生长前期北京鸭生物素需要量及脚裂症的初步探究

朱勇文侯水生杨 琳黄 苇谢 明

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193;2.华南农业大学，广州 510042)

生物素又称维生素H，作为各种羧化酶的辅助因子，参与机体糖异生、脂肪和蛋白质合成等代谢反应，是家禽不可或缺的重要营养物质之一。家禽生物素需要量的研究，在肉鸡方面研究报道较多。NRC［1］建议生长前期肉鸡和蛋鸡生物素需要量分别为0.15和0.13 mg/kg，但并没有肉鸭生物素需要量方面相关数据。起初，肉鸡生物素需要量的确定主要根据其生长性能，后来许多研究发现，获得最佳生长性能的生物素需要量，并不能有效防止生物素缺乏症的发生［2］。于是，肉鸡生物素需要量不断提高，以降低生物素缺乏症引起的死亡率。家禽前期(出雏后2周)不容易出现生物素缺乏症，但前期缺乏累积可导致中后期发生相关缺乏症。生物素缺乏症主要表现为皮炎、滑腱症、骨粗短、发育不良等［3］。其中脚部为最明显部位，开始表现出干燥、角质磷片样变、脚掌有乳状突起、开裂等［4］。关于家禽生物素需要量和缺乏症的研究结论不一，而肉鸭方面研究更少，且缺乏深入研究。因此，本试验拟对北京鸭生物素需要量作系统研究，为肉鸭生产实践和饲养标准制定提供一定的理论依据，并对北京鸭生物素缺乏引起的脚裂症进行了观察和初步研究。

1 材料与方法

1.1 试验设计与饲养管理

试验采用单因子设计，选用体重相近的1日龄雄性Z8型北京鸭480只，随机分成10组，每组6个重复，每个重复8只鸭。试验期为4周。各组分别在基础饲粮中添加0(正对照组)、0.03、0.06、0.09、0.12、0.15、0.18、0.21、1.50 mg/kg生物素及3 g/kg蛋清粉，其中1.50 mg/kg生物素组为高生物素水平组，3 g/kg蛋清粉组为负对照组，蛋清粉含抗生物素蛋白［5］，可中和基础饲粮中生物素。

肉鸭采用网上平养，自由采食及饮水。接雏时鸭舍温度为32℃，以后逐步稳定下降，每2～3天降低1℃，直至20℃，恒温至出栏。采取人工补光制度，由前期24 h/d逐步减至采食补光和自然光照结合，其他按常规饲养管理方式进行。

1.2 试验材料及试验饲粮

D－生物素购自日本住友公司，为白色结晶粉，纯度为2%。

小麦的生物素利用率非常低(0 ～10%)［6］，鸭肝粉作为动物性蛋白质原料，生物素含量低(0.03 mg/kg)，所以本试验基础饲粮采用小麦－鸭肝粉型饲粮。其他营养水平参照NRC(1994)肉鸭饲养标准进行设计，基础饲粮组成及营养水平见表1。

1.3 试验指标

1.3.1 生长性能指标

以栏为单位记录北京鸭体重和采食量，计算21日龄各组平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

1.3.2 血液生化指标

28日龄时，根据每个重复平均体重抽取2只北京鸭屠宰采样，并对脚部缺乏症进行观察。采用日立721型全自动生化仪测定肝脏磷脂含量和血清中谷丙转氨酶(ALT)，天冬氨酸氨基转移酶(AST)和γ－谷氨酰转肽酶(GGT)活性。

1.4 统计分析

采用SAS 9.0统计软件中GLM程序中Duncan氏进行多重比较分析，数据用平均值±标准差表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同生物素水平对1～21日龄北京鸭生长性能的影响

由表2可以看出，饲粮中不同生物素水平对北京鸭前期ADFI和ADG有显著影响(P＜0.05)，但对 F/G 没有显著影响(P ＞0.05)。当生物素添加水平在0.15～0.21 mg/kg时，ADFI和ADG显著高于0和0.03 mg/kg生物素水平组。饲粮中生物素添加水平为0.18 mg/kg时，ADFI和ADG最高，随后处于相对稳定平台期。高生物素水平组(1.5 mg/kg)生长性能呈现降低趋势，但差 异 不 显 著(P ＞ 0.05)。与 0.15，0.18 和0.21 mg/kg生物素水平组相比，蛋清粉组ADFI和ADG显著下降(P＜0.05)，但有效改善了 F/G(P ＞0.05)。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

