انواع آنزیم فیتاز

انواع آنزیم فیتاز در میکروارگانیسم­ها، گیاهان و بافت حیوانی وجود دارد¹.

آنزیم های فیتاز با منشا میکروبی (۳-فیتاز؛EC 3.1.3.8 ) گروه فیتات را در وضعیت C₃ هیدرولیز می­کنند،

در حالی که فیتاز با منشا گیاهی (۶-فیتاز؛ EC3.1.3.26) گروه فیتات را در وضعیت C₆ هیدرولیز می کنند².

آنزیم های فیتاز که به وسیله آسپرژیلوس تولید می­شوند دارای دو pH مطلوب می باشند (pH=5/5  و pH=2/5).

فیتاز گندم دارای یک pH مطلوب است (pH=5/2).

آنزیم­ های فیتاز آسپرژیلوس به ازای هر واحد فعالیت، موثرتر از فیتاز گندم است ³ .

فعالیت فیتاز به این صورت تعریف می­شود: یک واحد فعالیت فیتاز، مقدار آنزیمی است که یک میکرومول فسفر غیرآلی را در یک دقیقه از ۱/۵ میلی مول محلول فیتات سدیم در دمای ۳۷ درجه سانتی گراد و ۵/۵=pH آزاد می کند.

فعالیت فیتاز به سه صورت PU، FTU و U (واحد= unit=U) نشان داده می­شود.

در این فصل از واحد در کیلوگرم (U/kg) استفاده شده است.

چهار منبع فیتاز مسئول تجزیه فیتات در دستگاه گوارش خوک و طیور است:

1. فیتاز روده ای در ترشحات هضمی
2. فیتاز آندوژنوس موجود در بعضی از مواد خوراکی
3. فیتاز با منشا میکروبی
4. فیتاز تولید شده به وسیله میکروارگانیسم­های خارجی⁴ 

محتوی معده و روده خوک⁵،

غلات، پیش معده و روده کوچک طیور⁶  فعالیت فیتاز ناچیزی دارند.

اگرچه فعالیت فیتاز داخلی روده کوچک برای خوک⁷و طیور⁸گزارش شده، ولیکن نقش آنها در هضم فسفر فیتات جیره معلوم نشده است.

فعالیت آنزیم بافت پوششی روده  کوچک مرغ­های در سن ۵۰ هفتگی در مقایسه با جوجه های گوشتی ،

فعالیت در هر واحد پرز بافت مشابه است.

فعالیت فیتاز در بعضی بافت­های حیوان مشخص شده است⁹. در نشخوارکنندگان فعالیت فیتاز وجود دارد،

ولیکن فعالیت آن به قدری ناچیز است که برای افزایش فراهمی فسفر فیتات کافی نیست¹⁰.

در روده بزرگ غیرنشخوارکنندگان آنزیم فیتاز به وسیله باکتری ها تولید می شود، ولی مقدار و فعالیت آن جزیی است.

منابع انواع آنزیم فیتاز

دوراکو (۱۹۹۸) و لیو و همکاران (۱۹۹۸) ویژگی های ساختمانی و فراسنجه های فعالیت فیتاز و میکروبی،

گیاهی و حیوانی را مورد بررسی قرار دادند.

آنزیم­های فیتاز را به دو دسته فیتاز نوع ۳ و فیتاز نوع ۶ طبقه بندی می کنند.

اساس این طبقه بندی محل شروع هیدرولیز فسفر در مولکول فیتات است.

فیتاز نوع ۶ بیشتر در گیاهان وجود دارد و فیتاز نوع ۳ به وسیله قارچ تولید می شود¹¹.

مطالعات بیشتری برای مشخص کردن نحوه هیدرولیز اسید فایتیک به اینوزیتول باید انجام شود.

نتایج مطالعات نشان داده است که آنزیم ویژه برای فسفرزدایی کامل از اسید فایتیک وجود ندارد،

برای فسفرزدایی کامل باید از مجموعه از آنزیم­های فیتاز و فسفاتاز حضور داشته باشند.

تاکنون گزارشی درباره نحوه هیدرولیز فیتات به وسیله آنزیم فیتاز روده کوچک حیوانات منتشر نشده است.

فیتاز از منبع حیوانی

بنابر نظر بیشتر محققان، حیوانات توانایی هیدرولیز اسیدفایتیک را ندارند.

هرچند اخیرا گزارش شده است که در غشا پرزهای کوچک جوجه ها فعالیت مختصر فیتاز وجود دارد¹².

وجود فعالیت آنزیم فیتاز در سطح پرزهای روده کوچک جوجه¹³، انسان¹⁴

آنزیم فیتاز گیاهی

بیش از ۵۰ سال است که فعالیت آنزیم گیاهی و توانایی آن در هیدرولیز فیتات¹⁵

و تاثیر آن در بهبود فراهمی فسفر در خوک و طیور مشخص شده است¹⁶.

فعالیت فیتاز بیشتر در دانه های گیاهان از جمله برنج، گندم، جو، درت، چاودار، سویا و دانه های روغنی گزارش شده است¹⁷ .

البته فعالیت فیتاز دانه ها از گونه ای به گونه دیگر متغیر است.

بیشتر دانه ها در مرحله نهفتگی (به جز گندم، چاودار و ترتیکاله) فعالیت فیتاز بسیار کمی دارند.

فعالیت فیتاز در دانه ذرت و کنجاله سویا بسیار کم است، به طوری که در عمل بی اهمیت است.

