復(fù)合有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬生長(zhǎng)性能、血清指標(biāo)及微量元素減排的影響

馬蓮香，侯川川，何俊娜，邱家凌，魯鑫濤，郭陽(yáng)，劉兵，林剛，薛巖，余東游*

（1.浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部華東動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310058；2.奧特奇生物制品（中國(guó)）有限公司，北京100600）

微量元素是動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)成分，作為機(jī)體內(nèi)多種酶和蛋白質(zhì)的組分，可直接參與機(jī)體代謝，調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖性能及免疫功能等[1-2]。動(dòng)物機(jī)體所需的微量元素必須從飼糧中攝取，但攝入量過(guò)低或過(guò)高會(huì)直接或間接影響動(dòng)物的正常生理功能。目前生產(chǎn)中使用的微量元素Fe、Zn、Cu和Mn等主要以無(wú)機(jī)鹽（硫酸鹽、氧化物等）的形式添加到飼料中。由于無(wú)機(jī)微量元素難吸收、生物利用率低，在商業(yè)生產(chǎn)中通常會(huì)在日糧里添加超過(guò)美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)（National Research Council,NRC）標(biāo)準(zhǔn)的微量元素含量以滿足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需要，因此，造成大量微量元素未被機(jī)體吸收而直接隨糞便排出體外，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[3-4]。

有機(jī)微量元素是指微量礦物質(zhì)的金屬離子通過(guò)化學(xué)鍵或氫鍵與氨基酸或小肽等有機(jī)配體結(jié)合，形成的具有穩(wěn)定化學(xué)結(jié)構(gòu)的一類物質(zhì)[5]。大量研究表明，有機(jī)微量元素可以提高機(jī)體對(duì)礦物元素Fe、Mn、Cu、Zn的利用率[6-8]，有效降低環(huán)境重金屬污染及資源浪費(fèi)。但在這些研究中微量元素添加量依照NRC推薦劑量，缺乏對(duì)商業(yè)生產(chǎn)模式推薦量的探討。此外，不同微量元素飼喂背景可能會(huì)影響豬后期的生長(zhǎng)發(fā)育及體內(nèi)微量元素的代謝[8]，目前鮮有關(guān)于微量元素添加背景的研究。因此，本試驗(yàn)以肥育豬為研究對(duì)象，探討在商業(yè)生產(chǎn)模式下，飼喂背景和日糧微量元素處理對(duì)其生長(zhǎng)性能、血清微量元素含量、血清抗氧化指標(biāo)及糞便減排的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用有機(jī)微量元素由美國(guó)奧特奇生物制品（中國(guó)）有限公司提供，F(xiàn)e、Cu、Mn和Zn均為蛋白鹽形式。在無(wú)機(jī)微量元素中Fe、Cu、Zn均為硫酸鹽形式，Mn為氧化物形式。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用2×2因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)。選用體質(zhì)量相近[（61.2±4.4）kg]、胎次一致的“杜×長(zhǎng)×大”生長(zhǎng)公豬，其中96頭飼喂無(wú)機(jī)微量元素日糧背景（I），96頭飼喂有機(jī)微量元素日糧背景（O），并隨機(jī)分到ITM（無(wú)機(jī)組）和OTM（有機(jī)組）2個(gè)日糧處理組中。試驗(yàn)共4組，每組4個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)12頭豬。飼喂背景如表1所示。飼喂背景I：在哺乳仔豬、保育豬和生長(zhǎng)豬階段飼喂商業(yè)推薦劑量無(wú)機(jī)Fe、Cu、Mn、Zn；飼喂背景O：在哺乳仔豬、保育豬和生長(zhǎng)豬階段分別飼喂50%、30%和20%商業(yè)劑量的有機(jī)Fe、Cu、Mn、Zn。日糧處理ITM組在肥育豬基礎(chǔ)日糧中分別添加無(wú)機(jī)形式 Fe、Cu、Mn、Zn 各 100、20、25、100 mg/kg；OTM組在肥育豬基礎(chǔ)日糧中分別添加有機(jī)形式Fe、Cu、Mn、Zn各20、4、5、20 mg/kg。

