復合有機微量元素減量添加對肉鴨生長性能、肉品質(zhì)、血清抗氧化能力和微量元素排泄的影響

趙陸原 鄒晨浩 郭燕珊 曹久愛 葛超悅 羅鑫宇 林 剛 劉 兵* 余東游*

(1.浙江大學海南研究院，三亞 572025；2.浙江大學動物科學學院，杭州 310058；3.奧特奇(中國)生物制品有限公司，北京 100600)

微量元素鐵、銅、錳、鋅和硒作為必需微量元素，通常作為酶的輔因子或激活劑，在動物生長發(fā)育、新陳代謝和免疫調(diào)控中扮演著不可或缺的作用[1-2]。無機微量元素因成本較低、易制得，故在畜牧生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。但無機微量元素在腸道中易與植酸等抗營養(yǎng)因子結(jié)合，生成難以被消化利用的化合物，且不同微量元素之間的拮抗作用導致其在小腸中的吸收效率和生物學效價降低，因此在實際生產(chǎn)中通常被過量添加，繼而造成動物的應(yīng)激和健康問題以及嚴重的環(huán)境污染問題[3-5]。

研究表明，有機形式的鐵、銅、錳、鋅和硒等微量元素，具有獨特的結(jié)構(gòu)，不易受消化道內(nèi)植酸等抗營養(yǎng)因子的影響，其穩(wěn)定性和吸收效率高于無機微量元素[4,6-8]。此外，有機形式微量元素可降低微量元素對飼糧中的酶、維生素和其他生物活性成分的破壞作用[9]。Ohkawa等[10]的研究表明，有機微量元素的生物學效價是相應(yīng)無機微量元素的1.20～1.85倍。薛穎[11]的研究表明，在蛋雞飼糧中添加50% NRC(1994，下同)推薦量的有機微量元素鐵、銅、錳、鋅、硒，能保證不降低蛋黃中微量元素的前提下降低糞便中微量元素的排泄。Zhu等[12]的研究表明，使用30%商業(yè)劑量的有機形式微量元素替代商業(yè)劑量無機微量元素對肉雞的生產(chǎn)性能、胴體性狀均無顯著影響，但糞便中錳和鋅排泄量顯著降低53.7%和39.5%。由此可見，使用低水平的有機微量元素替代畜禽生產(chǎn)中較高水平的無機微量元素不僅能維持動物正常生產(chǎn)性能或動物產(chǎn)品品質(zhì)，還可以顯著降低畜禽微量元素排泄量，減輕環(huán)境污染問題。目前國內(nèi)外關(guān)于有機微量元素在肉鴨上的應(yīng)用研究相對較少，且大多又集中于評價單一微量元素。因此，本試驗旨在研究使用低水平復合有機微量元素來取代實際生產(chǎn)中較高水平無機形式微量元素對櫻桃谷肉鴨生長性能、肉品質(zhì)、血清抗氧化能力和微量元素排泄的影響，為復合有機微量元素減量添加在肉鴨生產(chǎn)上的應(yīng)用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

飼料級復合有機微量元素由美國某生物制品(中國)有限公司提供，飼料級無機微量元素為市售產(chǎn)品，其形式和實測含量如表1所示。

表1 試驗用無機和復合有機微量元素形式和實測含量

1.2 試驗動物與飼糧組成

試驗動物選用由杭州萬羽養(yǎng)殖有限公司提供的1日齡櫻桃谷肉鴨。基礎(chǔ)飼糧參照《肉鴨飼養(yǎng)標準》(NY/T 2122—2012)以及NRC鴨營養(yǎng)需要量配制，其組成及營養(yǎng)水平見表2。

