不同水平有机微量元素对蛋鸡矿物元素沉积与排泄的影响

何万领 李晓丽 李 旺 丁 轲 李元晓 任振东

(1.河南科技大学动物科技学院，洛阳 471003；2.河南艾格多科技有限公司，郑州 450000)

长期以来，由于无机微量元素(inorganic trace element，ITE)成本低、容易获得而在畜牧养殖中广泛应用，但无机微量元素易被植酸等抗营养因子结合而降低其生物学有效性[1-3]，致使畜牧生产中微量元素超量添加。微量元素超量添加不仅给动物带来应激和健康问题，其所造成的环境污染问题也逐渐凸显，尤其是铜、锌等微量元素污染较为严重[4-6]。研究认为，一些有机配位体能够保护金属离子在消化道内不受植酸等抗营养因子的干扰[7-8]，为此，有机酸态、乙二胺四乙酸(EDTA)络合态和氨基酸螯合态等形式的有机微量元素(organic trace element，OTE)被研制开发，但由于受技术方法和生产工艺等的影响，一些市售有机微量元素使用效果并不理想[9-10]。微生物种类繁多，繁殖能力强，且与动物等生物体一样能够利用无机态微量元素并将其转化为有机态形式[11]。因此，筛选对微量元素具有较强耐受能力、富集及合成能力的有益态微生物，并用以生产有机微量元素成为国内外动物营养学的研究热点之一。本试验将由乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌发酵制备的复合有机微量元素按照NRC(1994)推荐量的60%、80%和100%添加到蛋鸡饲粮中，通过分析蛋鸡血液、肝脏、胰脏、胫骨、鸡蛋和粪便中微量元素含量，旨在研究不同水平有机微量元素对蛋鸡微量元素沉积和排泄的影响，为有机微量元素在蛋鸡养殖中的合理利用提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用无机微量元素与有机微量元素均由河

南艾格多科技有限公司提供，其所含微量元素种类与规格见表1。铁、铜、锌、锰标准溶液由国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院提供。

表1 无机微量元素和有机微量元素中微量元素种类与规格

游离态元素比例为实测值，指某种微量元素溶解于超纯水中的元素质量占总质量的百分比。

Free element ratio was measured value, which meant the percentage of elemental mass dissolved in ultrapure water in total mass of the elements.

1.2 试验动物与基础饲粮

试验动物选用240只25周龄、体重相近的海兰褐蛋鸡。试验用基础饲粮以玉米、豆粕为主要原料，不添加微量元素，并参照NRC(1994)蛋鸡营养需要确定营养水平，基础饲粮组成及营养水平见表2。

表2 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

1)预混料为每千克饲粮提供The premix provided the following per kg of the diet：VA 7 500 IU，VD32 500 IU，VE 35 mg，VK31 mg，VB11.5 mg，VB24 mg，VB62 mg，VB120.02 mg，烟酸 nicotinic acid 30 mg，叶酸 folic acid 0.55 mg，泛酸 pantothenate 10 mg，生物素 biotin 0.16 mg，氯化胆碱 choline chloride 420 mg。

2)粗蛋白质为实测值，其他营养水平为计算值。CP was a measured value, while the others were calculated values.

1.3 试验设计与饲养管理

将240只25周龄的海兰褐蛋鸡随机分为4组，每组6个重复，每个重复10只鸡。对照组蛋鸡饲喂在基础饲粮中按照NRC(1994)推荐量添加无机微量元素的饲粮，试验1、2和3组蛋鸡分别饲喂在基础饲粮中按照NRC(1994)推荐量的60%、80%和100%添加有机微量元素的饲粮，各组饲粮中微量元素添加量与含量见表3。饲养试验在河南科技大学周山校区试验牧场进行，试验蛋鸡自由采食、乳头式饮水器自由饮水，自然通风，每天光照时间16 h，根据蛋鸡饲养要求，定期进行卫生管理和防疫。试验期49 d。

表3 微量元素添加量与含量

1.4 样品采集与检测

1.4.1 样品采集

采用四分法采取各组饲粮各200 g，用粉碎机粉碎过60目筛，置于封口袋中阴凉干燥处密封保存，待测。

采用全收粪法连续收集每个重复2只鸡(每组共12只鸡)7 d的粪便，称量鸡粪鲜重，于70 ℃恒温烘箱内将各组收集的粪便烘至恒重，采用四分法从烘干的粪便中取样50 g，研磨磨碎，过60目筛，置于封口袋中，于干燥处保存，待测。