試驗(yàn)采用玉米-豆粕型基礎(chǔ)飼糧，參照NRC（2012）豬營(yíng)養(yǎng)需要推薦量配制，試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2。

表1 試驗(yàn)豬前期各生長(zhǎng)階段微量元素形式及添加水平（飼喂背景）Table1 Formsand supplemental levelsof tracemineralsin different growth phasesof pigsat early stages(feeding background)mg/kg

表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平（飼喂基礎(chǔ)）Table2 Composition and nutrient levelsof basal diets(feeding basis)

1.3 飼養(yǎng)管理

飼養(yǎng)試驗(yàn)在浙江省嘉興市敦好牧業(yè)有限公司進(jìn)行。試驗(yàn)前，對(duì)豬舍及飼養(yǎng)器具進(jìn)行噴霧消毒，試驗(yàn)期間豬舍每周噴霧消毒1次。試驗(yàn)豬均飼養(yǎng)于同一豬舍內(nèi)，采用漏縫水泥地板，不銹鋼可調(diào)式料槽，乳頭飲水器。每天定時(shí)喂料和清潔，自由采食和飲水，其他管理及免疫按照養(yǎng)殖場(chǎng)常規(guī)要求進(jìn)行。

1.4 樣品采集與制備

分別于肥育前期和肥育后期末，每個(gè)重復(fù)隨機(jī)挑選2頭豬，連續(xù)3 d（第36、37、38天和80、81、82天）采集混合糞樣400 g于培養(yǎng)皿中，置于65℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥48 h至恒量，采用四分法取樣約100 g，粉碎均勻過(guò)40目篩，制成風(fēng)干樣品，置于自封袋中陰暗處保存。

分別于肥育前期和肥育后期末（第38和82天），每個(gè)重復(fù)隨機(jī)挑選3頭健康且體質(zhì)量接近平均值的豬，前腔靜脈采血10 mL，室溫放置30 min后，3 500 r/min離心15 min，取上清液分裝到1.5 mL Eppendorf管中，-20℃冷凍保存。

1.5 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.5.1 生長(zhǎng)性能

分別于試驗(yàn)第1、38和82天，以重復(fù)為單位對(duì)豬進(jìn)行空腹稱量，記錄各階段的采食量，計(jì)算平均日增量（average daily gain,ADG）、平均日采食量（average daily feed intake,ADFI）和料質(zhì)量比（feed/gain,F/G）。

1.5.2 微量元素含量

稱取糞便0.1 g置于消化管中，加4 mL HNO3和1 mL H2O2，置于CEM-MARS5微波消解儀（CEM公司，美國(guó)）中消解。消解完成后于DV 4000型精確控溫電熱消解器（購(gòu)于北京安南科技有限公司）中趕酸，冷卻后用超純水定容至50 mL。處理好的液體使用ICP-OES（Thermo Fisher科技公司，美國(guó)）測(cè)定Fe、Cu、Mn及Zn含量。血清解凍后用12.5%三氯乙酸（trichloroacetic acid,TCA）按1∶4稀釋，混勻后以3 500 r/min離心15 min，取上清液直接進(jìn)行ICP-MS測(cè)定。

1.5.3 血清抗氧化指標(biāo)

利用SpectraMax M5多功能酶標(biāo)儀測(cè)定血清中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathion peroxidase,GSHPx）、銅鋅超氧化物歧化酶（Cu/Zn-superoxide dismutase,Cu/Zn-SOD）、錳超氧化物歧化酶（Mnsuperoxide dismutase,Mn-SOD）活性，總抗氧化能力（total antioxidant capacity,T-AOC）及丙二醛（malonaldehyde,MDA）含量；試劑盒購(gòu)自南京建成生物工程研究所，嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel 2016整理后，用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行一般線性模型（general linear model）分析。試驗(yàn)結(jié)果均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.01為差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬生長(zhǎng)性能的影響Table3 Effect of organic tracemineralson growth performanceof fattening pigs

