低磷飼糧添加植酸酶對生長豬生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率和排泄量的影響

王 晶，季海峰，王四新，劉 輝，張董燕，王雅民，趙 臣

（北京市農(nóng)林科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100097）

低磷飼糧添加植酸酶對生長豬生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率和排泄量的影響

王 晶，季海峰*，王四新，劉 輝，張董燕，王雅民，趙 臣

（北京市農(nóng)林科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100097）

本試驗旨在研究低磷飼糧中添加不同濃度的植酸酶對生長豬生長性能、養(yǎng)分表觀消化率和糞便中礦物元素排泄量的影響。試驗選用112頭初始重為35～40 kg的健康 長×大二元雜交生長豬，隨機分為4個處理，每個處理4個重復(fù)，每個重復(fù)7頭生長豬。陽性對照組飼喂常磷飼糧，陰性對照組飼喂低磷飼糧，試驗組在低磷飼糧基礎(chǔ)上分別添加500、1 000 U/kg的植酸酶。結(jié)果表明：相比于不添加植酸酶的低磷飼糧組，低磷飼糧+植酸酶組顯著提高了生長豬的日增重、降低了耗料增重比（P<0.05），顯著提高了灰分和磷的表觀消化率、苯丙氨酸和半胱氨酸的表觀消化率（P<0.05），顯著提高了銅、鐵、錳、鎂和鈷的表觀消化率（P<0.05），顯著降低了糞便中磷、銅、鐵、錳和鈷的排泄量（P<0.05）。由此可知，玉米-豆粕型低磷飼糧中添加植酸酶能夠顯著改善生長豬的生長性能、提高養(yǎng)分表觀消化率、減少糞便中礦物元素的排泄量；在本試驗條件下，生長豬飼喂有效磷2.4 g/kg的玉米-豆粕型飼糧時，添加500 U/kg植酸酶可達(dá)到與常磷飼糧相同的生長性能，添加1 000 U/kg植酸酶時養(yǎng)分表觀消化率提高更明顯。

低磷飼糧；植酸酶；生長性能；養(yǎng)分表觀消化率；礦物元素排泄量

植物性飼料中的大部分磷是以植酸磷的形式存在，玉米-豆粕型飼糧中的磷約85%是以植酸磷形式存在。由于豬等單胃動物不能分泌消化植酸的植酸酶[1]，因此不能利用該部分磷，而需要在飼糧中額外添加無機磷來滿足動物的生長和生產(chǎn)需要，這樣不僅增加了飼料成本，而且未被利用的磷隨糞便排出體外還會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染[2-3]。植酸酶是催化植酸及其鹽類水解為肌醇和磷酸鹽的一類酶的總稱。添加植酸酶可以水解飼料中與植酸及其鹽類螯合的磷，從而提高磷的消化利用率。因此，近年來植酸酶被廣泛應(yīng)用于豬、禽等飼料中，以減少傳統(tǒng)飼糧配方中磷酸氫鈣等無機磷的使用比例。另有研究表明，植酸酶還可提高被植酸及其鹽結(jié)合的蛋白質(zhì)、能量、氨基酸、脂肪和礦物元素的利用率[2,4]。因此，植酸酶的應(yīng)用可以通過提高磷和其他營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率以及動物的生長性能，降低飼料成本，減少對環(huán)境造成的污染。目前，有關(guān)低磷飼糧中添加植酸酶影響生長豬常量養(yǎng)分消化率的研究較多，而對氨基酸和礦物元素消化率、礦物元素排出量的系統(tǒng)研究則較少。本研究通過在低磷飼糧中添加植酸酶制劑，研究其對生長豬生長性能、養(yǎng)分消化率和礦物元素排泄量的影響，為低磷飼糧的進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗動物和試驗材料 選擇遺傳背景相同、初始體重為35～40 kg的長×大二元雜交生長豬112頭，按照體重相近、性別比例一致的原則隨機分為4個處理，每個處理設(shè)4個重復(fù)，每個重復(fù)7頭生長豬。新型耐高溫植酸酶活性為5 000 U/g。

1.2 試驗飼糧 生長豬飼糧參考NRC（2012）和中國豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（2004）進(jìn)行配制。試驗1組（常磷飼糧，陽性對照組）飼喂常磷飼糧；試驗2組（低磷飼糧，陰性對照組）飼喂低磷飼糧；試驗3組飼喂低磷飼糧+0.01%新型耐高溫植酸酶（植酸酶添加量為500 U/kg）；試驗4組飼喂低磷飼糧+0.02%新型耐高溫植酸酶（植酸酶添加量為1 000 U/kg）。飼糧組成及營養(yǎng)成分見表1。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)成分（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.3 生長性能測定 試驗預(yù)試期為5 d，正試期為55 d。試驗初期和末期對試驗豬分別進(jìn)行空腹稱重，試驗全程記錄采食量，用于計算平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和耗料增重比（F/G）。試驗過程中，每天觀察并記錄試驗豬的健康狀況，記錄好腹瀉、發(fā)病和死亡情況。