1)預(yù)混料為每千克飼糧提供 The premix provided the following per kg of diets: VA 14 000 IU，VD3 2 000 IU，VE 20 IU，VK3 2 mg，VB1 2 mg，VB2 10 mg，D-泛酸 D-pantothenate 20 mg，煙酸 nicotinic acid 50 mg，VB6 4.0 mg，VB12 0.02 mg，生物素 biotin 0.15 mg，葉酸 folic acid 1.0 mg，氯化膽堿 choline chloride 500 mg，抗氧化劑 antioxidant 100 mg，植酸酶 phytase 1 000 IU。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因子試驗設(shè)計，將450只健康、體重(BW)相近的1日齡櫻桃谷肉鴨，隨機分成5組，每組設(shè)6個重復，每個重復15只。空白對照組(NC組)在基礎(chǔ)飼糧中不額外添加微量元素(鐵、銅、錳、鋅、硒)；無機對照組(ITM組)在基礎(chǔ)飼糧中添加微量元素，微量元素添加量以NRC標準為參照，并根據(jù)國內(nèi)肉鴨飼養(yǎng)實際情況，在基礎(chǔ)飼糧中添加飼料級無機微量元素：40 mg/kg鐵(FeSO4·H2O)、10 mg/kg銅(CuSO4·5H2O)、50 mg/kg錳(MnSO4·H2O)、60 mg/kg鋅(ZnSO4·H2O)和0.2 mg/kg 硒(Na2SeO3)；1/2NRC無機組(1/2ITM組)在基礎(chǔ)飼糧中分別添加飼料級無機形式微量元素鐵、銅、錳、鋅和硒：20.0、5.0、25.0、30.0、0.1 mg/kg；1/2NRC有機組(1/2OTM組)在基礎(chǔ)飼糧中分別添加有機形式(蛋白質(zhì)螯合物)的鐵、銅、錳、鋅和硒：20.0、5.0、25.0、30.0、0.1 mg/kg；1/2NRC無機+1/2有機組(1/2ITM+1/2OTM組)在基礎(chǔ)飼糧中添加各50% NRC推薦水平的無機和有機形式的鐵、銅、錳、鋅、硒。試驗期為42 d，分試驗前期(1～21日齡)和試驗后期(22～42日齡)。飼糧中微量元素添加量和實測含量見表3。

表3 試驗飼糧中微量元素的添加量和實測含量

1.4 飼養(yǎng)管理

本試驗在湖州市海冠農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司進行，試驗肉鴨采用網(wǎng)上平養(yǎng)，前3 d室內(nèi)溫度維持在32～33 ℃，之后每周降低2～3 ℃，直到室內(nèi)溫度在25 ℃左右。人工開合窗戶進行自然通風，飼喂顆粒料，每日3次，自由采食、飲水，按照鴨場常規(guī)管理程序進行免疫及其他飼養(yǎng)管理措施。

1.5 樣品采集與制備

于試驗第21、42日齡時，從每個重復中隨機選取1只櫻桃谷鴨(每組6只)，禁食12 h后采血5 mL置于促凝管中，37 ℃水浴5 min，3 000 r/min離心10 min制成血清，分裝于1.5 mL Eppendorf管中，于-80 ℃冰箱中保存待用。然后進行屠宰，采集肉鴨的左側(cè)胸肌，做好標記后用錫箔紙包好，于-80 ℃冰箱中保存待用。

按照邱家凌[13]的方法分別采集各組飼糧樣品200 g，并在每天07:00以重復為單位采集最后3 d的肉鴨糞便樣各50 g，混合后以四分法每組各取50 g。飼糧樣粉碎過篩后置于封口袋中于干燥處保存，糞便樣烘干后粉碎過篩置于封口袋中于干燥處保存。

1.6 測定指標與方法

1.6.1 生長性能

試驗開始時稱取雛鴨初重，并以重復為單位每周稱量1次剩料量，21、42日齡櫻桃谷肉鴨在空腹12 h后于次日07:00分別稱重，基于記錄的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計并算出各組BW、平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)。

1.6.2 肉品質(zhì)

