不同锌源及水平对生长肥育猪血清酶活性和组织器官锌沉积量的影响

引用本文

牛现琇, 杨维仁, 黄丽波, 张崇玉, 薛峰, 孙静. 不同锌源及水平对生长肥育猪血清酶活性和组织器官锌沉积量的影响[J]. 动物营养学报, 2018, 30(3): 910-917. 复制到剪切板

NIU Xianxiu, YANG Weiren, HUANG Libo, ZHANG Chongyu, XUE Feng, SUN Jing. Effects of Different Zinc Sources and Levels on Serum Enzyme Activities, Tissue and Organ Zinc Accumulations of Growing-Finishing Pigs[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2018, 30(3): 910-917. 复制到剪切板

不同锌源及水平对生长肥育猪血清酶活性和组织器官锌沉积量的影响

牛现琇, 杨维仁, 黄丽波, 张崇玉, 薛峰, 孙静

山东农业大学动物科技学院, 动物生物工程与疾病防治重点实验室, 泰安 271018

收稿日期: 2017-09-08

基金项目: 山东省现代农业产业技术体系生猪创新团队专项资金（SDAIT-08-05）；"双一流"奖补资金资助

作者简介: 牛现琇(1989-), 女, 山东临沂人, 硕士研究生, 动物营养与饲料科学专业。E-mail:18315481581@163.com

通信作者: 杨维仁, 教授, 博士生导师, E-mail:wryang@sdau.edu.cn.

摘要: 本试验旨在研究不同锌源[蛋氨酸锌（Zn-Met）或硫酸锌（ZnSO₄）]及水平对生长肥育猪血清酶活性和组织器官锌沉积量的影响。选用体重[（33.70±2.76）kg]相近的"杜×长×大"生长肥育猪32头，随机分成4组，每组8个重复，每个重复1头猪。对照组饲喂基础饲粮，试验组在基础饲粮中分别添加40 mg/kg Zn-Met、40 mg/kg ZnSO₄和80 mg/kg ZnSO₄（以锌元素计）。预试期7 d，正试期72 d，分30~60 kg和61~90 kg 2个阶段。结果表明：1）与对照组相比，饲粮添加40 mg/kg Zn-Met显著降低了生长肥育猪血清谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）和乳酸脱氢酶（LDH）活性（P < 0.05），显著提高了血清碱性磷酸酶（ALP）活性（P < 0.05）；饲粮添加40 mg/kg ZnSO₄显著降低了血清ALT和LDH活性（P < 0.05）；饲粮添加80 mg/kg ZnSO₄显著降低了血清ALT活性（P < 0.05），显著提高了血清ALP活性（P < 0.05）。40 mg/kg Zn-Met组生长肥育猪血清ALT、AST和LDH活性最低，血清ALP活性最高。2）与对照组相比，饲粮添加40 mg/kg Zn-Met显著提高了生长肥育猪血清锌含量（P < 0.05），40 mg/kg Zn-Met组血清锌含量最高。3）与对照组相比，饲粮添加40 mg/kg Zn-Met或40、80 mg/kg ZnSO₄对生长肥育猪脾脏、胰脏、毛和肌肉锌沉积量均无显著影响（P>0.05），但显著提高了肝脏和骨锌沉积量（P < 0.05）。综上所述，饲粮添加40 mg/kg Zn-Met或40、80 mg/kg ZnSO₄可改善生长肥育猪血清酶活性、血清锌含量及肝脏和骨锌沉积量。本试验条件下，生长肥育猪饲粮添加40 mg/kg Zn-Met为宜。

关键词: 有机锌生长肥育猪血清酶活性锌沉积量

Effects of Different Zinc Sources and Levels on Serum Enzyme Activities, Tissue and Organ Zinc Accumulations of Growing-Finishing Pigs

NIU Xianxiu, YANG Weiren, HUANG Libo, ZHANG Chongyu, XUE Feng, SUN Jing

Shandong Provincial Key Laboratory of Animal Biotechnology and Disease Control and Prevention, College of Animal Science and Technology, Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, China

Corresponding author: YANG Weiren, professor, E-mail:wryang@sdau.edu.cn.

