不同植酸磷水平饲粮中添加植酸酶对肉鸭生长性能和血清生化指标的影响

刘 宏 刘国华 陈 娴

（中国农业科学院饲料研究所,北京 100081）

家禽饲粮主要由植物性原料组成,植物性饲料中的植酸是磷的主要存储形式,以植酸形式存在的磷不易被单胃动物利用或利用率很低。已知植物性原料中有60%～80%的磷不能被家禽利用,因而需额外向饲粮中添加无机磷酸盐,这样既提高了饲料成本,又导致植物性原料中磷源的浪费。此外,植酸作为抗营养因子,具有降低饲料矿物元素以及蛋白质、氨基酸利用率的作用[1-3],影响动物生长,降低动物生产性能。大量试验证明:在低非植酸磷（nonphytate phosphorus,NPP）饲粮中添加植酸酶可以提高动物的生产性能[4-8]。袁缨等[9]试验研究表明,向低非植酸磷饲粮（非植酸磷比正常组降低0.1%）添加植酸酶能提高肉鸭对总磷、钙的利用率,显著减少排泄物中植酸磷（phytate phosphorus,PP）、总磷和钙的含量。贾振全等[10]研究表明在低非植酸磷（0.35%）水平下添加300 U/kg的植酸酶可使3周龄樱桃谷肉鸭日增重、日采食量、钙和磷的表观存留率达到或超过正对照组（非植酸磷0.45%）水平。席峰等[11]试验表明,在非植酸磷不足的饲粮中添加植酸酶可使樱桃谷肉鸭的生长性能改善,佝偻病发生率降低,并提高钙磷利用率,减少粪磷的排出。上述文献大多研究单一或不同非植酸磷水平下植酸酶的适宜添加量,而有关植酸酶在不同植酸水平下对肉鸭生长性能影响的研究尚未见报道。本试验考察了不同植酸水平饲粮中添加植酸酶对肉鸭生长性能及血清生化指标的影响,为植酸酶在肉鸭生产中的应用提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用植酸酶由Danisco Anim al Nutrition提供,实测酶活为11 813 U/g。其酶活性单位定义为:在37℃水浴温度和pH 5.5的条件下,每m in从5.1mm ol/L的植酸钠溶液中释放出1μmol无机磷所需要的植酸酶数量。

1.2 试验设计与饲粮

根据饲粮植酸磷水平和植酸酶水平分为7个组,包括1个高非植酸磷（前期4.0 g/kg;后期3.4 g/kg）对照组和6个低非植酸磷（前期2.4 g/kg;后期1.8 g/kg）试验组。对照组饲粮植酸磷水平为2.0 g/kg,不添加植酸酶。试验组饲粮采用双因子试验设计,设2个植酸磷水平〔2.00（低）和 3.50 g/kg（高）〕和3个植酸酶水平（500、1 000和1 500 U/kg）。试验采用玉米-豆粕-杂粕型饲粮,制粒后饲喂,基础饲粮组成及营养水平见表1。

1.3 试验动物

选取健康、平均体重为（56.00±1.44）g的1日龄樱桃谷肉鸭公雏504只,随机分为7个组,每组设6个重复,每个重复12只鸭。

表1 基础饲粮组成及营养水平（风干基础）Table 1 Composition and nutrient levels o f basal diets（air-d ry basis,%）

1.4 饲养管理

试鸭分2阶段饲养,前期为1～21日龄,后期为22～40日龄。采用层叠式笼养,24 h光照,自由采食和饮水,10日龄时接种禽流感疫苗。试验期40 d。

1.5 测定指标及方法

分别在1、21和40日龄08:00按重复空腹称重。试验期间分阶段准确记录各重复耗料量、动物生长状况及死亡数,计算各组各阶段的平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）及料重比（F/G）。在21、40日龄时从每个组的各个重复重抽取1只与平均体重相近的试鸭进行心脏采血,在3 000 r/m in下离心15 min分离血清,于-20℃下保存备用。采用日立7600-022全自动生化分析仪测定血清钙、磷水平和碱性磷酸酶（AKP）活性。

1.6 统计方法

试验数据采用SPSS 16.0统计分析软件中One-w ay ANOVA和General Linear Model的Univariate方法进行方差分析,对F检验达显著性水平（P＜0.05）的因子,进行LSD法多重比较。数据均以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 植酸磷和植酸酶水平对肉鸭生长性能的影响

