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摘 要：本试验验证植酸和植酸酶对纯化饲料饲喂肉仔鸡的内源性矿物质和氨基酸在回肠中流量的影响。选取96只17日龄雌性Arbor Acres（AA）肉仔鸡，随机分为4个处理，每个处理6个重复，每个重复4只。按照2×2因子进行试验，按两个水平添加植酸磷（2.0或4.0g/kg；在基础日粮的基础上），添加或不添加大肠杆菌源性植酸酶（500 FTU/kg），用相同的纯化基础日粮饲喂肉仔鸡到21日龄。结果表明，植酸显著降低回肠中Fe（15%）和Cu（18%）的流量（P<0.05），对Mn、Zn、Mg、K、Ca的降低并不显著（P>0.05）。补充植酸酶可显著降低Mn（8%）、Fe（21%）和K（13%）的流量（P<0.05），对Zn、Cu、Mg、Ca的降低并不显著（P>0.05）。植酸提高了大部分回肠中氨基酸的流量7%～27%，显著减少了Thr的流量（P<0.05）。植酸酶显著减少了回肠中氨基酸的流量 4%～22%（P<0.05）。植酸和植酸酶的交互作用显著提高了回肠中K、Cys和Tyr的流量（P<0.05）。结果表明，植酸可能通过增加内源性损失减低氨基酸的利用率，在饲喂纯化饲料的基础上提高矿物质的利用率；添加微生物植酸酶可能通过降低肉仔鸡肠道中内源性损失提高矿物质和氨基酸营养。
1 引言
植酸是一种天然的饲料组成部分，它在大部分禾谷类和豆科作物中占0.4%～6.4%（w/w）（Eeckhout和De Paepe，1994）。由于人和单胃动物缺乏有效的内源性植酸酶，所以对植酸的消化率很低（Bitar和Reinhold，1972）。植酸作为一种抗营养因子可以降低P的溶解度和利用率，对Ca、Zn、Fe的影响很小（Navert 等，1985；Hallberg 等，1987；Hurrell等，2003）。近来有试验表明，肠道中植酸能导致鸡胃肠道的黏蛋白分泌和酶活性降低（Cowieson，2004；Liu等，2008）。植酸酶可以在胃肠道中有效地将植酸中的磷酸集团水解，从而广泛的在单胃动物中利用（Ravindran等，2006）。
在日粮中添加外源性酶可能通过降低禽类内源性化合物损失来提高日粮营养价值（Acamovic，2001）。有研究报道，植酸可使肉仔鸡的内源性矿物质和氨基酸排泄增加，而植酸酶可降低内源性物质在回肠中的流量（Cowieson等，2004；Cowieson和Ravindran，2007）。Onyango等（2004）报道日粮中的植酸可以使鸭子和鸡的内源性氨基酸损失增加，日粮中添加植酸酶并没有降低内源性损失。所以，随后的研究要确定植酸和植酸酶对内源性化合物的损失的影响，特别要加强植酸和植酸酶对肉仔鸡的Cu、Fe、Mn和Zn影响。本试验的目的是调查用纯化日粮饲喂肉仔鸡21d时，植酸和植酸酶对肉仔鸡回肠中内源性矿物质和氨基酸的流量的影响。
2 材料与方法
2.1 试验设计和日粮
本试验采用2×2因子分析，采用两种植酸磷水平（2.0和4.0g/kg）和两种大肠杆菌源性植酸酶（Phyzyme XP，Danisco Animal Nutrition，Wiltshire，UK）水平（0和500 FTU/kg）配合相同的纯化日粮。基础日粮由玉米淀粉、葡萄糖、羧甲基纤维素和维生素预混料组成（表1）。维生素的组成是以 NRC （1994）为标准的。在日粮中添加植酸钠是为了调控植酸磷的含量，添加TiO2作为一种非消化指示剂，计算机可以通过它来计算内源性化合物在回肠中的流量。
表1 两种基础日粮的组分 g/kg
| 组分 |
低植酸磷 |
高植酸磷 |
玉米淀粉
葡萄糖
羧甲基纤维素
维生素预混料a
植酸钠
TiO2
分析植酸磷 |
840.0
100.0
40.0
5.0
10.0
5.0
