植物性饲料原料(如玉米、豆粕、高粱等)是单胃动物饲粮的主要成分，含磷(P)丰富，但其中60%~80%的磷是以植酸或植酸盐的形式存在，同时约1/3的钙(Ca)也被螯合绑定到复合物中^[1]。在动物营养中，植酸已被描述为抗营养因子和不可被消化利用的营养素^[2]。由于猪和家禽等单胃动物体内极度缺乏分解植酸的内源性植酸酶^[3]，严重限制了饲粮中磷的有效利用率。Emami等^[4]近年来在家禽上的研究报道表明，与正常磷水平饲粮相比，低磷饲粮中添加植酸酶在生长性能、磷 的利用率提升上有更加显著的效果；但其效果也与植酸酶种类、饲粮类型、饲粮磷水平和动物不同的生长阶段等因素密切相关^[5]。本试验以21日龄断奶“杜×长×大”三元杂交仔猪为试验动物，探讨低磷饲粮中不同添加量的植酸酶对断奶仔猪生长性能、养分表观消化率和骨骼发育的影响；旨在揭示玉米-豆粕型饲粮完全或部分替代磷酸氢钙后添加植酸酶，是否能够达到与对照组相当的生产成绩，同时为植酸酶在玉米-豆粕型低磷饲粮上的应用提供试验依据。

选取35头21日龄断奶，初始均重为(7.62±0.44) kg健康“杜×长×大”三元杂交仔猪，随机分为5组，每组7个重复，每个重复1头猪，各重复之间体重差异不显著(P＞0.05)。对照组饲喂不添加植酸酶的玉米-豆粕型基础饲粮，其为参照NRC (2012)7~11 kg、11~25 kg猪只营养需要配制的 粉状配合饲料；在基础饲粮基础上通过调节磷酸氢钙的添加量，降低50%有效磷水平配制成低磷饲粮，各饲粮组成及营养水平见表1。试验组饲喂在低磷饲粮中分别添加0、250、500和1 000 FTU/kg植酸酶的试验饲粮，试验期21 d。试验第1、15和22天早晨对所有猪只进行空腹称重，于正式试验第18~21天，采用内源指示剂收粪法进行消化试验，试验结束后屠宰所有猪只取样。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) % 项目 Items 含量 Content 第1~14天 From day 1 to day 14 第15~21天 From day 15 to day 21 基础饲粮 Basal diet 低磷饲粮 Low-P diet 基础饲粮 Basal diet 低磷饲粮 Low-P diet 原料 Ingredients 玉米 Corn 27.81 27.81 62.00 62.00 膨化玉米 Extruded corn 27.81 27.81 大豆粕 Soybean meal 11.00 11.00 21.07 21.07 膨化大豆 Extruded full-fat soybean 4.50 4.50 进口鱼粉 Input fish meal 0.50 0.50 低蛋白乳清粉 Whey powder of low protein 8.00 8.00 5.00 5.00 大豆浓缩蛋白 Soy protein concentrate 12.00 12.00 6.00 6.00 大豆油 Soybean oil 2.10 1.60 2.00 1.45 蔗糖 Sucrose 3.50 4.82 1.30 2.56 石粉 Limestone 0.71 0.79 0.72 0.72 磷酸氢钙 CaHPO4 0.90 0.73 0.02 食盐 NaCl 0.25 0.25 0.25 0.25 L-赖氨酸盐酸盐 L-Lys·HCl 0.39 0.39 0.40 0.40 DL-蛋氨酸 DL-Met 0.11 0.11 0.10 0.10 L-苏氨酸 L-Thr 0.07 0.07 0.08 0.08 氯化胆碱 Choline chloride 0.10 0.10 0.10 0.10 维生素预混料 Vitamin premix1) 0.05 0.05 0.05 0.05 矿物质预混料 Mineral premix2) 0.20 0.20 0.20 0.20 合计 Total 100.00 100.00 100.00 100.00 营养水平 Nutrient levels3) 消化能 DE/(MJ/kg) 14.82 14.82 14.52 14.52 粗蛋白质 CP 21.40 21.32 20.35 20.49 钙 Ca 0.77 0.51 0.67 0.46 总磷 TP 0.62 0.41 0.54 0.37 有效磷 AP 0.40 0.20 0.33 0.16 赖氨酸 Lys 1.35 1.35 1.23 1.23 蛋氨酸 Met 0.39 0.39 0.36 0.36 蛋氨酸+半胱氨酸 Met+Cys 0.68 0.68 0.62 0.62 苏氨酸 Thr 0.79 0.79 0.73 0.73 色氨酸 Trp 0.20 0.20 0.19 0.19 1)维生素预混料为每千克饲粮提供The vitamin premix provides the following per kg of diets：VA 9 000 IU，VD3 500 IU，VE 15 IU，VK3 2.5 mg，VB1 1.0 mg，VB2 8.0 mg，VB6 8.0 mg，VB12 15.0 μg，烟酸 nicotinic acid 17.5 mg，D-泛酸 D-pantothenic acid 12.5 mg，叶酸 folic acid 0.25 mg. 2)矿物质预混料为每千克饲粮提供The mineral premix provides the following per kg of diets：Cu (as copper sulfate) 6.0 mg，Fe (as ferrous sulfate) 150.0 mg，Mn (as manganese sulfate) 4.0 mg，Zn (as zinc sulfate) 100.0 mg，I (as potassium iodide) 0.20 mg，Se (as sodium selenite) 0.30 mg。 3)除粗蛋白质、钙和总磷外，其他为计算值。Except CP,Ca and TP,the others are calculated values.

