肉鸡集约化养殖的维生素营养与供给

刘宗柱 〈青岛农业大学 山东 青岛 266109〉 曹金党〈山东海能生物工程有限公司 山东 日照 276800〉

王秀峰 〈山东省诸城市畜牧局 山东 诸城 262200〉 李桂华 〈山东省饲料质量检验所 济南 250022〉

维生素是维持动物正常生理机能和新陈代谢不可缺少的微量有机营养物质，是养殖动物日粮中最早使用和目前最常用的添加剂。随着近年来动物营养生理研究的发展，人们逐渐认识到添加维生素在动物饲养中的作用不仅仅在于预防缺乏症，更重要的意义还在于养殖动物的抗逆能力，以减少动物发病机会和发挥最大遗传潜力。我国商品肉鸡养殖的发展经历了从小规模大群体向集约化养殖的转变，设施养殖条件下，对于维生素营养的有效供给也提出了新的要求。

1 对维生素生理作用的新认识

最初对维生素的认识，大多是从各种维生素的缺乏症开始的，因而饲料中添加维生素的目的以及各种动物的维生素营养标准也多是以预防缺乏症为基本出发点。然而，随着对各种维生素生理机能的深入研究，人们逐渐认识到，除了预防缺乏症之外，维生素在养殖动物中还具有更重要的作用，并提出应对各种维生素的作用进行重新评价。

维生素A最初发现与动物的视觉机能密切相关，因而又名视黄醇。后来发现维生素A具有增强机体的特异性免疫机能，延长机体对抗原的免疫应答持续时间，促进机体内淋巴细胞的协作，加强细胞的吞噬作用。Niu（2009）等在肉鸡日粮中分别添加750、1500和15000IU/kg等不同水平的维生素A，研究不同水平维生素A对肉鸡热应激的影响。结果发现高水平的维生素A可以显著改善热应激条件下肉鸡的增重以及饲料报酬，并且可以促进肉鸡在热应激条件下的细胞免疫与体液免疫反应。Akbari等人的研究也发现，小麦-豆粕基础日粮中添加10000IU/kg的维生素A可以显著增加肉鸡血液中白细胞数量，影响白细胞分类计数。维生素A对于动物机体免疫的重要意义还在于维持动物黏膜的完整性，从而使动物建立起抵御病原入侵的第一道防线。当维生素A相对不足时，可导致上皮细胞萎缩、角质化或黏液细胞停止分泌，同时使上皮细胞内溶酶体增多，引起生物膜不稳定，机体的非特异性免疫功能大为下降，从而增加各种疾病的易感性。

维生素D最初被发现与动物钙的吸收密切相关。随着研究的深入，发现维生素D在机体免疫系统的激活方面也发挥了非常重要的作用。Moro等人认为在淋巴细胞的活化和增殖、辅助性T细胞分化、组织特异性淋巴细胞归巢、特定抗体的产生及免疫反应调节中，维生素D和维生素A具有核心的调整作用。在人医临床的研究表明，维生素D与婴幼儿的免疫机能状态及婴幼儿呼吸道早期感染具有密切关系。在作用机制研究方面，发现维生素D的受体不仅存在于骨骼、肠道以及肾脏等与钙磷代谢相关的组织中，在先天性免疫体系和获得性免疫体系相关的细胞和组织中也存在。

作为与动物机体抗氧化机能密切相关的脂溶性维生素，维生素E与动物的免疫机能及生产性能方面的相关性研究日益引起人们的重视。Ruiz-Feria和Abdukalykova研究发现，高水平的维生素E可以提供肉仔鸡对传染性法氏囊病的免疫应答，这一效应与精氨酸具有协同效应。Anilkumar等研究表明，维生素E可以缓解和减轻肉仔鸡黄曲霉毒素、赭曲霉素中毒症的发生和对其生产性能的抑制。球虫病显著抑制肉仔鸡的增重以及对新城疫病毒等的免疫应答，日粮中添加维生素E可以显著改善发生球虫病的肉仔鸡的增重、免疫器官发育及免疫应答。Shahriar等研究发现，种鸡日粮中添加维生素E和菜子油，可以改善种蛋的孵化率，增加种蛋中维生素E含量，延长种蛋的活性保质期。