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬生長(zhǎng)性能指標(biāo)的影響

由表3可知：在肥育前期、肥育后期及試驗(yàn)全期，各處理組ADG、ADFI及F/G在統(tǒng)計(jì)學(xué)上均無(wú)顯著差異（P＞0.05）；飼喂背景與日糧處理對(duì)肥育豬生長(zhǎng)性能無(wú)交互作用（P＞0.05）。

2.2 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬血清微量元素含量的影響

由表4可知：OTM日糧處理提高了肥育前期豬血清中Zn的含量（P＜0.05），但對(duì)Fe、Mn及Cu的含量無(wú)顯著影響（P＞0.05）；在肥育后期，各組豬血清中Fe、Mn、Cu及Zn的含量在統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異不顯著（P＞0.05）；飼喂背景與日糧處理對(duì)生長(zhǎng)肥育豬血清中微量元素含量的影響無(wú)交互作用（P＞0.05）。

2.3 有機(jī)微量元素對(duì)生長(zhǎng)肥育豬血清抗氧化指標(biāo)的影響

由表5可知：OTM日糧處理可以提高肥育前期豬血清中Mn-SOD的活性并降低MDA含量（P=0.05），同時(shí)，提高肥育后期豬血清中GSH-Px的活性（P＞0.05）；而飼喂背景對(duì)肥育豬血清中抗氧化指標(biāo)Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、GSH-Px活性及T-AOC、MDA含量均無(wú)顯著影響（P＞0.05）。

表4 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬血清微量元素含量的影響（n=8）Table4 Effect of organic tracemineralson serum micromineral contentsin fattening pigs(n=8) μg/mL

表5 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬血清抗氧化指標(biāo)的影響（n=8）Table5 Effect of organic trace minerals on serum antioxidant indexes in fattening pigs(n=8)

2.4 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬糞便微量元素排放的影響

由表6可知：與ITM日糧處理相比，OTM顯著降低了肥育豬糞便中微量元素Fe、Mn、Cu及Zn的排放量（P＜0.05）；有機(jī)飼喂背景（O）顯著降低了肥育前期豬糞便中Fe的含量（P＜0.05）及肥育后期豬糞便中Fe、Cu、Zn的含量（P＜0.01），同時(shí)，有降低肥育后期豬糞便中Mn含量的趨勢(shì)（P＞0.05）；有機(jī)飼喂背景（O）與有機(jī)日糧處理（OTM）對(duì)降低肥育后期豬糞便中Fe的排放量有相互作用（P＜0.05）。

表6 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬糞便微量元素排泄的影響（干物質(zhì)基礎(chǔ)，n=8）Table6 Effect of organic tracemineralson tracemineral excretion of fattening pig manure(asdry matter basis,n=8) mg/kg

3 討論

3.1 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬生長(zhǎng)性能的影響

研究表明，有機(jī)微量元素可以提高機(jī)體對(duì)微量元素的利用效率，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育及體質(zhì)量增加。MARTIN等[7]報(bào)道，在仔豬日糧中添加NRC推薦劑量的蛋白螯合鹽形式的微量元素Fe、Mn、Zn、Cu及Se復(fù)合物，與無(wú)機(jī)微量元素相比，可顯著降低其料質(zhì)量比（F/G）。尹志明等[9]報(bào)道，以12.5%、25%的氨基酸螯合Fe、Mn、Zn、Cu替代基礎(chǔ)飼糧中25%和50%相應(yīng)的無(wú)機(jī)元素，生長(zhǎng)豬的日增質(zhì)量分別顯著提高了10.39%和8.36%，同時(shí)料質(zhì)量比均顯著降低了7.09%，與夏中生等[10]的研究結(jié)果一致。然而，也有研究表明，有機(jī)微量元素的添加不影響動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。GOWANLOCK等[8]用50%有機(jī)復(fù)合微量元素Fe、Mn、Zn、Cu替代NRC推薦劑量的無(wú)機(jī)微量元素，對(duì)育肥豬生長(zhǎng)性能無(wú)顯著影響。文超越等[11]報(bào)道，在育肥豬飼糧中Fe、Mn、Zn、Cu及Mg的添加量降低至NRC推薦量的30%和60%，均不影響育肥豬的生產(chǎn)性能。造成試驗(yàn)結(jié)果不一致的原因可能與微量元素的添加形式、添加量以及試驗(yàn)動(dòng)物的品種和生長(zhǎng)階段不同有關(guān)。在本試驗(yàn)基礎(chǔ)飼糧中Fe、Cu、Mn、Zn的本底值分別為 89.96、8.99、23.91和29.09 mg/kg，添加微量元素后，與NRC（2012）微量元素推薦需要量相比，ITM組飼糧中Fe、Cu、Mn、Zn含量均過(guò)量，而OTM組飼糧中Fe、Cu、Mn富足，Zn臨界。結(jié)果顯示，低劑量OTM組與ITM組相比，肥育豬的生長(zhǎng)性能無(wú)顯著差異，表明試驗(yàn)劑量的有機(jī)微量元素可以滿足商業(yè)生產(chǎn)中豬的微量元素需要量。同時(shí)，低劑量有機(jī)微量元素飼喂背景不影響肥育豬的生長(zhǎng)性能。

