｓｅ ｏｆ Ｓ．ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍｈａｓ ａ ｏｐｔｉｍａｌ ｔｅｍ－ｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ５０－５５℃，ａｎ ｏｐｔｉｍａｌ ｐＨ ｒａｎｇｅ ｏｆ ４．０－５．５，ａ
ｎｄ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ ｃｏｎ－ｓｔａｎｔ ｆｏｒ ｍｙｏ－ｉｎｏｓｉｔｏｌ ｈｅｘａｋｉｓｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｎｄ ＡＴＰ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｐｈｙｔａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｍｅｇａｓｐｈａｅｒａｅｌｓｄｅｎｉｉ ｉｓ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ａｔ ｐＨ５．０ａｎｄ ６０℃，ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｓｔｒｉｃｔ ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ ｆｏｒ ｍｙｏ－ｉｎｏｓｉｔｏｌｈｅｘａｋｉｓｐｈｏｓｐｈａｔｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｕｍｅｎ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ；ｐｈｙｔａｓｅ；ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
植酸酶（Ｐｈｙｔａｓｅ）是通过水解植酸的磷酸单酯键生成低级磷酸肌醇和无机磷的一类酶的总称，即
收稿日期：２０１０－１２－１３
基金项目：国家现代奶牛产业技术体系（Ｎｙｃｙｔｘ－０４０２）；国家重点基础科学研究计划（２０１１ＣＢ１００８００）
作者简介：沈莎莎（１９８７－），女，四川绵阳人，硕士生，主要从事动物营养生理生化与饲料资源开发研究，Ｅ－ｍａｉｌ：１０４５５３４７２５＠ｑｑ．ｃｏｍ
＊通讯作者：杨红建（１９７１－），男，博士，副教授，博士生导师，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇ＿ｈｏｎｇｊｉａｎ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
畜 牧 兽 医 学 报４２卷
六磷酸肌醇水解酶［１－２］。如图１所示，植酸是磷酸肌醇构成的环状结构，含有约１４％～２８％的磷和１２％～２０％的钙。单一植酸分子的磷酸基团间或２个植酸分子的磷酸基团间可与１％～２％的铁和锌等微量元素发生螯合作用，植酸酶则可催化植酸的水解，释放出无机磷、与植酸结合的钙、铁、锌以及其他二价金属离子的酶［３－４］。本文中笔者重点就瘤胃微生物植酸酶的分类与酶促反应动力学特性方面取得的最新研究进展进行了综述分析和总结
。
图１ 植酸酶水解植酸盐为肌醇、磷酸盐及其他二价矿物元素［４］
Ｆｉｇ．１ Ｐｈｙｔａｔｅ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｂｙ ｐｈｙｔａｓｅ ｉｎｔｏ ｉｎｏｓｉｔｏｌ，ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｄｉｖａｌｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔｓ
