何萬領(lǐng) 李曉麗 李 旺 丁 軻 李元曉 任振東

(1.河南科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，洛陽(yáng) 471003；2.河南艾格多科技有限公司，鄭州 450000)

長(zhǎng)期以來，由于無機(jī)微量元素(inorganic trace element，ITE)成本低、容易獲得而在畜牧養(yǎng)殖中廣泛應(yīng)用，但無機(jī)微量元素易被植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子結(jié)合而降低其生物學(xué)有效性[1-3]，致使畜牧生產(chǎn)中微量元素超量添加。微量元素超量添加不僅給動(dòng)物帶來應(yīng)激和健康問題，其所造成的環(huán)境污染問題也逐漸凸顯，尤其是銅、鋅等微量元素污染較為嚴(yán)重[4-6]。研究認(rèn)為，一些有機(jī)配位體能夠保護(hù)金屬離子在消化道內(nèi)不受植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子的干擾[7-8]，為此，有機(jī)酸態(tài)、乙二胺四乙酸(EDTA)絡(luò)合態(tài)和氨基酸螯合態(tài)等形式的有機(jī)微量元素(organic trace element，OTE)被研制開發(fā)，但由于受技術(shù)方法和生產(chǎn)工藝等的影響，一些市售有機(jī)微量元素使用效果并不理想[9-10]。微生物種類繁多，繁殖能力強(qiáng)，且與動(dòng)物等生物體一樣能夠利用無機(jī)態(tài)微量元素并將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)形式[11]。因此，篩選對(duì)微量元素具有較強(qiáng)耐受能力、富集及合成能力的有益態(tài)微生物，并用以生產(chǎn)有機(jī)微量元素成為國(guó)內(nèi)外動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。本試驗(yàn)將由乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵制備的復(fù)合有機(jī)微量元素按照NRC(1994)推薦量的60%、80%和100%添加到蛋雞飼糧中，通過分析蛋雞血液、肝臟、胰臟、脛骨、雞蛋和糞便中微量元素含量，旨在研究不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞微量元素沉積和排泄的影響，為有機(jī)微量元素在蛋雞養(yǎng)殖中的合理利用提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用無機(jī)微量元素與有機(jī)微量元素均由河

南艾格多科技有限公司提供，其所含微量元素種類與規(guī)格見表1。鐵、銅、鋅、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液由國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院提供。

表1 無機(jī)微量元素和有機(jī)微量元素中微量元素種類與規(guī)格

游離態(tài)元素比例為實(shí)測(cè)值，指某種微量元素溶解于超純水中的元素質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比。

Free element ratio was measured value, which meant the percentage of elemental mass dissolved in ultrapure water in total mass of the elements.

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與基礎(chǔ)飼糧

試驗(yàn)動(dòng)物選用240只25周齡、體重相近的海蘭褐蛋雞。試驗(yàn)用基礎(chǔ)飼糧以玉米、豆粕為主要原料，不添加微量元素，并參照NRC(1994)蛋雞營(yíng)養(yǎng)需要確定營(yíng)養(yǎng)水平，基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表2。

表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1)預(yù)混料為每千克飼糧提供The premix provided the following per kg of the diet：VA 7 500 IU，VD32 500 IU，VE 35 mg，VK31 mg，VB11.5 mg，VB24 mg，VB62 mg，VB120.02 mg，煙酸 nicotinic acid 30 mg，葉酸 folic acid 0.55 mg，泛酸 pantothenate 10 mg，生物素 biotin 0.16 mg，氯化膽堿 choline chloride 420 mg。

2)粗蛋白質(zhì)為實(shí)測(cè)值，其他營(yíng)養(yǎng)水平為計(jì)算值。CP was a measured value, while the others were calculated values.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理

