輕度缺乏磷的日糧中隨著鈣和有效磷比值增加對(duì)保育豬生長性能和骨骼發(fā)育的不利影響

何 穎（編譯）

（遼寧禾豐牧業(yè)股份有限公司，遼寧 鞍山 114100）

引言

鈣和磷是豬只機(jī)體內(nèi)含量最豐富的兩大類礦物元素，在許多重要的生理功能中發(fā)揮作用。絕大部分鈣不僅存在于骨骼組織中（大約99%），而且還發(fā)揮著其他重要作用，例如凝血、神經(jīng)沖動(dòng)傳遞、肌肉收縮和體液平衡等。相比之下，機(jī)體內(nèi)僅有約77.5%的磷被發(fā)現(xiàn)存在于骨骼組織中，磷也參與了一系列代謝功能，包括能量代謝、蛋白合成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、酸堿穩(wěn)態(tài)以及維持細(xì)胞膜極性等。豬只體內(nèi)磷水平可能影響到獲得性免疫功能，這進(jìn)一步證明了通過添加這類重要礦物元素來維持日糧功能完善的重要性。

豬只骨中Ca∶P大約為2.1∶1，受到羥基磷灰石限定化學(xué)結(jié)構(gòu)的緊密調(diào)控，羥基磷灰石與膠原蛋白共同組成了骨骼的大部分結(jié)構(gòu)。維持血液中鈣和磷處于理想狀態(tài)是腎臟排泄、腸道吸收、骨動(dòng)員和沉積之間復(fù)雜平衡的結(jié)果。這些代謝過程均一定程度上受到內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)控，包括鈣結(jié)合蛋白、甲狀旁腺激素、維生素D和降血鈣素。

如果日糧中鈣或磷任何一種礦物元素相對(duì)于豬只需要量而過量或缺乏，則可能會(huì)影響到對(duì)另一種礦物元素的利用。具體而言，過量飼喂鈣（因?yàn)殁}源飼料原料是日糧配方中成本最廉價(jià)的原料，外購的飼料中鈣可能超標(biāo)）會(huì)損害動(dòng)物對(duì)磷的吸收，部分原因是由于形成不溶性磷酸三鈣，導(dǎo)致對(duì)動(dòng)物骨骼發(fā)育和生長性能產(chǎn)生負(fù)面影響。值得注意的是，當(dāng)日糧中磷水平接近或略低于動(dòng)物需要量時(shí)，日糧中Ca∶P則越來越重要。這是一個(gè)很重要的概念，因?yàn)榇蠖鄶?shù)實(shí)踐日糧都是盡可能接近動(dòng)物需要量來配制的，為了減少動(dòng)物糞便中排泄磷量進(jìn)而保持有限的全球磷儲(chǔ)備，并減少日糧成本；后者很重要，因?yàn)榱资侨占Z中第三貴重的營養(yǎng)素，最貴的是碳水化合物（能量），其次是蛋白。因此它回避了這樣一個(gè)問題：如果日糧中磷不經(jīng)意地略低于動(dòng)物需要量，特別是當(dāng)日糧中鈣相對(duì)過量時(shí)，對(duì)豬只生長性能和骨骼發(fā)育會(huì)有何損害呢？

當(dāng)有效磷輕微缺乏時(shí)，一系列Ca∶aP的劑量反應(yīng)尚不清楚。Ca∶aP的重要性眾所周知，但是Ca∶aP與生長性能和骨骼發(fā)育之間的定量關(guān)系人們卻不太清楚。因此，此次試驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^在基礎(chǔ)日糧中輕微缺乏aP，梯度定量一系列Ca∶aP對(duì)保育豬生長性能和骨骼發(fā)育不利影響程度，進(jìn)而描述這一關(guān)系特征。試驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證了這一假設(shè)：即使與正常Ca∶aP水平高出很小的Ca∶aP日糧也將對(duì)豬只生長性能和骨骼發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響，隨著Ca:aP增大，這種影響會(huì)以遞增的速度擴(kuò)大。

1 材料和方法

根據(jù)《農(nóng)業(yè)動(dòng)物在研究和教學(xué)中的福利和使用指南》，所有試驗(yàn)程序都遵守對(duì)動(dòng)物的倫理和人道使用原則，并獲得愛荷華州立大學(xué)動(dòng)物保護(hù)和使用協(xié)會(huì)批準(zhǔn)（IACUC#18-99）。

