畜禽維生素需要量的影響因素

朱 敏，楊 攀，王華凱，馬永喜

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193）

維生素是畜禽必需的微量養(yǎng)分[1]，是畜禽維持生長、發(fā)育、健康和繁殖等重要功能的關(guān)鍵要素。維生素主要以輔酶、抗氧化劑和激素前體的形式參與體內(nèi)代謝的生化反應(yīng)，是三羧酸循環(huán)以及其他代謝途徑的必需物質(zhì)（圖1）[2]。畜禽對維生素的需要量較小，但如果維生素供給不足會引起畜禽的維生素缺乏癥，通常需要添加額外的維生素以補(bǔ)充飼料中的維生素，從而滿足畜禽的維生素需求。因此，確定影響畜禽維生素需要量的因素十分重要。

1 維生素的需要量

隨著畜牧場的規(guī)?；图s化發(fā)展，畜禽容易受到維生素的影響。龍建華等[3]報道，與不添加維生素B12相比，飼料中添加0.015 mg/kg 維生素B12使五龍鵝的平均日增重增加3.75%。穆琳琳等[4]報道，與不添加維生素B2相比，飼料中添加20.0 mg/kg 維生素B2后水貂的耗料增重比降低了24.95%。因此，美國國家研究委員會（NRC）基于預(yù)防畜禽臨床缺乏癥的需要量制定出飼料中維生素的推薦添加量[5]，包括豬（NRC，2012）、家禽（NRC，1994）、肉牛（NRC，2016）和肉羊（NRC，2007）等。但NRC 的推薦量沒有考慮到維生素在畜禽體內(nèi)某些方面的功能[6]。如維生素E 能增強(qiáng)畜禽對疾病的抵抗力。Teige 等[7]研究表明，在人工感染豬痢疾密螺旋體的豬中，每天飼喂200 mg 維生素E 能顯著降低豬的腹瀉數(shù)量。此外，母豬飼喂高于NCR 推薦量的維生素能顯著提高繁殖性能。Driz 等[8]報道，與飼喂NRC 推薦量相比，母豬飼喂高于NRC 推薦量2～7 倍的維生素，其窩產(chǎn)仔數(shù)提高0.1 頭、斷奶仔數(shù)提高0.2 頭、斷奶仔豬體重提高1.1 kg。因此，最佳維生素需要量可使畜禽達(dá)到最佳的生長速度、飼料利用率和健康狀況（圖2）[5]。

2 影響畜禽維生素需要量的因素

2.1 畜禽因素

2.1.1 畜禽的品種和生理階段 現(xiàn)代畜禽育種技術(shù)的發(fā)展和市場需求的多樣化使畜禽的品種得以增加。不同品種的畜禽對維生素的需求有較大差異。Stahly 等[9]報道，瘦肉生長指數(shù)高的生豬對維生素的需要量高于瘦肉生長指數(shù)低的生豬。我國雞飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T33—2004）對成年蛋雞和種雞維生素A 的推薦量分別為8 000 IU/kg和10 000 IU/kg，維生素D3的推薦量分別為1 600 IU/kg和2 000 IU/kg，維生素E 的推薦量分別為5 IU/kg 和10 IU/kg。同一品種畜禽對維生素的需求會受不同條件的影響有一定差異，如光照模式、飼養(yǎng)密度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和飼料的物理化學(xué)特性等。Luecke 等[10]研究表明，飼料中含有9.13 mg/kg 泛酸已經(jīng)可以滿足約50%生長豬的生長，而剩余生長豬則需要超過9.13 mg/kg 泛酸，但少于13.5 mg/kg 泛酸。另外，不同生理階段的畜禽對維生素需要量也有一定差異。如幼年時期畜禽對維生素的需要量既要滿足維持需要也要滿足組織生長需要；成年時期畜禽對維生素的需要量主要包含維生素需要和生產(chǎn)需要等。

圖1 部分維生素參與的代謝反應(yīng)[2]

圖2 飼料維生素水平與畜禽反應(yīng)的相互關(guān)系[5]

2.1.2 畜禽的健康狀況 畜禽健康狀態(tài)會影響畜禽對某些或者全部維生素的攝取。如畜禽應(yīng)激和疾病狀況會降低采食量。在應(yīng)激條件下，額外補(bǔ)充抗壞血酸有助于緩解家禽[11-12]和豬[13]的應(yīng)激反應(yīng)；日糧中添加維生素E和B 族維生素混合物可在28 d 內(nèi)顯著提高應(yīng)激牛犢的增重率和飼料轉(zhuǎn)化率[14]，且補(bǔ)充B 族維生素通常會減少牛犢的應(yīng)激反應(yīng)[15]。無論維生素來源于飼料原料還是由微生物合成，消化道疾病或寄生蟲病均會減少腸道對維生素的吸收，如會減少維生素K 的吸收[16]，并增加維生素K 的需要量。因此，需要根據(jù)畜禽的健康狀態(tài)調(diào)整飼料中維生素的添加量以滿足畜禽對維生素的需求。

