郭文文 楊維仁* 郭寶林 張 亮魏茂蓮 王德海 趙麗芳

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，泰安 271018;2.北京昕大洋科技發(fā)展有限公司，北京 100081)

在畜禽常用的玉米、豆粕植物性飼料中，植酸磷占總磷的60%～70%，無法被動物有效地吸收利用而需補充無機磷源，這導(dǎo)致不可再生的磷資源大量浪費［1］。而植酸酶能分解植酸，提高飼糧中磷及其他物質(zhì)的利用率和動物的生產(chǎn)性能，對減輕因動物高磷糞便所導(dǎo)致的環(huán)境污染具有重要意義［2-4］。國內(nèi)外對生長育肥豬應(yīng)用植酸酶的效果進行了大量研究，主要探討了添加植酸酶對豬的生長性能和養(yǎng)分利用率的影響及無機磷的替代量，研究發(fā)現(xiàn)降低飼糧的鈣磷比和磷水平可提高植酸酶的活性［5-6］。但應(yīng)用植酸酶時，分別在鈣水平不變和鈣磷比不變的條件下，無機磷水平的降低對母豬養(yǎng)分利用的影響的系統(tǒng)研究尚未見報道。本試驗以妊娠后期母豬為研究對象，分別在飼糧鈣水平不變和鈣磷比不變的條件下，研究飼糧添加植酸酶并梯度降低無機磷水平對母豬養(yǎng)分表觀消化率(apparent digestibility，AD)和糞中礦物質(zhì)排泄量的影響，為生產(chǎn)中應(yīng)用植酸酶時降低無機磷的添加量和確定適宜的鈣磷比提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

植酸酶(phytase，PHY)，酶活性為 6 000 U/g，北京昕大洋科技發(fā)展有限公司提供。

1.2 試驗動物與設(shè)計

試驗選擇遺傳背景一致、2～3胎次(預(yù)產(chǎn)期前28 d)、體重(221.91±7.41)kg、預(yù)產(chǎn)期相近的健康“ 長白×♀大約克”二元雜交母豬36頭，按照胎次、預(yù)產(chǎn)期均衡原則隨機分為9個組，每個組4個重復(fù)。

組1為對照組，飼喂基礎(chǔ)飼糧，鈣、磷水平分別為 7.26、5.81 g/kg;組 2 為基礎(chǔ)飼糧添加植酸酶;組3～5保持鈣水平(7.26 g/kg)不變，添加植酸酶，無機磷添加水平分別為對照組的75%、50%、25%［鈣磷比為(1.35～1.63)∶1.00］;組 6～9 保持鈣磷比(1.25∶1.00)不變，添加植酸酶，無機磷添加水平分別為對照組的75%、50%、25%、0。

1.3 試驗飼糧

基礎(chǔ)飼糧參考 NRC(1998)［7］妊娠后期母豬營養(yǎng)推薦需要量配制?；A(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。試驗飼糧鈣、磷水平按試驗要求調(diào)整。試驗飼糧礦物質(zhì)水平及植酸酶添加水平見表2。

1.4 飼養(yǎng)管理

試驗?zāi)肛i飼喂于同一豬舍，豬舍為水泥地面，每欄1頭，試驗開始之前飼喂同一飼糧。預(yù)產(chǎn)期前28 d開始試驗，預(yù)試期7 d，正試期6 d，母豬定量飼喂試驗飼糧(3.25 kg/d)，每日飼喂 2次(06:00和16:00)，自由飲水。免疫、消毒、衛(wèi)生等按豬場常規(guī)程序進行。試驗地點為山東臨沂金珠園種豬場。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

表2 試驗飼糧礦物質(zhì)水平及植酸酶添加水平Table 2 Mineral composition and added phytase activity of experimental diets g/kg

1.5 測定指標及方法

消化試驗采用指示劑法，以鹽酸不溶灰分(acid insoluble ash，AIA)為內(nèi)源指示劑。正試期早飼前和15:00各收糞樣300 g，正式期結(jié)束后將6 d的糞樣按重復(fù)混合均勻，取300 g加10%硫酸(H2SO4，100 mL/kg)測鮮糞粗蛋白質(zhì)(CP)含量，另取1 kg 65℃烘干制成風(fēng)干樣本，研缽碾碎過40目篩，用于測常規(guī)成分和礦物元素。

飼糧及鮮糞CP含量采用凱氏定氮法測定;飼糧及糞中干物質(zhì)(DM)、粗灰分(ash)含量按照GB/T 6435—1986測定;鈣含量的測定采用高錳酸鉀滴定法;總磷(TP)含量的測定采用鉬黃法(WFJ-7200分光光度計)測定;植酸磷含量采用三氯乙酸法測定;銅、鋅、鐵含量采用火焰原子吸收法(GB/T 13885—2003［8］)測定(AA-2600 型原子吸收分光光度計);AIA含量采用4 mol/L鹽酸法測定。有機物(OM)含量按照DM與ash含量之差計算。