1.4 營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的測定 采用4 N鹽酸不溶灰分（AIA）內(nèi)源指示劑法測定營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率。試驗結(jié)束前3 d，每天2次從各重復(fù)中均勻采集糞便樣品約300 g，其中100 g立即用10%的硫酸進(jìn)行固氮處理。糞樣連續(xù)收集3 d，混合均勻后取100 g經(jīng)固氮處理的糞樣用于測定粗蛋白含量，另取500 g未經(jīng)固氮處理的糞樣置于65℃烘干至恒重、回潮，制成風(fēng)干樣。同時對消化試驗用飼料進(jìn)行取樣待測。飼料和糞便樣品干物質(zhì)（DM）、粗蛋白質(zhì)（CP）、粗灰分（Ash）、鈣（Ca）和總磷（P）含量分別參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法進(jìn)行測定。飼料和糞便氨基酸含量用氨基酸全自動分析儀（日立L-8800，日本）測定。銅（Cu）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、錳（Mn）、鎂（Mg）和鈷（Co）礦物元素含量采用原子吸收光譜法測定（AA-2600型原子吸收分光光度計）。

1.5 統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)用Excel 2003初步整理后，用SAS 6.12統(tǒng)計軟件包進(jìn)行最小顯著差別（LSD）單因素方差分析（One-Way ANOVA），差異顯著性采用Duncan's法進(jìn)行多重比較，P<0.05為差異顯著。

2 結(jié) 果

2.1 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬生長性能的影響由表2可知，常磷飼糧組和低磷飼糧+植酸酶組生長豬試驗?zāi)┢谥亓烤哂诘土罪暭Z組（P>0.05）。常磷飼糧組、低磷飼糧+植酸酶組豬試驗全期ADG顯著高于低磷飼糧組（P<0.05）。ADFI低磷飼糧組表現(xiàn)較低，但各組間未達(dá)到顯著差異。低磷飼糧組的F/G顯著高于常磷飼糧組和低磷飼糧+植酸酶組（P<0.05）。

2.2 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬養(yǎng)分表觀消化率的影響 由表3可知，DM和CP消化率各試驗處理組間差異不顯著（P>0.05），且消化率均在80%以上。常磷組Ash消化率和低磷飼糧+植酸酶組顯著高于低磷飼糧組（P<0.05）。低磷飼糧組Ca表觀消化率最低，各試驗處理組間無顯著性差異（P>0.05）。低磷飼糧+0.02%植酸酶組P消化率顯著高于常磷飼糧和低磷飼糧組（P<0.05），添加0.01%植酸酶的低磷飼糧組顯著高于常磷飼糧組（P<0.05）。

表2 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬生長性能的影響

表3 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響 %

2.3 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬氨基酸表觀消化率的影響 由表4可知，大部分氨基酸的消化利用率各處理組均較高，其中，除了蛋氨酸的消化率較低（60%多）外，必需氨基酸中精氨酸、組氨酸和非必需氨基酸中谷氨酸的消化率高于90%，其他氨基酸的消化率則均高于80%。各試驗處理對氨基酸消化率的影響較小，僅必需氨基酸中苯丙氨酸的消化率表現(xiàn)為低磷飼糧+植酸酶組顯著高于常磷飼糧組（P<0.05），非必需氨基酸中半胱氨基酸消化率低磷飼糧+植酸酶組顯著高于常磷飼糧組和低磷飼糧組（P<0.05）。

2.4 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬礦物元素表觀消化率的影響 由表5可知，各試驗處理組礦物元素的消化率都低于50%。大部分未被消化吸收的礦物元素經(jīng)糞便排出體外。低磷飼糧+植酸酶組顯著增加元素Cu、Fe、Mn和Co的表觀消化率（P<0.05）。常磷飼糧組和低磷飼糧+0.02%植酸酶組Zn的消化率高于低磷飼糧和低磷飼糧+0.01%植酸酶組（P>0.05）。低磷飼糧+0.02%植酸酶組Mg的消化率顯著高于其他各組（P<0.05）。

2.5 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬糞便中礦物元素排泄的影響 由表6可知，低磷飼糧+植酸酶組可以顯著降低糞便中P、Cu、Fe、Mn和Co的排出量（P<0.05）。其中，P的排出量可由常磷飼糧組的4.83 g/d降低到低磷飼糧+0.01%植酸酶組的3.84 g/d和低磷飼糧+0.02%植酸酶組的3.76 g/d，降幅達(dá)到20%以上。低磷飼糧添加植酸酶對Ca、Zn和Mg的排出量無顯著影響（P>0.05）。