１ 植酸酶的来源与分布
植酸酶最早是由日本科学家Ｓｕｚｕｋｉ等在米糠中发现的第一个能够催化有机磷复合物释放出无机磷的酶［５］。此后陆续在植物组织（如谷物、豆类、种子和花粉）、动物组织（如一些脊椎动物的红细胞、血浆以及鼠、兔、豚鼠、仓鼠等动物的小肠）以及微生物（细菌、酵母和不同种类的真菌）中均发现有植酸酶的广泛分布［６－１０］。自然界中的植酸酶按来源可分为３种：一是天然植酸酶，主要提取对象是植物、微生物和细菌，但产量通常较低，不易提纯且成本高；二是通过发酵工程和生物技术，利用ＤＮＡ重组的方法使微生物产生的植酸酶产量和活性大幅提高，从而使生产成本显著降低［１１－１２］，该方法适宜大规模工业化生产；三是将产生植酸酶的基因克隆到动物体内，使动物自身产生植酸酶，从而提高动物利用饲料中植酸磷的效率［１３］。目前，市场所售植酸酶制剂绝大多数来源于微生物，其中最主要的是曲霉属真菌，如米曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ）［１４－１６］、黑曲霉（Ａ．ｎｉｇｅｒ）［１７］等。
２ 瘤胃微生物植酸酶活性
Ｒｅｉｄ等首次研究报道，绵羊能将饲料中的植酸盐完全降解并释放易消化的无机钙和磷［１８］。Ｒａｕｎ等通过人工瘤胃技术研究发现，瘤胃微生物几乎能１００％的降解植酸磷［１９］。Ｙａｎｋｅ等［２０］对绵羊、牛、鹿等动物来源的２２种瘤胃厌氧细菌进行研究，发现仅
有反刍兽新月形单胞菌（Ｓｅｌｅｎｏｍｏｎａｓ ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ）、密螺旋体属（Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ ｓｐ．）、栖瘤胃普雷沃氏菌（Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｒｕｍｉｎｉｃｏｌａ）、埃氏巨形球菌（Ｍｅｇａｓｐｈａｅｒａｅｌｓｄｅｎｉｉ）以及光岗菌（Ｍｉｔｓｕｏｋｅｌｌａ ｍｕｌｔｉａｃｉｄｕｓ）５种瘤胃细菌具有植酸酶分泌活性，其中，所分离到的反刍兽新月形单胞菌９６％的菌株具有植酸酶分泌活性。除光岗菌植酸酶活性（３８７．５Ｕ·ｍＬ－１）相对较高外，反刍兽新月形单胞菌植酸酶活性最高且变异较大，其活性为１９９．１～７０３．６Ｕ·ｍＬ－１。
此外，Ｙａｎｋｅ等［２０］还分别采集日粮条件为９０％大麦颗粒＋１０％干草、５５％大麦颗粒＋４５％干草、１００％干草的３头海福特牛的瘤胃液，利用过滤、离心等方法将瘤胃液分为上清液、细菌和饲料沉淀颗粒（包括原虫、饲料颗粒、真菌）３部分，测定各部分所含的植酸酶活性。发现采食９０％大麦颗粒和１０％干草的牛的瘤胃液植酸酶活性比只采食干草的高得多，其中细菌组分中测得的植酸酶活性差异最为明显。采食９０％大麦颗粒＋１０％干草的牛的瘤胃细菌植酸酶活性约为８．８Ｕ·ｍＬ－１，采食５５％大麦颗粒和４５％干草的约为５Ｕ·ｍＬ－１，而采食１００％干
草的约为１Ｕ·ｍＬ－１［２０］。可见采食精料比例越高的日粮时牛瘤胃微生物植酸酶活性也越高。Ｇｏｄｏｙ和Ｃｈｉｃｃｏ通过体外试验对饲喂不同日粮水平的羊的瘤胃微生物植酸酶活性进行研究，也同样发现随着日粮中精料的添加，瘤胃微生物植酸酶活性变大［２１］。
６５６１
１
２期沈莎莎等：瘤胃微生物植酸酶的分类与酶学性质研究进展
３ 瘤胃微生物植酸酶的分类
３．１ 根据最适ｐＨ分类
根据植酸酶的最适ｐＨ可将其分为碱性植酸酶（Ａｌｋａｌｉｎｅ ｐｈｙ
ｔａｓｅ）和酸性植酸酶（Ａｃｉｄｐｈｙｔａｓｅ）［２２］。真菌、酵母以及绝大多数的细菌和植物都可分泌酸性植酸酶。研究最为清楚的黑曲霉植酸酶（Ａ．ｎｉｇ