2.1.1 植酸磷和植酸酶水平对1～21日龄肉鸭生长性能的影响

双因素方差分析结果（表2）显示,饲粮植酸磷水平显著影响生长前期（1～21日龄）肉鸭的末均重、平均日增重和平均日采食量（P＜0.01）,高植酸磷饲粮显著高于低植酸磷饲粮（P＜0.05）,但对料重比影响不显著（P＞0.05）。饲粮植酸酶水平也显著影响1～21日龄肉鸭的末均重、平均日增重和平均日采食量（P＜0.01）,并随着植酸酶添加量的提高而显著提高（P＜0.05）,但对料重比的影响未达显著水平（P＞0.05）。

植酸磷和植酸酶水平对末均重、平均日增重、平均日采食量和料重比均呈现显著的互作效应（P＜0.05）。这种互作效应表现为在不同植酸磷水平下添加植酸酶对生长性能的改善效果不一致。尽管高、低植酸磷水平下添加植酸酶均呈现明显的剂量依赖效应,但低植酸磷水平下末均重、平均日增重和平均日采食量提高得更快。当植酸酶添加量提高到1 500 U/kg时,高、低植酸磷水平下的各生长性能指标趋于一致（P＞0.05）。

单因素方差分析结果（表2）表明,高非植酸磷（0.40%）的对照组的肉鸭的末均重、平均日增重、平均日采食量均显著高于低非植酸磷（0.24%）饲粮基础上的各试验组（P＜0.05）,表明在非植酸磷低至0.24%时即使提供足量的植酸磷和植酸酶也未能达到0.40%非植酸磷饲粮的生长效果。

表2 植酸磷和植酸酶水平对1～21日龄肉鸭生长性能的影响Table 2 Ef fects of PP and phytase levels on grow th performance of ducks aged from 1 to 21 days

2.1.2 植酸磷和植酸酶水平对22～40日龄肉鸭生长性能的影响

肉鸭生长后期（22～40日龄）的生长性能也与前期有相似的变化趋势（表3）。饲粮植酸磷和植酸酶水平显著影响肉鸭生长后期的末均重（P＜0.01）、平均日增重（P＜0.01）、平均日采食量（P＜0.01）和料重比（P＜0.05）。高植酸磷水平下的各生长性能指标均显著优于低植酸磷水平（P＜0.05）。添加植酸酶显著改善肉鸭的各项生长性能（P＜0.01）,其中末均重、平均日增重和平均日采食量均呈明显的剂量依赖效应,随添加量的提高而增高,各组间差异显著（P＜0.05）。料重比则以1 500 U/kg组最高,显著高于其他剂量组（P＜0.05）,而后2组间差异不显著（P＞0.05）。

植酸磷和植酸酶水平对末均重、平均日增重和平均日采食量存在显著的互作效应（P＜0.05）。肉鸭的末均重、平均日增重和平均日采食量在低植酸磷水平下随着植酸酶添加量的提高而显著增加（P＜0.05）,但在高植酸磷水平下将植酸酶添加量从500 U/kg提高到1 000 U/kg时有显著提高（P＜0.05）,而从1 000 U/kg提高到1 500U/kg时则无显著改善（P＞0.05）。

对各组生长性能数据进行单因素方差分析,结果表明（表3）,在低非植酸磷（0.18%）饲粮中添加1 500 U/kg植酸酶时,肉鸭平均日增重、平均日采食量、料重比接近高非植酸磷（0.34%）的对照组（P＞0.05）,但对照组的末均重仍显著高于各试验组（P＜0.05）。添加1 500 U/kg植酸酶的高、低植酸磷饲粮的生长性能趋于一致,但高植酸磷饲粮略优于低植酸磷饲粮（P＞0.05）。

表3 植酸磷和植酸酶水平对22～40日龄肉鸭生长性能的影响Tab le 3 Effects o f PP and phytase levels on grow th performance o f ducks aged from 22 to 40 days