每个重复随机取2枚鸡蛋(每组共12枚鸡蛋)，煮熟后除去蛋壳，留蛋清和蛋黄。

于试验结束前1天，各组鸡禁止采食，并于第2天每个重复随机取1只鸡(每组共6只鸡)，翅静脉处采集血液；随后断颈放血，解剖，收集肝脏、胰脏和胫骨。

1.4.2 样品处理与检测

采用薛颖等[12]报道的方法对饲粮和粪便样品进行湿法消化；用张娟等[13]报道的方法提取血液中微量元素铁、铜、锌、锰；用Yokoi等[14]报道的方法对肝脏、胰脏和鸡蛋样品进行湿法消化；采用Angel[15]报道的方法对胫骨进行干灰化。消化后的样品用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS，Agilent7500a，美国)测定其中铁、铜、锌、锰含量，参照GB/T 6436—2002中方法测定其中钙含量，参照GB/T 6437—1992中方法测定其中磷含量。

1.5 数据处理与分析

使用Excel 2007软件对原始数据进行处理，试验结果用“平均值±标准差”表示。利用SPSS 20.0软件的ANOVA模块进行单因素方差分析，用LSD模块进行差异显著性检验。

2 结 果

2.1 不同水平有机微量元素对蛋鸡血液矿物元素含量的影响

由表4可知，与对照组相比，试验1组蛋鸡血液铜和锌含量极显著升高(P<0.01)、锰含量显著升高(P<0.05)，试验2组蛋鸡血液铜、锌、锰含量极显著升高(P<0.01)，试验3组蛋鸡血液锰含量极显著升高(P<0.01)、铜和锌含量显著升高(P<0.05)；3个试验组血液铁、钙、磷含量均不同程度升高，但差异不显著(P>0.05)，且各试验组间无显著差异(P>0.05)。

表4 不同水平有机微量元素对蛋鸡血液矿物元素含量的影响

同列数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下表同。

In the same column, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different captial letter superscripts mean significant difference (P<0.01). The same as below.

2.2 不同水平有机微量元素对蛋鸡肝脏、胰脏、胫骨中矿物元素沉积的影响

由表5可知，与对照组相比，各试验组肝脏铁、铜、锌和锰含量均不同程度升高，但差异不显著(P>0.05)，以试验2组肝脏铁和铜含量、试验3组肝脏锌和锰含量最高。各组肝脏钙和磷含量无显著差异(P>0.05)。

表5 不同水平有机微量元素对蛋鸡肝脏中矿物元素沉积的影响

由表6可知，与对照组相比，试验2和3组胰脏锌含量显著升高(P<0.05)；试验1、2和3组胰脏铁、铜和锰含量均不同程度升高，但差异不显著(P>0.05)，且各试验组间无显著差异(P>0.05)。各组胰脏钙、磷含量无显著差异(P>0.05)。

表6 不同水平有机微量元素对蛋鸡胰脏中矿物元素沉积的影响

由表7可知，与对照组相比，试验1、2和3组胫骨铁、铜、锌、锰含量均不同程度升高，但差异不显著(P>0.05)。各组胫骨钙、磷含量无显著差异(P>0.05)。

表7 不同水平有机微量元素对蛋鸡胫骨中矿物元素沉积的影响

2.3 不同水平有机微量元素对蛋鸡鸡蛋中矿物元素沉积的影响

由表8可知，与对照组相比，试验1组鸡蛋锌含量极显著增加(P<0.01)、铁含量显著增加(P<0.05)；试验2组鸡蛋铁和锌含量极显著增加(P<0.01)、锰含量显著增加(P<0.05)；试验3组鸡蛋铁和锌含量极显著增加(P<0.01)；各试验组鸡蛋铜含量均有不同程度升高，但差异不显著(P>0.05)。各组鸡蛋钙和磷含量无显著差异(P>0.05)。