Abstract: This trial was conducted to evaluate the effects of different zinc sources[zinc methionine (Zn-Met) or zinc sulfate (ZnSO₄)] and levels on serum enzyme activities, tissue and organ zinc accumulations of growing-finishing pigs. Thirty-two growing-finishing pigs (Duroc×Landrace×Large White) with similar body weight[(33.70±2.76) kg] were randomly divided into 4 groups with 8 replicates per group and 1 pig per replicate. The control group was fed a basal diet, while experimental groups were fed the basal diets supplemented with 40 mg/kg Zn-Met, 40 mg/kg ZnSO₄ and 80 mg/kg ZnSO₄ (calculate by zinc), respectively. There was a 7-day adaptation period and a 72-day experimental period. In addition, the experimental period was divided into two periods of 30 to 60 kg and 61 to 90 kg. The results showed as follows:1) compared with the control group, dietary supplementation with 40 mg/kg Zn-Met significantly decreased the activities of alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST) and lactate dehydrogenase (LDH) in serum of growing-finishing pigs (P < 0.05), significantly increased the serum alkaline phosphatase (ALP) activity (P < 0.05); dietary supplementation with 40 mg/kg ZnSO₄ significantly decreased the activities of ALT and LDH in serum (P < 0.05); dietary supplemented with 80 mg/kg ZnSO₄ significantly decreased the serum ALT activity (P < 0.05), significantly increased the serum ALP activity (P < 0.05). Besides, 40 mg/kg Zn-Met group got the lowest activities of ALT, AST and LDH in serum, and the highest serum ALP activity. 2) Compared with the control group, dietary supplementation with 40 mg/kg Zn-Met significantly increased serum zinc content of growing-finishing pigs (P < 0.05), and 40 mg/kg Zn-Met group got the highest serum zinc content. 3) Compared with the control group, dietary supplementation with 40 mg/kg Zn-Met or 40 and 80 mg/kg ZnSO₄ had no significant effects on the accumulations of zinc in spleen, pancreas, hair and muscle of growing-finishing pigs (P>0.05), while significantly increased the accumulations of zinc in liver and bone (P < 0.05). In conclusion, dietary supplementation with 40 mg/kg Zn-Met or 40 and 80 mg/kg ZnSO₄ can improve the serum enzyme activities, serum zinc content and accumulations of zinc in liver and bone of growing-finishing pigs. Under the condition of this experiment, the suitable dietary Zn-Met supplemental level is 40 mg/kg for growing-finishing pigs.

Key words: organic zinc growing-finishing pigs serum enzyme activities zinc accumulation

锌是动物机体重要的微量元素之一，是碱性磷酸酶(ALP)、乳酸脱氢酶(LDH)、碳酸酐酶、羧肽酶等酶的组成成分或激活剂，锌以这些酶的形式参与体内多种代谢反应^[1-2]。自1989年丹麦科学家发现饲粮添加高剂量无机锌对断奶仔猪有减少腹泻、提高日增重的作用以来，饲粮中锌的添加量日渐增高。但无机锌在肠道中易与饲粮中的钙、植酸及植酸类等拮抗因子形成不溶化合物，导致其无法被动物机体有效吸收利用，从而造成环境污染^[3-4]。大量研究表明，氨基酸螯合锌的生物学利用率高、稳定性好、生物效价高^{[3, 5-7]}。目前，研究主要以生长性能、血清酶活性和组织器官锌沉积量为评价指标确定饲粮锌的适宜添加水平，且多集中在家禽和肉兔方面^[8-11]。我国是世界上最大的肉类生产国和消费国，猪肉产量占肉类总产量的65%左右，养猪业在国民经济中占重要地位。减少养猪业中锌的超量添加，降低生长肥育阶段锌的使用量，寻求新的资源是我国养猪业亟待解决的问题。本试验旨在研究不同锌源[蛋氨酸锌(Zn-Met)或硫酸锌(ZnSO₄)]及水平对肥育生长猪血清酶活性和组织器官锌沉积量的影响，为猪生长肥育阶段饲粮锌的适宜添加水平提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