ｅｒ ｐｈｙＡ）有２个最适ｐＨ，分别为２．０～２．
５和４．５～５．０［２３］
，因此可将黑曲霉植酸酶ｐｈｙ
Ａ归为酸性植酸酶。而少部分细菌和植物产生中性或偏碱性植酸酶，如麝香百合植酸酶的最适
ｐ
Ｈ为８．０［２４］
，枯草芽孢杆菌植酸酶的最适ｐＨ为７．０［２５］
。Ｒａｕｎ等研究发现，瘤胃食糜微生物植酸酶的最适ｐＨ为５．
５［１９］
。Ｙａｎｋｅ等对反刍兽新月形单胞菌ＪＹ３５菌株的植酸酶研究发现其最适ｐ
Ｈ范围为４．０～５．５［２６］
，Ｐｕｈｌ等对Ｓ．ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ ｓｕｂｓｐ．
ｌａｃｔｉ－ｌｙｔｉｃａ植酸酶（ＰｈｙＡｓｒｌ）进行研究，发现ｐｈｙＡｓｒｌ的最适ｐＨ为４．５［２７］
。此外，Ｐｕｈｌ等还发现埃氏巨形球菌植酸酶（Ｐｈｙ
Ａｍｅ）的最适ｐＨ为５．０［２８］。因此，瘤胃微生物植酸酶可能大多属于酸性植酸酶。
３．２ 根据催化机制分类
不同植酸酶的结构差异较大，水解植酸磷的催化机理也各不相同。根据催化机制将其分为组氨酸酸性磷酸酶植酸酶（Ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ ａｃｉｄ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅｓｐｈｙｔａｓｅ）、β－螺旋桨植酸酶（β－ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ ｐｈｙｔａｓｅ）、半胱氨酸磷酸酶植酸酶（Ｃｙｓｔｅｉｎｅ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅｓｐｈｙｔａｓｅ，ＣＰｈｙ）和紫酸性磷酸酶植酸酶（Ｐｕｒｐ
ｌｅａｃｉｄ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅｓ ｐｈｙｔａｓｅ）［２２］。目前，除发现瘤胃微生物中存在半胱氨酸磷酸酶植酸酶外，尚无瘤胃微生物有关组氨酸酸性磷酸酶植酸酶、β－螺旋桨植酸酶以及紫酸性磷酸酶植酸酶的研究报道。Ｃｈｕ等对反刍兽新月形单胞菌植酸酶的蛋白晶
体结构和催化机理进行研究，
发现与其他细菌来源植酸酶序列不同，该植酸酶的氨基酸序列具有１个活性位点保守序列Ｈ２４０Ｃ２４１Ｘ
ＸＧＸＸＲ（Ｔ／Ｓ），其他的序列与半胱氨酸磷酸酶（Ｃｙｓｔｅｉｎｅ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ，ＣＰ）家族中的蛋白质酪氨酸磷酸酶（Ｐｒｏｔｅｉｎ ｔｙｒｏ－ｓｉｎｅ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅｓ，ＰＴＰ）具有显著的相似性［２９］
。Ｎａｋａｓｈｉｍａ等曾对反刍兽新月形单胞菌植酸酶
（Ｓ．ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍＪＹ３５ＰｈｙＡ－ＡＦ１７７２１４）和光岗菌植酸酶（Ｍ．ｍｕｌｔａｃｉｄａ ０３２ＰｈｙＡ－ＤＱ１４５７２０）进行研究，发现２种瘤胃细菌植酸酶均含有与ＰＴＰ类
似的植酸酶序列［３０］
。可见，该植酸酶是ＣＰ超家族
孑孓的一个成员。
根据反刍兽新月形单胞菌植酸酶的蛋白晶体结构，可发现其活性部位为１个ＰＴＰｓ所特有的、含保
守半胱氨基酸（Ｃｙｓ２４１）的磷酸基团结合环。该环是ＰＴＰ特异底物的结合口袋，其深度决定了底物的特异性。与反刍兽新月形单胞菌植酸酶的结构相符，ＣＰｈｙ有１个比ＰＴＰ更深的底物结合口袋，能适应植酸分子充分磷酸化而呈负电性的肌醇环，同时有利的静电环境也使得ＣＰｈｙ能够结合其他同家族
酶所不能结合的底物植酸［
２９］
。因此，瘤胃微生物所产生的植酸酶从催化机制上可能属于半胱氨酸磷酸酶植酸酶（ＣＰｈｙ