櫻桃谷鴨肉品質(zhì)參照NY/T 1333—2007進行測定，42日齡時將試驗肉鴨放血屠宰后，取左側(cè)胸肌3個不同點測定45 min和24 h的pH。測定滴水損失時，將左側(cè)胸肌切成5 cm×3 cm×2 cm的小塊并稱重(記為m1)，于4 ℃冰箱中懸掛24 h，擦干水分稱重(記為m2)。測定24 h的亮度(L*)、 紅度(a*)和黃度(b*)值時，使用SP60系列色差儀(x-rite,美國)測定3個不同點并取平均值。測定蒸煮損失時，取左側(cè)胸肌約30 g稱重(記為m3)，放進自封袋置于80 ℃水浴鍋中，當中心溫度達到75 ℃時，擦掉水分后稱重(記為m4)。滴水損失和蒸煮損失計算公式如下：

滴水損失(%)=[(m1-m2)/m1]×100;蒸煮損失(%)=[(m3-m4)/m3]×100。

1.6.3 血清抗氧化指標

嚴格按照試劑盒(南京建成生物工程研究所)方法測定血清總抗氧化能力(T-AOC，ABTS法)和過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)和總超氧化物歧化酶(T-SOD)、銅鋅超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、錳超氧化物歧化酶(Mn-SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量。

1.6.4 飼糧、糞便中微量元素含量

采用邱家凌[13]報道的方法對采集的飼糧和糞便樣品進行濕法消化，隨后使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS，型號 ELAN DRC-e，珀金·埃爾默公司，美國)測定其中鐵、銅、錳、鋅、硒等微量元素的含量。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

使用SPSS 20.0軟件的one-way ANOVA程序檢驗進行單因素方差分析，用Duncan氏法進行多重比較，試驗結(jié)果用“平均值±標準差”表示，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 復合有機微量元素減量添加對肉鴨生長性能的影響

由表4可知，與ITM組相比，NC組和1/2ITM組肉鴨各階段BW均顯著降低(P<0.05)，1～21日齡和1～42日齡肉鴨ADG均顯著降低(P<0.05)，1～42日齡肉鴨FCR顯著提高(P<0.05)，而1/2OTM組和1/2ITM+1/2OTM組肉鴨ADG、ADFI和FCR等指標與ITM組均無顯著差異(P>0.05)，這恰好說明了低水平復合有機微量元素添加的有效性。與1/2ITM組相比，1/2OTM組各階段肉鴨BW均顯著高于1/2ITM組(P<0.05)，且1～21日齡和1～42日齡肉鴨的ADG顯著增加(P<0.05)，1～42日齡肉鴨FCR顯著降低(P<0.05)，表明復合有機微量元素的利用率更高。

表4 復合有機微量元素減量添加對肉鴨生長性能的影響

2.2 復合有機微量元素減量添加對肉鴨胸肌肉品質(zhì)的影響

由表5可知，與ITM組相比，飼糧中不添加微量元素(NC組)顯著增加了肉鴨胸肌的滴水損失(P<0.05)，而添加50% NRC劑量的無機微量元素(1/2ITM組)、50% NRC劑量的復合有機微量元素(1/2OTM組)和50%有機+50%無機微量元素(1/2ITM+1/2OTM組)對胸肌滴水損失無顯著影響(P>0.05)，表明復合有機微量元素的生物利用率更高。同時，各組間櫻桃谷鴨胸肌的pH、肉色(L*、a*和b*值)和蒸煮損失等指標均無顯著變化(P>0.05)。

表5 復合有機微量元素減量添加對肉鴨胸肌肉品質(zhì)的影響

2.3 復合有機微量元素減量添加對肉鴨血清抗氧化能力的影響

由表6可知，21日齡時，與ITM組相比，不添加微量元素或添加50% NRC推薦量的無機微量元素顯著降低肉鴨血清中T-AOC及CAT、GSH-Px和T-SOD活性(P<0.05)，并顯著增加血清中MDA含量(P<0.05)；除血清GSH-Px活性外，1/2OTM組和1/2ITM+1/2OTM組肉鴨血清抗氧化指標與ITM組無顯著變化(P>0.05)，這恰好說明了低水平復合有機微量元素添加的有效性。與1/2ITM組相比，飼糧中添加50% NRC劑量復合有機微量元素替代等量的無機微量元素顯著提高了血清T-AOC和CAT活性(P<0.05)，不同程度提高了血清T-SOD、Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和GSH-Px活性，且降低了血清中MDA含量，但差異不顯著(P>0.05)，表明復合有機微量元素的利用率更高。

