何萬領(lǐng) 李曉麗 李 旺 丁 軻 李元曉 任振東
(1.河南科技大學動物科技學院,洛陽 471003;2.河南艾格多科技有限公司,鄭州 450000)
長期以來,由于無機微量元素(inorganic trace element,ITE)成本低、容易獲得而在畜牧養(yǎng)殖中廣泛應(yīng)用,但無機微量元素易被植酸等抗營養(yǎng)因子結(jié)合而降低其生物學有效性[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重[4-6]。研究認為,一些有機配位體能夠保護金屬離子在消化道內(nèi)不受植酸等抗營養(yǎng)因子的干擾[7-8],為此,有機酸態(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,且與動物等生物體一樣能夠利用無機態(tài)微量元素并將其轉(zhuǎn)化為有機態(tài)形式[11]。因此,篩選對微量元素具有較強耐受能力、富集及合成能力的有益態(tài)微生物,并用以生產(chǎn)有機微量元素成為國內(nèi)外動物營養(yǎng)學的研究熱點之一。本試驗將由乳酸菌、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微量元素對蛋雞微量元素沉積和排泄的影響,為有機微量元素在蛋雞養(yǎng)殖中的合理利用提供試驗依據(jù)。
試驗用無機微量元素與有機微量元素均由河
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、錳標準溶液由國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供。
表1 無機微量元素和有機微量元素中微量元素種類與規(guī)格
游離態(tài)元素比例為實測值,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.
試驗動物選用240只25周齡、體重相近的海蘭褐蛋雞。試驗用基礎(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)蛋雞營養(yǎng)需要確定營養(yǎng)水平,基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表2。
表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎(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)為實測值,其他營養(yǎng)水平為計算值。CP was a measured value, while the others were calculated values.
將240只25周齡的海蘭褐蛋雞隨機分為4組,每組6個重復(fù),每個重復(fù)10只雞。對照組蛋雞飼喂在基礎(chǔ)飼糧中按照NRC(1994)推薦量添加無機微量元素的飼糧,試驗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)試驗在河南科技大學周山校區(qū)試驗?zāi)翀鲞M行,試驗蛋雞自由采食、乳頭式飲水器自由飲水,自然通風,每天光照時間16 h,根據(jù)蛋雞飼養(yǎng)要求,定期進行衛(wèi)生管理和防疫。試驗期49 d。
表3 微量元素添加量與含量
1.4.1 樣品采集
采用四分法采取各組飼糧各200 g,用粉碎機粉碎過60目篩,置于封口袋中陰涼干燥處密封保存,待測。
采用全收糞法連續(xù)收集每個重復(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。
每個重復(fù)隨機取2枚雞蛋(每組共12枚雞蛋),煮熟后除去蛋殼,留蛋清和蛋黃。
于試驗結(jié)束前1天,各組雞禁止采食,并于第2天每個重復(fù)隨機取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
采用薛穎等[12]報道的方法對飼糧和糞便樣品進行濕法消化;用張娟等[13]報道的方法提取血液中微量元素鐵、銅、鋅、錳;用Yokoi等[14]報道的方法對肝臟、胰臟和雞蛋樣品進行濕法消化;采用Angel[15]報道的方法對脛骨進行干灰化。消化后的樣品用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS,Agilent7500a,美國)測定其中鐵、銅、鋅、錳含量,參照GB/T 6436—2002中方法測定其中鈣含量,參照GB/T 6437—1992中方法測定其中磷含量。
使用Excel 2007軟件對原始數(shù)據(jù)進行處理,試驗結(jié)果用“平均值±標準差”表示。利用SPSS 20.0軟件的ANOVA模塊進行單因素方差分析,用LSD模塊進行差異顯著性檢驗。
由表4可知,與對照組相比,試驗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2組蛋雞血液銅、鋅、錳含量極顯著升高(P<0.01),試驗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個試驗組血液鐵、鈣、磷含量均不同程度升高,但差異不顯著(P>0.05),且各試驗組間無顯著差異(P>0.05)。
表4 不同水平有機微量元素對蛋雞血液礦物元素含量的影響
同列數(shù)據(jù)肩標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.