表8 不同水平有机微量元素对鸡蛋中矿物元素沉积的影响

2.4 不同水平有机微量元素对蛋鸡矿物元素排泄的影响

由表9可知，与对照组相比，试验1、2和3组蛋鸡粪便中铁、铜、锌、锰含量均不同程度下降，其中试验1组铜、锌、锰含量和试验2组铜含量极显著降低(P<0.01)，试验2组锌、锰含量和试验3组铜含量显著降低(P<0.05)；各试验组蛋鸡粪便中钙和磷含量与对照组相比无显著差异(P>0.05)。

表9 不同水平有机微量元素对蛋鸡矿物元素排泄的影响(干物质基础)

3 讨 论

3.1 不同水平有机微量元素对蛋鸡血液、肝脏、肾脏、胫骨中矿物元素沉积的影响

动物血液、肝脏、胰脏、胫骨等组织器官中微量元素含量常被作为评价饲粮中微量元素生物学效率的主要指标。血液中的微量元素主要来源于细胞凋亡、组织间转运及消化道吸收等，正常情况下，动物血液中微量元素含量保持相对稳定[16]。因此，血液中微量元素含量变化常常与机体生理机能异常或消化道摄入微量元素盈缺有关。李才淑等[17]总结大量文献后表明，血清中微量元素含量变化与258种疾病存在显著相关。由于动物从消化道上皮细胞吸收的矿物元素主要通过血液运输，因此，血液中游离态矿物元素含量常被作为敏感性指标来评价饲粮矿物元素的吸收率[18]。谭会泽等[19]研究有机微量元素对经产母猪血清微量元素含量的影响，结果表明，有机微量元素较无机微量元素显著提高了配种前期母猪血清中铜、铁和锌含量。本试验发现，与无机微量元素相比，微生物合成的有机微量元素提高了蛋鸡血清钙、磷、铁、铜、锌和锰的含量，其中60%水平组血清锌，80%水平组血清铜、锌、锰及100%水平组血清锰含量均显著高于对照组。这表明，微生物合成的有机微量元素的吸收率好于无机微量元素。

肝脏是微量元素主要的代谢和积累场所，对饲粮铁、铜、锌、锰具有较高的敏感性，吸收入血的微量元素大部分先进入肝脏[20]。胰脏是微量元素锰、锌的主要代谢器官，对饲粮锰、锌也有较高的敏感性，经消化道吸收的锰、锌在胰脏中大量沉积[21-22]。骨骼是钙、磷、锰、锌沉积的场所，尤其是胫骨中矿物元素含量的变化能很好地反映动物体矿物元素的代谢状况[23]。与血液指标的敏感性相比，肝脏、胰脏和胫骨等组织器官中矿物元素含量常被用来反映机体一定时期的生理变化和饲粮矿物元素生物学效率。王淑明等[22]研究表明，与无机锌相比，有机锌能显著增加锌在水貂肝脏的沉积。Ao等[24]研究证实，有机锌可促进肉鸡胫骨中锌的沉积。Skivan等[25]在低于欧盟标准35 mg/kg添加铜时，随着添加量的增加，肝脏铜含量显著增加。Henry等[26]研究发现，与无机硫酸锰相比，蛋氨酸锰可提高羔羊骨骼和肝脏中锰含量。孙秋娟等[27]研究表明，用有机铜、锰、锌等量替代相应元素的无机硫酸盐可显著促进蛋鸡肝脏和胰脏铜、锌的沉积。本试验结果表明，与无机微量元素相比，微生物合成的有机微量元素能够促进铁、铜、锌、锰在蛋鸡肝脏、胰脏和胫骨中的沉积，其中80%和100%水平组胰脏锌含量显著高于对照组，而有机微量元素对蛋鸡肝脏、胰脏和胫骨中钙、磷含量无显著影响。