维生素C及多种B族维生素在家禽生产中生物学功能的新发现和应用，尤其是在提高家禽抗逆能力、抗应激及促进家禽发挥最佳生产性能方面，也有许多研究。

2 维生素的最佳需要量

在畜禽养殖实践中，营养标准中所列出的维生素最低需要量仅仅能预防缺乏症的发生，但生产性能并非最佳，突出表现在畜禽抗病能力低下，条件性感染疾病如大肠杆菌病、支原体病等频频发生。事实上，如今商业生产中大部分维生素的添加量都为NRC推荐量的5～10倍。尤其是近年来脂溶性维生素对机体免疫作用的发现，开始了机体在获得最佳免疫性能时脂溶性维生素添加量的研究。最新试验表明，肉仔鸡获得最佳免疫性能时的维生素A添加量为17000IU/kg，是NRC的10倍；肉鸡日粮维生素A水平为15000IU/kg时获得最佳免疫机能，维生素D水平为1250IU/kg时，获得最佳免疫机能；在日粮中添加150～300IU/kg的维生素E能够增强机体的免疫反应。

基于以上认识，Ole,L.S.提出了最佳维生素营养（OptimumVitaminNutrition,OVN）的新理念，指出，畜禽维生素的营养需求，存在最低需求量和最佳需求量，而不同维生素营养水平下，所饲养动物的表现存在差异。

当饲养动物维生素有效摄入量低于最低需求量时，发生维生素缺乏症的几率增加；当维生素有效摄入量高于最低需求量，但低于最佳需求量时，可以防止缺乏症的出现，但在应激状态下表现为抗逆能力低下；只有维生素摄入量处于最佳需求量时，才能使动物具有良好的抗逆能力，减少发病几率，发挥最佳生产性能。同时，在最佳维生素营养状态下，也可以提高家禽产品的质量。当然，过高的维生素添加量，一方面会造成浪费而影响养殖的经济效益，另一方面，脂溶性维生素长期过多地添加，也容易引起毒性反应。

3 维生素制剂技术与纳米生物科技

我国的维生素产业起源于20世纪50年代末，经过几十年的发展，以及伴随着维生素产业向我国转移的逐步完成，目前我国已成为世界维生素生产中心，也是全世界屈指可数的能够合成全部维生素单体的少数国家之一。进入21世纪，随着世界维生素产业的整合以及我国畜牧业的迅猛发展，我国逐渐成为维生素原料生产的中心、全球最大的出口国和最大的消费国；在技术水平上，相当一些维生素原料产品的生产工艺及质量标准在国际上居于领先地位。

然而，与此不相适应的是，我国在维生素制剂技术方面的研究还相当落后，尤其表现在脂溶性维生素制剂的水溶性分散技术方面。维生素A、D、E等脂溶性维生素由于易氧化，做成制剂时一般使用明胶作为包被材料，辅以抗氧化剂等经喷雾干燥工艺做成微囊粉剂，如果辅以适当的表面活性剂，可制备成在水中可分散的水溶性微粒（微米级乳液），如DSMIP资产有限公司在我国申报的发明专利“ZL 00135340.3”。但目前这项生产工艺的核心技术掌握在帝斯曼（DSM）、巴斯夫（BASF）和罗氏（Roche）等少数几家大型外资企业手中。凭借所掌握的核心技术以及多年的市场运营，这几家大型公司基本上形成了对维生素产品的市场垄断。这种垄断性生产和经营，直接导致了维生素产品的定价话语权由需方市场向供方市场的转移，这也是2009年国内维生素产品价格变化较大的一个重要原因。

维生素制剂技术的发展趋势是，利用合适的分散技术将各种维生素制备成液体制剂，可以通过饮水直接应用于养殖动物，一方面可以避免粉状饲料混合均匀度不足以及储运过程中分级而导致群体摄入不均匀的问题，另一方面也可以通过饲料制粒后喷涂工艺添加，从而避免饲料制粒过程中高温、高湿及高压对维生素的破坏。