2.2 植酸磷和植酸酶水平对肉鸭血清碱性磷酸酶活性和钙、磷水平的影响

由表4和表5可知,植酸磷水平对肉鸭21和40日龄血清碱性磷酸酶活性、血清钙水平均无显著影响（P＞0.05）,但对血清磷水平影响显著（P＜ 0.05）,其中高植酸磷饲粮血清磷水平显著低于低植酸磷饲粮（P＜0.05）。植酸酶水平显著影响肉鸭21和40日龄血清磷水平以及21日龄血清碱性磷酸酶活性（P＜0.01）,但对40日龄血清碱性磷酸酶活性无显著影响（P＞0.05）。其中21、40日龄血清碱性磷酸酶活性随植酸酶添加量的增加而降低,500与1 500 U/kg组间差异显著（P＜0.05）;21日龄血清磷水平则随植酸酶添加量的增加呈升高趋势,1 500 U/kg组显著高于其他剂量组（P＜0.05）。而40日龄血清磷水平则无规律性变化趋势,1 000 U/kg组显著低于500和1 500 U/kg组（P＜0.05）,后2组间差异不显著（P＞0.05）。40日龄血清钙水平则未受植酸酶水平的影响（P＞0.05）。

植酸磷和植酸酶水平对肉鸭21、40日龄血清磷水平存在显著互作效应（P＜0.05）。21日龄血清磷水平在低植酸磷饲粮中以1 000 U/kg组最低,显著低于500和1 500 U/kg组（P＜0.05）;在高植酸磷饲粮中则随着植酸磷添加量增加而升高,三者间差异显著（P＜0.05）。在低植酸磷饲粮中40日龄血清磷变化趋势与21日龄基本一致,也以1 000 U/kg组最低;但在高植酸磷饲粮中则与21日龄的变化趋势相反,血清磷水平随着植酸酶添加量的增高而显著降低（P＜0.05）。

单因素方差分析结果（表4和表5）表明,高非植酸磷的对照组21日龄时血清碱性磷酸酶活性显著低于低非植酸磷的各试验组（P＜0.05）,40日龄时也得到相似的结果。21日龄时,对照组血清磷水平与添加1 500 U/kg植酸酶的2个试验组差异不显著（P＞0.05）;40日龄时,对照组血清磷水平显著低于500 U/kg组（P＜0.05）,显著高于1 000和1 500 U/kg组（P＜0.05）。而血清钙水平各组间差异均不显著（P＞0.05）。

表4 植酸磷和植酸酶水平对21日龄肉鸭血清碱性磷酸酶活性和钙、磷水平的影响Table 4 Effects of PP and phytase levels on serum AKP activity and Ca,P levels of ducks at 21 days of age （mm ol/L）

3 讨 论

已有大量报道证明了植酸酶在肉禽饲料中的应用效果。Shir ley等[12]报道,在非植酸磷为0.19%的饲粮中添加从93.75～750.00 U/kg 4个剂量水平的植酸酶,肉鸡体重和采食量随添加量增加而线性提高。Onyango[13]在低磷饲粮中添加500和 1 000 U/kg植酸酶提高了肉仔鸡增重和采食量。Orban[7]在非植酸磷为0.18%的基础饲粮中添加750和1 500 U/kg的植酸酶,肉鸭采食量线性增加,但体重变化不显著。贾振全等[10]研究表明,在低非植酸磷水平（0.35%）下添加300和500 U/kg的植酸酶可提高3周龄樱桃谷肉鸭日增重、日采食量。席峰等[11]试验结果也表明,非植酸磷不足饲粮中添加植酸酶可使樱桃谷肉鸭的生长性能改善。本试验也得到了与上述文献报道基本一致的结果。本研究表明,低非植酸磷（前期0.24%,后期0.18%）饲粮中随着植酸酶添加水平的提高,肉鸭日增重和平均日采食量显著提高,后期料重比也有显著降低。

表5 植酸磷和植酸酶水平对40日龄肉鸭血清碱性磷酸酶活性和钙、磷水平的影响Tab le 5 Effects of PP and phytase levels on serum AKP activity and Ca,P levels o f ducks at 40 days o f age （mm ol/L）

植酸作为植酸酶作用的底物,其含量高低也对植酸酶的作用效果有显著的影响。本试验发现,当添加相同剂量的植酸酶时,高植酸磷饲粮比低植酸磷饲粮表现出更好的生长性能,平均日增重和平均日采食量都显著增加。显然在非植酸磷缺乏的情况下,高植酸磷饲粮提供了更多的植酸酶作用底物,相同剂量的植酸酶作用于高植酸磷饲粮释放出更多的非植酸磷,并降低植酸的抗营养作用,改善动物的营养状况。