3.2 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬血清微量元素水平的影響

機(jī)體微量元素水平主要取決于飼糧中的添加量、腸道吸收利用效率以及機(jī)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)控。血清中的微量元素含量可以反映機(jī)體微量元素吸收、利用或與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合之間的平衡狀態(tài)[8]。因此，本試驗(yàn)測(cè)定了血清中微量元素水平以反映機(jī)體中的微量元素水平。結(jié)果顯示，低劑量有機(jī)復(fù)合微量元素提高了肥育前期豬血清中Zn的含量，表明肥育豬對(duì)有機(jī)Zn具有較高的生物利用率，而微量元素飼喂背景對(duì)肥育豬血清中微量元素水平無(wú)顯著影響。SARIPINAR-AKSU等[12]在肉雞日糧中以有機(jī)微量元素Fe、Cu、Mn、Zn全取代其無(wú)機(jī)形式，發(fā)現(xiàn)血清中Fe、Zn水平顯著升高，而Cu的水平降低。在母豬飼糧中添加氨基酸或蛋白質(zhì)螯合Cu有提高仔豬血清中Fe、Cu、Zn含量的趨勢(shì)[13]。也有研究表明，用不同比例（25%、50%及75%）有機(jī)微量元素替代其無(wú)機(jī)形式不會(huì)影響仔豬血清中微量元素的水平[14]。GOWANLOCK等[15]在肥育豬的試驗(yàn)中獲得了相似的結(jié)果。導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果差異的原因可能與試驗(yàn)動(dòng)物品種、年齡、微量元素添加形式及水平等因素有關(guān)[16]。

3.3 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬機(jī)體抗氧化功能的影響

微量元素Fe、Cu、Mn、Zn作為機(jī)體多種代謝酶的輔酶及蛋白質(zhì)的組分，可直接參與到機(jī)體各種組織和器官的代謝活動(dòng)中，發(fā)揮營(yíng)養(yǎng)生理功能[17]。銅鋅超氧化物歧化酶（Cu/Zn-SOD）和錳超氧化物歧化酶（Mn-SOD）是機(jī)體內(nèi)重要的抗氧化酶，能夠特異性清除O2-，而Cu、Zn和Mn缺乏均會(huì)影響SOD酶發(fā)揮抗氧化功能[18-19]。MDA是自由基攻擊組織細(xì)胞的生物膜結(jié)構(gòu)中的多不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)時(shí)的產(chǎn)物，其在血清中的含量可以反映機(jī)體的氧化損傷情況[20]。有機(jī)微量元素可通過(guò)提高Fe、Cu、Mn和Zn等元素的生物利用率，增加體內(nèi)抗氧化酶的活性從而發(fā)揮功能。劉兵[20]在生長(zhǎng)肥育豬日糧中以等劑量有機(jī)復(fù)合微量元素Fe、Cu、Mn、Zn、Se替代其無(wú)機(jī)形式，可以提高肥育豬血清中GSH-Px及肝中Cu/Zn-SOD活性。研究發(fā)現(xiàn)，寡糖微量元素復(fù)合物可顯著提高肥育豬血清中T-AOC的活性，且TSOD活力比無(wú)機(jī)微量元素組高6.13%[21]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，日糧中以低劑量有機(jī)復(fù)合微量元素Fe、Cu、Mn和Zn替代無(wú)機(jī)微量元素可提高肥育前期豬血清中Mn-SOD的活性，降低MDA含量，并提高肥育后期豬血清中GSH-Px的活性，這可能是由于有機(jī)微量元素可以通過(guò)氨基酸或小肽的形式被完整吸收[22]，使消化道內(nèi)某些元素依賴型酶的活性上升，從而提高機(jī)體抗氧化水平。此外，微量元素飼喂背景不影響肥育豬機(jī)體抗氧化水平。

