维生素D是动物所必需的营养素，在促进动物钙、磷吸收，蛋壳形成以及骨骼发育等方面具有重要作用。多年以来，国内外养殖业都是通过向饮水或饲粮中添加微米级的维生素D3来满足畜禽对维生素D的需要。由于维生素D3属于脂溶性维生素，直接添加后吸收率和利用率均比较低，近年来，随着纳米技术的发展，纳米材料逐渐被人们认识和接受[1]。研究表明，运用纳米技术能改善或改变脂溶性维生素的水溶性、分散性和吸收率，改变维生素在畜禽体内的生理生化过程，提高维生素的生物利用率[2,3]。目前，关于比较单一纳米级维生素和普通微米级维生素在动物机体生理生化过程中代谢差异的研究较少，因此，本试验旨在以普通维生素D3(ordinary vitamin D3，OVD3)为参比，对纳米维生素D3(nano vitamin D3，NVD3)的生物学效价进行评定，为其在蛋鸡饲粮中的应用提供科学依据。
OVD3为普通饲料级产品，由金达威股份有限公司提供，维生素D3含量为500 000 IU/g，粒径300~600 nm；NVD3由金冠牧业有限公司提供，维生素D3含量为150 000 IU/g，粒径10~30 nm。
试验动物选用320只21周龄健康的尼克粉蛋鸡(购自陕西巨龙禽业有限公司)。基础饲粮营养水平参考NRC(1994)[4]和我国《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)[5]，并结合本课题组前期试验成果[6]配制，其组成及营养水平见表1。
 | 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) % |
试验采用2×4双因子完全随机设计，将320只21周龄健康的尼克粉蛋鸡随机分成8组，每组4个重复，每个重复10只鸡。1～4组在基础饲粮中添加OVD3，添加水平分别为100、300、900、2 700 IU/kg，5～8组在基础饲粮中添加NVD3，添加水平分别为100、300、900、2 700 IU/kg。上述2种来源的维生素D3均先加稀释剂稀释，再与配好的原料充分混合均匀，从配好的饲粮中采样，样品用于测定饲粮中粗蛋白质、钙、总磷及维生素D3含量。各饲粮中维生素D3含量的计算值与实测值见表2。预试期1周，正试期18周。试验在西北农林科技大学畜禽生态养殖场进行，试验鸡采用2层阶梯式笼养，自由采食与饮水，16 h光照。试验以重复为单位，每天记录总产蛋数、产蛋量、软破蛋数、耗料量及鸡群的死淘数，观察试验鸡的采食情况和精神状态。
| 表2 饲粮中维生素D3含量的计算值与实测值 Table 2 Calculated and measured values of vitamin D3 content in diets IU/kg |
分别于正式试验第4、8、12和16周末，每个重复随机采集蛋样5枚，用于测定蛋品质。试验结束时，分别从每个重复随机选取体重相近的鸡2只，取左、右侧胫骨，右侧胫骨立即用于测定强度，左侧胫骨放入样品袋，密封、冷冻保存，用于测定胫骨粗灰分及钙、磷含量。
试验期间，每天以重复为单位记录产蛋数、产蛋量、软破蛋数、耗料量，计算全期蛋鸡的产蛋率、日产蛋量、料蛋比、软破蛋率、平均蛋重。相关计算公式如下：
产蛋率(%)＝(平均每日总蛋数／鸡只数)×100；
日产蛋量(g/d)＝平均每日总蛋重／鸡只数；
料蛋比＝采食量／产蛋重；
软破蛋率(%)＝(软破蛋数／总蛋数)×100；
平均蛋重(g)＝平均每日总蛋重／总蛋数。
蛋壳比率用BS224S电子天平测定，蛋壳厚度用ETG-1601A蛋壳厚度仪测定；蛋壳强度用QC-SPA蛋壳强度测定仪测定；蛋黄颜色、哈氏单位用EMT-5200多功能蛋品质分析仪测定；蛋形指数用游标卡尺测定。
将左侧胫骨在沸水中煮3~5 min，去除残余肌肉、腓骨，剥离干净后用无水酒精浸泡36 h，乙醚抽提36 h，除去水分和脂肪，烘箱中100 ℃烘24 h后测定胫骨重量。将胫骨压碎，放入坩埚于马福炉中600 ℃灰化18 h测定粗灰分含量，之后加入盐酸使之溶解，测定钙、磷含量。取右侧胫骨，去除残余肌肉、腓骨，剥离干净后用CMT5504数显万能试验机测定胫骨折断力(即胫骨强度)，参数设置：跨度40 mm，位移速度10 mm/min，匀速加载至标本断裂，记录胫骨断裂时的强度。胫骨强度以牛顿为单位表示。
试验数据采用SPSS 17.0的GLM模型进行双因子方差分析，模型的主效应包括维生素D3来源、水平以及两者之间的互作效应，并用Duncan氏法进行多重比较，差异显著水平为P＜0.05。
