不同微量矿物质添加剂对育肥猪生长性能及矿物元素排放的影响

敖维平，周岭，方雷，杜建国，祁雄，孙国昶，李时进

（1塔里木大学动物科学与技术学院，新疆 阿拉尔 843300）

（2塔里木畜牧科技兵团重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

（3塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300）

（4天康生物股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011）

微量矿物质对动物的正常生长和健康起着至关重要的生理作用。诸如，锌和铜参与了300多种酶和蛋白质的合成、免疫系统激活和骨骼发育等过程。针对养猪业中环境和公共卫生问题，各国均制定了自己的微量矿物元素添加量。NRC(2012)推荐了，25～135 kg体重（BW）的猪饲粮中锌（50～60 mg/kg饲料）和铜(3～4 mg/kg饲料)的总需求量［1］；MADRID J等［2］（2013年）和INRA（法国国家农业研究院，1989年）提出了生长肥育猪饲粮中锌（80 mg/kg和100 mg/kg饲料）和铜（8 mg/kg和10 mg/kg饲料）总含量的建议；欧盟国家（欧盟委员会，2018年）制定了生长肥育猪饲粮中锌（120 mg/kg）和铜（25 mg/kg）需要量的最高水平。由于生产中的不同目的，在猪配合饲料中经常存在添加矿物元素超过猪只的生理需要量，导致猪场粪污中重金属元素排放增加，粪污中重金属长期超量排放有导致环境污染的风险。通过调查发现，养猪场饲料与粪污中重金属元素含量均有不同程度超过国家相关标准的现象，薄录吉等［3］检测了我国21个省市规模化猪场饲料和粪便结果发现，我国猪粪重金属含量严重超标，若用这些猪粪施肥后，土壤中某些重金属含量会超过国家土壤质量二级标准（GB/15618—2008），因此减少猪饲粮中矿物元素使用量的问题势在必行。MADRID J等［2］研究了添加植酸酶对生长肥育猪的生长性能和矿物质消化率的影响发现，植酸酶的添加改善了大部分矿物质消化率，尤其磷和铜，从猪粪中向环境排泄的磷和铜分别减少了39%和33%。JANCZYK P等［4］用低锌（100 mg/kg）和高锌（3 100 mg/kg）的饲粮饲喂28日龄大白猪的研究结果表明，锌的用量对肠道环境影响有显著差别，高锌导致组织中沉积的锌和铜均增加。目前，矿物质对于维持现代基因型猪种机体功能、促生长和繁殖以及刺激免疫是必要的，在药理学水平上添加一些矿物质，如铜和锌，可以促进仔猪生长，增强免疫力和减少腹泻。无机矿物元素已被广泛使用，但它们对动物的可利用性仍存在问题，这引起了人们对有机矿物元素的兴趣，因这些矿物质元素更容易被动物吸收和利用。ACDA S P等［5］、PIEER R等［6］探讨了添加有机酸对矿物元素消化吸收的影响，有机物均有益于矿物质元素的吸收与沉积，进而减少了向环境的排泄量。SANDRA V等［7］开展不同水平锌源、铜源对肥育猪试验结果表明，羟基氯化物类矿物元素对育肥猪生产性能、胴体产肉率和矿物消化率显著优于硫酸盐类矿物元素。有机矿物元素添加剂较无机矿物元素具有稳定性强、吸收率高等特点，替代无机矿物元素成为养殖业中减少粪污中矿物元素排放的可行途径。为了探讨在饲料中使用有机矿物元素替代无机矿物元素对猪生长性能和粪污重金属元素排放影响，评价在饲料中添加有机矿物元素的真正价值，本试验研究不同梯度的有机矿物元素添加剂（铜、铁和锌）替代无机矿物元素添加剂对肥育猪生长性能、猪粪矿物质元素排泄量及血液中矿物质元素含量的影响，旨在为有机矿物元素在育肥猪生产中的合理应用提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