3.2 不同水平有机微量元素对蛋鸡鸡蛋矿物元素沉积的影响

鸡蛋是蛋鸡的重要畜产品和遗传资源，适当增加鸡蛋中矿物元素含量能提高蛋品质、种蛋受精率及对人体微量元素的供应[16,28]。当饲粮中某些矿物元素含量增加或生物学效率高时，鸡蛋中相应矿物元素含量会得到不同程度增加。Mabe等[29]研究发现，在蛋鸡饲粮中分别添加60、60、10 mg/kg的无机锌、锰、铜，可显著提高蛋黄中相应微量元素的含量。一些有关有机微量元素的研究也证明，添加有机态铁、铜、锌、锰、硒能显著提高鸡蛋中相应微量元素的含量[27,30-31]。薛颖等[12]研究则发现，当在饲粮中按照NRC(1994)推荐量的25%～125%添加无机微量元素和有机微量元素时，随着添加量的增加，无机微量元素和有机微量元素均不会显著促进鸡蛋中锰、铜、锌的沉积。本研究结果表明，与无机微量元素相比，有机微量元素促进了铁、铜、锌、锰在蛋鸡鸡蛋中的沉积，其中60%水平组鸡蛋铁和锌，80%水平组鸡蛋铁、锌、锰及100%水平组鸡蛋铁、锌含量呈显著或极显著增加。这表明，有机微量元素能够促进微量元素在鸡蛋中的有效沉积，尤其对铁、锌、锰的促进沉积效果较好，但对钙、磷的沉积无显著影响。

3.3 不同水平有机微量元素对蛋鸡矿物元素排泄的影响

动物生产过程中的排泄物是造成环境污染的重要因素之一，其中矿物元素尤其是微量元素大量排泄是环境污染的主要来源。微量元素排泄不仅与饲粮微量元素添加量密切相关[32]，同时也与其生物有效性存在密切关系[4]。Pierce等[33]对猪和肉鸡的研究表明，按照NRC(1994)推荐量的50%添加有机微量元素，能在保证猪维持正常生产性能的情况下显著降低粪便中微量元素含量；按照NRC(1994)标准的25%添加有机微量元素可使肉鸡粪便中铜、锌、铁含量分别降低75%、50%和14%。对蛋鸡的研究表明，当饲粮中微量元素添加量为NRC(1994)推荐量的25%时，有机微量元素较无机微量元素促进了锰、铁和硒的排泄，而添加量为NRC(1994)的75%和125%时，无机微量元素组蛋鸡锰、铁、铜和锌排泄高于有机微量元素组[12]。本研究结果表明，饲粮添加有机微量元素能够降低蛋鸡铁、铜、锌、锰、钙的排泄，其中添加量为NRC(1994)推荐量的60%时，粪便铜、锌、锰含量极显著降低；随着有机微量元素添加量的升高，粪便中微量元素含量也随之增加。这表明，微生物合成的有机微量元素可促进微量元素在蛋鸡体内的消化吸收，适当降低添加量有利于减少微量元素的排泄。

从以上结果可知，有机微量元素能够在降低添加量[相当于NRC(1994)推荐量的60%和80%]情况下，满足蛋鸡血液、肝脏、胰脏、胫骨以及鸡蛋中微量元素沉积的需要，同时达到降低微量元素排泄的效果，比较而言，有机微量元素添加量为NRC(1994)推荐量的60%时在降低蛋鸡粪便中铁、铜、锌、锰含量的效果上优于添加量为NRC(1994)推荐量的80%时。

与化学合成的有机微量元素相比，对微生物合成的有机微量元素的相关研究还较少，其促进微量元素沉积和降低排泄的作用机制尚不清楚。与结构简单、对动物体消化道应激大的化学合成态微量元素相比，本试验所用有机微量元素为微生物合成态，符合动物消化道营养需求特点，对动物应激小[34-35]。研究表明，微生物摄取微量元素后能够将其转化为蛋白质、氨基酸、有机酸等结合态，也可将微量元素吸附在细胞壁物理空间结构内，从而降低微量元素在消化道内被植酸等抗营养因子结合的几率[36-37]。从本试验对所用的由乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌发酵制备的复合有机微量元素的实测结果可知，其游离态微量元素含量不足25%，表明大部分为吸附态和结合态，从而确保微量元素的生物有效性，这可能是本试验中有机微量元素在沉积效率和排泄方面优于无机微量元素的主要原因。

4 结 论

① 与无机微量元素相比，有机微量元素一定程度上促进了铁、铜、锌、锰在蛋鸡血液、肝脏、胰脏、胫骨和鸡蛋中的沉积，并降低了上述微量元素的排泄量。

② 在饲粮中按照NRC(1994)推荐量的60%添加有机微量元素能够在保证蛋鸡体内微量元素正常沉积的前提下降低排泄量。

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Author, HE Wanling, associate professor, E-mail: hwling921@126.com