42日齡時，與ITM組相比，NC組和1/2ITM組血清T-AOC和T-SOD活性顯著降低(P<0.05)，同時血清MDA含量顯著提高(P<0.05)，其余指標均未發(fā)生顯著變化(P>0.05)；而1/2OTM組和1/2ITM+1/2OTM組血清各項指標卻均無顯著差異(P>0.05)，這恰好說明了低水平復合有機微量元素添加的有效性。與1/2ITM組相比，等劑量復合有機微量元素全取代顯著增加了血清T-SOD活性(P<0.05)，并顯著降低了血清MDA含量(P<0.05)，此外血清T-AOC及Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、CAT和GSH-Px等酶活性均有不同程度提高，但差異不顯著(P>0.05)，這可能是由于復合有機微量元素的生物利用率更高。

2.4 復合有機微量元素全取代對肉鴨糞便微量元素排泄的影響

由表7可知，與ITM組相比，NC組、1/2ITM組和1/2OTM組肉鴨糞便中鐵、銅、錳、鋅和硒排泄量均顯著降低(P<0.05)，其中1/2ITM組肉鴨糞便中鐵、銅、錳、鋅和硒排泄量分別較ITM組降低了15.75%、30.83%、14.25%、35.61%和25.79%，1/2OTM組肉鴨糞便中鐵、銅、錳、鋅和硒排泄量分別較ITM組降低了19.68%、38.40%、17.58%、41.30%和37.83%；1/2ITM+1/2OTM組肉鴨糞便中鐵、銅、鋅的排泄量分別顯著降低了8.86%、13.78%和11.15%(P<0.05)。與1/2ITM組相比，1/2OTM組肉鴨糞便中銅和硒排泄量分別顯著降低10.96%和16.36%(P<0.05)，整體而言重金屬排泄量從小到大依次為NC組<1/2OTM組<1/2ITM組<1/2ITM組+1/2OTM組

3 討 論

3.1 復合有機微量元素減量添加對肉鴨生長性能的影響

鐵、銅、錳、鋅、硒等微量元素參與動物體內(nèi)眾多生化反應(yīng)，是機體免疫系統(tǒng)、抗氧化系統(tǒng)等的重要組成部分，是維持動物健康和生產(chǎn)性能的必要成分之一[1]，在飼糧中添加微量元素以提高畜禽生產(chǎn)性能的做法由來已久，并且已經(jīng)帶來了巨大的經(jīng)濟效益[14]。眾多研究表明，補充高劑量的微量元素可以提高肉雞和蛋雞的生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)以及改善動物機體健康狀態(tài)[15-17]，這與本試驗結(jié)果基本一致，與NC組相比，各組的BW以及ADG均顯著提高，并且FCR也顯著降低。然而，飼糧中添加高水平的微量元素又造成了嚴重的環(huán)境污染問題。目前，比較常見的解決方法便是使用低水平的復合有機微量元素來替代高水平的無機微量元素。本研究結(jié)果顯示，與ITM組相比，飼糧中添加50%的無機微量元素顯著降低了肉鴨的生長性能，而采用50%復合有機微量元素替代后肉鴨BW、ADG、FCR等較對照組均未發(fā)生顯著變化，且1/2OTM組櫻桃谷鴨的生長表現(xiàn)優(yōu)于1/2ITM組，表明使用低水平復合有機微量元素來替代較高水平無機微量元素在櫻桃谷鴨生長性能上并不會造成負面影響，且復合有機微量元素促生長的效果優(yōu)于等劑量的無機微量元素，這與劉兵[18]、薛穎[11]的研究結(jié)果相似，其原因可能是復合有機微量元素結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，可通過小腸壁更好地吸收和運輸，具有更高的生物利用率[14]，并且可降低微量元素對維生素等生物活性物質(zhì)的損害，提高動物健康水平以及抗應(yīng)激能力，從而提高動物的生產(chǎn)性能。

