锌是动物所必需的微量元素，它能促进骨骼发育，提高免疫性能[1]，并参与碱性磷酸酶等多种酶的合成，与动物机体的抗氧化能力密切相关[2]，且能促进动物的骨骼发育[3]。植酸酶是一类能将植酸和植酸盐中的磷酸基团逐一水解，最终释放出肌醇和无机磷的磷酸单酯酶，它能促进微量元素的生物利用率，且能促进单胃动物的生长性能[4]。因此，研究植酸酶对锌利用率的效果，对科学配制生态饲粮具有重要意义。Brnic'等[8]研究表明，饲粮中添加植酸酶对氧化锌(ZnO)和硫酸锌(ZnSO4)的利用率提高了80%左右；Revy等[9]在对猪饲粮添加锌和植酸酶的研究表明，添加植酸酶组锌的生物学效应优于单纯添加锌组；朱连勤等[10]研究了饲粮添加不同水平植酸酶对蛋鸡组织微量元素沉积的影响，发现饲粮添加400 U/kg植酸酶能有效提高组织中锌的沉积量。锌是一种受饲粮中植酸含量影响最大的微量元素[5]。有研究证实，锌与植酸在小肠上段能够结合成极难溶解的植酸盐，不能被动物体消化吸收，从而阻碍了锌的生物学效价[6]。玉米秸秆中植酸含量较高，添加植酸酶能降低植酸对锌等微量元素的抑制。根据我国农业部1224号公告，硫酸锌在鹅饲粮中的建议添加水平为60 mg/kg，而陈苗璐等[7]研究表明，鹅达到最佳生长性能的饲粮中适宜锌添加水平为106.45 mg/kg。因此，本试验通过向低锌水平玉米秸秆饲粮中添加植酸酶，与不添加植酸酶的适宜锌水平组作比较，探究二者对5~16周龄五龙鹅生长性能、胫骨发育及机体抗氧化能力的影响，以探索提高饲粮锌生物学效价、减少硫酸锌添加量的方法，确定鹅秸秆饲粮中添加植酸酶和硫酸锌的最优组合。
1 材料与方法 1.1 试验动物与试验设计选择5周龄体况相近的五龙鹅360只，随机分为6组，每组6个重复，每个重复10只，公母各占1/2。Ⅰ组为对照组，饲喂基础饲粮(添加75 mg/kg硫酸锌，未添加植酸酶)，Ⅱ~Ⅵ组在基础饲粮的中分别添加0、15、30、45、60 mg/kg硫酸锌，且均添加1 200 U/kg植酸酶。试验期12周。本试验所用硫酸锌购自浙江新维普添加剂有限公司，植酸酶购自江苏远方中汇生物科技有限公司。
1.2 试验饲粮试验用基础饲粮以玉米、豆粕和玉米秸秆为主要原料，参照NRC (1994) 家禽营养需要量中推荐的鹅饲粮营养水平设计配方。基础饲粮组成及营养水平见表 1。基础饲粮中锌含量采用等离子体发射光谱仪测定。
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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) |
饲养试验开始前对鹅舍及饲养器具进行彻底冲洗，并采用火碱消毒，然后用福尔马林和高锰酸钾熏蒸，密闭门窗24 h。1周后开始试验。试验采用地面厚垫料饲养，全期自由采食，自由饮水，试验期内定期消毒和更换垫料，严格控制温湿度和光照，定期注射疫苗。
1.4 测定指标及方法 1.4.1 生长性能5周龄末对试验鹅进行空腹称重；16周龄末以重复为单位对试验鹅分别进行空腹称重，计算5~16周龄平均日增重(ADG)；统计每日耗料量，计算平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)[11]，每天记录各组死淘情况，计算死淘率。
1.4.2 屠宰性能在饲养试验的第16周，从每组中分别抽取12只体重接近该组平均体重的鹅，每重复2只，共72只，公母各占1/2，颈静脉放血致死，用湿法拔毛沥干水分后称重，测定记录屠体重、半净膛重、全净膛重、腹脂重、胸肌重和腿肌重，计算屠体率、半净膛率、全净膛率、腹脂率、胸肌率和腿肌率。
1.4.3 胫骨发育测定在第16周龄末屠宰后，取鹅右侧胫骨，采用数字闪烁式锥形扫描骨密度仪(osteocoer 3) 测定骨密度(BMD)；胫骨强度的测定采用WD-1型电子万能试验机。骨矿含量(BMC)测定方法是：胫骨105 ℃烘干后称重，再依据GB/T 6438—92采用原子分光光度仪和钼黄比色法分别测定胫骨中灰分含量及钙(Ca)、磷(P)的含量。血清碱性磷酸酶(AKP)活性由相应试剂盒测得，试剂盒购自南京建成生物工程研究所。
1.4.4 抗氧化指标第16周龄进行屠宰时，采集并制备鹅的血清和肝脏样品，测定抗氧化指标。总抗氧化能力(T-AOC)采用比色法测定，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性采用比色法测定，铜锌超氧化物歧化酶(Cu-Zn SOD)活性采用黄嘌呤氧化酶法测定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸反应(TBA)法测定，上述指标均用试剂盒测定，试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。