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis)

植酸酶选用颗粒状微生物耐热型6-植酸酶，由北京挑战生物技术有限公司生产并提供。植酸酶活性参照GB/T 18634—2009《饲用植酸酶活性的测定—分光光度法》的方法测定，实测活性为24 248 FTU/g。

试验在四川农业大学动物营养研究所教学科研试验基地进行。所有试验猪单笼饲养，舍温保持不低于24 ℃，湿度控制在65%~75%，预饲3 d后进入正式试验。自由采食，充足饮水，保持舍内清洁、通风、干燥；每日饲喂4次(08:00、12:00、16:00、20:00)，少喂勤添，喂料量以料槽内略有剩余为度，并准确记录猪只日常情况。

配制饲粮时，在各袋相同位置处各取适量饲料，混合后按照四分法收集饲料样250 g，-20 ℃保存待测。

在正式试验期的第18~21天，用内源指示剂法收集猪只粪便，按照粪样鲜重的5%加入10%的浓硫酸，并加入2滴甲苯防腐，置于-20 ℃冰箱保存；收粪结束后，将每头猪4 d的粪样混匀，取样25%，在65 ℃恒温箱中烘干，放入空气中回潮24 h，称重，粉碎过40目筛，-20 ℃保存待测。

试验结束后，屠宰所有猪只，分离左前肢，剥离肉皮和肌肉组织，分离掌骨(包括第3、4掌骨，靠近外侧(断面较大)的为第3掌骨，内侧(断面较小)为第4掌骨)，剥离多余组织，-20 ℃保存待测。

记录正式试验期的采食量，正式试验的第1、15、22天早晨对所有猪只进行空腹称重，分别计算第1~14天、第15~21天及第1~21天的ADG、ADFI和F/G。

饲料和粪便样中的干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、钙、磷、总能和粗灰分含量的测定参照张丽英^[6]的方法，盐酸不溶灰分(AIA)含量的测定参照GB/T 23742—2009《饲料中盐酸不溶灰分的测定》中的方法检测。按照下列公式计算饲粮养分表观消化率：

某养分表观消化率(%)=(1-Z×AIA_diet/
AIA×Z_diet)×100。

式中：Z和Z_diet分别代表粪便和饲粮中某养分的含量，AIA和AIA_diet分别代表粪便和饲粮中AIA的含量。

第4掌骨强度的测定用食品质构仪(LOTUN SCIENCE有限公司)进行检测，使用数显游标卡尺测定第3掌骨的骨骼长度。脱脂重的测定：将第3掌骨放入沸水中微煮3~5 min，用手术器械剔除残余肌肉和组织；滤纸包裹骨骼并编号放入100 ℃烘箱中24 h，然后放在索氏提取器中用石油醚浸提72 h，通风厨中晾干石油醚，100 ℃烘箱中12 h，称重得到脱脂重。随后放入马沸炉中600 ℃灼烧24 h，钙、磷及粗灰分含量的检测同饲料和粪便样。