表4 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬氨基酸表觀消化率的影響 %

表5 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬礦物元素表觀消化率的影響 %

表6 低磷飼糧添加植酸酶對生長豬糞便中礦物元素排泄的影響

3 討 論

磷是豬必需的礦物元素之一，在養(yǎng)分代謝、骨骼合成等多方面發(fā)揮著重要作用。植酸酶的添加可使飼料中更多的有效磷釋放出來供機體利用，從而促進(jìn)機體代謝和提高生長性能。Viqors等[4]研究表明，低磷飼糧中添加1 030 U/kg的植酸酶相比于低磷飼糧可顯著提高生長豬的試驗?zāi)┲?、ADG和F/G，但與常磷飼糧相比沒有差異。本研究得到相近的結(jié)果，低磷飼糧添加不同濃度植酸酶組生長豬ADG顯著高于低磷飼糧組，F(xiàn)/G顯著低于低磷飼糧組，而與常磷飼糧組差異不顯著。飼糧中磷水平過低會引起飼糧適口性變差從而明顯影響動物采食量[5]，導(dǎo)致動物的生長性能下降。Harper等[6]研究表明，低磷飼糧試驗組的生長豬采食量顯著低于常磷飼糧和添加植酸酶的低磷飼糧組，表現(xiàn)為ADG和飼料轉(zhuǎn)化效率也低于其他各組。本研究中也觀察到類似的結(jié)果，可見植酸酶的添加有助于改善飼糧磷水平過低引起的ADG下降，并提高生長豬的生長性能。

飼糧中的蛋白質(zhì)、脂肪、Ca、P和一些消化酶等可被植酸螯合，使飼料養(yǎng)分難以被動物消化利用，飼糧中添加植酸酶可以解除和降低植酸的這種螯合作用，從而提高飼料養(yǎng)分的消化利用率。本試驗中，植酸酶的添加對生長豬CP的表觀消化率沒有顯著影響，這和梁陳沖等[7]和Liao等[8]研究結(jié)果類似。有研究表明，植酸酶的添加可使生長豬和保育豬的Ash消化率顯著增加[4,9]，這有可能是植酸酶增加了多種礦物元素消化率造成的[9]。本試驗也觀察到植酸酶的添加相比于低磷飼糧顯著增加了Ash的消化率。此外，許多研究已證實，低磷飼糧或常磷飼糧中添加植酸酶均可提高生長豬P的表觀消化率[4,7]。本研究中低磷飼糧+植酸酶相比于常磷飼糧和低磷飼糧均顯著提高了P的表觀消化率。低磷飼糧磷水平為4.5 g/kg時，添加不同濃度的植酸酶能提高P的表觀消化率5.1%和10.7%，這相當(dāng)于釋放了0.10 g/kg和0.22 g/kg的可消化P，表明植酸酶的添加可以增加飼糧中被植酸螯合的P的釋放，而飼糧磷水平越低，這種作用效果可能越明顯[10]。

不同研究中添加植酸酶對于提高氨基酸消化率的種類和效果不盡相同。董其國等[11]研究表明，生長育肥豬飼糧中添加1 000 U/kg植酸酶顯著提高了賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和異亮氨酸的消化率，對其他氨基酸消化率無顯著影響。但Traylor等[12]研究表明，植酸酶的添加并不能提高生長豬豆粕型飼糧的氨基酸表觀消化率和氨基酸回腸真消化率。本研究中，生長豬飼糧中添加不同劑量的植酸酶相比于低磷飼糧和常磷飼糧可以提高或顯著提高必需氨基酸苯丙氨酸和非必需氨基酸半胱氨酸的消化率。氨基酸消化率結(jié)果不同的原因可能是飼糧氨基酸的來源和種類不同，造成與植酸形成絡(luò)合物的程度不同。另外，研究所用植酸酶的來源（轉(zhuǎn)基因來源、微生物來源等）和酶活性也可能是影響試驗結(jié)果的原因。

植酸酶有助于釋放被植酸螯合的Cu、Zn和Fe等多種微量元素離子，從而提高這些礦物元素的吸收利用率。有研究表明，生長豬飼糧中添加植酸酶可以提高Zn的表觀消化率，而且添加1 000 U/kg植酸酶Zn的表觀消化率要高于500 U/kg[13]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，生長豬低磷低鈣飼糧中添加植酸酶對Mg、Mn、Zn和Fe的表觀消化率均沒有影響[14]。此外，植酸酶的添加雖能使Zn的消化率提高10%，但植酸酶對Cu的消化率的影響卻明顯受飼糧Zn和Cu水平的影響，高Zn低Cu飼糧添加植酸酶并不能提高銅的消化率[15]。本研究中，在低磷飼糧中添加植酸酶能夠提高或顯著提高Fe、Cu、Mn、Co和Mg的表觀消化率，因此在使用低磷飼糧時應(yīng)考慮同時減少這些礦物元素的添加量，否則易造成成本的浪費和污染的增加。