）。３．３ 根据水解植酸的立体专一性分类
依据植酸酶水解植酸时的立体专一性，可将其分为：３－植酸酶（３－Ｐｈｙｔａｓｅ，ＥＣ ３．１．３．８）、６－植酸酶（６－Ｐｈｙ
ｔａｓｅ，ＥＣ ３．１．３．２６）和５－植酸酶（５－Ｐｈｙ
ｔａｓｅ，ＥＣ ３．１．３．７２）。大多数微生物和植物分别产３－植酸酶和６－植
酸酶，如黑曲菌（Ａ．ｎｉｇｅｒ）［３１］
、克雷伯氏杆菌属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐ．
）ＡＳＲ１［３２］
以及瘤胃埃氏巨形球菌等。研究发现瘤胃埃氏巨形球菌分泌的植酸酶有２
种水解植酸的途径，其产物为１，２－二磷酸肌醇。其中６０％的埃氏巨形球菌植酸酶优先水解植酸第三位碳原子上的磷，其作用机理为植酸→Ｄ－１，２，４，５，６－五磷酸肌醇→１，２，５，６－四磷酸肌醇→１，２，６－三磷
酸肌醇→１，２－二磷酸肌醇［２８］
。因此，可将瘤胃埃氏巨形球菌植酸酶看作３－植酸酶。
而５－植酸酶仅存于少数细菌和植物中，如百合花粉碱性植酸酶和Ｓ．ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ ｓｕｂｓｐ．ｌａｃｔｉ－ｌｙ
ｔｉｃａ植酸酶（ｐｈｙＡｓｒｌ）。Ｐｕｈｌ等通过克隆ｐｈｙＡ－ｓｒｌ获得一类新的类似蛋白酪氨酸磷酸酶的多磷酸肌醇酯酶（ＰＴＰ－ｌｉｋｅ ＩＰＰａｓｅ）基因，分析发现ｐｈｙＡ－ｓｒｌ同其他微生物多磷酸肌醇酯酶不同，
它可优先水解植酸的第５位碳原子上的磷酸。其作用机理为植酸→１，２，３，４，６－五磷酸肌醇→Ｄ－１，２，３，６－四磷酸肌
醇→１，２，３－三磷酸肌醇→Ｄ／Ｌ－１，２－二磷酸肌醇［２７］
。
因此，根据植酸酶水解植酸的立体专一性，瘤胃微生物至少能分泌２类植酸酶，即３－植酸酶和５－植酸酶。
４ 植酸酶理化性质与酶促反应动力学特性
植酸酶和其它蛋白酶类一样具有酶的共同性
７
５６１
畜 牧 兽 医 学 报４２卷
质，即其活性受温度、环境ｐＨ、激活剂、抑制剂、底物及产物浓度等各种因素的影响。不同来源植
酸酶的分子量、最适温度、最适ｐＨ、米氏常数等差异较大。鉴于目前对瘤胃反刍兽新月单胞菌Ｓ．ｒｕｍｉ－ｎａｎｔｉｕｍＪＹ３５、Ｓ．ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ ｓｕｂｓｐ．ｌａｃｔｉｌｙｔｉｃａ植酸酶（ｐｈｙＡｓｒｌ）和埃氏巨形球菌植酸酶ＰｈｙＡｍｅ的研究较为清楚，本文主要对上述３种瘤胃细菌植酸酶性质研究进展进行了综述分析。
４．１ 分子量
不同来源植酸酶的分子量差异较大，即使同一细菌分泌的植酸酶间也有较大差异。如产气克雷伯氏杆菌（Ｋ．ａｅｒｏｇｅｎｅｓ）分泌的２种植酸酶分子量分别为１０～１３和７００ｋｕ［３３］。大量研究发现，植酸酶分子量主要分布在３５～７００ｋｕ之间，如大肠杆菌植酸酶的分子量为３６～３８ｋｕ［３４］，黑曲霉植酸酶ｐｈｙＡ的分子量为８０ｋｕ［２３］，玉米、小麦等植物来源植酸酶主要在４７～７６ｋｕ［３５－３６］。而Ｙａｎｋｅ等对反刍兽新月形单胞菌ＪＹ３５菌株植酸酶活性的酶谱图进行分析，发现其分子量为４６ｋｕ［２６］。
４．２ 最适酶促反应ｐＨ
大部分植酸酶的最适ｐＨ为４．０～７．５，在ｐＨ小于３．０时植酸酶活性显著下降甚至完全失活。不同来源植酸酶的最适ｐＨ差异较大，除反刍动物瘤胃细菌植酸酶外，细菌来源的植酸酶最适ｐＨ一般为中性或偏碱性，而真菌植酸酶一般为２．５～７．０，动物消化道（肠黏膜）的ｐＨ在大多
数情况下会超出３．５～７．０。