1.5 统计分析采用SPSS 19.0软件中单因素方差分析(one-way ANOVA)中的LSD法进行多重比较。试验数据以“平均值±标准差”表示。P＜0.05和P＜0.01分别为差异显著和极显著水平。
2 结果与分析 2.1 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅生长性能的影响由表 2可以看出，Ⅳ、Ⅴ组的体重和平均日增重均极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.01)，Ⅳ组的平均日采食量显著或极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)，Ⅳ、Ⅴ组的料重比显著或极显著低于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)，各组死淘率差异不显著(P＞0.05)。
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表 2 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅生长性能的影响 Table 2 Effects of straw fodder with low zinc level and adding phytase on growth performance of geese |
试验还发现，饲粮添加植酸酶条件下平均日增重和料重比与锌水平有相关性。对饲粮添加植酸酶的Ⅱ~Ⅵ组的平均日增重和料重比分别与饲粮中锌添加水平(X)进行二次曲线拟合，建立回归方程如下：
Y(料重比)=1.857-0.003X+(3.453E-5) X2
(R2=0.840，PQ＜0.001)；
Y(平均日增重)=-0.001X2+0.121X+40.874
(R2=0.796，PQ＜0.001)。
由上述曲线回归方程得出，饲粮中硫酸锌的添加水平为60.50 mg/kg时平均日增重最大，饲粮中硫酸锌的添加水平为43.44 mg/kg时料重比最低。
2.2 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅屠宰性能的影响由表 3可以看出，Ⅲ~Ⅵ组的屠宰率显著或极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)，Ⅳ组屠宰率最高；Ⅱ组的半净膛率显著低于其他各组(P＜0.05)。各组间全净膛、胸肌率、腿肌率和腹脂率均差异不显著(P>0.05)，但Ⅱ组全净膛、胸肌率、腿肌率在数值上均低于其他各组，这与缺锌有着直接关系。
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表 3 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅屠宰性能的影响 Table 3 Effects of straw fodder with low zinc level and adding phytase on slaughter performance of geese |
由表 4可以看出，Ⅳ~Ⅵ组的骨密度显著或极显著高于Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)；Ⅳ~Ⅵ组的骨中钙、磷含量显著或极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)；Ⅳ~Ⅵ组的血清AKP活性和灰分含量显著高于Ⅱ组(P＜0.05)。
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表 4 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅胫骨发育的影响 Table 4 Effects of straw fodder with low zinc level and adding phytase on tibia development of geese |
