低非植酸磷饲粮添加植酸酶对蛋种鸭产蛋性能、种蛋蛋壳品质和孵化性能及子代骨骼发育的影响

2023-03-07夏伟光黄雪冰王胜林张亚男李凯潮郑春田

动物营养学报 2023年2期

夏伟光黄雪冰王胜林王爽张亚男李凯潮陈伟郑春田

(广东省农业科学院动物科学研究所，畜禽育种国家重点实验室，农业农村部华南动物营养与饲料重点实验室，广东省动物育种与营养公共实验室，广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，广州510640)

磷是维持骨骼和牙齿的必需矿物元素，也是维持动物心脏跳动和神经传递等机体正常生理功能的重要物质，在动物体内的含量约为1%。植物性饲料中60%～70%及以上的磷是以植酸磷的形式存在，且难以被单胃动物利用，因此饲料中通常添加无机磷来满足动物对磷的需求，而未被动物消化利用的大部分磷主要经粪尿排出体外。研究表明，植酸酶(phytase)可促使植酸磷在动物肠道中水解，释放出有效磷供机体吸收利用[1]。畜禽养殖中，磷的过量排泄会导致环境污染，因此，常在低非植酸磷(non-phytase phosphorus,NPP)水平饲粮中添加植酸酶以提高植物性饲料磷的利用率及减少粪尿磷的排放对环境造成的污染。NRC(1994)[2]在家禽营养需要量中推荐蛋鸡产蛋高峰期饲粮NPP水平为0.25%。Van der Klis等[3]研究表明，在饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶条件下，蛋鸡可消化利用66%饲粮植酸磷，而未添加植酸酶条件下仅有8%饲粮植酸磷被消化利用。Keshavarz[4]研究报道，在NPP水平低于0.25%饲粮中添加300 FTU/kg植酸酶可有效维持20～63周龄蛋鸡产蛋性能。Cheng等[5]研究发现，在NPP水平为0.12%玉米-豆粕型饲粮中添加2 000 FTU/kg植酸酶可满足29～40周龄蛋鸡产蛋性能需要。唐岭田等[6]研究表明，饲粮NPP水平从0.45%降低至0.25%并添加500 FTU/kg 植酸酶未影响蛋鸭产蛋率和料蛋比。低NPP水平饲粮添加植酸酶对蛋禽产蛋性能的研究已有较多报道，但在种禽尤其是蛋种鸭繁殖性能及其子代发育方面较少报道。因此，本试验旨在通过研究低NPP水平饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶对蛋种鸭产蛋性能、种蛋孵化性能、子代骨骼指标和粪磷含量的影响，探讨植酸酶在蛋种鸭低NPP水平饲粮中的应用效果，为植酸酶在蛋种鸭饲粮中的高效利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物和饲养管理

选择健康、采食正常的54周龄山麻鸭240只，随机分成4个组，每组6个重复，每个重复10只试验鸭。试验采用2×2两因素完全随机试验设计，其中NPP水平分别为0.18%和0.25%，植酸酶添加水平分别为0和500 FTU/kg。试验蛋鸭全程采用2层不锈钢镀锌笼子(27.8 cm×40.0 cm×55.0 cm)进行单笼饲养，试验期27周。试验期间试验鸭自由采食和饮水，每日光照16 h(强度不少于15 lx/m2)，准确记录每天06：00、12：00和18：00的温度、相对湿度和天气情况。

1.2 试验饲粮

试验采用颗粒状玉米-豆粕型基础饲粮，其营养水平参照《蛋鸭营养需要量》(GB/T 41189—2021)[7]确定。试验开始前，将试验所用原料一次备齐，并测定磷酸氢钙中磷的含量(磷含量为16.5%)。各组饲粮NPP水平通过磷酸氢钙的比例调节，在NPP水平分别为0.18%和0.25%饲粮基础上添加或不添加100 mg/kg植酸酶(植酸酶活性5 000 FTU/g，购自广东新南都饲料科技有限公司)；饲粮代谢能、粗蛋白质和钙等其他营养水平保持一致。试验饲粮组成及营养水平见表1。