2.0 |
830.0
100.0
40.0
5.0
20.0
5.0
3.9 |
维生素预混料a表示每千克日粮中含有：VA（视黄醇乙酸酯），1 500 IU；VD3， 200IU；VE（dl-α-醋酸生育酚）10IU；VK 5mg；硫胺素，1.8mg；核黄素，3.6mg； d-泛酸，10mg；尼克酸，35mg；吡哆醇，3.5mg；生物素，0.15mg；叶酸，0.55mg；VB12，0.01mg；氯化胆碱，1 300mg。
2.2 饲养管理
选取300只雌性AA肉仔鸡笼养，按照NRC （1994）饲养标准从1日龄饲养至16日龄。在第17d从中选取96只（体重380±7.5g）随机分为4个处理，每个处理6个重复，每个重复4只。所有肉仔鸡都采用笼养，随意采食纯化日粮和去离子水，持续光照，控制通风，环境温度25～26℃。本试验参照中国农业部动物研究方针。对其日粮摄入和健康状况进行监控。第21d，对试验肉仔鸡腹腔注射130mg/kg戊巴比妥钠，使其安乐死。将Meckel肠盲囊到回肠结肠结节之间的回肠取下，用50mL室温去离子水从回肠的末端将食糜冲到塑料容器中。每次收集的食糜混匀，冷冻干燥备用。
2.3 化学分析
样本中TiO2的含量利用Short等（1996）提出的方法测定。将样本放入HNO3/H2O （2:1，v/v），在微波炉中消化，通过原子吸收分光光度计（AA240，Varian Inc，Palo Alto，CA）测定Mn、Fe、Mg、Zn、Cu和Ca的含量。利用火焰光度计测定K的含量。以邻苯二甲醛（OPA）为衍生试剂，以后置柱衍生高效液相色谱法和荧光检测（Model 1100，Agilent Technologies，Inc.，Santa Clara，CA）测定氨基酸含量。测定含硫氨基酸时，先将样本氧化，在酸水解前，利用过氧甲酸测定含硫氨基酸含量（Moore，1963）。内源性氨基酸和矿物质在回肠中流量以摄入每克干物质损失多少微克表示，可以用如下公式（Moughan等，1992）计算：
内源性化合物流量（μg/g） -食糜中矿物质或氨基酸的含量（μg/g）×[日粮中标记物的含量（%）/食糜中标记物的含量（%）]
2.4 统计分析
利用SAS（SAS研究所，2002）的GLM程序对植酸、植酸酶和它们的交互作用进行二元方差分析。用Duncan多组极差检验表明差异显著（P<0.05）。表中的数据为汇集S.E.M的平均值。
3 结果
整个试验过程肉仔鸡都处于健康状态。试验结束时将肉仔鸡屠宰，未发现消化道和严重的器官异常现象。
3.1 内源性矿物质在回肠中的流量
植酸显著降低回肠中的Fe（15%）和Cu（18%）的流量（P<0.05），对Mn、Zn、Mg、K和Ca的降低并不显著（P>0.05）（表2）。补充植酸酶可显著降低Mn（8%）、Fe（21%）和K（13%）含量（P<0.05），对Zn、Cu、Mg和Ca的降低并不显著（P>0.05）。植酸和植酸酶的交互作用显著提高了回肠内容物中K的含量（P<0.05），植酸酶对高植酸基础日粮组比低植酸基础日粮组的影响要大。
表2 植酸和植酸酶对用纯化日粮a饲喂肉仔鸡的回肠中矿物质的流量（μg/g）影响
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植酸P
植酸 |
2.0g/kg |
4.0g/kg |
S.E.M. |
Main effects |
|
- |
+ |
- |
+ |
植酸 |
植酸酶 |
植酸×植酸酶 |
|
微量元素
Mn
Fe
Zn
Cu
常量元素
Mg
K
Ca |
1.8
35.3
5.1
2.2
97.8
289.7ab
26.2
|
1.6
26.5
4.7
1.7
97.6
272.1b
25.4
|
1.8
28.8
5.5
1.6
99.1
