不同水平的無機及有機復合微量元素對蛋黃及排泄物中微量元素含量的影響

薛 穎 董曉芳 佟建明

(中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193)

錳(Mn)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、硒(Se)是保證蛋雞健康生長及高效生產(chǎn)所必需的微量元素。微量元素在動物機體組織或器官中沉積，其中在蛋殼中的沉積含量受到微量元素添加水平及添加形式以及包括生理因素在內(nèi)的許多因素的影響［1］。該研究發(fā)現(xiàn)，雞蛋中 Fe的含量在 20.34～23.76 mg/kg 之 間，Mn 的 含 量 在 0.392～0.482 mg/kg之 間，Zn 的 含 量 在 15.97 ～16.93 mg/kg之間［1］;Elmadfa 等［2］研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雞蛋鮮樣中 Cu 的含量在0.5～2.3mg/kg 之間，Mn的含量為 3 mg/kg，Zn的含量為 13.5 mg/kg。此外，血液中微量元素含量與家禽健康密切相關(guān)，是衡量微量元素生物利用率的指標之一。Mondal等［3］研究結(jié)果表明，給42日齡肉雞飼喂蛋白鹽及硫酸鹽形式的Cu，其血漿中Cu的含量分別為0.45、0.51 mg/kg，Mn、Fe、Zn 等微量元素沒有顯著變化。家禽羽毛中微量元素含量雖不能夠作為衡量微量元素生物利用率的指標，但其含量的高低會對環(huán)境造成一定的影響，目前有技術(shù)能夠利用羽毛將其運用于飼料加工生產(chǎn)中［4］，因此研究微量元素的沉積至關(guān)重要。隨著畜牧業(yè)及飼料工業(yè)的發(fā)展，過量添加微量元素給生態(tài)環(huán)境帶來了一定的影響。微量元素在消化道中的吸收率低，而添加高劑量時的吸收率更低，飼糧中Mn、Fe、Cu、Zn、Se等蛋雞營養(yǎng)物質(zhì)的過量添加，過量部分會隨排泄物排出體外進而在土壤中富集，造成資源浪費的同時對環(huán)境也造成了污染。袁建敏等［5］研究發(fā)現(xiàn)，以有機形式Cu部分或全部替代無機Cu，對排泄物中Cu排泄量無顯著影響，用有機形式Zn、Mn替代無機Zn、Mn均可一定程度降低排泄物中Cu的排泄量，在分別替代40%、33%無機微量元素時對排泄物中Zn、Mn的排泄量影響較小，而在原水平飼糧中添加有機微量元素則顯著增加了排泄物中微量元素的含量，由此說明微量元素對排泄物中微量元素排泄量的影響與飼糧中微量元素水平有關(guān)。綜上所述，蛋雞飼糧中添加高劑量的微量元素能夠增加雞蛋中微量元素的富集，食用后益于人的營養(yǎng)與健康，然而過量的微量元素會通過排泄物進入環(huán)境而造成污染。由于對環(huán)境污染關(guān)注度的增加，提高雞蛋微量元素富集的同時減少排泄物中微量元素殘留的研究就變得更加重要。因此，本試驗旨在研究蛋雞飼糧中添加不同水平的無機及有機復合微量元素時，蛋黃中各微量元素沉積和排泄物中微量元素殘留的變化情況，為確定理想添加劑量提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所需無機及有機微量元素種類及規(guī)格見表1。

表1 無機及有機微量元素規(guī)格Table 1 The specifications of inorganic and organic trace elements

1.2 試驗動物及基礎(chǔ)飼糧

試驗動物選用990只22周齡京紅1號開產(chǎn)蛋雞。試驗基礎(chǔ)飼糧以玉米、豆粕和棉籽粕為主要原料，不添加微量元素，參考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。

1.3 試驗設(shè)計與飼養(yǎng)管理

選取990只22周齡的京紅1號蛋雞隨機分為11組，每組6個重復，每個重復15只雞。1組為對照組，飼喂基礎(chǔ)飼糧，飼糧中不添加復合微量元素(Mn、Fe、Cu、Zn、Se);2～6 組(無機組)在基礎(chǔ)飼糧中補充添加水平分別為NRC(1994)推薦需要量的25%、50%、75%、100%、125%復合無機微量元素，7～11組(有機組)添加水平分別為 NRC(1994)推薦需要量的 25%、50%、75%、100%、125%復合有機微量元素。其中 Mn、Fe、Zn、Se添加水平參照NRC(1994)的蛋雞營養(yǎng)需要標準，Cu添加水平參照NRC(1994)的肉雞營養(yǎng)需要標準。各組飼糧中微量元素添加水平與實測值見表3。試驗期為24周。

