植酸是植物性饲料中天然存在的一种抗营养因子,Sebastian等^[1]发现,植酸不仅结合植物饲料中的Cu、Ca、P形成动物难以利用的稳定螯合物,而且也是一种活性阴离子,能与锌及其他二价和三价金属阳离子结合形成不溶性的复合物,因此影响单胃动物对这些金属离子的消化与吸收。Lönnerdal等^[2]和Zhou等^[3]报道,饲料中植酸显著影响单胃动物对锌等矿物元素的利用率。植酸酶能水解植酸盐复合物,并释放出与植酸结合的金属阳离子,因而添加植酸酶能够提高微量元素的利用率。目前,有关饲料中添加植酸酶对肉鸡锌吸收和利用影响的研究主要集中在低磷日粮方面。许多研究^{[1, 4, 5, 6]}证实,在肉鸡饲料中添加微生物植酸酶显著改善锌的利用效率;但也有一些研究^[7]结果与此不同。系统评定植酸酶对磷充足日粮中锌代谢,特别是有机锌源生物利用率影响的研究报道较少。在玉米-豆粕型日粮中,有机锌源生物利用率高于无机锌源的机制就是有机锌源的吸收和沉积不受饲料中植酸的影响^{[8, 9]}。固始鸡是我国特有的地方品种之一,饲粮中添加植酸酶对该品种锌源生物学利用率的影响研究尚未见报道。本研究探讨了不同锌源和锌水平饲粮中添加植酸酶对固始鸡和AA肉鸡锌生物利用率的影响,为微量元素锌在我国地方鸡种日粮中的合理应用提供科学依据。

试验采用完全随机设计,选择各800只固始鸡和AA肉鸡公雏,各分为添加或不添加微生物植酸酶的2个对照组和18个处理组,每个处理组4个重复,每个重复10只鸡。固始鸡对照组和AA肉鸡对照组饲喂相同的基础日粮,其他处理组在基础日粮中分别添加硫酸锌(ZnSO₄ · H₂O)、氧化锌(ZnO)和氨基酸络合 锌(ZnAA),各种锌源的添加量均为30、60和120 mg · kg^-1(以锌计),微生物植酸酶的添加量为500 FTU · kg^-1。

以玉米-豆粕为基础配制日粮,营养水平参照美国NRC(The National Research Council,NRC,1994)肉用仔鸡的营养需要,日粮组成及营养成分见表 1。饲料级硫酸锌和氧化锌由四川隆达畜牧科技有限公司生产,锌含量(实测值)分别为34.44%和79.41%。氨基酸络合锌由美国Zinpro公司提供,锌含量10%。微生物植酸酶由北京挑战集团生物科技有限公司提供,酶活性5 000 FTU · g^-1。添加的锌和植酸酶均取代饲料中等量的玉米粉。

1日龄快长型D系固始鸡公雏(固始三高集团提供)和AA肉鸡公雏(购自开封正大种鸡场)各900只(为防止试验分组前雏鸡出现死亡或残次,每个品种第1周多饲养100只),按Emmert等^[10]的方法饲喂基础日粮至6日龄末,以消耗来自母体的锌。6日龄末饥饿12 h后称个体体质量,剔除弱小雏鸡。按体质量分布将1 600只鸡均匀分成40个处理组,各处理组具有一致的初始体质量。为减少污染,试验用笼具为不锈钢材料,饲槽和饮水设备为塑料制品。饮水中未检测出锌(小于1×10^-9 μg · mL^-1)。肉鸡饲养和免疫按正常程序进行,每天保持23 h光照。

在雏鸡2、3、4、5和6周龄末记录采食量并空腹12 h后称体质量,并从每个重复中各选取1只体质量接近本重复平均值的鸡颈部放血宰杀。收集肝脏样品,剥离左侧胫骨于-20 ℃冰箱保存,用于测定锌含量。每周按重复为单位收集粪便,混匀称质量后,取1/10于70 ℃在恒温烘箱中烘干,回潮12 h后装入聚乙烯瓶中保存,用于测定锌含量(同时记录各重复的粪便水分含量)。