试验数据用SAS 8.1软件进行统计分析，采用一般线性模型(GLM)进行单因素方差分析，指标以重复为统计单位，差异显著采用Duncan氏法进行多重比较检验。结果以平均值表示，以P＜0.05为差异显著性判断标准。

如表2所示，与对照组相比，添加1 000 FTU/kg植酸酶显著提高试验后期(第15~21天)断奶仔猪的ADFI(P＜0.05)和ADG(P＜0.05)，显著提高试验全期(第1~21天)断奶仔猪ADFI(P＜0.05)和ADG(P＜0.05)，但对F/G无显著影响(P＞0.05)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 低磷饲粮中添加植酸酶对断奶仔猪生长性能的影响 Table 2 Effects of phytase supplementation in a low-P diet on growth performance of weaned piglets (n=7) 项目 Items 对照组 Control group 植酸酶添加量 Phytase supplemental amount/(FTU/kg) SEM P值 P-value 0 250 500 1 000 第1~14天 From day 1 to day 14 平均日采食量 ADFI/g 410.67 402.67 419.70 416.06 463.40 14.13 >0.05 平均日增重 ADG/g 270.95ab 236.19b 239.43b 269.05ab 315.14a 16.48 <0.05 料重比 F/G 1.53 1.74 1.79 1.58 1.47 0.09 >0.05 第15~21天 From day 15 to day 21 平均日采食量 ADFI/g 577.43b 530.04c 585.80ab 586.26ab 623.26a 11.80 <0.01 平均日增重 ADG/g 350.28b 259.29c 373.29b 383.43ab 443.81a 18.72 <0.01 料重比 F/G 1.65b 2.07a 1.59b 1.54b 1.41b 0.70 <0.01 第1~21天 From day 1 to day 21 平均日采食量 ADFI/g 460.65b 424.44b 481.04a 468.21ab 503.02a 14.70 <0.05 平均日增重 ADG/g 297.33b 236.38c 300.64ab 308.25ab 346.19a 14.79 <0.01 料重比 F/G 1.55b 1.82a 1.62ab 1.54b 1.46b 0.07 <0.05 同行肩标字母不同表示差异显著(P＜0.05)。下表同。 Values in the same row with different letter superscripts differ significantly (P < 0.05). The same as below.

表2 低磷饲粮中添加植酸酶对断奶仔猪生长性能的影响 Table 2 Effects of phytase supplementation in a low-P diet on growth performance of weaned piglets (n=7)

如表3所示，随着植酸酶添加量的提高，断奶仔猪养分表观消化率呈逐渐上升趋势；与对照组及低磷饲粮组相比，添加1 000 FTU/kg植酸酶显著提高了干物质、有机物、粗蛋白质、钙、磷和总能的表观消化率(P＜0.05)。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 低磷饲粮中添加植酸酶对断奶仔猪养分表观消化率的影响 Table 3 Effects of phytase supplementation in a low-P diet on nutrient apparent digestibility of weaned piglets (n=7) % 项目 Items 对照组 Control group 植酸酶添加量 Phytase supplemental amount/(FTU/kg) SEM P值 P-value 0 250 500 1 000 干物质 DM 89.79b 89.13b 91.53a 91.68a 92.39a 0.30 ＜0.01 有机物 OM 91.00c 90.43c 92.75b 92.51b 93.68a 0.29 ＜0.01 粗蛋白质 CP 87.60bc 85.38c 89.46ab 89.68ab 91.92a 0.76 ＜0.01 总能 GE 89.60c 88.75c 91.23b 91.10b 92.50a 0.40 ＜0.01 钙 Ca 71.56b 55.74b 71.30b 85.12a 85.71a 2.46 ＜0.01 磷 P 62.94b 41.55c 63.82b 74.87a 77.17a 1.94 ＜0.01

表3 低磷饲粮中添加植酸酶对断奶仔猪养分表观消化率的影响 Table 3 Effects of phytase supplementation in a low-P diet on nutrient apparent digestibility of weaned piglets (n=7)