二次曲线拟合结果表明，各组AKP活性与饲粮中锌添加水平之间存在二次曲线关系，当饲粮中硫酸锌添加水平为45.00 mg/kg时，血清AKP活性最高；且血清AKP活性与骨密度和骨中钙、磷含量之间也存在显著线性关系。
2.4 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅血清和肝脏抗氧化能力的影响由表 5可以看出，血清中，Ⅳ~Ⅴ组的T-AOC显著或极显著高于Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)，与Ⅰ组差异不显著(P>0.05)；Ⅳ~Ⅴ组的Cu-Zn SOD活性显著或极显著高于Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)；Ⅲ、Ⅳ组的MDA含量显著低于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.05)，Ⅴ、Ⅵ组的MDA含量极显著低于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.01)；Ⅳ~Ⅵ组的GSH-Px活性极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.01)。
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表 5 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅血清抗氧化能力的影响 Table 5 Effects of straw fodder with low zinc level and adding phytase on serum antioxidant capacity of geese |
由表 6可以看出，肝脏中，Ⅴ、Ⅵ组的T-AOC显著或极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)；Ⅳ~Ⅵ组的Cu-Zn SOD、GSH-Px活性均显著或极显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P＜0.05或P＜0.01)；Ⅳ~Ⅵ组的MDA含量显著低于Ⅰ组(P＜0.05)，极显著低于Ⅱ组(P＜0.01)。
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表 6 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅肝脏抗氧化能力的影响 Table 6 Effects of straw fodder with low zinc level and adding phytase on liver antioxidant capacity of geese |
由表 5和表 6可以看出，当饲粮中硫酸锌水平为45.00 mg/kg时，血清和肝脏中T-AOC最高。这表明低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶能够提高鹅血清和肝脏的抗氧化能力。
3 讨论 3.1 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅生长性能的影响动物的生长性能是映动物生长发育的指标，幼龄动物是生长力最旺盛的时期，其生长性能高低将直接影响育成期生长发育好坏。锌和植酸酶均能对动物的生长性能产生有利的影响。苏丽娜等[12]研究了锌对蛋雏鸭生长性能的影响，发现饲粮锌水平的提高能促进鸭生长性能，并确定鸭适宜硫酸锌的添加量为51.8 mg/kg；Attia等[13]研究发现，在雏鸡饲粮中添加500 U/kg微生物来源植酸酶极显著提高鸡的采食量和生长性能；Józefiak等[14]研究了复合糖酶与植酸酶对鸡生长性能的影响，发现加酶组料重比由1.90降至1.84。本试验研究结果表明，饲粮中添加植酸酶的Ⅲ~Ⅵ组料重比低于不添加植酸酶的Ⅰ组，平均日增重高于Ⅰ组；Ⅱ组的生长性能低于其他各组，是由于Ⅱ组饲粮中的锌水平不能满足需要量，鹅群普遍出现缺锌症状。为了探讨饲粮添加植酸酶时硫酸锌的适宜添加水平，对料重比和平均日增重分别进行二次曲线拟合，结果显示，硫酸锌的添加水平应控制在43.44~60.50 mg/kg内；经过计算得知，在此范围内，料重比比Ⅰ组降低了24.8%，平均日增重比Ⅰ组提高了6.7%，由此证明饲粮添加植酸酶能有效降低硫酸锌的添加水平。