将胫骨先用去离子水冲洗干净,煮沸约10 min,去除软组织后再用去离子水冲洗干净,105 ℃烘至恒质量,回潮12 h备用。称取一定量的鸡粪样品及整个胫骨550 ℃灰化12 h;如仍有炭粒则滴加浓硝酸使残渣湿润,加热烘干后再灰化至无炭粒。灰分用盐酸溶解、标定。

肝脏中锌含量测定:采用湿消化法。称取约1 g肝脏样品置于凯氏烧瓶中,加入12 mL AR(analytical reagent)级硝酸消化16 h,加入AR级高氯酸6 mL,置控温电炉上消化至无白烟且无回流时冷却、标定。以上标定好的样品用原子吸收分光光度计(日立公司Z-2000型)火焰法测定锌含量。

采用SPSS 11.0软件中的混合线性模型进行统计分析。植酸酶、品种、锌源、水平、周龄、植酸酶×品种、植酸酶×锌源、植酸酶×锌水平、品种×锌源、品种×锌水平、锌源×锌水平作为固定效应,鸡作为随机效应,各个周龄作为重复测量,体增质量、胫骨、肝脏及粪锌浓度作为协变量。

从表 2和表 3可以看出:在2~3周龄、4~6周龄和2~6周龄生长阶段,添加植酸酶极显著提高固始鸡和AA肉鸡的体增质量。在各生长阶段,固始鸡体增质量极显著低于AA肉鸡。

添加微生物植酸酶后,不同锌源对固始鸡和AA肉鸡各阶段体增质量的影响尽管统计上的P值大于0.05(分别为0.066、0.069和0.056),但方差分析锌源间仍有显著关系,显示微生物植酸酶添加使锌源间的显著差异关系比未添加时减弱。

不同锌水平对固始鸡和AA肉鸡体增质量有极显著的影响,其中在2~3周龄时,添加60 mg · kg^-1锌的体增质量极显著高于其他添加水平;在4~6、2~6周龄阶段,添加120 mg · kg^-1锌的体增质量极显著高于其他添加水平。

在4~6周龄和2~6周龄阶段,植酸酶×品种存在显著互作,而在各个阶段植酸酶×锌源间不存在显著互作。在2~3周龄阶段,植酸酶×锌水平存在显著互作,而在4~6周龄和2~6周龄生长阶段没有显著互作。在各个阶段,品种×锌源、品种×锌水平均存在显著互作,而锌源×锌水平互作不显著。

分品种的混合线性模型统计分析显示:微生物植酸酶添加对固始鸡2~6周龄阶段体增质量的提高效果小于AA肉鸡,固始鸡体增质量提高1.29%,而AA肉鸡则提高3.59%。品种×锌源、品种×水平互作分析显示,3种锌源对固始鸡的体增质量没有显著差异,而对于AA肉鸡,氨基酸络合锌的添加效果显著好于氧 化锌(P<0.05);固始鸡60和120 mg · kg^-1 锌添加水平间体增质量没有显著差异,而AA肉鸡120 mg · kg^-1锌添加水平体增质量显著高于60 mg · kg^-1锌添加水平(P<0.05)。

由表 4可见:饲料中添加植酸酶可极显著提高固始鸡和AA肉鸡肝脏中的锌浓度(P<0.01),提高幅度达4.35%。固始鸡肝脏锌浓度极显著高于AA肉鸡。锌源显著影响肝脏中锌浓度,锌源间差异极显著,其中以添加氨基酸络合锌最高,然后依次为ZnSO₄ · H₂O、ZnO。饲料中锌添加水平极显著影响固始鸡和AA肉鸡肝脏中锌浓度,随着添加水平的增加,肝脏中锌浓度显著升高(P<0.05)。周龄极显著影响肝脏中锌浓度,各周龄之间差异极显著,其变化为随着周龄的增加肝脏锌浓度显著降低。植酸酶×品种、植酸酶×锌源、品种×锌源不存在显著互作效应。植酸酶×锌水平、品种×锌水平、锌源×锌水平互作对固始鸡和AA肉鸡肝脏中锌浓度影响显著。其中植酸酶×锌水平互作显示,当饲料中锌添加水平为0、30和60 mg · kg^-1时,微生物植酸酶添加显著提高肝脏中锌浓度,而当添加水平达到120 mg · kg^-1时,微生物植酸酶的添加并未显著影响肝脏中锌浓度。