306.2a
27.6
|
1.7
24.0
4.9
1.6
92.8
243.9c
26.4
|
0.04
1.14
0.20
0.08
2.86
6.31
0.65
|
NS
**
NS
*
NS
NS
NS
|
**
**
NS
NS
NS
**
NS
|
NS
NS
NS
NS
NS
*
NS
|
注：同一行中没有相同字母表示差异显著 （P<0.05）。NS表示差异不显著（P≥0.05）；*表示差异显著 （P<0.05）；**表示差异极显著 （P<0.01）。下同。
3.2 内源性氨基酸在回肠中的流量
对于必需氨基酸，植酸显著降低回肠中Thr（5%）的流量（P<0.05），显著增加回肠内容物中的Val（11%）、Met（14%）、Leu（7%）和Arg（18%）的流量（P<0.05），对回肠内容物中Cys的流量影响不显著（P>0.05）（表3）。植酸酶显著降低回肠内容物中的Thr（5%）、Val（16%）、Met（16%）、Ile（22%）、His（10%）、Phe（11%）、Lys（7%）和Arg（19%）的流量（P<0.05），对回肠中Leu的流量影响不显著（P>0.05）。植酸和植酸酶对回肠中必需氨基酸流量的交互作用影响不显著（P>0.05）。
表3 植酸和植酸酶对用纯化日粮a饲喂肉仔鸡的回肠中的氨基酸的流量（μg/g）影响
|
植酸磷
植酸 |
2.0g/kg |
4.0g/kg |
S.E.M. |
Main effects |
|
- |
+ |
- |
+ |
植酸 |
植酸酶 |
植酸×植酸酶 |
|
必须氨基酸
Thr
Val
Met
Ile
Leu
His
Phe
Lys
Arg
非必须氨基酸
Asp
Ser
Glu
Pro
Gly
Ala
Cys
Tyr |
249
604
161
481
589
182
336
249
252
879
773
1643
755
648
425b
158b
215c
|
246
511
125
366
576
158
286
239
205
841
723
1466
730
555
384
154b
226c
|
245
672
171
477
632
177
333
270
297
1012
894
1932
908
762
472
179a
275a
|
1223
564
155
381
613
164
310
241
243
957
837
1630
866
660
452
151b
245b
|
3.5
13.0
4.4
12.5
6.0
3.5
5.4
4.7
7.2
14.9
14.9
38.3
17.2
16.4
8.6
3.4
5.5
|
*
**
**
NS
**
NS
NS
NS
**
**
**
**
**
**
**
NS
**
|
*
**
**
**
NS
**
**
**
**
**
**
**
*
**
*
**
NS
|
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
*
*
| 对于非必需氨基酸，植酸极显著降低回肠中的Asp（15%）、Ser（16%）、Glu（15%）、Pro（19%）、Gly（18%）、Ala（14%）和Tyr（18%）的流量（P<0.01），对回肠内容物中Cys的流量影响不显著（P>0.05）（表3）。补充植酸酶显著降低回肠中的Asp（5%）、Ser（7%）、Glu（13%）、Pro（4%）、Gly（14%）、Ala（7%）和Cys（9%）的流量（P<0.05），对回肠中Tyr的流量影响不显著（P>0.05）。日粮因子之间的交互作用显著影响了Cys和Tyr的流量（P<0.05），植酸酶对高植酸基础日粮组比低植酸基础日粮组的影响要大。
4 讨论
