2. 河北省畜牧总站, 石家庄 050000;
3. 河北裕丰京安养殖有限公司, 衡水 053000
2. Hebei Animal Husbandry Station, Shijiazhuang 050000, China;
3. Hebei Yufeng Jing'an Breeding Co. Ltd., Hengshui 053000, China
随着环保政策的完善和人们环保意识的增强，养殖污染尤其是重金属污染问题越来越受到重视。近年来，为提高动物生长效率和养殖收益，饲粮中添加高水平微量元素已成为一种常态，然而，高水平的微量元素对动物本身和环境都具有极大的危害[1-2]。锌在生猪养殖中的应用一直备受关注，由于无机锌产品制备方法成熟、价格低廉、效果稳定，因此其应用很广泛，但由于无机锌在肠道内易形成不溶化合物且利用率低，因此，只能通过增加用量来保障效果，进而造成了添加剂的浪费和环境承载压力的加重[3-4]。长期以来，微量元素添加剂中无机盐类占大多数，研究表明，和无机微量元素相比，有机微量元素及其络合物在促进吸收、减少排放、改善机体健康状况等方面有较好的效果[5-6]。聚天门冬氨酸内含羟基和肽键等活性基团，对动物无毒副作用，是环境友好型添加剂，同时，聚天门冬氨酸具有极强的螯合和吸附作用，聚天门冬氨酸锌为聚天门冬氨酸单体与锌以摩尔比1:1形成(含一分子结晶水)[7-8]。目前，对聚天门冬氨酸锌在猪饲粮中的应用效果尚无报道。因此，本试验通过研究聚天门冬氨酸锌对生长猪的生长性能、营养物质表观消化率、血清生化指标、组织器官锌沉积量和锌排泄量的影响，探讨聚天门冬氨酸锌替代硫酸锌的效果及其减排作用，进而为养猪生产提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验锌源对照组采用无机锌(一水硫酸锌，饲料级，市售，锌含量为35%)；试验组采用有机锌(聚天门冬氨酸锌，锌含量为14.01%(实测值))，由河北协同环保科技有限公司提供。
1.2 试验设计与基础日粮组成选取日龄基本一致、体重(31.73±3.50) kg的健康生长猪90头，随机分为3组，每组6个重复，每个重复5头猪，以重复为单位分栏。参照NRC(2012)配制玉米-豆粕型基础饲粮，对照组饲粮含锌80 mg·kg-1(锌源为一水硫酸锌)，试验Ⅰ组、Ⅱ组饲粮分别含锌60和40 mg·kg-1(锌源为聚天门冬氨酸锌)(见表 1)。试验基础饲粮组成及营养水平见表 2。
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表 1 试验用锌源及各组添加水平 Table 1 Zinc source and addition level |
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表 2 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of basal diet (air-dry basis) |
试验前，对猪舍进行全面清扫消毒，试验猪逐只称重打耳号。每天06:00、11:00、17:00准时饲喂，自由采食、饮水。每天记录各组试验猪的给料量和余料量，计算采食量。人工定时清粪。执行猪场原有免疫程序，每天观察记录试验猪的健康状况，保持猪舍环境卫生，控制温湿度，确保各试验组的饲养管理条件一致。试验预试期7 d，正试期30 d。
1.4 样品采集与处理1.4.1 饲料样采集与处理 每组采用四分法取500 g留样待测，在-20 ℃条件下密封保存。
1.4.2 粪样采集与处理 正试期最后5 d，每组随机选择4头试验猪采用全收粪法收集粪便。试验猪单栏饲养，根据排粪规律，每天早、中、晚收集3次鲜粪样，混合均匀，然后分为2份，其中1份依照样重10%添加浓度10%的盐酸固氮，混合均匀后在65 ℃的烘箱内烘至恒重，随后室温下回潮24 h，用于测定粗蛋白质含量；不加盐酸的粪样直接65 ℃烘箱内烘至恒重，室温下回潮24 h，称重，粉碎过10和40目筛，在-20 ℃条件下密封保存待测。
1.4.3 血样采集与处理 试验第28天每组随机选择6头猪空腹采血，前腔静脉采血5 mL静置10 min，3 000 r·min-1离心10 min制备血清，-20 ℃保存，待测。