制备液体维生素制剂的关键限制性技术，在于使疏水性的维生素A、D和E等稳定而均匀地分散在水相中。目前，所报道的制备方法，主要是通过加入乳化剂和其他辅料，利用胶体磨、高压均质机等对脂溶性维生素进行逐级粉碎，需要提供巨大的外加能量来克服分子间的凝聚力，使脂溶性维生素在水中形成微小的油滴。这一制备方法存在的主要问题是，一方面生产过程能耗很大；另一方面，产品质量欠稳定，容易发生二次凝聚和分层。

微乳 （Microemulsion,ME） 也称纳米乳（Nanoemulsion），是粒径小于100nm，由水相、油相、乳化剂和助乳化剂组成的一种热力学稳定而透明的液体。随着对微乳的微观结构、形成理论以及生物学代谢特点等研究的不断深入，出现了新型给药系统——自微乳药物传递系统（Self-microemulsifying drugdeliverysystem,SMEDDS）。微乳作为一种性能优良的新型药物载体，对脂溶性及难溶性药物具有较好的溶解能力，并且由于表面张力较低而易于扩散透过胃肠道上皮细胞表面的静水层与细胞膜接触，因而具有很高的生物利用度。

国内外对微乳体系形成条件的研究表明，药物的结构和性质直接影响微乳体系的形成、稳定性以及制备工艺。不同结构和性质的药物，需要不同的乳化剂、助乳化剂以及二者合适的配合比例（Km值），这不仅与乳化剂的亲水亲油平衡值（HLB）有关，更与乳化剂、助乳化剂的分子结构有关。对于脂溶性维生素而言，本身分子量比较大，分子大小的尺度一般介于5～6nm。如果制备成粒度不超过50nm的微乳，则意味着不超过10个分子的维生素分子聚集成微小“油滴”，与乳化剂、助乳化剂分子以及水分子相互作用而构成分子自组装体系，从而形成稳定的分子聚合体（aggregates）；复合脂溶性维生素纳米级微乳的形成，则还要涉及到不同种类维生素分子之间的相互作用，更为复杂。因而，复合脂溶性维生素纳米级微乳的制备，对乳化剂和助乳化剂的要求更为严格。

乳化剂与助乳化剂不合适，或者不能形成微乳，或者形成微乳时需要外加能量粉碎，或者形成的微乳不稳定而发生二次凝聚、分层。迄今所报道用于制备各种微乳的乳化剂不下百种，助乳化剂也有十几种，从其中筛选出适合的乳化剂、助乳化剂的种类以及确定其合适的Km值，是成功制备脂溶性维生素纳米微乳及自微乳的关键。青岛农业大学与山东某生物工程有限公司联合攻关，制备了系列复合维生素纳米级微乳，经激光粒度分析仪测定，平均粒径小于25nm，具有优良的水相分散性能和极高的稳定性。经近百万羽商品肉鸡的临床实验，结果表明，在改善饲料转化率、提高抗病能力等诸多方面均优于国外同类产品。

4 需要进一步研究的其他问题

虽然早就提出了OVN的概念，但维生素营养目前在禽病临床上还远远没有得到应有的重视。家禽养殖业主以及从事禽病临床的兽医工作人员，也都认可“以防为主，防重于治”的基本原则，但在如何预防禽病的发生上，绝大部分都太过依赖于应用抗菌药物预防，导致化学药物在养禽生产中的滥用，耐药性日益严重。而伴随着禽病治疗成本的增加，对禽病的有效控制也越来越棘手，日益成为影响家禽养殖经济效益的主要因素。从最佳维生素营养入手，提高家禽的抗逆能力，减少家禽的发病机会，是确保家禽养殖业健康、可持续发展的重要步骤。

目前，各种家禽的最佳维生素含量尚未进行系统的研究，商品配合饲料中的维生素实际含量及其与家禽应激条件下需求量的差距也基本未着手研究。随着商品家禽集约化养殖的发展，对维生素制剂技术方面的研究也提出了更高的要求，如何开发水相分散性能良好、生物利用度高的优质维生素制剂，以适应集约化养殖条件下方便、快捷和集中给药的需求，也是迫切需要研究的问题。