抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)植酸對(duì)家禽日糧的影響

摘 要：作為日糧中的一種抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，植酸會(huì)對(duì)家禽生產(chǎn)產(chǎn)生巨大負(fù)面影響。本文通過(guò)植酸對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)、其能夠結(jié)合日糧中的礦物質(zhì)、影響蛋白質(zhì)消化率并可造成養(yǎng)分內(nèi)源性損失的機(jī)理進(jìn)行了分析，同時(shí)提出通過(guò)提高植酸酶的添加水平來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：植酸；家禽；高劑量植酸酶；經(jīng)濟(jì)效益

植酸在降低植物性飼料組分中有效磷的作用已得到廣泛的認(rèn)可，因此使用植酸酶來(lái)釋放植酸磷和降低飼料成本已非常普遍。但是作為家禽日糧中的一種抗?fàn)I養(yǎng)物，植酸所產(chǎn)生巨大負(fù)面影響的機(jī)理尚不十分清楚；通過(guò)在日糧中添加高劑量的合適的植酸酶來(lái)消除植酸的負(fù)面影響，以大幅度地提高生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)效益，其機(jī)理也并不很清楚。

植酸鹽有時(shí)也被稱為肌醇六磷酸鈣鎂、植酸，是種子中磷的主要貯存形式，且也是一種含有鉀、鎂和鈣的復(fù)合物的一部分。植酸最初被認(rèn)為是種子萌發(fā)過(guò)程中重要的磷源，目前還已知植酸的存在在減少萌發(fā)過(guò)程中的氧化應(yīng)激以及防止植物胚胎死亡上發(fā)揮著重要的作用。

1 植酸帶來(lái)的挑戰(zhàn)

然而，植酸已向動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)提出了挑戰(zhàn)。植酸最初被認(rèn)為是一種極有價(jià)值的潛在磷源，通過(guò)有針對(duì)性地使用植酸酶可以使其變得有價(jià)值。最近幾年，研究重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向植酸在動(dòng)物消化道內(nèi)的抗?fàn)I養(yǎng)作用。

植酸的這種抗?fàn)I養(yǎng)作用很明顯，生產(chǎn)性能的顯著下降可明確證明這一點(diǎn)，如圖1，用0～21日齡肉雞對(duì)常規(guī)谷物（含高水平的植酸）和基因修飾谷物（含低水平的植酸）進(jìn)行了比較。

在豆粕型日糧中，未進(jìn)行基因修飾的谷物中的植酸含量能使飼料轉(zhuǎn)化效率（Feed Conversion Ratio，F(xiàn)CR）降低4.6 %，而在大麥型日糧中則使增重（Bodyweight Gain，BWG）降低5.0 %。

植酸的這種負(fù)面影響有多種作用模式，不過(guò)所有模式均會(huì)降低日糧中重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率和利用率。其中最重要的是植酸分子能結(jié)合腸道中的蛋白質(zhì)和其他礦物質(zhì)，這不僅會(huì)導(dǎo)致它們較低的利用率，而且會(huì)引起家禽產(chǎn)生有害的內(nèi)源性反應(yīng)。

2 能夠結(jié)合礦物質(zhì)

大部分的這種結(jié)合作用歸因于植酸分子在溶液中本身就帶有負(fù)電荷，即使在pH值較低的胃和肌胃的分泌液中。

此外，隨著pH值升高這種負(fù)電荷會(huì)增加，因此當(dāng)植酸從酸性的胃到中性的后腸穿過(guò)消化道時(shí)，會(huì)增加其與正電荷陽(yáng)離子（主要是二價(jià)陽(yáng)離子，如Ca2+、Zn2+、Cu2+）的反應(yīng)能力。

這些相互作用的最終結(jié)果是形成穩(wěn)定的鹽，然后從溶液中沉淀析出。

即使植酸對(duì)陽(yáng)離子如Cu2+和Zn2+有很強(qiáng)的親和力，但在家禽營(yíng)養(yǎng)中其對(duì)Ca2+的分子親和力最受關(guān)注。例如，研究表明當(dāng)日糧中植酸P水平從0 %增至0.25 %時(shí)（后者水平大約相當(dāng)于在標(biāo)準(zhǔn)的玉米-豆粕型日糧中的植酸濃度），肉雞對(duì)日糧Ca2+的需求會(huì)從0.60 %增至0.95 %。

當(dāng)在通過(guò)應(yīng)用不斷遞增的植酸酶劑量評(píng)估逐漸遞減的植酸所產(chǎn)生的影響時(shí)，植酸對(duì)其他礦物質(zhì)的影響也可觀察到。例如，圖2顯示了當(dāng)向同一種日糧中添加700、 1 400和2 100 FTU/kg（標(biāo)準(zhǔn)劑量為300 FTU/kg）的商用植酸酶（Qumtum Blue）時(shí)，蛋黃硒含量是如何增加的。