飼養(yǎng)試驗在中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所昌平試驗基地進行，采用3層層疊式籠養(yǎng)，每籠3只雞，每日喂料3次，自由采食和飲水。采用光照程序控制器控制，光照16 h，自動控溫、供暖、通風。

1.4 測定指標

1.4.1 飼糧微量元素含量

采取飼糧樣品約1 kg，采用四分法取樣約500 g，用粉碎機粉碎過40目篩，置于封口袋中陰涼干燥處密封保存，待測。樣品前處理采用美國CEM高通量密閉消解系統(tǒng)(CEM-MARS 5)。稱取飼糧樣品0.10～0.15 g置于消化管中，加入硝酸6 m L預消解1 h。再加入2 m L雙氧水，待反應30 min后將消化管蓋擰開排出氣體，蓋緊管蓋后將消解管對稱放置于轉(zhuǎn)盤上。反應管裝好后將轉(zhuǎn)盤安放于儀器腔體中，編輯方法，按start/pause鍵開始消解程序。消解程序完成后，將消解管取出置于電熱消解器趕酸45～50 m in，冷卻后使用超純水定容稀釋500倍。將處理好的樣品溶液使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent 7700 ICP-MS)進行微量元素 Fe、Mn、Zn、Cu、Se 含量的檢測。

表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎(chǔ))Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.4.2 雞蛋中微量元素沉積量

試驗期間，每4周以重復為單位每個重復隨機采集5枚雞蛋，分離蛋黃并將每個重復的5枚雞蛋的蛋黃混合均勻。稱取蛋黃樣品約0.4 g，樣品前處理及含量檢測方法同上。

1.4.3 蛋雞排泄物中微量元素排泄含量

試驗期間，每4周以重復為單位采集蛋雞排泄物，混合均勻后取500 g左右制備風干樣品，用粉碎機粉碎過40目篩，置于封口袋中陰涼干燥處密封保存，待測。稱取排泄物樣品約0.2 g，樣品前處理及含量檢測方法同上。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

不同水平間無機、有機復合微量元素對蛋黃及排泄物中微量元素含量的影響采用SAS 9.2軟件ANOVA程序進行方差分析，用Duncan氏法進行組間多重比較，同一水平下無機與有機復合微量元素對蛋黃及排泄物中微量元素含量的影響采用t檢驗進行分析，以 P＜0.05為差異顯著水平。試驗結(jié)果以“平均值(means)±標準差(SD)”來表示。

2 結(jié)果

2.1 飼糧中微量元素含量

試驗各組飼糧中微量元素添加水平與實測值見表 3。Mn、Fe、Cu、Zn、Se 標準需要量參照 NRC(1994)推薦需要量(采食量110 g/d)，分別為20、45.00、6.0、34.0、0.050 0 mg/kg。由表 3 可知，不添加任何微量元素的對照組飼糧中，Mn水平為23.29 mg/kg已達到NRC(1994)中 Mn的推薦需要量 20 mg/kg，F(xiàn)e水平為 209.57 mg/kg遠高于NRC(1994)中Fe的推薦需要量45.00 mg/kg;在25%無機及有機組飼糧中，Cu和Zn水平(6.46、37.07 mg/kg;6.48、38.15 mg/kg)達 到 NRC(1994)中 Cu和 Zn的 推 薦 需 要 量(6.0、34.0 mg/kg);在50%無機及有機組飼糧中，Se水平為0.05 mg/kg達到NRC(1994)中Se的推薦需要量 0.05 mg/kg。

2.2 不同水平的無機及有機復合微量元素對蛋黃中M n、Fe、Cu、Zn、Se含量的影響

2.2.1不同水平的無機復合微量元素對蛋黃中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影響

由表4可知，與對照組相比，試驗第 4周100%、125%無機組蛋黃中Mn的含量極顯著增加(P＜0.01)，125%無機組試驗第12周蛋黃中 Mn的含量及試驗第20周蛋黃中Cu和Zn的含量顯著增加(P＜0.05);試驗第 4、8、12、16、20 周，蛋黃中Se的含量隨無機復合微量元素添加水平的增加而增加，且差異極顯著(P＜0.01)。

表3 飼糧中微量元素添加水平與實測值Table 3 Supplemental levels and measured values of trace elements in diets

表4 不同水平的無機復合微量元素對蛋黃中微量元素含量的影響Table 4 Effects of inorganic complex trace elements at different levels on trace elements concentrations of yolk mg/kg