養(yǎng)分AD(%)=［1-(bc/ad)］×100;

糞養(yǎng)分排泄量(g/d)=ebc/d;

表觀可消化養(yǎng)分(g/kg)=a-bc/d。

式中:a為飼糧中某養(yǎng)分的含量(g/kg);b為糞中該養(yǎng)分的含量(g/kg);c為飼糧中的指示劑含量(g/kg);d為糞中的指示劑含量(g/kg);e為飼糧日采食量(kg/d)。

1.6 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)分析采用SAS 9.2統(tǒng)計軟件，進行最小顯著差別(LSD)單因素方差分析(one-way ANOVA)，差異顯著性采用Duncan氏法進行多重比較(P＜0.05者為差異顯著)，并對不同無機磷添加水平的處理效應(yīng)進行線性和二次回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷水平和鈣磷比飼糧添加植酸酶對母豬養(yǎng)分AD的影響

與對照組相同的磷水平為正常磷水平，低于對照組的為低磷水平。由表3可知，正常磷水平下，添加植酸酶飼糧DM、OM、ash、磷的 AD提高了 4.87%、2.18%、27.40%、12.00%(P＜0.05)，CP、鈣、鐵的 AD 差異不顯著(P＞0.05)，銅、鋅的 AD有提高的趨勢(P＜0.10)。與對照相比，低磷水平添加植酸酶極顯著提高了DM、ash、OM、磷、鈣、鐵、銅、鋅的 AD(P＜0.01)，對 CP的 AD 的影響不顯著(P＞0.05)。

飼糧在保持鈣水平不變(7.26 g/kg)或鈣磷比不變(1.25∶1.00)的條件下添加植酸酶，降低無機磷添加均顯著提高 DM、OM、ash、磷、鐵、銅、鋅的AD(P＜0.05)，DM、OM、鐵、銅、鋅的 AD 均隨無機磷添加量的降低呈線性和二次升高(P＜0.05)。保持鈣水平不變，磷的AD隨無機磷添加量的降低呈二次升高(P＜0.05)，鈣、粗蛋白質(zhì)的AD在不同無機磷添加水平間差異不顯著(P＞0.05)。飼糧保持鈣磷比不變，磷的AD隨無機磷添加量的極降低呈線性和二次(P＜0.01)升高，鈣和粗蛋白質(zhì)的AD顯著提高(P＜0.05)，且與無機磷添加量呈線性和二次相關(guān)(P＜0.05)。

飼糧表觀可消化磷的線性和二次方程。鈣水平不變時:y=-0.185 5x2+0.781x+1.580 1(P＜0.01，R2=0.968)。鈣磷比不變時:y=0.216 2x+2.011 7(P＜0.01，R2=0.994)。式中:y 為表觀可消化磷(g/kg);x為無機磷添加水平(g/kg)。以對照組為參照，由此計算飼糧添加植酸酶條件下無機磷的需要添加量，對照組與其差值即為植酸酶可替代的無機磷量，保持鈣水平不變或鈣磷比不變時分別為 0.91、1.27 g/kg，此時糞中磷排泄量分別為 9.01、7.84 g/d。

鈣磷比不變(1.25∶1.00)組飼糧的養(yǎng)分 AD 極顯著高于鈣水平不變［高鈣磷比(1.35～1.63)∶1.00］組飼糧(P＜0.01)。

2.2 不同磷水平和鈣磷比飼糧添加植酸酶對母豬糞中礦物質(zhì)排泄量的影響

由表4可知，在正常磷水平下，添加植酸酶可極顯著降低糞磷的排泄量 6.93%(P＜0.01)，有降低銅、鋅排泄量的趨勢(P＜0.10)，對糞中鈣、鐵的排泄量影響不顯著(P＞0.05)。低磷試驗組糞中磷、鈣、鐵、銅、鋅的排泄量顯著低于對照組(P＜0.05)，這可能是因為低磷試驗組飼糧鈣、磷水平降低，且添加植酸酶提高了養(yǎng)分AD。

飼糧添加植酸酶，保持鈣水平不變或鈣磷比不變，隨無機磷添加量的降低，糞中磷、鐵、銅、鋅的排泄量均極顯著降低(P＜0.01)，且呈線性和二次相關(guān)(P＜0.01)。保持鈣水平不變時，糞中鈣的排泄量在無機磷添加水平間差異不顯著(P＞0.05)，保持鈣磷比不變時，隨無機磷水平的降低，糞中鈣的排泄量極顯著降低(P＜0.01)，且呈線性和二次相關(guān)(P＜0.01)，這可能是因為飼糧鈣水平降低且鈣的消化率提高。