1.4.4 肌肉、骨胳、毛样及器官的采集与处理 试验结束当天，每个重复中随机选取3头健康生长猪，放血屠宰后立即分离出肝、肾、胰、脾和背最长肌于65 ℃下烘干至恒重，经室温回潮24 h后用研钵碾碎，采用原子吸收光谱法测定锌含量；用剪刀剪取每头猪猪毛4 g左右，用于测定猪毛锌含量；每头猪取右前肢第三、四掌骨，去除肌肉和结缔组织后，粉碎、65 ℃烘干至恒重，经室温回潮24 h后用于测定骨锌含量。
1.5 测定指标与方法1.5.1 生长性能指标 根据始重、末重与试验天数，计算平均日增重(average daily gain，ADG)；通过试验期总喂料量和余料量，计算平均日采食量(average daily feed intake，ADFI)；根据试验猪每个重复的总耗料量和总增重，计算料重比。试验期内，每天定时观察猪只粪便情况，记录每栏的腹泻头数和腹泻天数。具体计算公式如下：
平均日增重(g·d-1)=(末重-初重)/试验天数;
平均日采食量(kg·d-1)=(总喂料量-剩料量)/试验天数；
料重比=耗料量/增重；
腹泻率(%)=(腹泻头数×腹泻天数) ÷(试验猪数×试验天数) ×100。
1.5.2 营养物质表观消化率指标 测定方法参考张丽英主编的第四版《饲料分析及饲料质量检测技术》[9]。养分表观消化率(%)=(食入养分-粪中养分)/食入养分×100。
1.5.3 血液生化指标测 用试剂盒测定血糖(GLU)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、碱性磷酸酶(AKP)、谷草转氨酶(ALT)及谷丙转氨酶(AST)，试剂盒由南京建成生物科技有限公司生产制造，严格遵守操作规范。用原子吸收光谱法测血清锌含量。
1.5.4 饲料样、粪样、血清、肌肉、骨胳、毛样及器官中锌含量的测定 采用浓硝酸和高氯酸湿法处理样品，按照张丽英主编的《饲料分析及饲料质量检测技术》[9]中的原子吸收光谱法测定，波长为213.8 nm。
1.6 数据统计与分析用Excel 2010进行数据整理，采用SPSS 22.0版软件进行单因子方差分析(one-way ANOVA, LSD)，并用Duncan氏多重比较，结果以“平均值±标准差”表示，以P < 0.05为显著性判断标准。
2 结果 2.1 不同锌源及水平对生长猪生长性能及腹泻率的影响由表 3可知，对照组与试验组在日增重、料重比及腹泻率方面均无显著差异(P>0.05), 其中试验Ⅱ组日增重最高，料重比最低，但与其他两组差异不显著(P>0.05)。
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表 3 不同锌源及水平对生长猪生长性能及腹泻率的影响 Table 3 Effects of different zinc sources and levels on growth performance and diarrhea rate of growing pigs |
由表 4可知，三组之间CP、EE、CF、Ash及P表观消化率差异均不显著(P＞0.05)；试验组Ca消化率显著高于对照组(P＜0.05)；试验Ⅰ组锌表观消化率显著高于其余两组(P＜0.05)，对照组与试验Ⅱ组差异不显著(P＞0.05)。
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表 4 不同锌源及水平对生长猪营养物质表观消化率的影响 Table 4 Effects of different zinc sources and levels on nutrient apparent digestibility of growing pigs |
由图 1可知，对照组、试验Ⅰ组和Ⅱ组三组间粪锌的水平均差异极显著(P＜0.01)，其中，试验Ⅰ组和Ⅱ组粪锌水平分别比对照组显著降低了21.65%和30.87%(P＜0.01)。
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图注上方不同大写字母表示差异显著(P＜0.01)。 On the top of the column, values with different capital letter superscripts mean significant difference (P < 0.01). 图 1 不同锌源及水平对粪锌含量的影响 Fig. 1 Effect of different zinc sources and levels on fecal zinc content |