表 4中数据表明:饲料中添加植酸酶极显著提高固始鸡和AA肉鸡胫骨锌浓度,总体提高了3.47%。固始鸡胫骨中锌浓度极显著高于AA肉鸡(P<0.01)。不同锌源极显著影响胫骨锌浓度,其中不同锌源之间胫骨中锌浓度差异极显著,其中以添加硫酸锌最高,然后依次为ZnAA、ZnO。锌添加水平极显著影响胫骨锌浓度,不同锌添加水平之间胫骨锌沉积差异极显著。其变化会随着添加水平的升高而显著增加(P<0.05)。周龄极显著影响胫骨锌浓度,随着周龄的增加,锌浓度极显著降低。

植酸酶×品种、植酸酶×锌源不存在显著互作效应,而植酸酶×锌水平存在显著互作效应。品种×锌源、品种×锌水平、锌源×锌水平均存在互作。植酸酶×锌水平互作分析显示:对照组和低水平锌添加组添加植酸酶后,胫骨锌浓度提高的幅度大于高水平锌添加组,如对照组固始鸡和AA肉鸡分别提高了10.09%和9.33%;而添加120 mg · kg^-1锌水平时,固始鸡和AA肉鸡只提高了0.49%和1.71%。

由表 4还可以看出:饲料中添加微生物植酸酶极显著降低固始鸡和AA肉鸡粪中锌含量,粪锌浓度降低了20.37%。在同锌源和同水平添加时,固始鸡粪中锌含量极显著高于AA肉鸡(P<0.01),固始鸡比AA肉鸡高3.91%。不同锌源显著影响肉鸡粪中锌含量,其中与添加氧化锌相比,添加硫酸锌和氨基酸络合锌可极显著降低粪中锌含量。饲料中锌添加水平显著影响粪中锌含量,随着锌添加水平提高,粪锌浓度极显著提高。周龄显著影响固始鸡和AA肉鸡粪中锌含量,随着周龄增加,粪锌含量极显著升高。

植酸酶×品种、植酸酶×锌源对粪中锌浓度不存在显著互作效应,但植酸酶、品种、锌源均与锌添加水平对粪锌浓度存在显著互作效应。

植物性饲料中大多数的磷以植酸磷的形式存在,因而不能被单胃动物利用。在小肠pH条件下,植酸以多聚阴离子成分与饲料中的钙、铜、锰、锌等二价或三价阳离子结合形成不溶性络合物,降低其生物利用率。植酸酶能将饲料中的植酸及其络合物分解为能被畜禽利用的无机磷和肌醇,解除对磷、钙、微量元素、蛋白质、维生素等营养物质的结合作用,提高动物的生产性能。研究证明,微生物植酸酶添加到饲料中可提高肉鸡的体增质量,Cufadar等^[11]在低水平有效磷饲料中添加4水平植酸酶和3水平锌后发现,植酸酶水平×添加锌水平对体增质量有显著互作,0水平锌和最大1 500 FTU · kg^-1植酸酶添加时获得最佳体增质量。Ao等^[12]报道,在添加了不同水平的有机锌饲料中添加500 FTU · kg^-1植酸酶,显著提高了饲料采食量和体增质量,对饲料利用率没有显著影响;植酸酶×添加锌水平互作显著影响体增质量,低水平锌添加处理中添加植酸酶显著提高体增质量。我们的研究结果与上述报道相似,添加植酸酶显著提高固始鸡和AA肉鸡的体增质量,但在改善程度上,2个品种有显著差异,AA肉鸡好于固始鸡;植酸酶×锌水平互作仅对2~3周龄体增质量有显著影响。与以上研究结果不同,Mohanna等^[13]及Zhou等^[14]报道,饲料中添加微生物植酸酶对肉鸡体增质量没有显著影响。