將240只25周齡的海蘭褐蛋雞隨機(jī)分為4組，每組6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10只雞。對(duì)照組蛋雞飼喂在基礎(chǔ)飼糧中按照NRC(1994)推薦量添加無機(jī)微量元素的飼糧，試驗(yàn)1、2和3組蛋雞分別飼喂在基礎(chǔ)飼糧中按照NRC(1994)推薦量的60%、80%和100%添加有機(jī)微量元素的飼糧，各組飼糧中微量元素添加量與含量見表3。飼養(yǎng)試驗(yàn)在河南科技大學(xué)周山校區(qū)試驗(yàn)?zāi)翀?chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)蛋雞自由采食、乳頭式飲水器自由飲水，自然通風(fēng)，每天光照時(shí)間16 h，根據(jù)蛋雞飼養(yǎng)要求，定期進(jìn)行衛(wèi)生管理和防疫。試驗(yàn)期49 d。

表3 微量元素添加量與含量

1.4 樣品采集與檢測(cè)

1.4.1 樣品采集

采用四分法采取各組飼糧各200 g，用粉碎機(jī)粉碎過60目篩，置于封口袋中陰涼干燥處密封保存，待測(cè)。

采用全收糞法連續(xù)收集每個(gè)重復(fù)2只雞(每組共12只雞)7 d的糞便，稱量雞糞鮮重，于70 ℃恒溫烘箱內(nèi)將各組收集的糞便烘至恒重，采用四分法從烘干的糞便中取樣50 g，研磨磨碎，過60目篩，置于封口袋中，于干燥處保存，待測(cè)。

每個(gè)重復(fù)隨機(jī)取2枚雞蛋(每組共12枚雞蛋)，煮熟后除去蛋殼，留蛋清和蛋黃。

于試驗(yàn)結(jié)束前1天，各組雞禁止采食，并于第2天每個(gè)重復(fù)隨機(jī)取1只雞(每組共6只雞)，翅靜脈處采集血液；隨后斷頸放血，解剖，收集肝臟、胰臟和脛骨。

1.4.2 樣品處理與檢測(cè)

采用薛穎等[12]報(bào)道的方法對(duì)飼糧和糞便樣品進(jìn)行濕法消化；用張娟等[13]報(bào)道的方法提取血液中微量元素鐵、銅、鋅、錳；用Yokoi等[14]報(bào)道的方法對(duì)肝臟、胰臟和雞蛋樣品進(jìn)行濕法消化；采用Angel[15]報(bào)道的方法對(duì)脛骨進(jìn)行干灰化。消化后的樣品用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS，Agilent7500a，美國(guó))測(cè)定其中鐵、銅、鋅、錳含量，參照GB/T 6436—2002中方法測(cè)定其中鈣含量，參照GB/T 6437—1992中方法測(cè)定其中磷含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2007軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，試驗(yàn)結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。利用SPSS 20.0軟件的ANOVA模塊進(jìn)行單因素方差分析，用LSD模塊進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞血液礦物元素含量的影響

由表4可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)1組蛋雞血液銅和鋅含量極顯著升高(P<0.01)、錳含量顯著升高(P<0.05)，試驗(yàn)2組蛋雞血液銅、鋅、錳含量極顯著升高(P<0.01)，試驗(yàn)3組蛋雞血液錳含量極顯著升高(P<0.01)、銅和鋅含量顯著升高(P<0.05)；3個(gè)試驗(yàn)組血液鐵、鈣、磷含量均不同程度升高，但差異不顯著(P>0.05)，且各試驗(yàn)組間無顯著差異(P>0.05)。

表4 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞血液礦物元素含量的影響

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。下表同。

In the same column, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different captial letter superscripts mean significant difference (P<0.01). The same as below.