2.2 藥物與飼料中的組分 一些藥物（如抗生素）會改變腸道菌群和抑制某些維生素的合成，需要提高飼料中維生素添加量來滿足畜禽對維生素的需要量。Nelson等[16]研究表明，在肉雞腸道中磺胺類藥物可能會抑制肉雞維生素K 的微生物合成。同時，飼料組分可能會影響畜禽對維生素吸收。如由于脂溶性維生素的吸收途徑與脂肪吸收途徑類似，脂溶性維生素的吸收受飼料中脂肪含量的影響；飼料中的鉛會增加雛雞對核黃素的需要量[17]。此外，隨著作物的遺傳特性、處理和儲存、種植方法和谷物副產(chǎn)品的變化，飼料原料中的維生素含量也會發(fā)生變化。Palagina 等[18]研究表明，隨著幾十年種植技術(shù)的變化，甜菜中的泛酸含量從50～110 mg/kg降至1～4 mg/kg。

2.3 維生素穩(wěn)定性 維生素作為具有生物活性的生物化學(xué)物質(zhì)，通常對物理和化學(xué)因素十分敏感，其穩(wěn)定性極易受儲存環(huán)境、維生素的產(chǎn)品形式、微量元素、維生素之間的相互作用、飼料中其他組分以及飼料加工工藝的影響。

2.3.1 儲存環(huán)境 維生素在飼料或預(yù)混料中的穩(wěn)定性受多種儲存環(huán)境的影響，如溫度、濕度、水分和光照等（表1）[19-22]。不同維生素具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，因此對外界環(huán)境因素的敏感程度也不同。多數(shù)的物理化學(xué)反應(yīng)都需要水作為反應(yīng)媒介，水分可能是影響維生素穩(wěn)定性最主要的因素[23]。飼料中的水分一部分來自飼料原料，另一部分是在儲存、加工階段中從外界環(huán)境中吸收的水分。水分通過軟化維生素上的基質(zhì)和噴霧干燥形式的涂層[24]，使維生素暴露于氧氣和其他破壞性化學(xué)成分中。此外，據(jù)Coelho 等[25]報道，維生素B1和維生素B6極易受到酸性條件影響，維生素B12極易受到強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和光等因素影響。

2.3.2 維生素的產(chǎn)品形式 目前用于飼料的各種維生素添加劑的物理和化學(xué)形式通常與自然界中的形式不同（表2）[25]。通常情況下，商業(yè)化維生素產(chǎn)品的穩(wěn)定性優(yōu)于天然維生素。Grant 等[26]報道，天然抗壞血酸容易被水分、微量元素和飼料加工工藝等破壞，但商業(yè)化抗壞血酸可以防止抗壞血酸被破壞。這可能是由于抗壞血酸的乙酸部分消除抗壞血酸的氧化特性。維生素極易被破壞，但通過化學(xué)方法可合成不易被破壞的形式，如維生素A 和維生素E 的酯化形式、維生素B1和維生素B6的鹽酸鹽形式、泛酸的鈣鹽形式等。維生素也可以通過物理方法提高其穩(wěn)定性。Champagne 等[27]報道，將維生素或維生素的微小液滴包裹在穩(wěn)定脂肪或明膠中，形成小珠粒，可以阻止大部分維生素與空氣接觸。因此，商業(yè)化維生素產(chǎn)品可以通過化學(xué)方法或者物理方法提高維生素的穩(wěn)定性。

表1 外部條件對維生素穩(wěn)定性的影響

表2 在不同條件下的維生素平均月?lián)p失率[25] %

2.3.3 微量元素 微量元素能夠加速維生素的損失[28]，這可能是由于預(yù)混料中的金屬或非金屬元素在離子狀態(tài)下會催化活性氧產(chǎn)生。李馬龍等[29]報道，Cu2+、Zn2+和Fe2+對維生素穩(wěn)定性影響最大。Coelho 等[25]報道，游離的金屬離子、硫酸鹽、碳酸鹽和氧化物對預(yù)混料中維生素穩(wěn)定性的影響依次下降（表3）。另外，無機(jī)微量元素預(yù)混料中維生素的穩(wěn)定性低于有機(jī)微量元素預(yù)混料中維生素的穩(wěn)定性。在儲存120 d 后，與無機(jī)微量元素復(fù)合預(yù)混料相比，有機(jī)微量元素預(yù)混料維生素A、維生素K、維生素B12、維生素B1和維生素B6的損失率出現(xiàn)顯著或極顯著降低（表4）[30]。周俊華等[31]報道，預(yù)混料儲存120 d 后，無機(jī)微量元素預(yù)混料中的維生素月均損失率（5%）大于有機(jī)微量元素預(yù)混料中的維生素月均損失率（2.5%）。這可能是由于有機(jī)微量元素的特殊結(jié)構(gòu)使其分子內(nèi)電荷趨于中性，既可以防止磷酸、植酸等與金屬離子形成難溶物質(zhì)，又可以防止不溶性膠體的吸附作用，減少金屬離子對維生素的破壞作用[28]。