Ｒａｕｎ等研究发现，瘤胃食糜混合微生物植酸酶的最适ｐＨ为５．５。在ｐＨ ４．５～５．５范围内，随着底物ｐＨ的增大，植酸盐的水解百分比明显增大。但当底物ｐＨ高于５．５时，随着底物ｐＨ的增大，植酸盐的水解百分比逐渐下降［１９］。Ｙａｎｋｅ等对反刍兽新月形单胞菌ＪＹ３５菌株植酸酶进行体外培养，发现其具有较宽的最适ｐＨ范围（ｐＨ ４．０～５．５），且发现当ｐＨ为５．５时，琥珀酸盐代替醋酸盐作为缓冲液可提高此植酸酶的活性，但柠檬酸作为缓冲液时，该植酸酶在任何ｐＨ下均没有活性［２６］。Ｐｕｈｌ等指出，ｐｈｙＡｓｒｌ的最适ｐＨ为４．５，当ｐＨ小于４．５或大于５．０，尤其是低于３．０或高于７．０时ｐｈｙＡｓｒｌ的活性明显下降甚至完全失活［２７］。此外，Ｐｕｈｌ等还发现埃氏巨形球菌植酸酶ＰｈｙＡｍｅ的最适ｐＨ为５．０［２８］。４．３ 最适温度
植酸酶在５０～７０℃的范围内都具有高活性，且大多情况下其最适温度在４５～６０℃之间。研究发现，反刍兽新月形单胞菌ＪＹ３５菌株植酸酶的最适温度为５０～５５℃。当温度高于６０℃时，其活性急剧下降。而ｐｈｙＡｓｒｌ的最适温度为５５℃，埃氏巨形球菌ＰｈｙＡｍｅ的最适温度为６０℃［２６－２８］。
４．４ 米氏常数及底物特异性
大量研究表明，在一定的反应条件下植酸酶对植酸或植酸盐具有较强的底物特异性。如将黑曲霉植酸酶对植酸钠的降解率看作１００％，并以此作为参照物对比黑曲霉植酸酶对其他底物的降解活性，发现黑曲霉植酸酶虽然对磷酸对硝基苯酯还存在一定的降解活性，但活性很低，而对其他底物如ＡＴＰ、ＡＭＰ、磷酸钠等都没有降解活性［１０］。Ｗｙｓｓ等发现大肠杆菌或芽孢杆菌等微生物植酸酶对植酸有较强的亲和力，但植物来源的和一些真菌来源的植酸酶却存在较弱的底物特异性，能降解较为低级的磷酸肌醇，如烟曲霉菌（Ａ．ｆｕｍｉｇａｔｕｓ）植酸酶［２］。
此外，瘤胃微生物植酸酶也存在明显的底物特异性。Ｐｕｈｌ等指出反刍兽新月单胞菌植酸酶Ｐｈ－ｙＡｓｒｌ仅对植酸和ＡＴＰ表现出较强的活性。当ＰｈｙＡｓｒｌ作用于植酸时，其催化常数（Ｋｃａｔ）和米氏常数（Ｋｍ）分别为（２．９±０．３）·ｓ－１和（８９．７±０．７２）μｍｏｌ·Ｌ－１。而当ＰｈｙＡｓｒｌ作用于ＡＴＰ时，催化常数和米氏常数分别为（３．４±０．８４）·ｓ－１和（３６４±１６）μｍｏｌ·Ｌ－１。由于ＰｈｙＡｓｒｌ水解植酸的效率（Ｋｃａｔ／Ｋｍ）为（３２．３３±５．４７）（ｍｍｏｌ·Ｌ－１）·ｓ－１，水解ＡＴＰ的效率为（９．３４±４．０７）（ｍｍｏｌ·Ｌ－１）·ｓ－１，因此植酸是ＰｈｙＡｓｒｌ的最佳底物［２７］。
研究发现，埃氏巨形球菌ＰｈｙＡｍｅ也仅对植酸表现出活性，对常用的磷酸酶底物如磷酸对硝基苯酯、５－溴－４－氯－３－吲哚磷酸以及任一磷酸化氨基酸都没有活性，其水解植酸的Ｋｃａｔ和Ｋｍ分别为１２２．１·ｓ－１和６４．２μｍｏｌ·Ｌ－１［２８］。由此可知，部分瘤胃微生物植酸酶
对植酸具有较强的底物特异性。
５ 小 结
目前，国内有关瘤胃微生物植酸酶的研究报道较少。最新的研究进展表明，瘤胃微生物可产生酸性植酸酶，最适温度为５０～６０℃；根据植酸酶的结构和催化机理分析，反刍兽新月形单胞菌可产生半胱氨酸磷酸酶植酸酶；根据立体专一性，瘤胃埃氏巨
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１２期沈莎莎等：瘤胃微生物植酸酶的分类与酶学性质研究进展
形球菌可分泌３－植酸酶，反刍兽新月形单胞菌则可分泌５－植酸酶。同其他来源植酸酶一样，瘤胃微生物植酸酶活性也受ｐＨ、温度、底物等的影响。
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ｐＨ ６．０ｏｐｔｉｍｕｍ ａｃｉｄ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ ａｎｄ ｋｉｄｎｅｙ ｂｅａｎ
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