續(xù)表4

2.2.2 不同水平的有機復合微量元素對蛋黃中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影響

由表5可知，與對照組相比，試驗第12周，50%、125%有機組蛋黃中Cu的含量顯著增加(P＜0.05)，50%有機組蛋黃中Zn的含量顯著增加(P＜0.05)，50%、75%、100%有機組蛋黃中 Se的含量顯著增加(P＜0.05)，其余試驗階段不同添加水平有機復合微量元素對蛋黃中 Mn、Fe、Cu、Zn、Se含量的影響差異不顯著(P＞0.05)。

表5 不同水平的有機復合微量元素對蛋黃中微量元素含量的影響Table 5 Effects of organic complex trace elements at different levels on trace elements concentration of yolk mg/kg

續(xù)表5

2.2.3 同一水平無機及有機復合微量元素對蛋黃中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影響

由表6可知，試驗第8周75%添加水平及試驗第12周100%添加水平下，無機組蛋黃中Mn的含量顯著高于有機組(P＜0.05);試驗第4周25%添加水平及試驗第20周75%添加水平下，有機組蛋黃中Fe的含量顯著高于無機組(P＜0.05);試驗第8周50%添加水平下，有機組蛋黃中Cu的含量顯著高于無機組(P＜0.05)，試驗第24周75%添加水平下，無機組蛋黃中Cu的含量顯著高于有機組(P＜0.05);試驗第 4周25%添加水平及第 8周50%添加水平下，有機組蛋黃中Zn的含量顯著高于無機組(P＜0.05)，第16周50%添加水平下，無機組蛋黃中Zn的含量顯著高于有機組(P＜0.05)，第24周75%添加水平下，無機組蛋黃中Zn的含量極顯著高于有機組(P＜0.01);試驗第4周100%添加水平下，無機組蛋黃中Se的含量顯著高于有機組(P＜0.05)，125%添加水平及試驗第 12周25%添加水平下，無機組蛋黃中Se的含量極顯著高于有機組(P＜0.01)。其余試驗階段，同一水平無機及有機復合微量元素對蛋黃中 Mn、Fe、Cu、Zn、Se沉積的影響差異均不顯著(P＞0.05)。

2.3 不同水平的無機及有機復合微量元素對排泄物中 M n、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影響

2.3.1 不同水平的無機復合微量元素對排泄物中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影響

由表7可知，與對照組相比，試驗第4、12周75%、100%、125%無機組，試驗第 8、24周 50%、75%、100%、125%無機組，試驗第16、20周各無機組排泄物中Mn的含量極顯著增加(P＜0.01);試驗第4周，25%、100%、125%無機組排泄物中 Fe的含量極顯著增加(P＜0.01)，試驗第20周，25%、100%無機組排泄物中Fe的含量顯著增加(P＜0.05);試驗第4、12周，排泄物中 Cu的含量隨添加水平的增加而增加，試驗第8、20周50%、75%、100%、125%無機組及試驗第 16、24周 75%、100%、125%無機組排泄物中Cu的含量極顯著增加(P＜0.01);試驗第 4、16、20、24 周 75%、100%、125%無機組及試驗第8周50%、100%、125%無機組排泄物中Zn的含量極顯著增加(P＜0.01);試驗第4、16、20周 75%、100%、125%無機組及試驗第8周100%、125%無機組排泄物中Se的含量極顯著增加(P＜0.01)。

表6 無機及有機復合微量元素對蛋黃中微量元素含量的影響Table 6 Effects of inorganic and organic complex trace elements on trace elements concentration of yolk mg/kg

2.3.2 不同水平的有機復合微量元素對排泄物中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影響

由表8可知，與對照組相比，添加不同水平有機復合微量元素極顯著增加試驗第4周(P＜0.01)、顯著增加第16周排泄物中Mn的含量(P＜0.05)，試驗第 8周 50%、75%、100%、125%有機組，試驗第20周75%、100%、125%有機組及試驗第24周100%、125%有機組排泄物中Mn的含量極顯著增加(P＜0.01);試驗第 4周 75%、100%、125%有機組排泄物中Fe、Cu的含量極顯著增加(P＜0.01);試驗第 20周 100%、125%有機組排泄物中Cu的含量極顯著增加(P＜0.01);試驗第4周125%有機組，試驗第16周、24周100%有機組及試驗第20周75%、100%、125%有機組排泄物中Zn的含量顯著增加(P＜0.05);試驗第4周，添加不同水平有機復合微量元素顯著增加排泄物中Se的含量(P＜0.05)，試驗第 8、24 周，添加不同水平有機復合微量元素極顯著降低排泄物中Se的含量(P＜0.01)。