2.3.4 不同維生素的相互作用 維生素間也會互相影響穩(wěn)定性。Shurson 等[30]研究顯示，在貯存120 d 后，復(fù)合多維的損失率普遍低于單項維生素（表4）。趙君梅等[32]研究顯示，預(yù)混料中的膽堿極易影響維生素C 的穩(wěn)定性。這可能是因為膽堿有強(qiáng)吸濕性[29]，導(dǎo)致維生素C 的穩(wěn)定性降低。此外，維生素B1（鹽酸硫胺素或硝酸硫胺素）的商業(yè)形式呈弱酸性，泛酸的商業(yè)形式（泛酸鈣或者泛酸鈉）呈弱堿性，二者發(fā)生反應(yīng)會使得維生素B1和泛酸均失活。

表3 微量元素的不同形態(tài)對預(yù)混料中維生素穩(wěn)定性影響[25] %

表4 在120 d 儲存期間維生素和維生素微量元素預(yù)混料的維生素活性月均損失[30] %

2.3.5 飼料中的其他組分 飼料包含著載體或稀釋劑，載體可分為無機(jī)載體和有機(jī)載體。載體可以平衡飼料中不同組分間的影響[33]。如稻殼表面粗糙，孔徑分布均勻[34]，能有效吸附維生素，保護(hù)維生素免受損失；不飽和植物油有助于飼料組分粘附在載體表面，消除靜電[35]，能減少對維生素的破壞。但載體的理化性質(zhì)直接影響維生素預(yù)混料的穩(wěn)定性。朱金娥[36]研究表明，麥飯石、石粉、玉米粉和脫脂米糠的預(yù)混料儲存1 個月，其中維生素A 的存留率依次為94.12%、80.31%、88.26% 和93.85%；相比其他3 種載體，麥飯石的預(yù)混料維生素A 的損失最低，這可能是麥飯石吸附性強(qiáng)，能有效吸附維生素A，降低維生素A 的損失。同時，不同載體具有不同的吸濕性[37]，從而對維生素穩(wěn)定性的影響也有不同。此外，載體自身含水量、pH 也對維生素穩(wěn)定性有較大影響[29]。飼料存在的一些抗維生素因子也會影響維生素的穩(wěn)定性。如大豆中的脂肪氧化酶能破壞維生素A[38]，飼料中的硫胺素酶和抗生物素蛋白分別破壞維生素B1和生物素[39]。

2.3.6 飼料加工工藝 混合、制粒和膨化等飼料加工工藝對維生素的穩(wěn)定性會造成一定程度影響（表5）[40]。在混合過程中，摩擦?xí)茐谋Ｗo(hù)維生素的涂層，造成維生素的損失[40]。在制粒過程中，摩擦、壓力、溫度、濕度和調(diào)質(zhì)時間是影響維生素穩(wěn)定性的主要因素[40]。摩擦和壓力使維生素分子暴露于氧化還原反應(yīng)中，溫度和濕度為氧化還原反應(yīng)提供了條件，調(diào)質(zhì)時間延長了氧化還原反應(yīng)以及其他相關(guān)反應(yīng)。相比顆粒飼料，維生素A、維生素D3、維生素K3、抗壞血酸和硫胺素在粉狀飼料中表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性[24]。在膨化過程中，摩擦、壓力、溫度、濕度和氧化還原反應(yīng)是維生素穩(wěn)定性的主要影響因素[40]。Riaz 等[41]報道，由于維生素處于高溫（120～170℃）、高壓（30～100 kg·f/cm2）和潮濕（30% RH）條件下，膨化可能是破壞維生素最嚴(yán)重的加工過程。

因此，由于受到飼料加工工藝因素的影響，維生素穩(wěn)定性受到很大影響，需要進(jìn)行針對性研究，提出對應(yīng)的補(bǔ)償方案，以保證畜禽生產(chǎn)性能的穩(wěn)定性。

表5 不同加工工藝對維生素穩(wěn)定性的影響程度[40]

3 展 望

綜上，畜禽維生素的需要量受多種因素影響。畜禽對維生素的需要量少但作用大，且不能被其他物質(zhì)所替代。但目前畜禽維生素需要量的影響因素研究尚未完全清楚，尤其是在外界條件下飼料中維生素的穩(wěn)定性。雖然目前維生素產(chǎn)品比未加工的維生素產(chǎn)品具有顯著優(yōu)勢，可以有效提高維生素的穩(wěn)定性。但在復(fù)雜的外部條件下，沒有任何產(chǎn)品形式可以提供無限的保護(hù)。因此，系統(tǒng)研究維生素在不同儲存條件下以及飼料加工過程中的穩(wěn)定性，對于畜禽維生素的需求具有現(xiàn)實意義。