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)

续表1项目 Items不添加植酸酶Non-phytase supplementation0.18% NPP0.25% NPP添加植酸酶Phytase supplementation0.18% NPP0.25% NPP总磷 TP0.440.470.420.48非植酸磷 NPP0.180.250.180.25赖氨酸 Lys0.950.950.950.95蛋氨酸 Met0.400.400.400.40蛋氨酸+半胱氨酸 Met+Cys0.700.700.700.70色氨酸 Trp0.220.220.220.22苏氨酸 Thr0.650.650.650.65精氨酸 Arg1.241.241.241.24植酸酶 Phytase/(FTU/kg)00500500

1.3 指标测定及方法

1.3.1 饲粮钙磷含量

饲粮钙含量按照GB/T 6436—2018[8]中的乙二胺四乙酸二钠络合滴定法测定；饲粮总磷含量按照GB/T 6437—2018[9]中的钒钼酸铵显色法显色后，采用紫外分光光度计(UV1750，日本)测定。

1.3.2 产蛋性能

试验期间，根据前1天采食情况调整饲粮添加量，每天每重复的投料量保持一致，在饲粮全部吃完的条件下尽量多喂，准确记录给料量和剩料量，计算平均日采食量。以重复为单位，准确记录试验鸭产蛋数量、每日蛋重，统计产蛋期产蛋率、平均蛋重、日产蛋重和料蛋比。

1.3.3 蛋壳品质

每隔4周从各组每重复中采集3枚蛋样，用于蛋壳品质指标测定，各批次蛋样在产蛋后48 h内分别完成其蛋壳相对重量以及蛋壳厚度、蛋壳强度的测定。最后取各批次的蛋壳品质指标平均值进行统计分析。其中，蛋壳厚度采用数显千分尺(MODEL-1061)测定其蛋壳钝端、中部和锐端蛋壳厚度，取其平均值表示；蛋壳强度采用ORKA蛋壳强度仪(EFR-01，以色列)进行测定。

1.3.4 孵化性能

试验第29周，参照Xia等[10]的方法对试验蛋种鸭人工授精及进行种蛋孵化。采用0.9%生理盐水按体积比为1∶1稀释新鲜采集的种公鸭精液，每隔3 d输精1次，输精量为100 μL/只。从第1次输精后第2天开始连续收集6 d受精蛋样，于每重复中选择50枚蛋(蛋重>63 g，无软壳、破损、脏污和双蛋黄)称重后置于自动孵化机(蚌埠三缘孵化设备有限公司)进行孵化。孵化程序为：第1周，温度38 ℃、相对湿度70%；第2周，温度37.8 ℃、相对湿度65%；第3周，温度37.6 ℃、相对湿度60%；第4周，温度37.4℃、相对湿度75%；落盘(25 d)，温度37.2 ℃、相对湿度80%。种蛋入孵后每2 h翻蛋1次。孵化至第7天，用照蛋器照检并剔除无精蛋和死精蛋。种蛋入孵第15天至落盘，每天喷水淋蛋1次。孵化28 d后，以重复为单位记录出壳雏鸭和健雏数量以及出壳雏鸭重量，分别统计种蛋受精率、受精蛋孵化率、健雏率、入孵蛋重、出壳雏鸭体重及出壳雏鸭体重/入孵蛋重。

1.3.5 子代雏鸭骨骼指标

从每重复出壳雏鸭中随机选取2只，称重后放血致死，去除皮肤和羽毛，剥离胸肌和腿肌，参照《家禽生产性能名词术语和度量统计方法》(NY/T 823—2004)[11]用卡尺分别测量体尺骨骼指标乌喙骨间距(左右两乌喙骨凸起之间的间距)、后侧突间距(左右两后侧突之间的间距)、龙骨长(龙骨前段凸起到剑突后段的垂直距离)、剑突长(剑突的水平宽度)、胸骨深(喙突到龙骨最高点的垂直距离)和胫骨长。