由表3可知，维生素D3来源及水平对蛋鸡的产蛋率、日产蛋量、料蛋比和平均蛋重无显著影响(P>0.05)，对软破蛋率有极显著影响(P<0.01)。NVD3组蛋鸡的产蛋率、日产蛋量、平均蛋重均略高于OVD3组(P>0.05)，料蛋比则略低于OVD3组(P>0.05)；NVD3组蛋鸡的软破蛋率显著低于OVD3组(P<0.05)。随着维生素D3水平的升高，产蛋率有升高的趋势(P>0.05)，软破蛋率则显著降低(P<0.05)。维生素D3来源与水平的互作效应对蛋鸡的产蛋率、日产蛋量、料蛋比、软破蛋率和平均蛋重均无显著影响(P>0.05)。
| 表3 不同来源和水平的维生素D3对蛋鸡生产性能的影响 Table 3 Effects of different sources and levels of vitamin D3 on performance of laying hens |
由表4可知，维生素D3来源、水平及来源与水平的互作效应对蛋鸡的蛋壳厚度、蛋壳强度、蛋壳比率、蛋黄颜色、哈氏单位及蛋形指数均无显著影响(P>0.05)。从维生素D3来源来看，NVD3组的蛋壳厚度、蛋壳强度和蛋壳比率均高于OVD3组(P>0.05)，而OVD3组的蛋黄颜色和哈氏单位略则高于NVD3组(P>0.05)，蛋形指数二者相当(P>0.05)；从维生素D3水平来看，随着维生素D3水平的升高，蛋壳厚度和蛋壳强度有先升高后降低的趋势(P>0.05)，在900 IU/kg水平时蛋壳厚度和蛋壳强度最大。
| 表4 不同来源和水平的维生素D3对蛋鸡蛋品质的影响 Table 4 Effects of different sources and levels of vitamin D3 on egg quality of laying hens |
由表5可知，维生素D3来源对胫骨强度有极显著影响(P<0.01)，对胫骨磷含量有显著影响(P<0.05)，而对胫骨干重以及胫骨粗灰分、钙含量无显著影响(P>0.05)。NVD3组胫骨强度显著高于OVD3组(P<0.05)，而OVD3组胫骨磷含量则显著高于NVD3组(P<0.05)。维生素D3水平对胫骨强度、干重有极显著影响(P<0.01)，而对胫骨粗灰分、钙、磷含量无显著影响(P>0.05)。胫骨强度随着维生素D3水平升高有升高的趋势，100 IU/kg组显著低于900和2 700 IU/kg组(P<0.05)，但300、900和2 700 IU/kg组之间差异不显著(P>0.05)。维生素D3来源与水平的互作效应对蛋鸡的胫骨强度、干重以及胫骨粗灰分、钙、磷含量均无显著影响(P>0.05)。
| 表5 不同来源和水平的维生素D3对蛋鸡胫骨质量的影响 Table 5 Effects of different sources and levels of vitamin D3 on tibial quality of laying hens |
研究表明，由于纳米级维生素粒径小，改善了维生素尤其是脂溶性维生素的水溶性、分散性和透析性，就此改变了维生素在生物机体内的生理生化过程，从而维生素的吸收率和生物利用率显著提高[7,8]，这对于动物维生素的及时补给，保证机体健康具有十分重要的生理学意义[2]。本试验结果表明，NVD3相对于OVD3可以显著降低蛋鸡的软破蛋率，且NVD3组的产蛋率、料蛋比、蛋壳厚度、蛋壳强度也均优于OVD3组。张文娟[3]研究发现，将每千克含800 000 IU维生素D3的纳米乳复合维生素1 000、2 000和5 000倍稀释后供蛋鸡饮水，纳米乳复合维生素组相对于普通复合维生素组能提高商品蛋鸡的产蛋率，降低料蛋比，减少死淘鸡只数，并可提高蛋品质，本试验与该研究结果一致。
Huang等[9]研究表明，与普通钙相比，将钙做成纳米颗粒后可以显著提高小鼠的骨骼密度。Driver等[10]研究表明，长期饲喂含2 000 IU/kg维生素D3的饲粮可以有效降低种鸡腿病的发生率。Frost等[11]研究表明，饲粮中维生素D3水平可影响蛋鸡的胫骨干重和胫骨折断力，在一定范围内随着维生素D3水平的升高，胫骨干重和胫骨折断力均有所增加。本试验结果表明，维生素D3来源对蛋鸡胫骨强度有显著影响，NVD3组蛋鸡的胫骨强度显著高于OVD3组，这可能是由于NVD3的生物利用率高于NVD3，维生素D3进入体内经过肝脏和肾脏转化为有活性的1,25-二羟维生素D3[1,25-(OH)2D3]，在一定范围内，1,25-(OH)2D3水平的升高可以促进钙的吸收，吸收的钙部分沉积在胫骨，从而可以提高胫骨强度。Di Renzo等[12]研究表明，将维生素A做成纳米颗粒可以提高其生物利用率，由于纳米维生素吸收率相比普通维生素高，所以相同剂量添加时纳米维生素吸收量高于普通维生素，从而对钙、磷代谢的调控更有效，本试验结果与该研究结果一致。