3.2 復合有機微量元素減量添加對肉鴨胸肌肉品質(zhì)的影響

微量元素是動物體內(nèi)眾多抗氧化酶的輔因子，對肉品質(zhì)起著非常重要的作用。肉色是影響消費者視覺感受的一個重要決定因素[19]，通常會直接影響消費者的購買決定[20]，有報道指出，L*值與視覺顏色的關(guān)聯(lián)度最大，并且L*值和a*值越大，b*值越小，通常肉色會越好[19-20]。在本試驗中，1/2OTM組a*值略微有所提升，這可能是由于胸肌中肌紅蛋白的含量、狀態(tài)所導致[21]，肌紅蛋白的重要組成成分之一便是鐵元素。另外有研究指出，鮮肉的變色主要與高鐵肌紅蛋白的形成有關(guān)，高鐵肌紅蛋白是一種鐵處于氧化的Fe3+狀態(tài)的棕色色素，而由SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶以及任何與氧化還原有關(guān)的成分所構(gòu)成的氧化還原系統(tǒng)可通過影響H2O2和O2-的生成來影響Fe3+的生成[21-22]，從而影響肉色。這也證明了復合有機微量元素的生物利用率較高，在機體中的吸收和運輸效率較高。

影響肉品質(zhì)的另一重要因素便是肌肉保持水分的能力，失水過多的肌肉烹飪后會比較干燥，影響多汁性和口感[20]。有報道指出，肌肉保持水分的能力與屠宰后肌肉的溫度以及肌肉在酸性條件下部分蛋白質(zhì)變性有關(guān)，在一定程度上與pH呈負相關(guān)[19,23]。滴水損失是衡量肌肉保持水分能力的一個重要指標。在本試驗中，各組滴水損失在一定程度上有所降低，同時宰后24 h肌肉pH略微有所升高。有研究表明，飼糧中添加硒可降低肉雞胸肌的滴水損失和蒸煮損失[24]。也有研究指出，較高的滴水損失同蛋白質(zhì)氧化以及糖原含量增加有關(guān)，屠宰時糖原以及氧化肌動蛋白含量較高的肉會產(chǎn)生高滴水損失[25]。這可能是微量元素可以通過影響糖原代謝中的相關(guān)酶以及抗氧化物酶的活性來影響肌肉保持水分的能力。

本研究結(jié)果表明，不同水平的有機和無機微量元素鐵、銅、錳、鋅和硒對于肉鴨胸肌pH、肉色、蒸煮損失均不存在顯著影響，但飼糧中不添加微量元素會顯著降低肌肉持水能力，且使用低水平復合有機微量元素來取代較高水平無機微量元素可在一定程度上略微提高肉鴨肉品質(zhì)但不存在統(tǒng)計學上的差異。但Sirri等[26]的研究表明，飼喂不同含銅、錳和鋅的飼糧對肉雞的肉品質(zhì)沒有顯著影響；Zhu等[12]的研究指出，飼喂不同水平有機和無機鐵、銅、錳和鋅的飼糧對于肉雞pH、肉色、滴水損失和蒸煮損失均不存在顯著影響，造成這種差異的原因可能與飼糧微量元素的添加形式或添加量有關(guān)。