1.1 動(dòng)物、圈舍和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

總共購買480頭斷奶仔豬（5.7±0.6 kg體重，品種為PIC的L337×康貝爾）運(yùn)輸?shù)綈酆扇A州立大學(xué)豬場。到達(dá)之后立即稱重，打耳標(biāo)，通過飲水方式接種K88+大腸桿菌疫苗。根據(jù)初始體重將仔豬分到7個(gè)區(qū)組中，豬舍也被隨機(jī)分配到7個(gè)日糧處理之一。每個(gè)處理6或7個(gè)圈舍，每個(gè)圈舍10頭仔豬；總共有48個(gè)圈舍可用，分配成7個(gè)處理，隨機(jī)選擇1個(gè)處理比其他處理少1個(gè)重復(fù)（圈舍）。在每個(gè)區(qū)組的所有處理內(nèi)，每個(gè)圈舍中的公豬和母豬數(shù)量相同。

1.2 日糧和飼喂

每個(gè)圈舍（1.2×2.4 m）均配備4個(gè)隔斷的粉料自動(dòng)喂料器和2個(gè)乳頭式飲水器，提供自由采食和自由飲水方式。在試驗(yàn)正式開始前7 d至0 d預(yù)試驗(yàn)適應(yīng)環(huán)境期間，給仔豬提供同一種標(biāo)準(zhǔn)的保育料。接著分別在1～14 d（階段1）和14～28 d（階段2）給它們提供2個(gè)階段的試驗(yàn)日糧。除了鈣和磷之外，配制的日糧其他營養(yǎng)成分滿足或超過NRC（2012）營養(yǎng)推薦。處理日糧中Ca:aP遞增：1.25∶1、1.50∶1、1.75∶1 、2.00∶1、2.25∶1、2.50∶1、2.75∶1。每個(gè)日糧中有效磷保持不變，在階段1和階段2日糧中分別為0.33%和0.27%（大約為需要量的90%，NRC 2012）。

1.3 數(shù)據(jù)和樣品收集

在試驗(yàn)第0天和第28天測定仔豬體重和采食量，計(jì)算ADG、ADFI和G∶F。第28天，每個(gè)圈舍中選擇1頭代表圈舍平均體重的小母豬，通過電擊致暈放血處死。采集右側(cè)股骨，仔細(xì)清理，凍存于-20 ℃用于后續(xù)分析。使用雙能量X射線骨密度儀分析股骨的BMC。

當(dāng)每批次飼料從混合機(jī)中出來時(shí)，收集多個(gè)日糧亞樣本。仔細(xì)完全混勻飼料樣本，分為多個(gè)亞樣本，凍存于-20 ℃用于后續(xù)分析。

1.4 分析方法

配制試驗(yàn)日糧之前，采集所有含有鈣磷的飼料原料樣本，用于分析鈣磷含量。分析結(jié)果用于日糧配制。全價(jià)飼料樣品用于分析總鈣和總磷。

2 結(jié)果和討論

試驗(yàn)?zāi)康氖顷U述當(dāng)保育豬日糧中輕微缺乏aP時(shí)，Ca∶aP遞增與保育豬生長性能和BMC之間關(guān)系特征，研究人員想要確定在觀察到指標(biāo)受損之前Ca∶aP比值是多少，大比值是否比小比值具有成比例的較大或較小影響。換句話說，這種關(guān)系是否呈完全線性關(guān)系？或者說預(yù)期的負(fù)面影響是隨著比值增加而加強(qiáng)嗎？雖然大量研究比較了當(dāng)磷缺乏時(shí)小比值和大比值的Ca∶aP影響，但僅有一個(gè)研究采用了充足的日糧處理來定義曲線斜率；那次研究中，評(píng)估所用豬體重（25～50 kg）要比本研究所用豬體重（6～15 kg）更高。研究共評(píng)估了7個(gè)Ca∶aP，比值為從1.25∶1～2.75∶1。

試驗(yàn)進(jìn)展順利，僅淘汰掉1.7%的試驗(yàn)豬，沒有豬只是因?yàn)楣趋腊l(fā)育受損或者運(yùn)動(dòng)困難而被淘汰。預(yù)試驗(yàn)期間生長性能處于該豬種在該設(shè)備條件下的正常范圍內(nèi)，導(dǎo)致從接受日糧處理至整個(gè)試驗(yàn)開始這7天（正式試驗(yàn)開始前）期間所有豬體重相近（表1）。預(yù)試驗(yàn)期間，由于所有豬都接受相同日糧，所以沒有任何處理效應(yīng)。