2.2 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞肝臟、胰臟、脛骨中礦物元素沉積的影響

由表5可知，與對(duì)照組相比，各試驗(yàn)組肝臟鐵、銅、鋅和錳含量均不同程度升高，但差異不顯著(P>0.05)，以試驗(yàn)2組肝臟鐵和銅含量、試驗(yàn)3組肝臟鋅和錳含量最高。各組肝臟鈣和磷含量無顯著差異(P>0.05)。

表5 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞肝臟中礦物元素沉積的影響

由表6可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)2和3組胰臟鋅含量顯著升高(P<0.05)；試驗(yàn)1、2和3組胰臟鐵、銅和錳含量均不同程度升高，但差異不顯著(P>0.05)，且各試驗(yàn)組間無顯著差異(P>0.05)。各組胰臟鈣、磷含量無顯著差異(P>0.05)。

表6 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞胰臟中礦物元素沉積的影響

由表7可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)1、2和3組脛骨鐵、銅、鋅、錳含量均不同程度升高，但差異不顯著(P>0.05)。各組脛骨鈣、磷含量無顯著差異(P>0.05)。

表7 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞脛骨中礦物元素沉積的影響

2.3 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞雞蛋中礦物元素沉積的影響

由表8可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)1組雞蛋鋅含量極顯著增加(P<0.01)、鐵含量顯著增加(P<0.05)；試驗(yàn)2組雞蛋鐵和鋅含量極顯著增加(P<0.01)、錳含量顯著增加(P<0.05)；試驗(yàn)3組雞蛋鐵和鋅含量極顯著增加(P<0.01)；各試驗(yàn)組雞蛋銅含量均有不同程度升高，但差異不顯著(P>0.05)。各組雞蛋鈣和磷含量無顯著差異(P>0.05)。

表8 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)雞蛋中礦物元素沉積的影響

2.4 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞礦物元素排泄的影響

由表9可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)1、2和3組蛋雞糞便中鐵、銅、鋅、錳含量均不同程度下降，其中試驗(yàn)1組銅、鋅、錳含量和試驗(yàn)2組銅含量極顯著降低(P<0.01)，試驗(yàn)2組鋅、錳含量和試驗(yàn)3組銅含量顯著降低(P<0.05)；各試驗(yàn)組蛋雞糞便中鈣和磷含量與對(duì)照組相比無顯著差異(P>0.05)。

表9 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞礦物元素排泄的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))

3 討 論

3.1 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞血液、肝臟、腎臟、脛骨中礦物元素沉積的影響

動(dòng)物血液、肝臟、胰臟、脛骨等組織器官中微量元素含量常被作為評(píng)價(jià)飼糧中微量元素生物學(xué)效率的主要指標(biāo)。血液中的微量元素主要來源于細(xì)胞凋亡、組織間轉(zhuǎn)運(yùn)及消化道吸收等，正常情況下，動(dòng)物血液中微量元素含量保持相對(duì)穩(wěn)定[16]。因此，血液中微量元素含量變化常常與機(jī)體生理機(jī)能異?；蛳罃z入微量元素盈缺有關(guān)。李才淑等[17]總結(jié)大量文獻(xiàn)后表明，血清中微量元素含量變化與258種疾病存在顯著相關(guān)。由于動(dòng)物從消化道上皮細(xì)胞吸收的礦物元素主要通過血液運(yùn)輸，因此，血液中游離態(tài)礦物元素含量常被作為敏感性指標(biāo)來評(píng)價(jià)飼糧礦物元素的吸收率[18]。譚會(huì)澤等[19]研究有機(jī)微量元素對(duì)經(jīng)產(chǎn)母豬血清微量元素含量的影響，結(jié)果表明，有機(jī)微量元素較無機(jī)微量元素顯著提高了配種前期母豬血清中銅、鐵和鋅含量。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與無機(jī)微量元素相比，微生物合成的有機(jī)微量元素提高了蛋雞血清鈣、磷、鐵、銅、鋅和錳的含量，其中60%水平組血清鋅，80%水平組血清銅、鋅、錳及100%水平組血清錳含量均顯著高于對(duì)照組。這表明，微生物合成的有機(jī)微量元素的吸收率好于無機(jī)微量元素。