3.3 復合有機微量元素減量添加對肉鴨血清抗氧化能力的影響

T-AOC是用來衡量機體抗氧化能力的綜合指標，反映機體中所有抗氧化劑的總和[27]，當超氧自由基攻擊生物膜上的多不飽和脂肪酸后便產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物，MDA便是該過程中的主要產(chǎn)物，因此可通過測定機體中的T-AOC及MDA的含量來直接或間接的評估機體的抗氧化能力[13]。動物機體中超過1/2的酶的活性位點都與微量元素或者離子有關(guān)[1]，如SOD的活性中心組成之一便是鐵、銅、錳和鋅[11]，CAT的活性成分之一是鐵，GSH-Px活性中心的重要組成成分之一是硒，由這5種微量元素參與構(gòu)成的CAT、SOD、GSH-Px等酶系統(tǒng)及機體中的非酶防御系統(tǒng)共同構(gòu)成了動物機體的抗氧化系統(tǒng)[1]。因此，機體中微量元素的缺乏會導致抗氧化能力的損害[18]。Aksu等[6]指出，與等劑量無機微量元素相比，飼喂添加了有機微量元素銅、錳、鋅的飼糧可增強肉雞血清SOD活性并顯著降低MDA含量。Liu等[28]的研究指出，同等劑量下，補充有機微量元素可以提高肝臟中堿性磷酸酶(ALP)、GSH-Px以及Cu/Zn-SOD的活性。薛穎[11]的研究指出，較空白對照組相比，飼糧中添加微量元素可提高蛋雞血漿中T-AOC，T-SOD和GSH-Px活性，降低血漿中的MDA含量，且同一水平下復合有機微量元素的效果更好。Zhang等[1]的研究結(jié)果表明，使用低濃度的復合有機微量元素來替代飼糧中的高水平無機微量元素并不會降低斷奶仔豬血清中的T-AOC，CAT和T-SOD活性。這些結(jié)果均與本試驗結(jié)果相似，本研究結(jié)果顯示，添加復合有機微量元素可提高肉鴨血清中T-AOC，CAT、SOD、GSH-Px活性，降低MDA含量，增強肉鴨的抗氧化能力，使用低水平復合有機微量元素在機體抗氧化能力上可達到與較高水平無機微量元素基本一致的效果，且同等水平下復合有機微量元素對肉鴨抗氧化能力的效果優(yōu)于無機微量元素。

3.4 復合有機微量元素減量添加對肉鴨糞便微量元素排泄的影響

研究表明，糞便中的微量元素主要來源于2個方面：一是飼糧中未被吸收的超過動物正常生理需要量的外源微量元素，二是已被吸收的通過膽汁隨糞便排出的內(nèi)源微量元素[18]。大量研究指出，糞便中微量元素排泄量與飼糧中的含量呈正相關(guān)的關(guān)系[29-31]。本試驗中，ITM組和1/2ITM組肉鴨糞便微量元素排泄量恰好證明了這一點，而當微量元素水平超過正常生理需要量時，其利用效率便會降低，且大量未被吸收利用的微量元素隨糞便被排出體外，因此通過降低飼糧中微量元素的水平可有效降低糞便中的排泄量[32]。有研究指出，使用有機態(tài)銅、錳、鋅等微量元素來替代無機形式可提高肉雞腸道吸收效率[33]，同等劑量下與無機形式相比，有機微量元素能夠顯著增強蛋黃中的鐵和銅的水平[11]。Wang等[31]分別使用37.5%、50.0%和62.5%的復合有機微量元素(鐵、銅、錳、鋅、硒)來替代商業(yè)劑量的無機微量元素，結(jié)果表明，50%水平的復合有機微量元素可顯著降低糞便中鐵、銅、錳和鋅排放量且對肉雞血清、肝臟、腎臟、心臟和胰腺等組織中微量元素沉積量均無顯著影響。這些研究結(jié)果均與本研究結(jié)果相似，表明復合有機微量元素的生物利用率更高，吸收效果更好。在肉鴨飼糧中使用低水平的復合有機微量元素來取代較高水平無機元素，在既不影響肉鴨生長性能的前提下，又可達到緩解肉鴨養(yǎng)殖中微量元素過量排放造成的環(huán)境污染。

4 結(jié) 論

本試驗條件下，建議在肉鴨玉米-豆粕飼糧中添加50% NRC推薦劑量的復合有機微量元素來減量取代無機微量元素，既可保持肉鴨正常的生長性能、肉品質(zhì)和血清抗氧化能力，且能顯著降低糞便中鐵、銅、錳、鋅和硒排泄量。