低磷飼糧添加植酸酶，低鈣磷比顯著降低了糞中磷、鈣、鐵、銅、鋅的排泄量(P＜0.05)。

表3 不同磷水平和鈣磷比飼糧添加植酸酶對母豬養(yǎng)分AD的影響Table 3 Effects of different levels of phosphorus and calcium to phosphorus ratio with phytase supplemented on nutrients AD in sows %

續(xù)表3

3 討論

3.1 不同鈣和無機磷水平飼糧添加植酸酶對妊娠母豬養(yǎng)分AD的影響

3.1.1 植酸酶對母豬養(yǎng)分AD的影響

大量研究證實，植酸酶能作用于含磷的植酸鹽，釋放被螯合的蛋白質(zhì)、淀粉、鈣、磷及一些消化酶，進而提高養(yǎng)分的消化率和生物學(xué)效價。本研究表明妊娠后期母豬飼糧添加植酸酶可顯著提高DM、ash、OM 的 AD。梁陳沖等［9］研究結(jié)果表明添加植酸酶不影響蛋白質(zhì)的AD，這與本研究結(jié)果一致，但是也有研究表明添加植酸酶可以提高蛋白質(zhì)的AD或有提高的趨勢［10-11］。飼糧添加植酸酶蛋白質(zhì)反應(yīng)的機理現(xiàn)在仍然不清楚，植酸酶可能通過防止腸道內(nèi)蛋白質(zhì)-植酸復(fù)合物的形成或水解植酸分子而釋放植酸螯合的蛋白質(zhì)，從而提高蛋白質(zhì)的消化率［12］。Champagne 等［13］則認為在腸道中蛋白質(zhì)主要以較低分子量的肽存在，鈣-蛋白質(zhì)-植酸復(fù)合物三元配合物可能沒有能力綁定足夠的肽以影響蛋白質(zhì)的消化率。本研究中，磷水平為5.81 g/kg時，添加植酸酶能顯著提高磷的AD 12%，這相當(dāng)于釋放了0.24 g/kg的可消化磷。Jongbloed等［14］報道在妊娠后期母豬飼糧添加植酸酶釋放0.42 g/kg的可消化磷，這比本研究結(jié)果要高，可能是因為其總磷水平更低(3.90 g/kg)，飼糧磷水平越低時，植酸酶的釋放能力和作用越強［6，15］。

Adeola等［16］和 Stahl等［17］研究報道飼糧中添加植酸酶能促進仔豬、生長豬對鋅、銅、鐵的吸收，但Shelton等［18］卻發(fā)現(xiàn)植酸酶降低了銅的吸收。這可能是因為植酸酶能釋放被植酸贅合的鋅離子(Zn2+)、錳離子(Mn2+)、鐵離子(Fe2+)、銅離子(Cu2+)等多種微量元素離子，從而提高其吸收利用［19］，而植酸酶對鋅、銅消化吸收的影響在很大程度上取決于飼糧中鋅、銅的濃度［14］。高鋅對植酸酶的活性有抑制作用，也抑制了銅的吸收［16，20］。本研究中，在正常磷水平條件下，添加植酸酶對鐵的AD影響不顯著，但有提高鋅、銅的AD的趨勢。在低磷飼糧中，添加植酸酶顯著提高了鐵、銅、鋅的 AD，這與 Jongbloed等［14］的研究結(jié)果相似，因此可以考慮在添加植酸酶的低磷飼糧中減少鐵、銅、鋅的添加量。

3.1.2 不同磷水平添加植酸酶對母豬養(yǎng)分AD的影響

飼糧磷水平越低時，植酸酶的釋放能力和作用越強［6，15］。這可能是因為無機磷作為植酸水解的最終產(chǎn)物對植酸酶活性有抑制作用［21］，高濃度的磷酸鹽會增加飼糧的酸結(jié)合能力和腸pH，從而直接影響植酸酶活性［22］。本研究中，在添加植酸酶的條件下，無機磷的添加水平顯著影響了DM、ash、OM、磷、鐵、銅、鋅的 AD，并隨無機磷添加量的降低而呈線性或二次增加。這與王慶云等［23］在肉雞上的研究結(jié)果相似，說明低磷更有利于提高植酸酶活性。