2.2 北京鸭生长前期生物素需要量估测

研究表明，用回归分析方法(折线模型，曲线回归模型等)来估计需要量比其他方法要准确得多。Robbins等［7］研究发现直线折线模型比较适合根据生长性能来估测动物营养需要量。所以，本试验采用直线折线模型和二次曲线模型分别进行生物素需要量估测。以21日龄北京鸭ADG为衡量指标，以ADG(y)为应变量，以生物素需要量(x)为自变量，模型分析得到结果如下。

表2 生物素水平对1～21日龄北京鸭生长性能的影响Table 2 Effects of biotin levels on growth performance of Peking ducks aged from 1 to 21 days

直线折线模型：

二次曲线模型：

采用直线折线模型拟合方程估测获得最佳ADG时，适宜生物素需要量为0.180 mg/kg;采用二次曲线模型拟合方程估测获得最佳ADG时，适宜生物素需要量为0.202 mg/kg。

2.3 28日龄北京鸭脚裂症的观察与统计

由表3可知，饲粮中不同生物素水平对28日龄北京鸭末重有显著影响(P＜0.05)。各组依平均体重选取北京鸭2只，每个组6个重复，每个组共12只进行脚裂症观察及屠宰采样。图1为脚裂症渐变发生过程。统计发现，各组表现出不同程度的脚裂症，其中蛋清粉组最为严重;生物素添加水平高于0.15 mg/kg时，脚裂症得到有效缓解。同时发现，脚裂症都伴发脚部皮肤角质鳞片样变。

图1 北京鸭脚裂症渐变发生过程Fig.1 The process ranging from normal to severity of foot pad lesions of Peking ducks

2.4 北京鸭脚裂症相关指标测定

通过对北京鸭脚裂症进行观察，初步推断缺乏生物素可能引起细胞膜通透性变化，进一步引起脱水，并随着后期体重快速增长以及脚掌与地面摩擦力增大，最后导致脚掌开裂。本试验根据表3脚裂的严重情况，选取了5个组(蛋清粉组及0、0.09、0.18、1.50 mg/kg 生物素组)进行相关指标测定。

由表4可知，生物素添加组中肝脏磷脂含量高于蛋清粉组(P＞0.05)和0 mg/kg生物素组(P＜0.05)。和蛋清粉组相比，1.50 mg/kg生物素组血清中ALT和AST活性显著降低(P＜0.05);其他组ALT和AST活性降低，但差异不显著(P＞0.05)。GGT活性各组间差异不显著(P＞0.05)。

表3 28日龄北京鸭脚裂症观察结果统计Table 3 The statistical results of foot pad lesions of Peking ducks

表4 生物素水平对28日龄北京鸭肝脏磷脂和血清相关酶活性的影响Table 4 Effects of biotin levels on phospholipids in liver and activity of enzymes in serum of Peking ducks at 28 days of age

3 讨论

3.1 生物素水平对21日龄北京鸭生长性能的影响

生物素作为羧化酶的辅助因子，参与3大营养物质的代谢。饲粮中缺乏生物素，家禽生长速度受阻，饲料利用率也相应降低;补充生物素，ADG 提高，死亡率下降［8－9］。本试验结果表明，不同生物素水平对北京鸭ADFI和ADG有显著影响，这与肉鸡方面研究的结果基本一致［10］。但于会民等［11］在玉米－豆粕型饲粮中添加生物素对肉鸡ADG、ADFI和饲料转化效率影响都不显著。原因可能是家禽生物素需要量较低，不同基础饲粮生物素含量有差异。饲粮中不同生物素水平对北京鸭F/G没有显著影响，这与韩春芳［12］研究结果一致。原因可能是以小麦为主饲粮，在肠道黏性大，含有非淀粉多糖(NSP)抗营养因子，加上北京鸭前期肠道发育不全，影响其他营养物质吸收利用，所以F/G并没有得到改善。生物素一般毒性很低，过量时虽然有降低北京鸭生长性能趋势，但差异不显著。其原因可能生物素过量可竞争性抑制其他水溶性维生素(如泛酸等)吸收［13］。