1.3.6 血浆骨代谢指标

试验结束时，从每个重复随机选取2只空腹12 h后试验蛋种鸭，采用含肝素钠抗凝的真空采血管翅静脉采全血5 mL，3 000 r/min离心15 min，制备血浆，分装于Ep管中，于-80 ℃冻存，采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法(试剂盒购自南京建成生物工程研究所)测定血浆甲状旁腺素和降钙素含量，采用比色法(试剂盒购自南京建成生物工程研究所)测定血浆钙和磷含量及碱性磷酸酶活性。

1.3.7 粪磷含量

饲养试验结束后，从各组中分别选取8只蛋种鸭进行单笼饲养，分别饲喂4种试验饲粮。试验蛋种鸭自由采食和饮水，采用全收粪法收集每只蛋种鸭连续3 d的粪样，-20 ℃保存，65 ℃烘干至恒重，按照GB/T 6437—2018[9]中的钒钼酸铵显色法显色后，采用紫外分光光度计(UV1750，日本)测定粪总磷含量，参照Godwin等[12]的方法测定粪水溶性磷含量。

1.4 数据处理与统计分析

试验数据采用SAS 9.0软件的GLM程序进行两因素方差分析，统计模型中包括NPP水平、植酸酶水平和NPP与植酸酶水平的交互作用，方差分析有显著效应时再进行Student-Newman-Keuls多重比较分析。P<0.05为差异显著，各组试验数据以平均值和均值标准误(SEM)表示。

2 结果

2.1 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭产蛋性能的影响

由表2可知，0.25%NPP组蛋种鸭平均日采食量显著低于0.18%NPP组(P<0.05)。饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶对蛋种鸭平均日采食量、产蛋率、平均蛋重、日产蛋重和料蛋比均无显著影响(P>0.05)。饲粮NPP和植酸酶水平对蛋种鸭平均日采食量、产蛋率、平均蛋重、日产蛋重和料蛋比均无显著交互作用(P>0.05)。

表2 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭产蛋性能的影响

2.2 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭种蛋蛋壳品质的影响

由表3可知，饲粮NPP和植酸酶水平对蛋种鸭种蛋蛋壳相对重量、蛋壳强度和蛋壳厚度均无显著影响(P>0.05)，且饲粮NPP和植酸酶水平对种蛋蛋壳相对重量、蛋壳强度和蛋壳厚度也无显著交互作用(P>0.05)。

表3 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭种蛋蛋壳品质的影响

2.3 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭种蛋孵化性能的影响

由表4可知，0.25%NPP组蛋种鸭出壳雏鸭体重显著高于0.18%NPP组(P<0.05)。饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶对蛋种鸭出壳雏鸭体重无显著影响(P>0.05)。饲粮NPP和植酸酶水平对蛋种鸭出壳雏鸭体重有显著的交互作用(P<0.05)，0.18%NPP+未添加植酸酶组蛋种鸭出壳雏鸭体重显著低于其他各组(P<0.05)；0.25%NPP+未添加植酸酶组蛋种鸭出壳雏鸭体重显著高于0.18%NPP+未添加植酸酶组和0.18%NPP+500 FTU/kg植酸酶组(P<0.05)，与0.25%NPP+500 FTU/kg组植酸酶相比无显著差异(P>0.05)。饲粮NPP和植酸酶水平及其交互作用对蛋种鸭种蛋受精率、受精蛋孵化率、健雏率、入孵蛋重及出壳雏鸭体重/入孵蛋重均无显著影响(P>0.05)。

表4 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭种蛋孵化性能的影响

2.4 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭子代雏鸭骨骼指标的影响

由表5可知，饲粮NPP和植酸酶水平及其交互作用对蛋种鸭子代雏鸭乌喙骨间距、后侧突间距、剑突长、胸骨深和胫骨长均无显著影响(P>0.05)。0.25%NPP组蛋种鸭子代雏鸭龙骨长显著高于0.18%NPP组(P<0.05)，饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶对蛋种鸭子代雏鸭龙骨长无显著影响(P>0.05)，饲粮NPP和植酸酶水平对蛋种鸭子代雏鸭龙骨长无显著交互作用(P>0.05)。