如表4所示，与对照组相比，添加1 000 FTU/kg植酸酶显著提高了第3掌骨的骨骼长度(P＜0.05)；第4掌骨的骨骼强度和第3掌骨的脱脂重、粗灰分重及粗灰分、钙、磷含量均高于对照组，但差异不显著(P＞0.05)。与低磷饲粮组相比，添加1 000 FTU/kg植酸酶显著提高了第3掌骨的粗灰分重和粗灰分、钙、磷含量(P＜0.05)。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 低磷饲粮中添加植酸酶对断奶仔猪骨骼发育的影响 Table 4 Effects of phytase supplementation in a low-P diet on bone development of weaned piglets (n=7) 项目 Items 对照组 Control group 植酸酶添加量 Phytase supplemental amount/(FTU/kg) SEM P值 P-value 0 250 500 1 000 长度 Length/mm 44.70b 44.21b 46.14ab 45.25b 47.44a 0.64 <0.05 强度 Breaking strength/kg 17.48 12.69 17.81 19.65 20.96 1.90 >0.05 脱脂重 Fat-free dry weight/g 1.88 1.78 1.84 1.89 2.03 0.07 >0.05 粗灰分重 Ash weight/g 0.79ab 0.66c 0.75b 0.80ab 0.86a 0.03 <0.01 粗灰分含量 Ash content/% 42.20a 37.48b 41.13ab 42.54a 42.38a 1.26 <0.05 磷含量 P content/% 3.54ab 3.24b 3.58ab 3.78a 3.80a 0.50 <0.05 钙含量 Ca content/% 14.10ab 13.17b 15.11a 15.06a 15.17a 0.13 <0.05 磷/钙 P/Ca/% 25.06a 24.63a 23.74b 25.14a 25.02a 0.31 <0.05 强度为第4掌骨，其余指标为第3掌骨。 The breaking strength is forth metacarpal bone,and others values are third metacarpal bone.

表4 低磷饲粮中添加植酸酶对断奶仔猪骨骼发育的影响 Table 4 Effects of phytase supplementation in a low-P diet on bone development of weaned piglets (n=7)

本试验结果显示，低磷饲粮中添加植酸酶能够提高断奶仔猪的生长性能，显著提高ADFI和ADG，改善F/G，且以添加量为1 000 FTU/kg时效果最好。Zeng等^[7]、Varley等^[8]在21日龄断奶仔猪上的研究表明，玉米-豆粕型低磷饲粮中添加1 000 FTU/kg植酸酶显著提高28 d及试验全期的ADG，F/G降低，饲料转化率提高。曹贵彬等^[9]、Rutherfurd等^[10]在断奶仔猪和家禽上的研究也得到了一致的结果。一方面，植酸酶的添加增强了机体水解植酸磷的能力，从而释放出更多的有效磷供机体使用。磷作为猪的必需矿物质元素，在能量代谢、骨骼发育、脂肪酸转运、磷脂合成及其他机体代谢功能上起着核心作用^[11]。磷的缺乏易导致动物体重及采食量下降，料重比升高^[12]。从本试验中可知，与饲喂基础饲粮相比，低磷饲粮中不添加植酸酶仔猪ADG显著下降，F/G显著升高。一些研究者认为，饲粮中补充植酸酶，所引起的生长性能改进，其有效机制不应该全归因于增加了磷的有效性，从而提出了植酸酶的“额外磷酸化”效应(“extra-phosphoric” effects)^[5]，即植酸酶在水解植酸磷释放磷的同时，还释放了淀粉、脂肪、铁等养分，增加了饲粮中养分的有效浓度，从而促使动物生长性能得到提升。然而这一效应机制仍存在争议，有待进一步研究。