سطح فعالیت فیتاز در جو از نظر تغذیه ای ممکن است دارای اهمیت باشد¹⁸.

بیشترین فعالیت فیتاز

بیشترین فعالیت فیتاز در گندم، چاودار و ترتیکاله در سبوس آنهاست.

جیره هایی که با مواد خوراکی دارای فعالیت زیاد فیتاز از قبیل سبوس گندم، گندم، ترتیکاله، سبوس چاودار و زیره گندم تنظیم شده اند،

سبب جذب مقدار بیشتری از فسفر فیتات می­شوند¹⁹.

ایکهاپ و دی پاپ (۱۹۹۱) گزارش کردند بازدهی فیتاز میکروبی در دستگاه گوارش خوک (شرایط in vivo)   هفتاد و چهار درصد بیشتر از فیتاز زیره گندم است.

این پژوهشگران نشان دادند که با روش مهندسی ژنتیک می­توان فعالیت فیتاز میکروبی را به گونه ای تغییر داد

که در دامنه وسیعی از pH عمل کند و نسبت به فیتاز زیره گندم فعال تر باشد.

آنها گزارش کردند در pH معده خوک، فیتاز میکروبی فعالتر از فیتاز گندم است.

اگرچه بعضب از مواد خوراکی دارای فعالیت فیتاز می باشند، ولیکن پلت کردن سبب از بین رفتن بخش عمده ای از فعالیت فیتاز داخلی می­شود.

آنزیم فیتاز میکروبی

انواع آنزیم فیتاز میکروبی در باکتری­ها، مخمرها و قارچ­ها یافت می­شود²⁰.

البته مقادیر زیادی از انواع آنزیم فیتاز در محیط کشت آسپرژیلوس یافت شده است²¹.

نخستین گزارش درباره هیدرولیز فیتات جیره به وسیله فیتاز میکروبی با منشا غیر جیره ای توسط نلسون و همکاران (۱۹۷۱) منتشر شد.

این پژوهشگران گزارش کردند فسفر جیره بر پایه ذرت – کنجاله سویا حاوی فراورده حاصل از محیط کشت آسپرژیلوس با بازدهی بهتری مورد استفاده قرار می­گیرد.

در آن زمان افزودن آنزیم به جیره به دلیل قیمت زیاد آن اقتصادی نبود و تا سال ۱۹۸۰ مقررات سازمان­های محیط زیست برای کاهش دفع فسفر وضع نشده بود.

دو عامل اصلی استفاده از انواع آنزیم فیتاز تجاری را در جیره خوک و طیور از نظر اقتصادی مقرون به صرفه کرده است.

عامل اول پیشرفت های اخیر در مهندسی ژنتیک و روش­های بیوتکنولوژی است

که نتیجه آن ایجاد قارچ ­های تولید کننده آنزیم فیتاز به مقدار زیاد است.

دومین عامل مقررات سازمان­های محیط زیست برای کاهش دفع فسفر است.

ژن مسئول بیان آنزیم فیتاز در قارچ آسپرژیلوس رمز گشایی، شناسایی و تخلیص شده است.

در سال­های اخیر با استفاده از این قارچ­ها، تولید فیتات از طریق تخمیر افزایش یافته،

که این امر موجب کاهش قیمت آنزیم تولیدی شده است.

¹(ناینی و مارکاسیس،۱۹۹۶؛ نیس و همکاران،۱۹۹۶)

² (پالاف و ریمباچ،۱۹۹۵)

³ (ایکهاپ و دی پاپ،۱۹۹۶)

⁴ ( دنیس و همکاران، ۱۹۹۶)

⁵ (جانگ بلاد و همکاران،۱۹۹۲؛ وای و کرنگی، ۱۹۹۶)

⁶ (لیبرتو همکاران،۱۹۹۳)

⁷ (پوین تیلارت،۱۹۹۳)

⁸ (مانز و کلاسن،۱۹۹۸)

⁹ (مک کالوم و هارت،۱۹۰۸؛ بیتار و رینهولد،۱۹۷۲؛ پوین و تیلارت و همکاران ،۱۹۸۵؛ یانگ و همکاران،۱۹۹۱)

¹⁰ (پالاف و ریمباچ، ۱۹۹۵)

¹¹ ( دوراکو،۱۹۹۸)

¹² (مانیز و کلاسن،۱۹۹۸)

¹³ (دیویس و همکاران،۱۹۷۰؛بیتار و رین هلد،۱۹۷۲؛دیویس و موتزوک،۱۹۷۲)

¹⁴ (بیتار و رین هولد،۱۹۹۱؛اقبال و همکاران،۱۹۹۴)

¹⁵ (مک کانس و ویداوسن،۱۹۴۴؛ هیل و تایلر،۱۹۵۴)

¹⁶ (نلسون، ۱۹۷۶؛ نیوتن و همکاران،۱۹۸۳؛ بیگ هری و گاگن،۱۹۸۵)

¹⁷ (ردی و همکاران،۱۹۸۲؛گیبسون و اولا،۱۹۹۰؛ایکهات و دیپاپ،۱۹۹۴)

¹⁸ (پوتین تیلارت،۱۹۹۳)

¹⁹ (پوتین تیلارت،۱۹۹۱ و ۱۹۹۳)

²⁰ (هارلاند و موریس، ۱۹۹۵)

²¹ (اورینگ و کاس گراو، ۱۹۷۴؛نیرو و داون جاک،۱۹۹۱)

کاربرد آنزیم­ها در تغذیه دام و طیور

ترجمه : دکتر علی اصغر صادقی و دکتر پروین شورنگ