维生素D3的适宜添加对蛋鸡的产蛋性能、蛋壳质量等的影响至关重要，其原因是适宜水平的维生素D3可促进钙在肠黏膜细胞中形成钙结合蛋白，从而促进钙的主动吸收，使蛋壳中钙的含量增加，蛋壳厚度增加，相对软破蛋率下降[13]。高英卫[14]建议蛋鸡饲粮中维生素D3的水平为1 500 IU/kg，过高或过低的维生素D3水平均会影响钙的吸收和利用。本试验结果表明，饲粮维生素D3水平为2 700 IU/kg时蛋鸡的产蛋率和平均蛋重最大，软破蛋率最低，而料蛋比在900 IU/kg时最低。饲粮维生素D3水平为900和2 700 IU/kg时蛋鸡的蛋品质和生产性能各项指标均差异不显著，所以最佳水平可能在900～2 700 IU/kg之间，我国《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)推荐产蛋高峰期蛋鸡饲粮维生素D3水平为1 600 IU/kg，与本试验结果基本一致。Atencio等[15]研究表明，对22～66周龄的蛋鸡，当达到最大产蛋量时维生素D3的最大添加量是1 424 IU/kg。Frost等[11]研究表明，在36周龄的商品海兰褐壳蛋鸡中添加维生素D3(0、500、1 000、1 500 IU/kg)与添加1,25-(OH)2D3(0、5、10 μg/kg)相比，在低剂量添加时对蛋品质和产蛋量的效果1,25-(OH)2D3优于维生素D3，但高剂量添加时维生素D3和1,25-(OH)2D3对蛋品质和产蛋量的影响差异不显著，这可能是由于高剂量添加时维生素D3已经满足了动物体的最大需要量。Stevens等[16]研究表明，饲粮添加900 IU/kg维生素D3相对于添加300和2 700 IU/kg时显著提高了肉种鸡的产蛋率及孵化率。本试验结果表明，维生素D3水平在300～2 700 IU/kg时对蛋鸡的产蛋率无显著影响，但软破蛋率随维生素D3水平的增加而降低，可能是由于随着维生素D3水平的升高，机体对钙的吸收增强，使得更多的钙沉积在蛋壳，从而降低了软破蛋率。
Mattila等[17]研究表明，在一定范围内，随着维生素D3水平的升高，蛋鸡的胫骨强度随之增大。Fritts等[18]研究表明，在肉鸡饲粮中添加250～4 000 IU/kg维生素D3对胫骨粗灰分含量的影响不显著。本试验结果表明，维生素D3水平对蛋鸡的胫骨强度和干重有极显著影响，对胫骨粗灰分含量则无显著影响，但维生素D3水平在300、900、2 700 IU/kg时胫骨强度和干重差异不显著。这说明当饲粮中维生素D3水平高于某个值时，蛋鸡对维生素D3的吸收代谢能力开始减弱，从而机体对钙的吸收和沉积能力趋于相对稳定水平。由此得出，饲粮中适宜水平的维生素D3可以提高蛋鸡对钙吸收、代谢及沉积的能力，从而在一定范围内提高蛋鸡的生产性能和胫骨质量。
① NVD3可以替代OVD3作为蛋鸡饲粮的维生素D3来源。
② 作为蛋鸡饲粮的维生素D3来源，NVD3在蛋鸡生产性能、胫骨质量方面的表现要优于OVD3。
③ 结合生产性能、蛋品质和胫骨质量，蛋鸡饲粮适宜维生素D3水平应在900～2 700 IU/kg内。
| [1] | GERALD F C, Jr.The vitamins[M]. 4th ed.London:Academic Press, 2012:139-180. ( 1)
|
| [2] | 张燕.复合维生素纳米水分散体的研究[D]. 硕士学位论文.青岛:青岛农业大学, 2009:51-60. (2)
|
| [3] | 张文娟.禽用复合维生素纳米乳的研制及其功效评价[D]. 博士学位论文.杨凌:西北农林科技大学, 2010:78-92. (2)
|
| [4] | NRC.Nutrient requirements of poultry[S]. Washington, D.C.:National Academy Press, 1994. (1)
|
| [5] | 中华人民共和国农业部.NY/T 33—2004鸡饲养标准[S]. 北京:中国农业出版社, 2004. (1)
|
| [6] | 刘佳, 张建, 杨丽娜, 等.日粮能量水平对产蛋高峰期蛋鸡生产性能的影响[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2013(1):64-65. (1)
|
| [7] | QIAN C, DECKER E A, XIAO H, et al.Nanoemulsion delivery systems:influence of carrier oil on β-carotene bioaccessibility[J]. Food Chemistry, 2012, 135(3):1440-1447. (1)
|
| [8] | HATANKA J, CHIKAMORI H, SATO H, et al.Physicochemical and pharmacological characterization of α-tocopherol-loaded nano-emulsion system[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2010, 396(1):188-193. (1)