由表 5可知，试验中不同锌源及水平对生长猪血清中GLU、TP、ALB、TG、TC、AKP、UN及AST等指标影响均不显著(P＞0.05)；对照组血清中ALT活性显著高于试验组(P＜0.05)；试验Ⅰ组GLB水平显著高于对照组和试验Ⅱ组(P＜0.05)。
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表 5 不同锌源及水平对生长猪血清指标的影响 Table 5 Effects of different zinc sources and levels on serum parameters of growing pigs |
由表 6可知，各组间肝、肾、胰、脾、骨骼、毛发及背最长肌的锌含量无显著差异(P＞0.05)；试验Ⅰ组和Ⅱ组血清锌浓度显著高于对照组(P＜0.05)。
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表 6 不同锌源及水平对生长猪组织器官锌沉积量的影响 Table 6 Effects of different zinc sources and levels on Zn accumulation in organs and tissues of growing pigs |
锌在动物生长过程中具有重要的作用，生产实践中，动物缺锌易出现食欲减退、生长缓慢的症状；而高锌虽对控制腹泻有明显效果，但长期过量添加也会损害机体健康，造成锌源浪费，污染环境[10-12]。研究证明，有机锌在较低水平时可以满足猪的需要[13-14]。本试验结果表明，锌水平为40~60 mg·kg-1的聚天门冬氨酸锌组与锌水平为80 mg·kg-1的硫酸锌组的ADG、料重比均无显著差异，说明以聚天门冬氨酸锌为锌源提供较低水平的锌即可满足猪的生长需要。刘春雪等[15]发现，不同水平的甘氨酸锌和硫酸锌对生长猪的生长性能影响不显著，其中，低水平甘氨酸锌组料肉比最低，日增重最高，说明低水平有机锌可以满足生长需要，这与本试验结果相似；任善茂等[16]研究表明，降低饲粮中的Cu、Zn水平对猪的生长性能影响不显著。Xie等[17]研究发现，低浓度Zn-Met对断奶仔猪的生长性能影响不显著，动物对锌的吸收能力是有限的，高浓度锌并不能被机体更多地吸收，更多的是发挥抑菌的作用[18]。通常认为，生长育肥阶段的猪消化功能逐渐完善，适应能力增强[19]，但由于转群、更换饲料等应激，也会出现生产减缓、腹泻等问题。本试验发现，各试验组生长猪的腹泻率均较低，群体健康状况良好，其中锌水平为60 mg·kg-1的聚天门冬氨酸锌组腹泻率最低，聚天门冬氨酸锌可以形成物理屏障阻碍病原菌在肠道黏膜附着，抑制有害微生物生长[20]。
3.2 聚天门冬氨酸锌对生长猪营养物质表观消化率的影响表观消化率是动物对营养物质吸收效果最直观的反映，锌在充足的情况下可以保障动物机体的正常发育，锌本身并不能明显地提高动物对常规养分的吸收能力。本试验发现，随着饲粮中锌源及水平的变化，试验组与对照组CP、CF、Ash及EE的表观消化率无显著差异，表明饲粮中聚天门冬氨酸锌组锌添加水平为40 mg·kg-1时，即可满足试验动物需要。龙丽娜[21]研究表明，羟基蛋氨酸螯合锌添加水平与NRC(2012)推荐添加量相比降低60%时，Zn和P的消化率显著提高；任善茂等[16]报道，降低Cu、Zn水平对其表观消化率有一定的改善作用；本试验中当聚天门冬氨酸锌组锌的添加量为硫酸锌组锌水平的75%和50%时，改善了试验组Ca和P的消化率。同时，本试验还发现，60 mg·kg-1聚天门冬氨酸锌组锌的消化率显著高于高水平的无机锌组，与龙丽娜[21]报道结果相似，但与刁照希[14]报道结果不同，说明锌的消化趋势并不是固定的，不同锌源会得出不同的结果。
3.3 聚天门冬氨酸锌对锌排放量的影响粪污处理是养殖业面临的难题之一，其中，重金属微量元素的降解处理过程更加困难，动物对微量元素的吸收效率是大致稳定的，过量添加只能随粪便排出。研究表明，饲粮中锌的浓度与粪中锌水平呈正相关，饲粮中的锌通过富集效应导致粪锌水平更高，粪锌在土壤中的富集，导致其在植物体内的富集，这种富集对植物、动物和人都有危害[22-26]。研究表明，螯合物中微量元素的生物学效价比相应的盐类要高，从螯合物分子结构可以看出，它具有与小肽类似的结构。聚天门冬氨酸对金属离子有极强的络合能力，聚天门冬氨酸锌为单环配体+结晶水，螯合率可高达97.1%，化学稳定性好[7]。本试验发现，聚天门冬氨酸锌组锌的添加水平为40和60 mg·kg-1时，粪中锌的水平分别比对照组显著降低了30.87%和21.65%，说明聚天门冬氨酸锌有较高的吸收率和生物利用率，对减少锌排放、降低土壤污染风险具有重要的作用；同时，聚天门冬氨酸本身是可完全降解的绿色肥料增效剂，对改良土壤、促进植物生长有良好的效果[27]，但聚天门冬氨酸锌在土壤中的迁移规律还需要进一步探究。
