فیتاز یک افزودنی حیاتی
فیتاز پرمصرف‌ترین آنزیم در جیره است که فواید تغذیه‌ای، فیزیولوژیکی و زیست‌محیطی را در صنعت خوراک به همراه دارد. تولید صنعتی کنونی فیتاز خوراک عمدتاً به تولید فیتاز میکروبی توسط بیوتکنولوژی وابسته است.
فیتاز چیست؟
فیتاز یک آنزیم حیاتی است که دارای خواص ارتقا دهنده کیفیت جیره در حیوانات تک معده ای است. فیتاز پیوندهای فسفو- مونو استری فیتات را هیدرولیز می کند و فسفات آزاد را در اختیار پرنده قرار میدهد. فیتات نمک اسید فایتیک است (شکل 1) و شکل اصلی فسفر (P) موجود در بافت های گیاهی است و 90-40٪ فسفر در گیاهان به شکل فیتات است که به آن فسفر فیتاتی می گویند.
نشخوارکنندگان به وسیله میکرواورگانیسم های موجود در شکمبه، فسفر معدنی را از فیتات آزاد می کنند. اما حیوانات تک معده ای مانند طیور و خوک فیتاز کمی در روده خود تولید می کنند یا اصلا فیتاز تولید نمی کنند. در جیره طیور معمولاً از پروتئین های گیاهی استفاده می شود که فسفر فیتاتی آن برای هضم در دسترس نیست.
همچنین، فسفر فیتاتی باعث کاهش زیست فراهمی برخی از مواد مغذی با باند کردن آنها در مولکول خود می شود. (در واقع ملکول فیتات سایر مواد مغذی مانند انواع مواد معدنی را در ملکول خود به تله می اندازد و با آنها پیوند شیمیایی تشکیل می دهد و به این ترتیب این ریز مغذی ها را از دسترس پرنده خارج می کند).
اسید فایتیک یک عامل ضد تغذیه ای قوی است و هر چه فسفات های میو اینوزیتول کمتر با فلزات دو ظرفیتی باند شوند، ارزش تغذیه ای جیره بیشتر حفظ می شود.
بنابراین، گنجاندن فیتاز در جیره تک معده ای ها باعث افزایش زیست فراهمی مواد مغذی و کاهش تجمع بیش از حد فسفر در کود می‌شود. وجود فسفر در کود باعث ایجاد مشکلات زیست‌محیطی از جمله آلودگی آب، رشد بی رویه جلبک ها در تالاب ها و رودخانه ها، مرگ ماهی ها، و تغییر جمعیت پلانگتون ها می‌شود.
شکل 1 – اثر شیمیایی فیتاز
چگونه فیتاز به صورت تجاری تولید می شود؟
فیتاز ها اخیر با استفاده از میکروارگانیسم ها تولید می شود و توسط بیوتکنولوژی و فناوری DNA نوترکیب افزایش می یابد.
قارچ ها به طور گسترده ای برای تولید فیتاز استفاده می شوند.
فیتازهای میکروبی با روش های مختلف تخمیر از جمله تخمیر غوطه ور، نیمه جامد و حالت جامد تولید می شوند.
انواع فیتازها
3 نوع فیتاز وجود دارد:
3-فیتاز (EC 3.1.3.8)،
4-فیتاز (یا 6-فیتاز، EC 3.1.3.26)
5-فیتاز (EC 3.1.3.72).
بعلاوه، فیتازها بر اساس مکانیسم کاتالیزوری به دسته‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند. فیتازهای هیستیدین اسید (HAPhy)، بتا فیتازها (BPPhy یا فیتازهای قلیایی)، پروتئین تیروزین فسفاتازها (PTPhy) و اسید فسفاتازهای بنفش (PAPhy) (شکل 2). هر دسته سازگاری های منحصر به فردی برای هیدرولیز فیتات دارد.
شکل 2 – (A) فیتاز با اسید فایتیک در رنگ‌های اتمی. (B) سه تا از این ساختارها در محل فعال اسید فایتیک یا یک آنالوگ نزدیک دارند و PAPhy دارای فسفات است.
نسل بعدی فیتاز چیست؟
پیشرفت‌های ژنتیکی برای پایداری حرارتی فیتاز در دهه گذشته اولویت اصلی صنعت بوده است. اکنون صنعت بر روی روش‌های پیشرفته برای بهینه‌سازی عملکرد و پایداری فیتاز از طریق اصلاحات ساختاری مانند اتصال کووالانسی فیتاز به نانولوله‌های چنددیواره کربوکسیله (MWNT)، تنظیم اسیدهای آمینه حاوی گوگرد (مانند سیستئین، تورین) و تنظیم یون‌ها و واکنش‌گرهای شیمیایی متمرکز شده است. پیشرفت‌های جدید در آنزیم‌های خوراک مدرن و کارآمد به تدریج به دلیل رقابت بالا و تقاضا در حال افزایش هستند.