肝臟是微量元素主要的代謝和積累場(chǎng)所，對(duì)飼糧鐵、銅、鋅、錳具有較高的敏感性，吸收入血的微量元素大部分先進(jìn)入肝臟[20]。胰臟是微量元素錳、鋅的主要代謝器官，對(duì)飼糧錳、鋅也有較高的敏感性，經(jīng)消化道吸收的錳、鋅在胰臟中大量沉積[21-22]。骨骼是鈣、磷、錳、鋅沉積的場(chǎng)所，尤其是脛骨中礦物元素含量的變化能很好地反映動(dòng)物體礦物元素的代謝狀況[23]。與血液指標(biāo)的敏感性相比，肝臟、胰臟和脛骨等組織器官中礦物元素含量常被用來反映機(jī)體一定時(shí)期的生理變化和飼糧礦物元素生物學(xué)效率。王淑明等[22]研究表明，與無機(jī)鋅相比，有機(jī)鋅能顯著增加鋅在水貂肝臟的沉積。Ao等[24]研究證實(shí)，有機(jī)鋅可促進(jìn)肉雞脛骨中鋅的沉積。Skivan等[25]在低于歐盟標(biāo)準(zhǔn)35 mg/kg添加銅時(shí)，隨著添加量的增加，肝臟銅含量顯著增加。Henry等[26]研究發(fā)現(xiàn)，與無機(jī)硫酸錳相比，蛋氨酸錳可提高羔羊骨骼和肝臟中錳含量。孫秋娟等[27]研究表明，用有機(jī)銅、錳、鋅等量替代相應(yīng)元素的無機(jī)硫酸鹽可顯著促進(jìn)蛋雞肝臟和胰臟銅、鋅的沉積。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與無機(jī)微量元素相比，微生物合成的有機(jī)微量元素能夠促進(jìn)鐵、銅、鋅、錳在蛋雞肝臟、胰臟和脛骨中的沉積，其中80%和100%水平組胰臟鋅含量顯著高于對(duì)照組，而有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞肝臟、胰臟和脛骨中鈣、磷含量無顯著影響。

3.2 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞雞蛋礦物元素沉積的影響

雞蛋是蛋雞的重要畜產(chǎn)品和遺傳資源，適當(dāng)增加雞蛋中礦物元素含量能提高蛋品質(zhì)、種蛋受精率及對(duì)人體微量元素的供應(yīng)[16,28]。當(dāng)飼糧中某些礦物元素含量增加或生物學(xué)效率高時(shí)，雞蛋中相應(yīng)礦物元素含量會(huì)得到不同程度增加。Mabe等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在蛋雞飼糧中分別添加60、60、10 mg/kg的無機(jī)鋅、錳、銅，可顯著提高蛋黃中相應(yīng)微量元素的含量。一些有關(guān)有機(jī)微量元素的研究也證明，添加有機(jī)態(tài)鐵、銅、鋅、錳、硒能顯著提高雞蛋中相應(yīng)微量元素的含量[27,30-31]。薛穎等[12]研究則發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在飼糧中按照NRC(1994)推薦量的25%～125%添加無機(jī)微量元素和有機(jī)微量元素時(shí)，隨著添加量的增加，無機(jī)微量元素和有機(jī)微量元素均不會(huì)顯著促進(jìn)雞蛋中錳、銅、鋅的沉積。本研究結(jié)果表明，與無機(jī)微量元素相比，有機(jī)微量元素促進(jìn)了鐵、銅、鋅、錳在蛋雞雞蛋中的沉積，其中60%水平組雞蛋鐵和鋅，80%水平組雞蛋鐵、鋅、錳及100%水平組雞蛋鐵、鋅含量呈顯著或極顯著增加。這表明，有機(jī)微量元素能夠促進(jìn)微量元素在雞蛋中的有效沉積，尤其對(duì)鐵、鋅、錳的促進(jìn)沉積效果較好，但對(duì)鈣、磷的沉積無顯著影響。