表7 不同水平的無機復合微量元素對排泄物中微量元素含量的影響Table 7 Effects of inorganic complex trace elements at different levels on trace elements concentration of excreta mg/kg

續(xù)表7

表8 不同水平的有機復合微量元素對排泄物中微量元素含量的影響Table 8 Effects of organic complex trace elements at different levels on trace elements concentration of excreta mg/kg

續(xù)表8

續(xù)表8

2.3.3 同一水平無機及有機復合微量元素對排泄物中 Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影響

由表9可知，試驗第12周25%添加水平下，有機組排泄物中Mn的含量極顯著高于無機組(P＜0.01)，試驗第20周125%添加水平下，無機組排泄物中Mn的含量顯著高于有機組(P＜0.05);試驗第4周125%添加水平下，無機組排泄物中Fe的含量極顯著高于有機組(P＜0.01)，試驗第12周25%、50%添加水平下，有機組排泄物中Fe的含量極顯著高于無機組(P＜0.01);試驗第4周50%添加水平及試驗第20周125%添加水平下，無機組排泄物中Cu的含量顯著高于有機組(P＜0.05);試驗第16、24周75%添加水平下，無機組排泄物中Zn的含量顯著高于有機組(P＜0.05)，試驗第16周100%添加水平下，有機組排泄物中Zn的含量顯著高于無機組(P＜0.05);試驗第12周25%添加水平下，有機組排泄物中Se的含量顯著高于無機組(P＜0.05)。其余試驗階段，同一水平無機及有機復合微量元素對排泄物中 M n、Fe、Cu、Zn、Se沉積的影響差異均不顯著(P＞0.05)。

表9 無機及有機復合微量元素對排泄物中微量元素含量的影響Table 9 Effects of inorganic and organic com plex trace elements on trace elements concentration of excreta mg/kg

續(xù)表9

3 討論

3.1 不同水平無機復合微量元素對蛋黃及排泄物中微量元素含量的影響

Stahl等［6］研究指出，雞蛋中的微量元素主要沉積在蛋黃中，而蛋黃中微量元素的含量主要受微量元素間的相互作用及飼糧中微量元素添加水平及添加形式的影響。Inkee等［7］研究指出，在二價微量元素，如Fe、Zn、Cu之間存在相互作用，飼糧中添加Fe顯著增加蛋黃中Zn的含量。Sk rˇivan等［8］研究指出，飼糧中添加Cu極顯著降低蛋黃中Zn的含量，Cu與Zn間存在拮抗作用，而蛋黃中Fe的含量隨Cu、Zn含量的增加而增加，F(xiàn)e與Cu、Zn間存在協(xié)同作用。有關(guān)微量元素添加水平對蛋黃中微量元素沉積影響的研究指出，飼糧中分別添加無機的 Zn、Mn、Cu 為 60、60、10 mg/kg 能顯著提高蛋黃中 Zn、Mn、Cu 的含量［9］，飼糧中添加100 mg/kg硫酸鹽形式的Fe能夠提高蛋黃中Fe的含量，較對照組提高16.6%，而飼糧中Fe的添加水平從100 mg/kg增加到200 mg/kg并沒有增加蛋黃中Fe的含量，蛋黃中Se的含量隨飼糧中添加水平的增加而增加［10］。本試驗結(jié)果表明，添加NRC推薦需要量的125%無機復合微量元素在部分試驗階段能夠提高蛋黃中Mn、Cu、Zn的含量，說明當無機復合微量元素添加水平在一定范圍內(nèi)(NRC推薦需要量的25%～100%)時，增加微量元素添加水平并不會顯著提高蛋黃中Mn、Cu、Zn的含量沉積，此外，蛋黃中Se的含量隨飼糧中添加水平的增加而增加，這與Mabe等［9］的研究結(jié)果一致。

當微量元素飼喂過量時，金屬元素滲入土壤并通過廢水排放從而威脅水源。Burkett等［11］、Buff等［12］研究表明，降低微量元素添加水平可有效減少微量元素的糞排泄量。本研究結(jié)果表明，添加NRC推薦需要量的75%、100%、125%無機復合微量元素增加排泄物中Mn、Cu、Zn、Se的含量。因此，綜合無機微量元素在蛋黃及排泄物中的含量，蛋雞飼糧中添加 NRC推薦需要量的25%、50%的無機復合微量元素能夠保證蛋黃中微量元素含量不減少的同時避免排泄物中微量元素的排泄過量。