表5 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭子代雏鸭骨骼指标的影响

2.5 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭血浆骨代谢指标的影响

由表6可知，饲粮NPP和植酸酶水平及其互作作用对蛋种鸭血浆钙、磷和降钙素含量以及碱性磷酸酶活性均无显著影响(P>0.05)。0.25%NPP组蛋种鸭血浆甲状旁腺素含量显著高于0.18%NPP组(P<0.05)，饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶对蛋种鸭血浆甲状旁腺素含量无显著影响(P>0.05)，饲粮NPP和植酸酶水平对蛋种鸭血浆甲状旁腺素含量无显著的交互作用(P>0.05)。

表6 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭血浆骨代谢指标的影响

2.6 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭粪磷含量的影响

由表7可知，0.25%NPP组蛋种鸭粪总磷含量与0.18%NPP组相比差异不显著(P>0.05)，粪水溶性磷含量显著高于0.18%NPP组(P<0.05)。饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶显著降低了蛋种鸭粪总磷含量(P<0.05)，对粪水溶性磷含量无显著影响(P>0.05)。饲粮NPP和植酸酶水平对蛋种鸭粪总磷和水溶性磷含量无显著的交互作用(P>0.05)。

表7 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭粪磷含量的影响

3 讨论

3.1 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭产蛋性能的影响

研究表明，低NPP水平饲粮添加植酸酶释放可以植酸磷，获得与高NPP水平饲粮一样较好的效果，但随着植酸酶添加量的增加，释放植酸磷的幅度递减[3]。本研究发现，与0.25%NPP饲粮相比，0.18%NPP饲粮显著提高了蛋种鸭平均日采食量，对蛋种鸭产蛋率、平均蛋重、日产蛋重和料蛋比均无显著影响，这表明在自由采食条件下饲粮NPP水平为0.18%可满足蛋种鸭产蛋需要，这与Owings等[13]研究报道0.19%NPP即可满足蛋鸡产蛋需要的结果基本一致。由于动物机体内植酸酶水解植酸是一个复杂的生化反应，其活性受到产物或低水平底物的抑制，饲粮高水平NPP可抑制植酸磷的释放和NPP在肠道的吸收[14]。因此，本试验研究发现，在0.18%和0.25%NPP饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶均未表现出改善蛋鸭产蛋性能的作用。类似地，Keshavarz[15]研究发现，在30～42周龄、43～54周龄和55～66周龄蛋鸡0.25%、0.20%、0.15%NPP饲粮中添加300 FTU/kg植酸酶，对蛋鸡产蛋性能无显著差异，但提高了15%的磷存留率。

3.2 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭种蛋蛋壳品质和孵化性能的影响

蛋壳厚度、蛋壳相对重量和蛋壳强度是衡量蛋壳质量的敏感指标，容易受到饲粮钙、磷水平的影响。其中，磷摄入量过高导致的高血磷抑制了骨骼钙的释放和对肠道中钙的利用，使向蛋壳沉淀钙受到抑制，从而降低蛋禽蛋壳质量[16]。在本试验研究中，0.18%和0.25%NPP饲粮及添加500 FTU/kg植酸酶处理未显著影响蛋种鸭血浆钙、磷含量，但与0.18%NPP饲粮相比，0.25%NPP饲粮显著提高了血浆甲状旁腺素含量，这表明饲粮NPP水平由0.18%提高至0.25%一定程度升高了血钙但未达显著水平。Keshavarz等[17]研究发现，饲粮NPP水平从0.4%降低至0.2%(饲粮钙水平为3.5%)对蛋壳质量无显著影响。Mroz等[18]研究表明，饲粮添加高水平(2 000 FTU/kg)植酸酶提高了肉鸡蛋氨酸、赖氨酸等氨基酸的表观回肠消化率。蛋氨酸、赖氨酸和氨基乙酸对蛋壳有强化作用，可使蛋壳厚度均匀[19]。本试验研究发现，饲粮NPP水平为0.18%和0.25%以及添加与未添加500 FTU/kg植酸酶对蛋种鸭蛋壳相对重量、蛋壳强度和蛋壳厚度均无显著影响，这可能与饲粮钙和NPP水平及添加植酸酶水平有关。