3.4 有機(jī)微量元素對(duì)肥育豬糞便微量元素排泄的影響

糞便中排泄的微量元素主要來(lái)源于日糧中未被吸收的微量元素，以及在機(jī)體穩(wěn)態(tài)平衡調(diào)節(jié)機(jī)制的作用下通過(guò)膽汁排出的過(guò)量吸收的微量元素，其含量主要與日糧中的添加量有關(guān)[23]。研究表明，在生長(zhǎng)肥育豬日糧中添加低劑量微量元素顯著降低了糞便中Zn的排放量，且糞便中Mn、Fe、Cu的含量也都有降低的趨勢(shì)[24]。在本試驗(yàn)中，OTM組飼糧中Fe、Mn含量為ITM組Fe、Mn含量的60%左右，Cu和Zn含量為ITM組Cu、Zn含量的40%左右。糞便中微量元素含量的測(cè)定結(jié)果與日糧微量元素添加量基本一致，OTM組肥育豬糞便中Fe、Mn、Cu和Zn的排放量均顯著低于ITM組，而肥育前期豬糞便中Fe的含量則無(wú)顯著差異。此外，微量元素添加形式也會(huì)影響糞便中礦物離子的排泄量[25-26]。尹志明等[9]在生長(zhǎng)豬日糧中以氨基酸螯合Fe、Mn、Zn、Cu部分替代相應(yīng)無(wú)機(jī)元素，使糞便中Zn和Cu的含量均顯著降低。周穎等[27]報(bào)道，復(fù)合寡糖微量元素Fe、Mn、Zn、Cu與等量無(wú)機(jī)微量元素相比，顯著降低了育肥豬糞便中Zn、Cu的排泄量。無(wú)機(jī)形式的微量元素結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在消化道內(nèi)易受植酸、纖維等成分的影響，形成沉淀而隨糞便排出體外[28]。有機(jī)微量元素結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在動(dòng)物腸道中通過(guò)氨基酸或肽類的吸收途徑被腸道刷狀緣完整吸收，可避免消化道內(nèi)干擾成分和胃酸等不良作用，使金屬離子順利到達(dá)吸收部位，提高其吸收利用效率[20-29]，從而降低了糞便中重金屬的排泄以及由此造成的環(huán)境污染。同時(shí)，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)微量元素飼喂背景會(huì)影響豬生長(zhǎng)后期糞便重金屬排泄量。與無(wú)機(jī)微量元素相比，有機(jī)飼喂背景降低了肥育前期豬糞便中Fe及肥育后期豬糞便中Fe、Mn、Cu和Zn的排放量。同時(shí)，隨著飼喂時(shí)間的延長(zhǎng)，肥育豬糞便中微量元素Mn、Cu及Zn的含量均有逐漸降低的趨勢(shì)，而Fe的含量卻有所升高。出現(xiàn)上述試驗(yàn)結(jié)果的原因目前還不清楚，我們推測(cè)糞便中微量元素排泄量與日糧及機(jī)體沉積量有時(shí)間效應(yīng)關(guān)系，具體的作用機(jī)制有待進(jìn)一步探討。

4 結(jié)論

在日糧中添加20%商業(yè)推薦量的有機(jī)微量元素Fe、Cu、Mn、Zn可顯著降低肥育豬糞便中重金屬排放量，改善機(jī)體抗氧化水平，且不影響其生長(zhǎng)性能。有機(jī)飼喂背景對(duì)降低肥育豬糞便中重金屬污染具有良好的效果。

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