畜禽飼料中過量使用磷及其他礦物元素不僅造成資源的浪費和成本的增加，還可對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。我國每年使用的微量元素添加劑約為15～18萬t，其中55%以上未被動物利用而隨糞便排出體外[16]。許多研究已表明，豬飼糧中添加植酸酶可明顯降低豬糞便中P的排出量[17]。本研究中，添加低水平和高水平植酸酶可使生長豬糞便P排泄量相比于常磷飼糧組降低20.5%和22.2%。這是因為低磷飼糧中磷的添加量降低而植酸酶的添加又提高了P的利用率引起的。土壤中Cu含量達(dá)到100～200 mg/kg、Zn含量達(dá)到200 mg/kg以上時，便可對土壤造成污染。而目前動物糞便消納的主要方式是直接以肥料形式還田，如果糞便中礦物元素含量較高就極有可能通過食物鏈進(jìn)入動植物體內(nèi)而影響人類健康。植酸酶的添加可以提高Cu、Fe、Mn和Co等礦物元素的消化吸收率，從而顯著降低糞便中這些礦物元素的排出量。此外，在應(yīng)用植酸酶等技術(shù)減少礦物元素排出的同時，還應(yīng)積極研究和采用礦物元素理想模式[18]，從整體上把握礦物元素添加量，在滿足動物維持機體最佳狀態(tài)和生長性能的同時，減少不必要的浪費和對環(huán)境造成的污染。

4 結(jié) 論

在本試驗條件下，玉米-豆粕型低磷飼糧中添加植酸酶可提高生長豬ADG和F/G，達(dá)到常磷飼糧水平；低磷飼糧中添加植酸酶可提高Ash、P、苯丙氨酸、半胱氨酸、Cu、Fe、Mn、Co和Mg的消化率，并降低糞便中P、Cu、Fe、Mn和Co的排泄量。

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Low-Phosphorus Diet Supplemented with Phytase on Growth Performance, Apparent Nutrient Digestibility and Fecal Excretion of Growing Pigs

WANG Jing, JI Hai-feng*, WANG Si-xin, LIU Hui, ZHANG Dong-yan, WANG Ya-min, ZHAO Chen
(Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China)

This study was conducted to investigate the effects of phytase supplementation in low-phosphorus diet on growth performance, apparent nutrient digestibility and fecal excretion of growing pigs. One hundred and twelve healthy growing pigs (Landrace×Large White, 35～40 kg) were randomly allotted to 4 groups with 4 replicates per group and 7 growing pigs per replicate. The growing pigs in positive control group were fed a normal phosphorus diet, while in negative control group were fed a low phosphorus diet. The pigs in experimental groups were fed a low phosphorus diet supplemented with 500 or 1 000 U/kg phytase, respectively. The results showed as follows. Compared with negative control group, supplementation with phytase signif i cantly increased average daily gain and decreased feed to gain ratio (P<0.05) of growing pigs; significantly increased the apparent digestibility of Ash and P (P<0.05) and significantly increased the apparent digestibility of essential amino acid Phe and non-essential amino acid Cys (P<0.05). Furthermore, the apparent digestibility of Cu, Fe, Mn, Mg, and Co was signif i cantly increased (P<0.05) and the fecal excretion of P, Cu, Fe, Mn, Co was signif i cantly decreased (P<0.05) by the supplementation of phytase. In conclusion, supplementation of phytase in corn-soybean meal low phosphorus diet can improve the growth performance, enhance the apparent digestibility of nutrients and decrease the fecal excretion of mineral element. In the present study, supplementation of phytase at 500 U/kg in corn-soybean meal low phosphorus diet (AP 2.4 g/kg) can achieve the same growth performance with normal phosphorus diet, and additional at 1000 U/kg have the higher ef f ect on apparent nutrient digestibility.

Low phosphorus diet; Phytase; Growth performance; Nutrient apparent digestibility; Mineral element excretion

S828.5

A

10.19556/j.0258-7033.2017-04-070

2016-08-29；

2016-11-04

生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團(tuán)隊（BAIC02-2016）

王晶（1976-），女，甘肅人，副研究員，從事動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)研究，E-mail: wangjing976119@163.com

* 通訊作者：季海峰，E-mail: jhf206@126.com