磷在蛋中除了参与蛋壳形成外，还是合成卵黄磷脂的重要营养元素，用于供给胚胎正常发育需要。Godwin等[12]研究表明，饲粮NPP水平从0.55%降低至0.35%以及添加11.27 FTU/kg植酸酶处理对火鸡种鸡种蛋受精率和孵化率无显著影响。本试验研究发现，与0.18%NPP饲粮相比，饲喂蛋种鸭0.25%NPP饲粮显著提高出壳雏鸭体重，添加500 FTU/kg 植酸酶未显著影响蛋种鸭种蛋受精率、受精蛋孵化率、出壳雏鸭体重及健雏率。Plumstead等[20]在罗氏肉种鸡上的研究发现，饲粮NPP水平低于0.37%时显著降低种蛋受精率。以上结果提示，饲粮NPP供给水平过高未能显著种改善禽种蛋孵化性能。目前，饲粮NPP水平对种禽子代生长发育的研究较少报道。因此，蛋种鸭低磷营养对种蛋磷含量及子代骨骼发育的影响仍需进一步研究。

3.3 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭子代雏鸭骨骼指标的影响

禽类胚胎发育所需营养主要来源于蛋内容物和蛋壳。朱金凤等[21]在野鸭中的研究中发现，胚胎发育中期(8～20胚龄)由于胚胎器官逐步形成，磷除了满足机体组织生长需要，还需参与各种机体代谢活动，导致孵化期间蛋壳中磷绝对减少量呈正态分布。家禽骨骼系统是承载机体发育的重要生理结构，骨骼系统发育速度明显迟缓于体重增长[22]。韩雪等[23]在三穗鸭上的研究表明，体重与龙骨长呈显著正相关。潘文[24]研究表明，饲粮NPP水平从0.13%上升至0.36%，麒麟鸡龙骨长线性增加。本试验在蛋种鸭研究中发现，与0.18%NPP饲粮相比，适当提高蛋种鸭饲粮NPP水平至0.25%，能够显著提高出壳雏鸭龙骨长和出壳体重，这表明0.25%NPP蛋种鸭饲粮可促进子代骨骼发育和提高子代质量。

3.4 饲粮低NPP水平下添加植酸酶对蛋种鸭粪磷含量的影响

家禽对植酸磷利用率较低，且其粪磷含量随饲粮磷水平提高而增加[25]。饲粮中的植酸磷在植酸酶的作用下向正磷酸、肌醇及其他肌醇衍生物转化，释放出大量可利用磷，从而提高饲粮植酸磷的利用及降低家禽排泄物磷含量[26]。因此，在低NPP饲粮中添加植酸酶是减少粪磷排放的重要举措。Cheng等[5]研究表明，饲粮NPP水平从0.12%提高至0.42%，蛋鸡粪总磷含量呈线性增加。本试验研究发现，与0.18%NPP饲粮相比，0.25%NPP饲粮显著提高蛋种鸭粪水溶性磷含量，饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶与未添加植酸酶相比较显著降低了粪总磷含量，降幅达18%。Godwin等[12]研究发现，饲喂饲粮NPP水平为0.35%与0.17%相比较，显著提高了蛋种鸡粪水溶性磷含量；饲粮添加11.27 FTU/kg植酸酶与未添加植酸酶相比较，显著降低了蛋种鸡粪总磷含量约为6.7%。Boling等[27]研究报道，与蛋鸡采食0.45%NPP饲粮相比，0.10%NPP饲粮添加300 FTU/kg植酸酶，粪总磷含量下降了38%。由此可见，在低NPP水平饲粮中添加植酸酶更加有利于降低家禽粪磷含量，有效减少粪磷排放对生态环境的污染。