本试验中植酸降低了回肠中Fe和Cu的流量，Navert等（1985）、Hallberg等（1987）和Hurrell等（2003）报道日粮中的植酸可以螯合金属阳离子，并且抑制金属阳离子的利用，这与本试验结果不一致，原因可能是本试验所采用的植酸为植酸钠，它与天然的谷物和豆类中的植酸结构和作用方式不同（Cosgrove，1966）。另外，植酸钠可以缓解肉仔鸡的异常生理状态，异常生理状态的肉仔鸡可能导致纯化日粮中的矿物质流失，这也可能导致内源性的Fe和Cu的流量减少。事实上，在行为观察和营养消化率方面，Mohanna和Nys（1999）、Zacharias等（2003）在家畜中单胃动物，Navert等（1985）、Hallberg等（1987）和Hurrell等（2003）在人上已经报道了食物中的植酸可以降低矿物质的利用率。但是，在哺乳动物和家畜上，几乎没有植酸与内源性损失和植酸与回肠中矿物质的流量相关报道。只有Cowieson等（2004）报道用含植酸日粮饲喂成年肉鸡增加内源性Fe（27%）、Ca（69%）的损失，对Mn、Zn和Cu没有影响，成年肉鸡的回肠内容物中Mg、K和Ca的含量也不受影响。因此，植酸对回肠中矿物质的流量，特别是Fe、Cu和Ca的影响需要进一步研究。
本试验中微生物植酸酶的包裹体降低了回肠内容物中内源性Fe、Mn和K的含量，表明植酸酶可能通过减少肉仔鸡的内源性损失来提高矿物质的利用率。但是，Cowieson等（2004）报道植酸酶对肉仔鸡Fe、Cu、Zn和Mn的内源性损失没有影响。另外，机体对矿物质在微观和宏观上的需要量对于维持自身代谢很重要（Lippard和Berg，1994）。因此，添加植酸酶对微量营养素与常量营养素的动态平衡可能是提高肉仔鸡的代谢和健康的一部分原因。
在本试验中，植酸显著增加了回肠内容物中多种氨基酸的含量，添加植酸酶可显著降低回肠内容物中多种氨基酸的含量，Cowieson等（2004）利用无蛋白质日粮探究成年肉鸡的内源性损失，Cowieson和Ravindran（2007）将酪蛋白水解进一步研究肉仔鸡回肠内容物中内源性氨基酸的含量，结果与本试验的一致。植酸可能是通过抑制动物胃肠道中内源性酶的活性（Dilworth 等，2004、2005；Denstadli等，2006；Liu等，2008、2009、待发表），增加动物胃肠道中黏蛋白的分泌（Cowieson等，2004），改变动物胃肠道中电解质的平衡来增加内源性损失。在本试验中，回肠食糜中Gly、Pro、Glu、Asp 和Ser的内源性损失显著高于其他氨基酸，Souffrant等（1993）发现内源性蛋白质包含有大量Gly、Pro、Glu、Asp、Thr 和Ser，这可以支持本试验的结果。
应当指出本试验结果是在饲喂纯化日粮的基础上得到的，这对于饲喂常规日粮能起多大作用现在还不清楚。用含蛋白质日粮饲喂肉仔鸡，分泌到回肠中的氨基酸可能不影响氨基酸的含量，因为饲喂无蛋白质日粮可以导致肉仔鸡生理异常（Cowieson等，2004）。同样地，用含矿物质日粮和不含矿物质的日粮对内源性矿物质的流量的影响不同，虽然现在没有相关报道。内源性化合物的流量代表了分泌与重吸收之间的平衡，而大量的动物和日粮因素都可以影响分泌与重吸收（Nyachoti等，1997）。肉仔鸡摄入植酸和植酸酶改变了内源性矿物质和氨基酸的流量，这种由植酸和植酸酶引起的变化可能引起内源性化合物分泌或者有效地重吸收，或者两种情况一起发生。
5 结论
本试验通过研究摄入植酸钠增加大部分内源性氨基酸的流量证实了植酸能够促使饲喂纯化日粮的肉仔鸡回肠中内源性氨基酸流量的增加。在本试验中，植酸酶降低了Mn、Fe、K和大部分氨基酸的流量，表明在禽类饲料中加入外源性植酸酶与养分利用率的提高有关。
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