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技术文献
实际制粒条件下耐高温植酸酶的热稳定性评估
在实验室条件下,无论水浴法、干热法还是湿热法来评估耐高温植酸酶的热稳定性,都只能作为参考,植酸酶能否耐受制粒的条件、制粒后酶活残留率能达到多少,最具有说服力的就是实际制粒后测定的结果。实际制粒评估植酸酶热稳定性存在两个问题:一是植酸酶在配合饲料中的含量太低,误差对结果影响大;二是植酸酶因添加量小混合均匀度的问题难以解决。
    植酸酶实际使用中的理论含量一般是400-500U/kg配合饲料,而植酸酶国标法的检出下限是130 U/kg。酶活太低则测定时吸光值很低,落在了国标法标准曲线中浓度与吸光值成线性关系的范围外,检测值无法准确的反应实际值。为解决这个问题,我们将国标法标准溶液浓度稀释10倍做适用于配合饲料的标准曲线,将取样量加大到5g定容到100mL缓冲液中。即使这样,结果依然不理想,试验误差对检测结果的影响所占比例大。现在市场上的耐高温植酸酶常见剂型为颗粒型,添加量小,即使采用逐级稀释,也很难避免混合不均匀的问题,即使混合均匀了,因测量取样量少而加大了数据变异。下面以我们实验室检测的一位客户的样品的原始数据来说明这个问题,见表1。

表1 一个加酶饲料的检测原始数据

          样品                  

   称样量(g)

     空白值               

    光值*        

  酶活力(u/kg )         

           检测时间               

A3T

5.0017

0.203

0.216

377

2013.1.18

5.0021

0.215

0.263

1058

2013.1.18

5.0018

0.268

0.296

669

2013.1.19

5.0021

0.231

0.224

未检出

2013.1.19

 
注:*:吸光值是三个平行反应的平均值。

    样品A3T检测了四次,得出的四个酶活力差别很大。国标法中对重复性的描述是:同一试样两个平行测定值的相对偏差,添加植酸酶的各种饲料样品不大于15%。相对偏差=(个别测定值-算数平均值)/算数平均值,表1的两次平行测定,相对偏差分别达到了47.46%和100%。用这样的数据来评判制粒效果结果是不可信的。
    为了解决加酶饲料酶活力测定误差影响大和混合不均匀的问题,我们设计的制粒实验方案是加大植酸酶的用量,一般是正常用量的10-20倍,调质和制粒前粉状饲料和制粒后颗粒饲料样品各取五个平行样,按照国标法检测植酸酶活力,如果相对偏差不大于15%,说明检测数据是可以采信的,结果分别取平均数。对于相对偏差大于15%的数据进行舍弃后再取平均数。这个实验方案能在一定程度上提高试验结果的可信性,但是也经常会出现数据差别大的情况。下面也以我们实际检测情况为例说明这个问题。本次制粒实验植酸酶检测酶活为9015 U/g,添加量是500kg饲料添加了1.2 kg,则制粒前加酶饲料酶活力理论值是21.636 U/g,制粒前和制粒后检测结果见表2。

表2 制粒实验加酶饲料检测结果

编号

制粒前酶活力(U/g)

相对偏差

制粒后酶活力(U/g)

相对偏差

1

17.76

1.9%

10.46

20%

2

17.74

2.1%

13.61

4.1%

3

18.34

1.3%

12.69

3%

4

16.50

8.9%

13.55

3.6%

5

20.22

11.6%

15.09

15.4%


制粒前加酶饲料的五个测定值的相对偏差均小于15%,平均值是为18.112 U/g,根据植酸酶样品酶活力和添加量换算出来的酶活力理论值是21.636 U/g,说明饲料中的一些成分对测定结果有影响。制粒后五个测定值的平均数是13.08 U/g,制粒残留率为72.22%,制粒后样品1酶活力10.46U/g和制粒后样品5酶活力15.09U/g相对偏差分别是20%和15.4%,舍弃后平均值为13.28 U/g,制粒残留率为73.33%。制粒后样品5相对偏差15.4%,刚超出国标规定,如果数据采用,则制粒后酶活力平均值为13.74U/g,制粒残留率为75.86%。因为数据的采用情况不同,制粒后酶活残留率可以为72.22%、73.33%或者75.86%,但是总体来说,残留率差别不是很大。本次制粒实验较好的反映出了制粒后酶活力的残留情况。
    在上述制粒实验中,还有一个现象值得注意,饲料调制和制粒前的粉状饲料检测结果相对偏差均小于15%,说明植酸酶混合的均匀度比较好,然而制粒后检测有两个结果偏差大于15%,推测这种变化不仅仅是由混合均匀度导致,而且可能与制粒过程中调制机内部温湿度及压力不均匀有关。
    植酸酶制粒后能残留多少酶活是客户最关心的问题,所以也非常热衷于进行制粒效果的评估。不同饲料厂由于设备、饲料配方、加工工艺等的差异,饲料制粒过程中的调质温度、调制时间、蒸汽压力、环模孔径等参数有较大的差异。对于某一种植酸酶的耐热性评价,需要针对不同的饲料调质、制粒参数,在湿热蒸汽处理时间上要做出适当调质,使评估方法更接近于特定饲料厂生产的实际。但是评估也并非取样测定一下这么简单,实验设计是否合理,取样是否合理,取样的数量是否足够具有代表性等等,很多因素会影响到结果是否能真实的反映出植酸酶的制粒效果。