3.2 生长前期北京鸭生物素需要量的确定

有关肉鸭生物素需要量方面的报道较少，林美峰［14］早期依据台湾土番鸭生长性能估测生长前期生物素需要量为0.088 mg/kg。本试验通过直线折线和二次曲线模型拟合方程分别估测生物素需要量为 0.180 和 0.202 mg/kg，两者都高于NRC(1994)肉鸡推荐量 0.15 mg/kg。李健［15］采用小麦－鱼粉－酪蛋白型基础饲粮，1～6周龄肉鸡获得最佳生长性能生物素添加水平为0.22 mg/kg，并通过缺乏症综合评价估测生物素需要量可能高于 0.30 mg/kg。Larry 等［16］研究发现饲粮中生物素含量约为0.10 mg/kg时，种母鸡后代的孵化率和成活率最高。于会民等［11］综合生长性能和肝脏丙酮酸羧化酶活性，获得1～6周龄肉鸡生物素需要量为0.30 mg/kg。上述研究结果存在一定差异，原因除了品种不同，家禽生物素需要量还受其他营养素和肠道微生物菌群影响，如Whitehead［17］发现高蛋白质水平(16.8%)饲粮中生物素需要量要高于低蛋白质水平(13.7%)饲粮。

实际生产中考虑生长性能同时，还要预防缺乏症的发生。Whitehead等［18］研究表明饲粮中添加生物素0.17 mg/kg可满足最佳生长性能;而预防脂肪肝肾综合征(FLSK)的发生，需提高到0.18 mg/kg。如果考虑其他营养和环境因素影响，其需要量可高于0.18 mg/kg。本试验依据观察脚裂症发生情况，估测饲粮中生物素水平0.21 mg/kg较佳。本试验主要从肉鸭生长性能方面来确定生物素需要量，预防缺乏症最低需要量还需进一步探究。

3.3 北京鸭脚裂症观察分析及相关探究

本试验通过对28日龄北京鸭脚裂症的观测，发现脚部皮肤角质鳞片样变，脚底开裂大致过程：脱水→开裂出血→结痂→化脓。推测生物素影响上皮组织生长，起初出现脱水现象，加上后期体重的快速增长及脚底摩擦力增加，容易出现开裂。失去外层角质层保护，真皮层血管受到破坏，就会出血结痂，如果处理不当被微生物感染，则出现化脓。推测由于上皮组织保水功能下降可能引起后续一系列相关症状发生。

肝脏作为机体代谢关键器官，肝脏细胞通透性一定程度上反映了脚部上皮组织保水通透性。生物素对磷脂代谢具有重要影响，而磷脂作为细胞膜组成部分，与细胞膜通透性相关。本试验发现饲粮中添加生物素组肝脏磷脂含量低于蛋清粉组和0 mg/kg生物素水平组，与 Oloyo［19］研究生物素和油脂对肝脏磷脂含量的影响趋势基本一致。磷脂含量降低，可导致肝细胞膜通透性一定程度升高。于是，对血清与肝功能相关3种酶进行了测定，发现蛋清粉组血清ALT和AST活性提高，说明肝细胞受到一定程度损伤，通透性升高。有关通透性升高，保水功能下降的进一步机制尚不清楚。有报道称，细胞膜或上皮组织角质层脂质双层结构中脂肪酸组成发生变化，不饱和脂肪酸减少能导致表皮迅速失水。而生物素作为脂肪合成关键酶乙酰辅酶A羧化酶(ACC)辅助因子，影响脂肪酸组成［20－21］。

4 结论

①饲粮中添加生物素可显著提高北京鸭ADG和ADFI，并没有改善F/G。以ADG为衡量指标，采用直线折线和二次曲线模型估测北京鸭前期生物素适宜需要量为0.180和0.202 mg/kg。

②通过对北京鸭生物素脚裂症观察，发现脚裂症伴发皮肤角质鳞片样变;脚裂大致过程为脱水→开裂出血→结痂→化脓，并初步判断脚裂症与上皮组织保水功能存在一定的关系。

［1］National Research Council.Nutrient requirement of poultry［M］.9th ed.Washington，D.C.：National Academy Press，1994.