值得注意的是,在不同的植酸磷水平下,植酸酶的剂量反应不同。对于低植酸磷饲粮,随着植酸酶添加水平的提高,平均日增重和平均日采食量呈近似的线性增长趋势,但在高植酸磷饲粮中,当植酸酶添加剂量从1 000 U/kg增至1 500 U/kg时,肉鸭前、后期平均日增重和平均日采食量的增长趋缓。当添加量达到1 500 U/kg时,高、低植酸磷组的生长性能指标趋于一致。产生这一结果的原因可能主要有2个方面:一方面,植酸本身具有抑制消化酶活性的抗营养作用[14],高植酸磷饲粮中的植酸能够抑制添加的植酸酶的活性,而低植酸磷饲粮受到的影响则相对较小,因此添加效果更为明显;另一方面,本试验采用的高植酸磷饲粮中添加了13.5%的米糠,而米糠中含有的大量非淀粉多糖酶会降低饲粮中养分消化率,从而抑制了动物的生长,在此情况下由于添加了高剂量的植酸酶,磷可能已经不再是生长限制因子,采用植酸替代米糠建立高植酸磷饲粮模型可能会消除这一影响。

本试验也研究了植酸磷和植酸酶对与磷代谢相关的血清生化指标的影响。本试验结果表明,植酸磷和植酸酶水平对血清磷水平有显著的影响,但变化趋势不规律,可能是血清磷含量还受日节律和应激的影响,前期随植酸酶添加量增加而升高,后期则随之而降低。植酸磷和植酸酶水平对血清钙水平无显著影响,这与徐奇友等[15]、Onyango[13]、杨维仁等[16]和廖智超[17]的报道一致。本试验发现,与血清钙和磷水平不同,血清碱性磷酸酶活性的变化则呈现较强的规律性,21和40日龄均随植酸酶添加量的升高而显著降低,趋近于正常对照组,其他试验研究也印证了这一现象[17-18]。碱性磷酸酶又称正磷酸单酯磷酸水解酶,其中由成骨细胞产生的骨型同工酶占到总活性的将近1/2,因此是反映骨骼代谢的重要指标。一般认为,较高的血清碱性磷酸酶活性与骨骼更新活跃有关。据此可以认为,当饲粮中缺乏可利用磷时,成骨细胞活动增强,碱性磷酸酶的活性较高,随着植酸酶的添加量的增加,饲粮可利用磷增加,骨磷周转变慢,从而使血清碱性磷酸酶的活性降低。

由本试验结果可知,在肉鸭生长前期,在非植酸磷含量为0.24%的饲粮中添加1 500 U/kg植酸酶时,其生长性能和血清碱性磷酸酶活性接近但未能达到非植酸磷含量为0.40%的对照组。由此换算的植酸酶与非植酸磷的当量明显大于937.5 U/g。而在肉鸭生长后期,在非植酸磷含量为0.18%的饲粮中添加1 000或1 500 U/kg植酸酶时,其生长性能和碱性磷酸酶活性接近或达到非植酸磷含量为0.34%的对照组,推算其植酸酶当量介于625.0～937.5 U/g之间。Kornegay[19]测得肉仔鸡饲粮中植酸酶的平均当量值为939 U/g。Yi等[20]测得玉米-豆粕型饲粮中植酸酶当量为785 U/g。由此可见,即使是相同的植酸酶、动物和饲粮类型,其磷当量的变异仍然很大。因此可以认为,磷当量的概念目前还很不成熟,仍需大量的研究工作积累。

4 结 论

①在高、低植酸磷饲粮中添加植酸酶均可显著提高肉鸭平均日增重和平均日采食量,但在低植酸磷饲粮中添加效果更为明显。添加500和1 000 U/kg的植酸酶时,高植酸磷饲粮组肉鸭的增重和平均日采食量均显著高于低植酸磷饲粮组,但添加1 500 U/kg植酸酶时,高、低植酸磷饲粮组生长性能趋于一致。

②血清碱性磷酸酶活性用来衡量肉鸭的磷营养状况较为敏感,随着饲粮植酸酶添加量的增加其活性降低。

[1] Cosgrove D J.The chem istry and biochem istry of inosito l polyphosphates[J].Reviews o f Pure and A pp lied Chem istry,1966,16:209-224.