硫酸亚铁（Fe含量30%）、碱式氯化铜（Cu含量58%）、硫酸锌（Zn含量34.5%）、甘氨酸铁（Fe含量17%）、蛋氨酸铜(Cu含量16.8%)和甘氨酸锌（Zn含量17.2%），均购自四川吉隆达生物科技集团有限公司。

1.2 试验动物与分组

选择年龄相近，体重(51.7±1.7)kg的杜长大三元杂交商品猪126头，随机分成3个组，分别为无机组、有机1组和有机2组，每组3个重复，每个重复14头猪饲养在同一个栏里。试验期间每天按栏准确记录投喂量和剩料量，饲养管理（防疫、驱虫及消毒）按饲养场的技术规程执行。

1.3 试验饲粮

采用单因素试验设计，基础日粮一致，营养水平（见表1），均采用玉米-豆粕型饲粮，不含矿物质添加剂。矿物元素添加量参考《猪营养需要》［8］（NRC，2012）推荐量，对照组饲粮补充碱式氯化铜（10 mg/kg）、硫酸亚铁(328 mg/kg)和硫酸锌（192 mg/kg），有机1组和有机2组饲粮铜、铁、锌元素添加量为无机组饲粮的50%、80%，有机1组每kg饲粮中蛋氨酸铜、甘氨酸亚铁和甘氨酸锌的添加量分别为18 mg/kg、286 mg/kg和167 mg/kg，有机2组的添加量分别为29 mg/kg、457 mg/kg和267 mg/kg。各组饲粮补充的铜、锌和铁含量见表2。

表1 试验饲粮配方组成及营养素含量

表2 试验各组饲粮矿物元素补充量 mg/kgkg

1.4 试验样品采集

试验分预试期（7 d）和正试期（30 d），粪样和血样在正试期第10 d、20 d、30 d投料前进行采集，粪样按栏多点收集1.5 kg冷冻保存，血样按栏用抗凝采血管前腔静脉采集血液10 mL冷冻保存。

1.5 指标与测定方法

1.5.1 生长性能指标

试验期第1 d和第30 d按栏空腹称重记为始重和末重，以此计算试验期猪的生长性能；准确记录每天的投喂量和剩料量，以此计算每栏每天的采食量。

1.5.2 样品矿物元素浓度检测

将粪样在通风橱里进行风干，再在烘箱中105℃烘干至衡重，粉碎过40目筛。血样自然解冻后用振荡器摇匀后检测。粪样和血样均采用原子吸收光谱仪检测样品中铜、铁、锌的含量。

1.6 数据统计

试验数据均采用SPSS 19.0进行Duncan氏多重比较和单因素方差分析，试验数据以“平均数±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 不同试验饲粮对育肥猪生产性能的影响

不同试验饲粮对猪生产性能的影响见表3，用有机矿物元素减量替代饲粮中无机矿物元素添加剂后，猪采食量差异不显著（P>0.05），但有促进采食量的趋势。有机组的平均日增重和料重比均极显著高于无机组（P<0.01），且有机组间随着添加量增加，存在显著增加的趋势（P<0.05）。从试验对育肥猪生产性能的影响结果看出，在饲粮中添加有机矿物元素，减少了饲粮矿物元素添加量，但不会影响猪的生产性能，相反有提高猪生产性能的效果。

表3 试验饲粮对育肥猪生产性能影响

2.2 不同试验饲粮对猪粪中铜、铁和锌排泄量的影响

不同试验饲粮对猪粪中铜、铁和锌排泄量的影响见表4，有机组猪粪中铜的排泄量极显著低于无机组（P<0.01），且铜的排泄量与摄入量相关。有机组猪粪中铁的排泄量均低于无机组，且随摄入量的增加呈现增加的趋势。有机组猪粪中锌的排泄量均极显著低于无机组（P<0.01），但有机组间猪粪中锌的排泄量随摄入量增加呈现增加趋势。综上所述，猪粪中铜、铁和锌的排泄量均与摄入量有关，且呈现正相关关系。