3.2 不同水平有機復合微量元素對蛋黃及排泄物中微量元素含量的影響

大量研究指出，飼糧中添加有機形式的Mn、Fe、Cu、Zn、Se能夠增加雞蛋中各微量元素的含量［10，13-14］，此外，Dobrzanski 等［1］研究結(jié)果表明，飼糧中添加有機形式的Fe和Mn沒有顯著增加雞蛋中微量元素的含量，這與本試驗結(jié)果一致。本試驗結(jié)果表明，蛋黃中Fe、Mn的含量在整個試驗階段差異不顯著，而只在試驗第12周添加有機復合微量元素會對蛋黃中Cu、Zn、Se的含量產(chǎn)生影響，Inkee等［7］研究也指出，蛋雞飼糧中添加高水平的Cu、Zn不能顯著增加雞蛋中這幾種微量元素的含量。

Lee等［15］研究表明，螯合態(tài)的 Cu、Zn 在低劑量時不影響斷奶仔豬和肉仔豬生產(chǎn)性能且能維持血清中微量元素含量，并顯著降低排泄物中Cu、Zn的含量。本試驗結(jié)果表明，添加NRC推薦需要量的75%、100%、125%有機復合微量元素增加排泄物中 Mn、Fe、Cu、Zn的含量。因此，蛋雞飼糧中添加NRC推薦需要量的25%、50%的有機復合微量元素能夠保證蛋黃中微量元素含量不減少的同時避免排泄物中微量元素的排泄過量。

3.3 同一水平無機及有機復合微量元素對蛋黃及排泄物中微量元素含量的影響

有關(guān)微量元素螯合物吸收機制存在2種假說［16］。一種是螯合微量元素以內(nèi)源形式被吸收，在吸收過程中金屬原子保持在一定范圍內(nèi)由有機分子結(jié)構(gòu)及自由基進行保護;另一種假說是有機分子能夠阻止例如硫酸鹽、磷酸鹽等復合物對競爭性分子的有害影響，從而較無機形式的微量元素相比，更利于動物的吸收利用。本試驗結(jié)果表明，在部分試驗階段，飼糧中添加無機復合微量元素與有機復合微量元素相比顯著增加蛋黃中Mn、Zn、Se的含量，而飼糧中添加有機復合微量元素與無機復合微量元素相比顯著增加蛋黃中Fe、Cu的含量，這可能是由于不同的微量元素間存在互作效應且不同的微量元素的生物學功能不同，其在蛋黃中沉積的含量也存在差異。Park等［10］研究指出，與硫酸鐵相比，蛋氨酸鐵能更有效地增加Fe在雞蛋中的富集;Dobrzanski等［1］研究結(jié)果表明，有機形式的Cu能夠顯著增加雞蛋中Cu的含量。Payne等［14］研究結(jié)果表明，與無機 Se相比，添加有機Se在雞蛋中的Se沉積比添加無機Se高，而本試驗結(jié)果則相反，這可能是由于復合微量元素間存在互作效應及有機Se來源及規(guī)格的不同而造成的。

Lesson等［17］研究表明，螯合微量元素的生物利用率比無機形式至少高出30%，有機微量元素可能通過減少拮抗作用增加微量元素吸收和儲存進而減少排放。這可能是由于有機微量元素具有穩(wěn)定的化學性質(zhì)，使其在體內(nèi)避免與磷酸、植酸等物質(zhì)結(jié)合形成難容化合物，并避免了不溶性膠體對其吸附作用，減少了金屬離子與飼糧中其他成分和胃腸道中胃酸等物質(zhì)的不良作用，有利于機體對金屬離子的充分吸收利用。本試驗結(jié)果表明，蛋雞飼糧中添加NRC推薦需要量的25%添加水平下，有機組排泄物中Mn、Fe、Se的含量高于無機組;添加NRC推薦需要量的75%、125%添加水平下，無機組排泄物中Mn、Fe、Cu、Zn的含量高于有機組。說明與無機復合微量元素相比，有機微量元素在NRC推薦需要量的75%、125%添加水平下能夠降低排泄物中微量元素的排泄，而在NRC推薦需要量的25%低添加水平下無機微量元素在排泄物中的排泄量更少。

4 結(jié)論

①蛋雞飼糧中添加NRC推薦需要量的25%、50%的無機復合微量元素能夠保證蛋黃中微量元素含量不減少的同時避免排泄物中微量元素的排泄過量。

②蛋雞飼糧中添加NRC推薦需要量的25%、50%的有機復合微量元素能夠保證蛋黃中微量元素含量不減少的同時避免排泄物中微量元素的排泄過量。

③與無機復合微量元素相比，有機微量元素能夠增加蛋黃中Fe、Cu的含量，在NRC推薦需要量的75%、125%添加水平下能夠降低排泄物中微量元素的排泄。

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