3.4 聚天门冬氨酸锌对生长猪血清指标的影响血清生化指标是判断动物机体代谢水平和健康状况的重要参考。GLU是判断机体能量代谢和猪群健康度的重要指标，正常情况下GLU保持动态平衡；TP含量直接反映了动物的营养、生长发育及体内蛋白质合成代谢状况[19]；ALB由肝实质细胞合成，可以维持血浆胶体渗透压，同时也是血浆中主要的载体；GLB具有免疫功能，可以反映出试验动物的免疫力[28]。本试验发现，聚天门冬氨酸锌与硫酸锌对GLU、TP、ALB及UN没有显著影响，进而反映出锌对饲粮中蛋白质和能量代谢影响较小，这与陈亮等[28]研究结果一致，本试验还发现，聚天门冬氨酸锌添加量为60 mg·kg-1时，显著提高了GLB水平，造成该结果的相关机制还需要进一步研究。TC可以反映脂肪组织发育和脂肪沉积能力, 其含量降低表示脂肪沉积能力减弱，TG可以反映动物机体对脂类的吸收代谢能力，本试验结果表明，锌种类和水平对TC和TG水平无显著影响。AKP是含锌的金属酶，AKP活性与机体锌含量有着直接的关系，本试验降低饲粮中的锌水平，对各组血清碱性磷酸酶活性影响不显著，这与Kuang等[29-31]在研究有机锌减量中的结果相似。血清ALT和AST活性的高低是反映动物机体应激程度、蛋白质合成与分解状况、肝和心受损程度的敏感指标[32-34]，正常时，血清中的AST含量较低。本试验发现，聚天门冬氨酸锌组对AST活性影响不显著，但ALT的活性显著降低，通常肝、心肌细胞发生病变时，ALT活力增多[35]，通过AST和ALT活力可以间接表明聚天门冬氨酸锌对肝、心肌细胞的健康状况有一定的改善作用。
3.5 聚天门冬氨酸锌对生长猪组织器官锌沉积量和血清锌水平的影响锌在动物体内广泛分布，其中，骨骼、肝、肌肉、皮、毛发等器官中的含量较高，其他组织含量较接近。本研究表明，猪体内肝、骨骼和毛发中锌含量较高，其次为背最长肌、肾、脾和胰。猪体组织中锌含量与日粮中锌含量和锌的添加形式有关，不同形式的锌在动物体内的吸收利用率不同，锌在动物体内的转运、贮存及利用，主要以有机态结合，无机态锌要经过电离、崩解等转化，才能被机体所利用。本研究中，聚天门冬氨酸锌组和硫酸锌组肝、肾、胰、脾、骨骼、毛发及背最长肌的锌沉积量各组间差异不显著(与牛现琇等[32]报道一致)，且都在猪的正常生理值范围内；刘婉盈[35]研究发现，有机锌和无机锌在肝和肾中锌沉积量差异不显著，但在胰中差异显著，本研究中有机锌组的锌在胰中的沉积量有上升的趋势，但未达差异显著水平，原因可能是不同有机锌源的配体及锌的水平不同等。另外，血清锌也反映了锌的吸收率和利用率，本研究表明，低锌水平的聚天门冬氨酸锌组血清锌的浓度均显著高于高锌水平的硫酸锌组，说明，聚天门冬氨酸锌的吸收率高于硫酸锌，牛现琇等[32]发现，蛋氨酸锌组(锌水平40 mg·kg-1)生长猪血清锌水平显著高于硫酸锌组(锌水平80 mg·kg-1)，与本研究报道一致。以上说明，本试验条件下，锌水平为40~60 mg·kg-1的聚天门冬氨酸锌组锌的利用率高于锌水平为80 mg·kg-1的硫酸锌组。
4 结论 4.1本试验条件下，40~60 mg·kg-1的聚天门冬氨酸锌组与锌水平为80 mg·kg-1的硫酸锌组生产性能无显著差异，饲粮中添加40 mg·kg-1聚天门冬氨酸锌(以锌元素计)即可满足该阶段猪的生长需要，并提高了Ca、P和锌的表观消化率。
4.2饲粮中添加40 mg·kg-1聚天门冬氨酸锌代替80 mg·kg-1硫酸锌可以显著降低粪中锌的含量，对血清指标和组织器官锌沉积量无显著影响，但显著提高了血清锌水平，提示聚天门冬氨酸锌的生物利用率高于硫酸锌。
4.3综合得出，日粮锌水平为40 mg·kg-1(以聚天门冬氨酸锌为锌源)即可以满足生长猪的营养需要，并减少锌排放，对环保具有重要意义。
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