3 影響蛋白質(zhì)的利用率

由植酸導(dǎo)致的日糧蛋白質(zhì)消化率下降是通過(guò)不同的作用模式發(fā)生的，體外研究表明pH值介于0.8～2.8之間時(shí)植酸的存在會(huì)降低胃蛋白酶的活性。

由于胃內(nèi)容物的pH值通常是2～3，胃蛋白酶活性的下降隨后可能會(huì)導(dǎo)致在消化過(guò)程的酸化階段中蛋白質(zhì)最初的分解率降低，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的總體消化率下降。雖然，這種較低的蛋白酶活性可通過(guò)在胃中產(chǎn)生更多的前體（蛋白酶原）得到克服，但植酸的存在也會(huì)直接降低蛋白質(zhì)的可溶性和隨后的消化率。

當(dāng)飼料蛋白質(zhì)（低pH值時(shí)帶正電荷）與植酸（帶負(fù)電荷）發(fā)生結(jié)合并隨后發(fā)生共同沉淀時(shí)，這種情況就會(huì)發(fā)生。

最后，植酸的存在能降低細(xì)胞中Na+/K+泵的活性，后者對(duì)腸壁吸收氨基酸非常重要。

4 內(nèi)源性損失

蛋白質(zhì)消化率的降低還會(huì)對(duì)家禽產(chǎn)生進(jìn)一步的負(fù)面影響。十二指腸中未消化蛋白質(zhì)水平的升高會(huì)增加胃泌素和膽囊收縮素的分泌，刺激胃產(chǎn)生額外的鹽酸和胃蛋白酶原，從而減緩胃的排空速度。

如，研究表明當(dāng)飼喂含高水平植酸的日糧時(shí)，7日齡和21日齡肉雞肌胃內(nèi)容物的pH值明顯較低。

結(jié)果是內(nèi)源性損失大幅度增加。大量的碳酸氫鈉不得不進(jìn)行分泌并進(jìn)入十二指腸來(lái)降低腸道內(nèi)容物的pH值，同時(shí)對(duì)腸道黏膜的額外刺激作用會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生更多的黏液以維持對(duì)腸道的保護(hù)水平。

5 植酸的消除方法

植酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能影響的最明顯表現(xiàn)可在用“超劑量”添加植酸酶有效消除植酸負(fù)作用的試驗(yàn)中見到。

圖3的結(jié)果來(lái)自多個(gè)評(píng)價(jià)肉雞飼喂陽(yáng)性對(duì)照日糧（Positive Control，PC；提供足量礦物質(zhì)）、陰性對(duì)照日糧（Negative Control，NC；標(biāo)準(zhǔn)添加量的植酸酶，較低的礦物質(zhì)水平）或在NC中逐步提高強(qiáng)化型大腸桿菌植酸酶（Quantum Blue）水平的試驗(yàn)日糧后校正體重FCR的試驗(yàn)結(jié)果。

不是所有的植酸酶在胃的pH環(huán)境中都有充分的活性或能持續(xù)降解植酸直至消除——即超劑量添加是有效的。

然而，圖3的結(jié)果清楚地顯示，Quantum Blue植酸酶通過(guò)消除植酸的負(fù)面影響而給生產(chǎn)性能帶來(lái)的益處，遠(yuǎn)超出了添加單個(gè)礦物質(zhì)所產(chǎn)生的效果（添加標(biāo)準(zhǔn)劑量的植酸酶產(chǎn)生的功效相當(dāng)于陽(yáng)性對(duì)照的生產(chǎn)性能）。

6 經(jīng)濟(jì)效益

飼料轉(zhuǎn)化率上的凈效應(yīng)比采用陽(yáng)性對(duì)照日糧或添加標(biāo)準(zhǔn)劑量Quantum Blue植酸酶高出4個(gè)點(diǎn)，相當(dāng)于每噸飼料的成本可以節(jié)約4～6歐元。這是一個(gè)具有深遠(yuǎn)影響的效益，據(jù)估計(jì)植酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用每年將使全球單胃動(dòng)物飼料行業(yè)損失20億歐元。

同樣，毫無(wú)疑問(wèn)，隨著人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到植酸對(duì)家禽生產(chǎn)性能和生產(chǎn)利潤(rùn)的影響，也會(huì)逐步意識(shí)到用高劑量的植酸酶消除植酸負(fù)面影響的重要性。

專門開發(fā)能最大程度降解植酸的商用植酸酶（如Quantum Blue），還將有助于確保終端用戶能夠獲得持續(xù)的效果，這對(duì)超劑量使用植酸酶以及挽救當(dāng)前抗?fàn)I養(yǎng)因子植酸造成的收益損失極為重要。

原題名：The impact of phytate as an anti-nutrient in poultry diets（英文）

原作者：Gilson Gomes博士