在添加植酸酶的條件下，控制鈣水平不變，降低無機磷水平，鈣植酸磷比值為 2.92∶1.00不變，對CP的AD沒有顯著影響?？刂柒}磷比為1.25 ∶1.00，鈣植酸磷比隨無機磷的降低呈線性降低［(2.92～2.04)∶1.00］，飼糧 CP 的 AD 隨無機磷的減少呈線性和二次顯著升高。產(chǎn)生不同結(jié)果的原因可能是鈣植酸磷比的影響，后者CP的AD可能是隨鈣植酸磷比的降低而升高，且本研究中低磷條件下，高鈣磷比(高鈣植酸磷比)顯著降低了CP的AD，說明飼糧添加植酸酶條件下鈣植酸磷比對CP的消化率有顯著影響。

本研究在添加植酸酶條件下保持鈣水平7.26 g/kg不變，降低無機磷對鈣的消化率無顯著影響，這可能是因為7.26 g/kg的鈣水平已經(jīng)滿足了母豬的需要。在鈣含量顯著高于其實際需求時植酸酶在提高動物的鈣的AD的效率是有限的［24］。

3.1.3 不同鈣磷比添加植酸酶對母豬養(yǎng)分AD的影響

Selle等［25］報道添加植酸酶飼糧中鈣水平的提高降低了的磷的AD。這可能是因為飼糧中富余的鈣會直接競爭酶的活性位點［26］，或刺激腸道pH上升，從而抑制了微生物植酸酶的活性［27］，同時高鈣與植酸形成不溶性的植酸鈣，從而抑制了植酸酶對植酸的水解［28］。在本研究中低磷條件下，高鈣磷比(高鈣植酸磷比 2.92∶1.00)顯著降低了各養(yǎng)分的AD，這表明高鈣磷比抑制了植酸酶對養(yǎng)分消化率的提高。

Stein等［29］報道，飼糧鈣水平在需要量的55%～173%時，鈣含量不影響飼糧原料的鈣的AD，顯著影響飼糧中磷的 AD，鈣磷比在 1.1∶1.0左右或低于1.1∶1.0時獲得最大的磷的AD。但在本研究中，低磷飼糧添加植酸酶，鈣的AD顯著高于對照組，高鈣磷比飼糧中鈣的AD低于鈣磷比為1.25∶1.00的飼糧，可能是高鈣磷比抑制了植酸酶對鈣的AD的提高作用。這與Brady等［30］報道的在鈣磷比為 1.85∶1.00 和 1.15∶1.00 的飼糧中添加植酸酶，鈣的 AD分別提高8%、17%的結(jié)果相一致。

3.2 不同鈣和無機磷水平加植酸酶對母豬糞中礦物質(zhì)排泄量的影響

超量使用磷和微量元素所帶來的資源浪費和環(huán)境污染問題已引起人們的廣泛關(guān)注。大量研究證實植酸酶可以替代仔豬、生長肥育豬飼糧中的部分或全部無機磷，使糞便磷污染減少20%～58%［31-32］。本研究中，以表觀可消化磷為標準，母豬飼糧保持鈣水平 7.26 g/kg 和鈣磷比 1.25∶1.00時添加植酸酶可分別替代 0.91、1.27 g/kg的無機磷，與對照組相比，分別減少 24.71%、34.48%的糞磷排泄量。這可能是因為飼糧中磷的含量降低且磷的消化率提高。低磷水平和低鈣磷比飼糧添加植酸酶與對照組相比顯著降低了糞中鈣、磷的排泄量，這可能是因為飼糧鈣、磷攝入量降低，同時可與植酸酶作用提高了鈣、磷的AD。

當(dāng)土壤中銅和鋅的含量分別達到100～200 mg/kg和100 mg/kg以上時，即可造成土壤污染和植株中毒，最終通過食物鏈進入動植物體而危害人體［33］。在本研究中，低磷飼糧添加植酸酶顯著降低了糞中鐵、銅、鋅的排泄量，且鈣磷比1.25∶1時效果更好。這可能是因為低磷添加植酸酶顯著提高了鐵、銅和鋅的表觀利用率，同時鈣磷比可通過影響植酸酶的活性或鈣與微量元素的拮抗作用來影響鐵、銅和鋅的吸收［34］。

4 結(jié)論

① 在本研究條件下，飼糧磷水平為5.81 g/kg時，添加植酸酶能顯著提高干物質(zhì)、粗灰分、有機物、磷的AD。在低磷飼糧中添加植酸酶能提高干物質(zhì)、粗灰分、有機物、磷、鐵、銅、鋅的AD，且隨無機磷水平的降低呈線性和二次升高。

② 在低磷、低鈣磷比(1.25∶1.00)的飼糧中添加植酸酶，比低磷、高鈣磷比［(1.35～1.63)∶1.00］的飼糧，更能提高養(yǎng)分的AD。

③本試驗條件下，妊娠后期母豬飼糧鈣磷比為 1.25∶1.00 時添加 750 FTU/kg 植酸酶可替代1.27 g/kg無機磷。

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