较多的试验研究均表明，饲粮中添加植酸酶能够不同程度提高畜禽的养分消化利用率。Almeida等^[13]研究报道，在玉米-豆粕型低磷饲粮中添加植酸酶饲喂断奶仔猪，显著提高了磷的表观消化率，且当植酸酶添加量为1 016 FTU/kg时磷的表观消化率达到最高。Yez等^[14]研究报道，在玉米-豆粕型饲粮中添加500 FTU/kg耐热型植酸酶，显著提高了粗蛋白质、钙和磷的消化率，且有提高干物质消化率的趋势。本试验表明，添加1 000 FTU/kg植酸酶显著提高了干物质、有机物、粗蛋白质、钙和磷的表观消化率，与前人的研究报道一致。在猪的饲粮中，植酸磷的含量通常在3.0 g/kg左右^[5]。植酸酶的添加能够提高仔猪对植酸磷的水解作用，同时水解“蛋白质-植酸”二元(三元)复合物(binary/termary protein-phytate complex)，释放钙、磷、淀粉、蛋白质、脂肪、铁等养分，从而有效提高相应养分的消化利用率。植酸酶能够提高蛋白质、氨基酸的消化率，增加组织蛋白质的沉积这一结论目前还存在一些争议，原因是植酸降低蛋白质、氨基酸消化率的基本机制并没有被明确证实；目前普遍认为其可能的机制包括：1)植酸-蛋白质复合物的形成^[15];2)增加了肠道内源性氨基酸的损失^[15];3)受损肠道对氨基酸吸收的降低^[16]。在家禽上，饲粮中添加外源植酸酶能够提高其对能量的吸收利用效率已经被得到证实^[17]。然而，在猪上并没有得到一致的结论，Harper等^[18]在生长育肥猪上的研究发现，植酸酶并不能提高能量的利用率；与本试验及Brady等^[19]的研究结果呈相反的结论。不同的试验略有差异，可能原因是试验猪只的体况、品种来源、断奶日龄及饲粮类型等。

Varley等^[8]在断奶仔猪上研究表明，在大麦-小麦型低磷饲粮中添加植酸酶，掌骨的粗灰分、钙、磷含量及骨密度与植酸酶添加量呈线性增加。Veum等^[20]在生长和育肥猪上的研究发现，在玉米-豆粕型低磷饲粮中添加植酸酶，第3掌骨的强度、鲜重、脱脂重及粗灰分重与饲粮中植酸酶添加量呈线性增加且差异显著。Emami等^[4]、Gao等^[21]在蛋鸡上的研究均表明，添饲粮中加一定添加量的植酸酶能够显著提高胫骨重量及其粗灰分含量。通常来讲，动物骨骼及骨骼强度最大化生长的磷需要量要比满足生长发育所需要的要高，充足的磷营养对于骨骼的发育尤为重要。Li等^[22]在新生仔猪上的研究表明，钙、磷的缺乏会干预骨骼中矿物质的沉积和骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)的发育，减少MSC的启动。在猪上，骨骼的最大生长期是在出生后的前12周及体重在10~50 kg期间^[23]。目前，植酸酶在生长育肥猪、家禽上的应用均表明，能够提高骨骼钙、磷沉积量，促进骨骼的生长发育。本研究也得到了一致的结论。

基于饲料成本考虑，在本试验条件下，植酸酶添加量达500 FTU/kg时，相应的生长性能已达或略超饲喂基础饲粮的水平。因此，假设添加500 FTU/kg植酸酶与基础饲粮添加相应水平的磷酸氢钙所提供的有效磷近似相等，按照试验中使用的植酸酶和磷酸氢钙的市场价格，添加500 FTU/kg植酸酶时，每吨饲料节约成本约14.24元(试验用植酸酶价格为72.00元/kg，饲料级磷酸氢钙价格为1 980.00元/t)。基于生长性能考虑，添加1 000 FTU/kg植酸酶对试验全期ADG、ADFI、F/G的相应改进率分别为9.20%、16.43%、5.81%，效果为最好；每吨饲料节约成本约12.44元。综合生长性能和饲料成本考虑，本试验条件下，该植酸酶产品的适宜添加量为1 000 FTU/kg；而更高的添加量是否会获得更好的应用效果，有待进一步试验。

① 玉米-豆粕型低磷饲粮中添加植酸酶能够显著改善断奶仔猪的ADG和ADFI，提高养分的消化利用率，促进仔猪骨骼的发育，同时节约磷酸氢钙的添加和饲料经济成本。

② 在本试验条件下，21日龄断奶仔猪饲喂有效磷1.6~2.0 g/kg的玉米-豆粕型饲粮时，植酸酶适宜添加量为1 000 FTU/kg。