耐热性植酸酶的分子学研究

植酸酶是能水解植酸磷并释放无机磷的一类酶的总称，广泛存在于自然界^[1]。植酸酶能将植酸水解成肌醇衍生物，并释放出无机磷酸，是一种重要的生物催化剂^[2]。

植酸酶存在于自然界的植物、细菌、真菌、酵母、原生动物和动物组织等。由于植酸酶或植酸降解酶在预防环境污染和动物营养、农业、食品工程等多领域的应用，已经引起生态学和工业经济的研究兴趣^[3]。植酸酶包括初级植酸酶脱磷酶，可作为非反刍动物（包括家禽、猪和鱼）的饲料添加剂。植酸酶除了增加动物的磷酸盐、Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺和Fe²⁺的吸收外，还可以有效利用蛋白质和提高氮的保留能力。值得注意的是，植酸酶在饲料中的应用将大大减少温室气体排放、酸化和富营养化，如图1^[4]。植酸酶诱导植物生长的应用也在农业中得到了很大的推广。

植酸酶在人类营养中的应用在当前市场中受到阻碍，而植酸（盐）由于其抗营养的特性在人类生理学具有独特的优势。先前的研究证实了植酸酶的营养意义是通过阻止植酸与矿物质元素和蛋白质形成复合物达到预防抗营养作用，从而提高蛋白质或矿物质元素在生理环境中的生物利用度，如图2所示^[4]。

植酸酶的耐热性对比试验表明微生物植酸酶即使在高温下也能保持其活性，而植物植酸酶在超过80°C的温度下会发生不可逆变性^[4]；耐高温植酸酶应用广泛，而改善和提高植酸酶的产量将促进其工业应用。除了耐热性，植酸酶在生理条件下可抵抗生物活性酶的消化，也是植酸酶应用于饲料工业的先决条件。重组DNA技术与蛋白质工程的组合技术为补充天然植酸酶来源，寻找更好的耐热植酸酶而不断进步。

参考文献：

[1]孙胜祥,孙伟武,张宏利.植酸酶的制备方法及其在家禽生产中的应用[J].家禽科学,2023,(8):74-77.

[2] 唐存多, 杨田田,李莹等. 植物乳杆菌植酸酶理性设计及表达鉴定[J].食品与发酵工业,2023,(7):9-15.

[3] Sharrel Rebello, Leny Jose, Raveendran Sindhu, Embalil Mathachan Aneesh. Molecular advancements in the development of thermostable phytases [J]. Applied Microbiology Biotechnology,2017,101(7):2677-2689.

[4] Madeira JV, Macedo JA, Macedo GA. Detoxification of castor bean residues and the simultaneous production of tannase and phytase by solid-state fermentation using Paecilomyces variotii.[J].  Bioresource Technology,2011,102(15):7343-7348.