本试验的目的之一是在不同锌源的饲粮中添加植酸酶从而观察锌源对植酸酶作用效果的影响。本试验结果表明:固始鸡肝脏、胫骨和粪便中锌的沉积均极显著高于AA肉鸡,添加植酸酶可极显著提高肝脏、胫骨中锌的含量,显著降低肉鸡粪中锌浓度。植酸酶×品种、植酸酶×锌源对肝脏、胫骨和粪便中锌的沉积均不存在显著互作效应,这些结果提示不同品种、不同锌源对植酸酶的添加效果没有影响,揭示植酸酶对植酸络合物的解离作用受到许多因素的影响,如饲料中能量水平^[15]、有效磷水平^[16]等。关于植酸酶添加对有机与无机锌源代谢的影响,戴求仲等^[17]发现,锌源也会影响植酸酶的添加效果,不加植酸酶的肉鸡日粮中,氨基酸锌的利用率明显高于硫酸锌;当日粮添加植酸酶时,氨基酸锌的相对生物利用率明显降低。Swiatkiewicz等^[18]得出了相似的结论,他们在小麦-豆粕日粮中添加等级水平的硫酸锌和氨基酸络合锌,以硫酸锌为标准,分别以体增质量、饲料利用率、胫骨锌含量、胫骨灰分锌含量和胫骨总锌含量为评定指标,添加植酸酶后,氨基酸络合锌的相对生物利用率降低。这可能是植酸酶的添加提高了硫酸锌的吸收利用率。Wedekind等^[19]和Sandoval等^[9]报道,有机锌不与饲料中的植酸结合,而无机锌的消化吸收受饲料中植酸的影响,因此,在含有植酸的玉米-豆粕型日粮中,有机锌的生物利用率高于无机锌,在无植酸存在的纯合日粮中,无机锌与有机锌具有相似的生物利用率。关于添加微生物植酸酶对不同锌源利用率影响的试验研究仍十分缺乏,因此关于不同锌源对植酸酶的作用效果需要进一步研究。Jondreville等^[20]报道,饲料中添加微生物植酸酶降低粪中锌含量10%以上,这与我们的结果相似。

锌的添加水平可影响植酸酶的作用效果。本试验结果表明:随着锌水平的增加,固始鸡和AA肉鸡平均日增质量也随着增加。肝脏和胫骨中锌浓度也具有同样的趋势。此外,对于肝脏、胫骨和粪中锌含量,植酸酶与添加水平存在互作效应,表明锌添加水平可影响植酸酶的作用效果。然而,高锌可抑制鸡饲料中植酸酶的添加效果。Augspurger等^[21]研究发现,肉鸡日粮添加高剂量的锌(800 mg · kg^-1)会使植酸酶在肉鸡日粮中的添加效果降低。Mohanna等^[13]报道,微生物植酸酶和植物植酸酶在低锌日粮中提高肉鸡胫骨锌水平,再添加高剂量锌时没有显著影响。Viveros等^[16]得出相似结论,饲料中添加植酸酶显著提高了肉鸡锌组织沉积。戴求仲等^[17]也证实,肉仔鸡饲喂低锌日粮时,日粮添加植酸酶可以显著提高肉仔鸡的体增质量、饲料转化率及胫骨锌含量,但随着锌添加水平的提高,植酸酶的添加效果逐渐减小。但是,本试验中并没有观察到高水平的锌对植酸酶具有抑制效果,这可能与本试验锌的添加剂量并不是很高(120 mg · kg^-1),从而没有表现出抑制效果有关。Maenz等^[22]认为,锌是植酸酶水解植酸磷反应过程中潜在的抑制 剂。Champagne等^[23]通过质谱结构分析发现:Zn²⁺能与植酸的第5位点结合,并与植酸以(3.5~4.0) ∶ 1 的摩尔比形成不溶性盐,1个Zn²⁺能与2个植酸分子结合形成桥链。Erdman^[24]及Morris等^[25]研究发现:除锌外,钙、铁、锰和镁等离子也可与植酸盐结合。高钙使得锌与植酸的负面效应增加,因此,饲料中多种成分影响植酸酶对锌吸收、利用的效果。

本研究结果显示:饲料中添加微生物植酸酶显著提高固始鸡和AA肉鸡肝脏及胫骨中的锌浓度,提高幅度与饲料中锌添加水平显著相关,饲料中锌水平越低,提高效果越显著。饲料中添加微生物植酸酶显著降低固始鸡和AA肉鸡粪便中锌含量,植酸酶×饲料锌水平对粪便中锌含量存在显著互作。