|
| [9] | HUANG S, CHEN J C, HSU C W, et al.Effects of nano calcium carbonate and nano calcium citrate on toxicity in ICR mice and on bone mineral density in an ovariectomized mice model[J]. Nanotechnology, 2009, 20(37):375102.doi: 10.1088/0957-4484/20/37/375102. (1)
|
| [10] | DRIVER J P, ATENCIO A, PESTI G M, et al.The effect of maternal dietary vitamin D3 supplementation on performance and tibial dyschondroplasia of broiler chicks[J]. Poultry Science, 2006, 85(1):39-47. (1)
|
| [11] | FROST T J, ROLAND D A, UNTAWALE G G.Influence of vitamin D3, 1α-hydroxyvitamin D3, and 1, 25-dihydroxyvitamin D3 on eggshell quality, tibia strength, and various production parameters in commercial laying hens[J]. Poultry Science, 1990, 69(11):2008-2016. (2)
|
| [12] | DI RENZO F, BACCHETTA R, GIAVINI E, et al.Comparison of the effects of bulk-and nano-vitamin A in postimplantation rat embryos cultured in vitro[J]. Reproductive Toxicology, 2012, 34(2):151-153. (1)
|
| [13] | NAVICKIS R J, KATZENELLENBOGEN B S, NALBANDOV A V.Effects of the sex steroid hormones and vitamin D3 on calcium-binding proteins in the chick shell gland[J]. Biology of Reproduction, 1979, 21(5):1153-1162. (1)
|
| [14] | 高英卫.影响蛋壳质量的因素和提高对策[J]. 中国家禽, 2006, 28(6):44-45. (1)
|
| [15] | ATENCIO A, EDWARDS H M, PESTI G M, et al.The vitamin D3 requirement of broiler breeders[J]. Poultry Science, 2006, 85(4):674-692. (1)
|
| [16] | STEVENS V I, BLAIR R.Effects of supplementary vitamin D3 on egg production of two strains of Japanese quail and growth of their progeny[J]. Poultry Science, 1985, 64(3):510-519. (1)
|
| [17] | MATTILA P, VALAJA J, ROSSOW L, et al.Effect of vitamin D2-and D3-enriched diets on egg vitamin D content, production, and bird condition during an entire production period[J]. Poultry Science, 2004, 83(3):433-440. (1)
|
| [18] | FRITTS C A, WALDROUP P W.Effect of source and level of vitamin D on live performance and bone development in growing broilers[J]. The Journal of Applied Poultry Research, 2003, 12(1):45-52. (1)
|