試驗(yàn)日糧的鈣磷測定結(jié)果表明配方值與處理日糧的實(shí)測值相吻合（表2）。例如，在所有14個(gè)日糧配方中，平均鈣水平為配方值的96.8%，平均磷水平為配方值的96.1%；二者都略低于配方水平,但是都在可接受的分析誤差范圍內(nèi)（AAFCO，2000）。試驗(yàn)日糧中鈣磷測定水平達(dá)到與配方水平相近,對(duì)試驗(yàn)精準(zhǔn)度至關(guān)重要，尤其測定鈣、磷是一個(gè)特別的挑戰(zhàn)。因此，需要額外關(guān)注試驗(yàn)前的原料測定，根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，徹底混合日糧，大量抽取每批飼料樣品，在試驗(yàn)前徹底混勻這些樣品。

Ca∶aP與所有測定的生長指標(biāo)呈線性關(guān)系：終BW、ADG、ADFI和G∶F（圖1～4；P＜0.05）；均不是曲線或者二次方應(yīng)答。這些數(shù)據(jù)支持了研究初始的部分假設(shè)；隨著Ca∶aP比值增大，豬只生長性能逐漸受損。但是，這種呈清晰線性關(guān)系的影響并未獲得支持；因?yàn)殡S著Ca∶aP增加生長性能下降，曲線斜率并未發(fā)生改變。此外，BMC測定結(jié)果也支持相同結(jié)論；Ca∶aP小幅增加導(dǎo)致骨骼發(fā)育受損，而擴(kuò)大比值也僅僅只是擴(kuò)大了反應(yīng)范圍，并未改變斜率（圖5，P＜0.05）。

表2 日糧處理配方和分析鈣磷含量 %

用于斷奶豬的理想Ca∶aP還未確定，但是在過去五年里已經(jīng)取得巨大進(jìn)展。研究表明，日糧中過量鈣會(huì)對(duì)豬只生長性能和骨骼灰分產(chǎn)生負(fù)面影響，這取決于日糧磷濃度。前人研究已經(jīng)證實(shí)，在磷缺乏的日糧中增加鈣水平對(duì)保育豬和生長育肥豬生長性能有不利影響。生長性能的降低可能是因?yàn)楫?dāng)日糧鈣過量時(shí)，胃腸道中形成不溶性鈣-磷復(fù)合物，導(dǎo)致磷吸收不足，進(jìn)一步加劇磷缺乏。增加鈣的攝入導(dǎo)致腸道中對(duì)磷的凈攝入呈線性降低，這與日糧中磷的水平無關(guān)。但是在低磷日糧中，這種下降導(dǎo)致豬只磷的負(fù)攝入，磷負(fù)攝入會(huì)導(dǎo)致對(duì)豬只機(jī)體性能的不利影響。而對(duì)于豬只和家禽來說，當(dāng)日糧中磷水平高于需要量時(shí)，過量鈣的負(fù)面影響會(huì)有一定程度緩解。

低磷豬日糧中總鈣和總磷比（Ca:∶tP）高于1.3:1后能夠降低整個(gè)生產(chǎn)階段的生長性能；但是當(dāng)日糧中磷高于需要量時(shí)，Ca:∶tP高達(dá)2.0:1時(shí)并不會(huì)對(duì)生長性能產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)評(píng)估保育豬Ca:∶tP時(shí)，Qian等（1996）報(bào)道隨著比值從2.0∶1降低至1.2∶1，ADG、ADFI和飼料報(bào)酬呈線性增加，不考慮日糧中磷水平時(shí)，該結(jié)果與此次研究結(jié)果一致。Wu等（2018）發(fā)現(xiàn)Ca∶P從0.8∶1增加至1.6∶1對(duì)保育豬生長性能不產(chǎn)生負(fù)面影響，但是當(dāng)該比值高達(dá)1.9∶1時(shí)及日糧中磷添加量低于需要量時(shí)會(huì)降低豬只生長性能。