［2］WHITEHEAD C C.Assessment of biotin deficiency in animals［J］.Annals of the New York Academy of Sciences，1985，447：86 －96.

［3］BAIN S D，NEWBREY J W.Biotin deficiency may alter tibiotarsal bone growth and modeling in broiler chicks［J］.Poultry Science，1988，67：590 －595.

［4］FRIGG M，TORHORST J.Histological and cytological alterations in the skin of biotin-deficient chicks［J］.Research in Veterinary Science，1980，28(1)：17－24.

［5］邹淑蓉，柳启沛，汪乃经.鸡蛋蛋清粉中抗生物素蛋白的分析［J］.营养学报，2001，23(2)：150 －152.

［6］BRYDEN W L，MOLLAH Y，GILL R J.Bioavailability of biotin in wheat［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1991，55(2)：269 －275.

［7］ROBBINS K R，SAXTON A M，SOUTHERN L L.Estimation of nutrient requirements using broken-line regression analysis［J］.Journal of Animal Science，2006，84：E155 －E165.

［8］MISIR R，BLAIR R.Biotin bioavailability of protein supplements and cereal grains for starting turkey poults［J］.Poultry Science，1988，67：1274 －1280.

［9］WHITEHEADA C C，BANNISTERA D W.Aspects of metabolism related to the occurrence of skin lesions in bioti-deficient chicks［J］.British Poultry Science，1981，22(5)：467 －472.

［10］QUARANTELLI A，BONOMI A.The effects of different levels of dietary biotin on the performances and on bone growth in the broiler［J］.Italia Journal of Animal Science，2003，2(1)：453 －455.

［11］于会民，蔡辉益.不同生物素添加水平对肉仔鸡生长性能、血清生化指标和机体免疫指标功能的影响［J］.饲料工业，2004，25(6)：36 －40.

［12］韩春芳.生物素对肉仔鸡生长性能和机体免疫功能的影响［D］.硕士学位论文.杨凌：西北农林科技大学，2005.

［13］SAID H M，ORTIZ A，MCCLOUD E，et al.Biotin uptake by human colonic epithelial NCM460 cells：a carrier-mediated process shared with pantothenic acid［J］.American Journal of Physiology，1998，275：1365－1371.

［14］林美峰.雏土番鸭对生物素的需要量及饲料原料之生物素有效性［D］.硕士学位论文.台北：国立台湾大学，1973.

［15］李健.肉用仔鸡生物素营养需要量的研究及生物素缺乏症的观察［D］.硕士学位论文.北京：中国农业科学院，1992.

［16］LARRY E B，HARDY M E.Studies on the biotin requirement of broiler breeders［J］.Poultry Science，1972，51：619 －624.

［17］WHITEHEAD C C.Biotin requirements of broiler breeders fed diets of different protein content and effect of insufficient biotin on the viability of progeny［J］.British Poultry Science，1985，26(1)：73 －82.

［18］WHITEHEAD C C，BLAIR R.The involvement of biotin in preventing the fatty liver and kidney syndrome in chicks［J］.Research in Veterinary Science，1976，20(2)：180 －184.

［19］OLOYO R A.Preliminary investigation on the effect of dietary supplemental biotin and palm kernel oil on blood，liver and kidney lipids in chicks［J］.Archives of Animal Nutrition，1992，42：263 －272.

［20］WATKINS B A，KRATZER F H.Tissue lipid fatty acid composition of biotin-adequate and biotin-deficient chicks［J］.Poultry Science，1987，66(2)：306－313.

［21］RICHARD C，HO M S.The potential role of biotin insufficiency on essential fatty acid metabolism and cardiovascular disease risk［J］.Nutrition Research，2000，20(8)：1201 －1212.