3.2 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅屠宰性能的影响屠宰性能主要反映了动物各部位和组织的发育程度，以及胴体的经济效价。多数研究表明，饲粮锌水平对屠宰性能并无显著影响[15]，Tang等[16]研究表明，杆菌肽锌组北京鸭的生长性能和屠宰性能均显著高于β-葡聚糖组和对照组。植酸酶也能改善动物机体的屠宰性能。Olukosi等[17]研究显示，饲粮添加1 000 U/kg植酸酶能显著改善肉仔鸡的生长性能和屠宰性能。有关植酸酶对屠宰性能影响的研究很少，徐晓娜等[18]研究表明，16周龄时，饲粮植酸酶添加水平在600~1 200 U/kg时能显著提高试验组肉鹅的屠宰率和半净膛率。本研究结果表明，饲粮中添加植酸酶的Ⅲ~Ⅵ组的屠宰率和半净膛率较Ⅰ、Ⅱ组有明显提高，且随着饲粮硫酸锌水平的增加有上升趋势。
3.3 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅胫骨发育的影响锌和植酸酶对动物骨骼的发育均有影响，其作用机制主要与影响AKP的活性以及影响钙、磷代谢有关。AKP是一种催化磷酸单酯水解释放无机磷的酶类，是反映骨骼代谢和成骨细胞活动的重要指标，缺锌可引起胃和血液中AKP活性降低，导致骨代谢异常，改变骨的钙化作用，使骨骼生长板上的软骨细胞增生，骨密度下降。何霆等[19]研究发现，肉仔鸡血清AKP活性随饲粮锌水平的提高而提高，当饲粮锌水平为70 mg/kg时达到最高。而植酸酶可使饲粮有效磷水平增加，促进血液和骨骼中的钙、磷代谢，增加骨中钙、磷的沉积，从而促进胫骨的发育。Manobhavan等[20]研究了高剂量植酸酶对雏鸡骨骼矿物元素含量的影响，发现饲粮中添加2 500~5 000 U/kg植酸酶能显著增加骨骼中钙、磷等矿物元素的含量；雷乔波等[21]研究表明，饲粮中添加300 U/kg植酸酶能显著提高胫骨灰分和灰分中磷的含量。本研究表明，饲粮中添加植酸酶的Ⅲ~Ⅵ组的血清AKP活性比Ⅰ组显著增加，且与硫酸锌水平之间存在二次曲线关系，对其进行拟合分析后得知，当硫酸锌添加水平为45.00 mg/kg时血清AKP活性最高，且血清AKP活性与骨密度和骨钙、磷含量之间存在显著线性关系；另外，添加植酸酶后，Ⅳ~Ⅵ组的骨磷含量显著高于Ⅰ、Ⅱ组。这表明饲粮中添加植酸酶后能提高锌对胫骨发育的生物学效价，有效降低饲粮中锌的添加水平。
3.4 低锌水平秸秆饲粮添加植酸酶对鹅抗氧化能力的影响动物机体的抗氧化能力决定了动物机体防御体系的强弱。T-AOC是体内酶促抗氧化体系的重要组成部分，能清除机体不断产生的氧自由基；GSH-Px是机体内广泛存在的一种重要的含锌酶，它主要参与还原型谷胱甘肽对过氧化氢(H2O2)的还原反应，能够防止脂质过氧化，提高机体的抗氧化能力；Cu-Zn SOD是一种锌依赖酶，主要功能是使超氧自由基发生歧化反应，消除其毒性，防止机体过氧化；MDA含量是间接反映生物体内氧自由基的代谢状况以及脂质过氧化程度的指标。王宝维等[22]研究表明，增加饲粮锌水平能显著增加血清和肝脏T-AOC及GSH-Px、Cu-Zn SOD活性，显著降低MDA含量；钟映梅等[23]研究表明，提高饲粮锌水平能降低鹅血清和肝脏的MDA含量；Tang等[24]研究了补锌对胰腺炎大鼠的抗氧化调节，发现补锌组的SOD和GSH-Px活性显著提高。Liu等[25]研究证明，植酸酶能提高血清T-AOC和SOD活性9%~16%；Gowanlock等[26]在仔猪饲粮中添加植酸酶，研究发现，锌与植酸酶协同能够提高肝脏Cu-Zn SOD活性。本发现表明，缺锌的Ⅱ组血清和肝脏抗氧化指标均低于其他各组；添加植酸酶后，Ⅳ~Ⅵ组的血清和肝脏的T-AOC和GSH-Px活性比Ⅰ组均升高；血清的MDA含量差异不大，Ⅳ~Ⅵ组肝脏的MDA含量比Ⅰ组极显著降低，表明添加植酸酶提高了锌促进机体抗氧化力的生物学效应，二者协同能有效降低饲粮中硫酸锌的添加水平，但缺锌状态会严重降低机体抗氧化能力。经过对血清和肝脏T-AOC的分析结果表明，饲粮中硫酸锌添加水平为45 mg/kg时鹅机体的抗氧化效应最佳。
4 结论① 低锌水平秸秆饲粮中添加植酸酶能够提高鹅的生长性能，促进鹅的胫骨发育，提高鹅血清和肝脏抗氧化能力。
② 低锌水平秸秆饲粮中添加植酸酶能够提高锌的生物学功能，降低饲粮中硫酸锌的添加水平，建议在饲粮中添加1 200 U/kg植酸酶的条件下，5~16周龄鹅饲粮中硫酸锌的适宜添加水平为40~60 mg/kg。
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