表4 不同试验饲粮对猪粪中铜、铁和锌排泄量的影响 mg/kgkg

2.3 不同试验饲粮对猪血样中铜、铁和锌含量的影响

由表5可知，试验第10 d血样中铜和锌含量均是无机组极显著高于有机组（P<0.01），且有机组间差异不显著（P>0.05），而血样中铁含量3组间差异不显著（P>0.05）。试验第20 d血样中铜和锌含量均与有机组差异不显著（P>0.05），血样中铁含量无机组和有机2组差异不显著（P>0.05），但均极显著高于有机1组（P<0.01）。试验第30 d有机1组血样中铜和锌含量均高于无机组和有机2组，有机1组血样铜显著高于无机组和有机2组（P<0.05），有机1组和无机组血液中锌含量差异不显著，但均极显著高于有机2组（P<0.01），血样中铁含量差异不显著（P<0.01）。综合结果表明，血液中铜、铁、锌含量与饲料摄入量不呈完全相关关系，可能由于猪只血液生理指标差异所致。

表5 各组不同采样天数血液中3种矿物元素含量 mg/Lg/

3 讨论

3.1 饲粮中添加有机铜、铁和锌对育肥猪生长性能的影响

饲料中高铜通过神经系统、酶系统和激素等途径调控猪的采食、多种酶活性和生长激素等［9］，提高猪的生长性能；断奶仔猪饲喂高锌饲粮具有明显降低腹泻和提高仔猪成活作用。因此，在现代集约化养猪生产中存在添加高铜和高锌来改善猪生产性能的现象，造成猪场排出的粪污中矿物质元素超标，污染环境。通过提高猪对矿物质元素的吸收利用率，减少在猪饲粮中矿物质元素添加量，是减少养猪业重金属元素超标排放的重要途径之一。谭静等［10］在猪饲粮中用有机矿物质元素替代无机矿物元素试验表明，不仅降低了铜、铁和锌的添加量，而且提高了猪生长性能，与本试验研究结果一致，其原因可能与有机矿物质元素吸收利用率较高有关。李少华等［11］开展28日龄断奶仔猪试验表明，低剂量小肽螯合铜和小肽螯合锌替代高剂量的硫酸盐源铜和锌，对生产性能和健康状况无不良影响，可能与猪不同生理阶段矿物质需要量不同有关，越小的猪营养需要越高。

3.2 饲粮中添加有机铜、铁和锌对猪粪及血液中矿物元素含量的影响

猪饲粮中铜、锌的吸收率较低，只有较少一部分沉积在体内，而大部分的铜、锌随着粪便排出，同时由于猪的生物富集机制，导致猪粪中的铜、锌和铁含量高于饲料中10倍以上［12-13］。有机矿物元素的吸收利用率高于无机矿物元素，通过有机矿物元素替代无机矿物质元素，减少矿物元素在猪饲粮中的添加量，进而达到降低养猪业粪污中铜、锌和铁等矿物元素的排泄量，降低养猪业对环境重金属污染的风险。本研究结果显示，按无机矿物元素添加量的50%或80%添加有机矿物元素，猪粪中铜、锌和铁矿物元素浓度显著或极显著降低，与贾久满等［14］针对仔猪和中猪开展的试验结果一致。本试验血液中铜、锌和铁矿物元素浓度在有机组和无机组间部分存在差异，但没有粪样差异明显，也没有粪样中表现出的规律性，与COBLE K F等［15］在断奶仔猪饲粮中采用有机矿物元素和无机矿物元素混合添加的试验结果一致。

4 结论

试验结果表明，有机矿物元素替代无机矿物元素，添加量分别为无机矿物元素的50%或80%，不仅不会影响育肥猪的生长性能，还有提高猪生长性能的作用，减少了猪粪中微量矿物元素排放量。综合试验结果认为有机矿物元素按NRC（2012）推荐量的50%来添加，能满足生长肥育猪猪的生长需要，达到减少养猪业重金属元素排放的目的。