由表5可知,與對照組相比,各試驗組肝臟鐵、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2組肝臟鐵和銅含量、試驗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 不同水平有機微量元素對蛋雞肝臟中礦物元素沉積的影響
由表6可知,與對照組相比,試驗2和3組胰臟鋅含量顯著升高(P<0.05);試驗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 不同水平有機微量元素對蛋雞胰臟中礦物元素沉積的影響
由表7可知,與對照組相比,試驗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 不同水平有機微量元素對蛋雞脛骨中礦物元素沉積的影響
由表8可知,與對照組相比,試驗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3組雞蛋鐵和鋅含量極顯著增加(P<0.01);各試驗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 不同水平有機微量元素對雞蛋中礦物元素沉積的影響
由表9可知,與對照組相比,試驗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1組銅、鋅、錳含量和試驗2組銅含量極顯著降低(P<0.01),試驗2組鋅、錳含量和試驗3組銅含量顯著降低(P<0.05);各試驗組蛋雞糞便中鈣和磷含量與對照組相比無顯著差異(P>0.05)。
表9 不同水平有機微量元素對蛋雞礦物元素排泄的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))
動物血液、肝臟、胰臟、脛骨等組織器官中微量元素含量常被作為評價飼糧中微量元素生物學效率的主要指標。血液中的微量元素主要來源于細胞凋亡、組織間轉(zhuǎn)運及消化道吸收等,正常情況下,動物血液中微量元素含量保持相對穩(wěn)定[16]。因此,血液中微量元素含量變化常常與機體生理機能異?;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)。由于動物從消化道上皮細胞吸收的礦物元素主要通過血液運輸,因此,血液中游離態(tài)礦物元素含量常被作為敏感性指標來評價飼糧礦物元素的吸收率[18]。譚會澤等[19]研究有機微量元素對經(jīng)產(chǎn)母豬血清微量元素含量的影響,結(jié)果表明,有機微量元素較無機微量元素顯著提高了配種前期母豬血清中銅、鐵和鋅含量。本試驗發(fā)現(xiàn),與無機微量元素相比,微生物合成的有機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照組。這表明,微生物合成的有機微量元素的吸收率好于無機微量元素。
肝臟是微量元素主要的代謝和積累場所,對飼糧鐵、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入肝臟[20]。胰臟是微量元素錳、鋅的主要代謝器官,對飼糧錳、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、鋅沉積的場所,尤其是脛骨中礦物元素含量的變化能很好地反映動物體礦物元素的代謝狀況[23]。與血液指標的敏感性相比,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體一定時期的生理變化和飼糧礦物元素生物學效率。王淑明等[22]研究表明,與無機鋅相比,有機鋅能顯著增加鋅在水貂肝臟的沉積。Ao等[24]研究證實,有機鋅可促進肉雞脛骨中鋅的沉積。Skivan等[25]在低于歐盟標準35 mg/kg添加銅時,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,用有機銅、錳、鋅等量替代相應(yīng)元素的無機硫酸鹽可顯著促進蛋雞肝臟和胰臟銅、鋅的沉積。本試驗結(jié)果表明,與無機微量元素相比,微生物合成的有機微量元素能夠促進鐵、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照組,而有機微量元素對蛋雞肝臟、胰臟和脛骨中鈣、磷含量無顯著影響。
雞蛋是蛋雞的重要畜產(chǎn)品和遺傳資源,適當增加雞蛋中礦物元素含量能提高蛋品質(zhì)、種蛋受精率及對人體微量元素的供應(yīng)[16,28]。當飼糧中某些礦物元素含量增加或生物學效率高時,雞蛋中相應(yīng)礦物元素含量會得到不同程度增加。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)有機微量元素的研究也證明,添加有機態(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),當在飼糧中按照NRC(1994)推薦量的25%~125%添加無機微量元素和有機微量元素時,隨著添加量的增加,無機微量元素和有機微量元素均不會顯著促進雞蛋中錳、銅、鋅的沉積。本研究結(jié)果表明,與無機微量元素相比,有機微量元素促進了鐵、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,有機微量元素能夠促進微量元素在雞蛋中的有效沉積,尤其對鐵、鋅、錳的促進沉積效果較好,但對鈣、磷的沉積無顯著影響。
動物生產(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],同時也與其生物有效性存在密切關(guān)系[4]。Pierce等[33]對豬和肉雞的研究表明,按照NRC(1994)推薦量的50%添加有機微量元素,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)標準的25%添加有機微量元素可使肉雞糞便中銅、鋅、鐵含量分別降低75%、50%和14%。對蛋雞的研究表明,當飼糧中微量元素添加量為NRC(1994)推薦量的25%時,有機微量元素較無機微量元素促進了錳、鐵和硒的排泄,而添加量為NRC(1994)的75%和125%時,無機微量元素組蛋雞錳、鐵、銅和鋅排泄高于有機微量元素組[12]。本研究結(jié)果表明,飼糧添加有機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,糞便銅、鋅、錳含量極顯著降低;隨著有機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,微生物合成的有機微量元素可促進微量元素在蛋雞體內(nèi)的消化吸收,適當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,有機微量元素能夠在降低添加量[相當于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,同時達到降低微量元素排泄的效果,比較而言,有機微量元素添加量為NRC(1994)推薦量的60%時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。
與化學合成的有機微量元素相比,對微生物合成的有機微量元素的相關(guān)研究還較少,其促進微量元素沉積和降低排泄的作用機制尚不清楚。與結(jié)構(gòu)簡單、對動物體消化道應(yīng)激大的化學合成態(tài)微量元素相比,本試驗所用有機微量元素為微生物合成態(tài),符合動物消化道營養(yǎng)需求特點,對動物應(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、有機酸等結(jié)合態(tài),也可將微量元素吸附在細胞壁物理空間結(jié)構(gòu)內(nèi),從而降低微量元素在消化道內(nèi)被植酸等抗營養(yǎng)因子結(jié)合的幾率[36-37]。從本試驗對所用的由乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵制備的復(fù)合有機微量元素的實測結(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,這可能是本試驗中有機微量元素在沉積效率和排泄方面優(yōu)于無機微量元素的主要原因。
① 與無機微量元素相比,有機微量元素一定程度上促進了鐵、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