3.3 不同水平有機(jī)微量元素對(duì)蛋雞礦物元素排泄的影響

動(dòng)物生產(chǎn)過程中的排泄物是造成環(huán)境污染的重要因素之一，其中礦物元素尤其是微量元素大量排泄是環(huán)境污染的主要來源。微量元素排泄不僅與飼糧微量元素添加量密切相關(guān)[32]，同時(shí)也與其生物有效性存在密切關(guān)系[4]。Pierce等[33]對(duì)豬和肉雞的研究表明，按照NRC(1994)推薦量的50%添加有機(jī)微量元素，能在保證豬維持正常生產(chǎn)性能的情況下顯著降低糞便中微量元素含量；按照NRC(1994)標(biāo)準(zhǔn)的25%添加有機(jī)微量元素可使肉雞糞便中銅、鋅、鐵含量分別降低75%、50%和14%。對(duì)蛋雞的研究表明，當(dāng)飼糧中微量元素添加量為NRC(1994)推薦量的25%時(shí)，有機(jī)微量元素較無機(jī)微量元素促進(jìn)了錳、鐵和硒的排泄，而添加量為NRC(1994)的75%和125%時(shí)，無機(jī)微量元素組蛋雞錳、鐵、銅和鋅排泄高于有機(jī)微量元素組[12]。本研究結(jié)果表明，飼糧添加有機(jī)微量元素能夠降低蛋雞鐵、銅、鋅、錳、鈣的排泄，其中添加量為NRC(1994)推薦量的60%時(shí)，糞便銅、鋅、錳含量極顯著降低；隨著有機(jī)微量元素添加量的升高，糞便中微量元素含量也隨之增加。這表明，微生物合成的有機(jī)微量元素可促進(jìn)微量元素在蛋雞體內(nèi)的消化吸收，適當(dāng)降低添加量有利于減少微量元素的排泄。

從以上結(jié)果可知，有機(jī)微量元素能夠在降低添加量[相當(dāng)于NRC(1994)推薦量的60%和80%]情況下，滿足蛋雞血液、肝臟、胰臟、脛骨以及雞蛋中微量元素沉積的需要，同時(shí)達(dá)到降低微量元素排泄的效果，比較而言，有機(jī)微量元素添加量為NRC(1994)推薦量的60%時(shí)在降低蛋雞糞便中鐵、銅、鋅、錳含量的效果上優(yōu)于添加量為NRC(1994)推薦量的80%時(shí)。

與化學(xué)合成的有機(jī)微量元素相比，對(duì)微生物合成的有機(jī)微量元素的相關(guān)研究還較少，其促進(jìn)微量元素沉積和降低排泄的作用機(jī)制尚不清楚。與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)動(dòng)物體消化道應(yīng)激大的化學(xué)合成態(tài)微量元素相比，本試驗(yàn)所用有機(jī)微量元素為微生物合成態(tài)，符合動(dòng)物消化道營(yíng)養(yǎng)需求特點(diǎn)，對(duì)動(dòng)物應(yīng)激小[34-35]。研究表明，微生物攝取微量元素后能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)、氨基酸、有機(jī)酸等結(jié)合態(tài)，也可將微量元素吸附在細(xì)胞壁物理空間結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而降低微量元素在消化道內(nèi)被植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子結(jié)合的幾率[36-37]。從本試驗(yàn)對(duì)所用的由乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵制備的復(fù)合有機(jī)微量元素的實(shí)測(cè)結(jié)果可知，其游離態(tài)微量元素含量不足25%，表明大部分為吸附態(tài)和結(jié)合態(tài)，從而確保微量元素的生物有效性，這可能是本試驗(yàn)中有機(jī)微量元素在沉積效率和排泄方面優(yōu)于無機(jī)微量元素的主要原因。

4 結(jié) 論

① 與無機(jī)微量元素相比，有機(jī)微量元素一定程度上促進(jìn)了鐵、銅、鋅、錳在蛋雞血液、肝臟、胰臟、脛骨和雞蛋中的沉積，并降低了上述微量元素的排泄量。

② 在飼糧中按照NRC(1994)推薦量的60%添加有機(jī)微量元素能夠在保證蛋雞體內(nèi)微量元素正常沉積的前提下降低排泄量。

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Author, HE Wanling, associate professor, E-mail: hwling921@126.com