Lagos等（2019b）最近 的 研究證實(shí)如果日糧缺乏磷（50% NRC標(biāo)準(zhǔn)總腸道可消化（STTD）需要量），為了防止體重11～25 kg階段豬生長性能降低，鈣也必須相應(yīng)缺乏。Lagos等（2019b）進(jìn) 一步 證實(shí)，如果日糧磷高于需要量，提供的鈣也必須高于需要量來提高豬只生長性能，表明鈣和磷的利用率取決于二者比值以及它們各自濃度。對(duì)于體重11～25 kg階段豬，當(dāng)日糧中STTD P為需要量水平時(shí)，針對(duì)最大化生長性能的最適STTD Ca∶STTD P比值是1.40∶1或者更低。此次試驗(yàn)結(jié)果顯示，小腸中參與鈣吸收的基因表達(dá)和緊密連接蛋白豐度減少，提示跨細(xì)胞鈣吸收和旁細(xì)胞鈣吸收降低。但是并未測定實(shí)際蛋白濃度。盡管如此，高水平日糧鈣的影響證實(shí)它可能導(dǎo)致腸道完整性受損。作者并未觀察到在STTD P缺乏時(shí)，隨著日糧鈣增加骨骼灰分（g/肱骨）發(fā)生任何變化，這與此次試驗(yàn)形成對(duì)比。但是，Lagos等（2019b）日糧中磷缺乏量要比此次研究高得多，這表明磷可能嚴(yán)重限制了骨骼沉積。Ca∶aP并不能特別高也不能特別低。

日糧并不會(huì)故意被設(shè)計(jì)和配制成磷缺乏，但是在特定情況下會(huì)發(fā)生日糧提供的磷不足。例如，當(dāng)豬只采食量非常低時(shí)，每日攝入的磷會(huì)低至NRC評(píng)估的最小需要量。最近的研究揭示了通過植酸酶釋放的磷水平可能被評(píng)估過高了，這也可能會(huì)導(dǎo)致磷缺乏。當(dāng)仔豬出現(xiàn)腹瀉或者日糧中鈣過量時(shí)，日糧磷在胃腸道中的可利用性會(huì)降低。

目前對(duì)磷代謝的研究表明，豬并不會(huì)因?yàn)樵l(fā)性磷缺乏而增加采食量?；蛟S更令人擔(dān)憂的是，最近的研究發(fā)現(xiàn)，在磷攝入量不足情況下，豬可能將有限供應(yīng)的磷成比例用于蛋白沉積而不是骨骼發(fā)育。這可能是因?yàn)樨i在骨密度上有一定靈活性，因此對(duì)于磷更大更迫切的需求是用于蛋白沉積。

Gutierrez等（2015）證實(shí)，通過測定尿液和糞便的排泄和滯留，以及腸道和腎臟轉(zhuǎn)運(yùn)，可以進(jìn)一步研究日糧中提供的鈣和磷之間的互作。磷吸收是通過跨細(xì)胞和旁細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)過程實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)日糧中磷低于需要量時(shí)，前者占據(jù)優(yōu)勢，例如此次研究。當(dāng)日糧攝入磷低于需要時(shí)，從腸道吸收更多的磷是一種眾所周知的生理調(diào)整。當(dāng)血漿磷降低時(shí)，隨著1,25-羥化酶活性被激活，VD3水平提高，腸道中Na/P轉(zhuǎn)運(yùn)活性增加。在動(dòng)力學(xué)方面，磷轉(zhuǎn)運(yùn)的Km保持不變，但是Vmax提高。此外，腎組織也必須調(diào)整以保存磷。

綜上所述，當(dāng)日糧缺乏磷時(shí)，Ca∶aP高于1.25:1會(huì)損害保育豬的生長性能和BMC。實(shí)際上，生長性能降低和骨骼發(fā)育受損，是隨著該比值增大而逐步加劇的。但是這次研究中測定的所有指標(biāo)反映呈線性，表明雖然比值增大會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，但是這種影響并不呈曲線關(guān)系。換句話說，當(dāng)Ca∶aP比值非常大時(shí)，這種影響的嚴(yán)重程度并不會(huì)減少，也不會(huì)加劇。在此次研究之前，普遍認(rèn)為當(dāng)日糧磷接近需要量時(shí)Ca∶aP非常重要，當(dāng)日糧磷低于需要量時(shí)對(duì)豬只負(fù)面影響更大。此次研究結(jié)果清楚地揭示了Ca∶aP和豬生產(chǎn)性能之間的線性關(guān)系，即使當(dāng)該比值非常大時(shí)，BMC受到相似影響。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)確保豬日糧中適宜磷和Ca∶aP最適比值的重要性，以獲最大化生長性能和骨骼發(fā)育。