[2] Sim ons P C M,Versteegh H A J,Jongloed A W, et al.Im provement o f phosphorus availability by m icrobial phytase in broilers and pigs[J].British Journal Nutrition,1990,64:525-540.

[3] Reddy N R,Sathe S K,Salunkhe D K.Phytates in legum es and cereals[J].Advanced Food Research, 1982,28:1-92.

[4] Ravind ran V,Bryden W L,Kornegay E T. Phy tates:occurrences,bioavailability and imp lications in poultry nutrition[J].A vian and Pou ltry Biology Reviews,1995,6:125-143.

[5] Ei-Badry A S O,Mahrousa M H,Fatouh M H, et al.Role of phytase supplementation into M uscovy duck diet in thermo-and osmoregulation during summer season[J].Egyptian Poultry Science Journal,2008,28:1 059-1 081.

[6] Rabie IA S.Ef fects o f different level o f phytaseon broilers perform ance and body status o f phosphorus [D].Ph.D.Thesis.Nablus:An-Najah National University,2008:1-70.

[7] Orban J I.M icrobial phy tase in finisher diets of W hite Pekin ducks:effect on grow th performance, p lasma phosphorus concen tration,and leg bone characteristics[J].Poultry Science,1999,78:366-377.

[8] Cowieson A J.Supplementation o f corn-soy-based diets w ith anEschericia coli-derived phytase: ef fects on broiler chick perform ance and the digestibility of am ino acids and metabo lizability of m inerals and energy[J].Poultry Science,2006,85: 1 389-1 397.

[9] 袁 缨,李菊娣,杨桂芹.植酸酶对樱桃谷肉鸭矿物元素利用率的影响[J].中国家禽学报,2003,7（1）: 74-77.

[10] 贾振全,顾惠明,金岭梅.植酸酶对0～3周樱桃谷鸭生长性能、钙、磷表观存留率影响[J].中国畜牧杂志,2001,37（1）:11-21.

[11] 席 峰,吴治礼.植酸酶在樱桃谷鸭饲料中的应用[J].集美大学学报,2000,5（1）:40-46.

[12] Shirley RB,Edw ards H M Jr.G raded levels of phytase past industry standards imp roves broiler perform ance [J].Poultry Sc ience,2003,82（4）:671-680.

[13] Onyango E M.Efficacy of an evolvedEscherichiaco liphytase in diets o f broiler chicks[J].Poultry Sc ience,2005,84:248-255.

[14] Angel R.Phytic acid chem istry:inf luence on phytin-phosphorus availability and phytase ef ficacy[J]. Poultry Science Association,2002,11:471-480.

[15] 徐奇友,金明玉.植酸酶对肉仔鸡生产性能及钙、磷利用率影响的研究[J].动物营养学报,2000,12 （1）:26-31.

[16] 杨维仁,王庆云,杨在宾.不同无机磷水平饲粮添加植酸酶对肉鸡生长性能和血清矿物质的影响[J].中国农业大学学报,2008,13（4）:87-92.

[17] 廖智超.添加植酸酶对猪鸡生产性能、血清指标及饲粮养分消化利用率的影响[D].硕士学位论文.南宁:广西大学,2006.

[18] V iveros A.Ef fec ts o fm icrobial phy tase supp lem entation on m ineral utilization and serum enzyme activities in broiler chicks fed different levels of phosphorus[J].Poultry Science,2008,81:1 172-1 183.

[19] Kornegay E T.Response o f broilers to graded levels o f m icrobial phytase added to maize-soybean-mealbased diets containing three levels of non-phytate phosphorous[J].British Journal Nutrition,1996b, 75:839-852.

[20] Y i Z,Kornegay E T.Imp roving phytate phosphorus availability in corn and soybean meal for broilers using m icrobial phy tase and calculation of phosphorus equivalency values for phytase[J].Pou ltry Science, 1996a,75:240-249.

*Correspond ing au thor,p rofessor,E-m ail:liuguohua@mail.caas.net.cn

（编辑 菅景颖）