Zn-Met：由山东隆信饲料有限公司提供，锌含量17.20%，螯合度95%。饲料级ZnSO₄：由山东隆信饲料有限公司提供，含1个结晶水，锌含量34.50%。

1.2 试验设计及饲粮

试验选用体况良好、体重[(33.70±2.76) kg]接近的“杜×长×大”三元杂交生长肥育猪32头，随机分成4组，每组8个重复，每个重复1头猪。对照组饲喂基础饲粮，试验组在基础饲粮中分别添加40 mg/kg Zn-Met、40 mg/kg ZnSO₄和80 mg/kg ZnSO₄(以锌元素计)。基础饲粮根据NRC(2012)猪营养需要配制，其组成及营养水平见表 1。预试期7 d，正试期72 d。

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)

%
项目 Items	试验阶段Trial period
项目 Items	30~60 kg	61~90 kg
原料Ingredients
全株玉米Whole plant corn	10.00	15.00
玉米Corn	59.00	57.71
豆粕Soybean meal	23.39	20.00
麸皮Wheat bran	2.00	2.00
豆油Soybean oil	2.50	2.50
磷酸氢钙CaHPO₄	1.09	0.98
石粉Limestone	1.09	0.98
食盐NaCl	0.31	0.28
预混料Premix¹⁾	0.29	0.26
蛋氨酸Met	0.09	0.08
赖氨酸Lys	0.16	0.14
苏氨酸Thr	0.08	0.07
合计Total	100.00	100.00
营养水平Nutrient levels²⁾
消化能DE/(MJ/kg)	13.88	13.77
粗蛋白质CP	15.94	14.65
粗纤维CF	4.23	4.89
钙Ca	0.50	0.45
总磷TP	0.52	0.47
锌Zn/(mg/kg)	28.10	33.38
¹⁾预混料为每千克饲粮提供The premix provided the following per kg of diets：30~60 kg阶段30 to 60 kg period，VA 1 300 IU，VD 150 IU，VE 11 IU，VK 0.50 mg，生物素biotin 0.05 mg，叶酸folic acid 0.30 mg，泛酸pantothenic acid 8.00 mg，核黄素riboflavin 2.50 mg，VB₁ 1.00 mg，VB₆ 1.00 mg，VB₁₂ 10.00 μg，氯化胆碱choline chloride 0.4 g，Cu (as copper sulfate) 4.00 mg，Fe (as ferrous sulfate) 60.00 mg，Mn (as manganese sulfate) 2.00 mg，I (as potassium iodide) 0.14 mg，Se (as sodium selenite) 0.20 mg；61~90 kg阶段61 to 90 kg period，VA 1 300 IU，VD 150 IU，VE 11 IU，VK 0.50 mg，生物素biotin 0.05 mg，叶酸folic acid 0.30 mg，泛酸pantothenic acid 7.00 mg，核黄素riboflavin 2.00 mg，VB₁ 1.00 mg，VB₆ 1.00 mg，VB₁₂ 5.00 μg，氯化胆碱choline chloride 0.3 g，Cu (as copper sulfate) 3.50 mg，Fe (as ferrous sulfate) 50.00 mg，Mn (as manganese sulfate) 2.00 mg，I (as potassium iodide) 0.14 mg，Se (as sodium selenite) 0.15 mg。 ²⁾锌为测定值，其余营养水平为计算值。Zn was a measured value, while the others nutrient levels were calculated values.

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)

1.3 测定指标与方法 1.3.1 生长性能指标的测定

每周准确记录生长肥育猪的喂料量和余料量，计算每头猪的平均日采食量(ADFI)；生长肥育猪每2周空腹称重，计算每头猪的平均日增重(ADG)；根据ADFI和ADG计算料重比(F/G)。

1.3.2 血清酶活性和锌含量的测定

分别于试验30~60 kg阶段第15天和61~90 kg阶段第20天，06:00(晨饲前)对32头生长肥育猪前腔静脉采血5 mL，3 000 r/min、4 ℃离心10 min，分离血清，-20 ℃冰箱内保存，备测血清酶活性和锌含量。采用全自动血液分析仪(KX-21，希森美康集团，日本)测定血清中的谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、ALP和LDH活性。血清样品使用微波消解仪MARS 6(CEM公司，美国)进行样品前处理，消解溶液用Agilent 7900电感耦合等离子体质谱仪测定血清锌含量。

1.3.3 组织器官锌沉积量的测定

试验结束当天，每个重复中随机选取3头健康肥育猪，肥育猪电击致死后放血。取肝脏、脾脏、胰脏，所有待测样品使用微波消解仪MARS 6(CEM公司，美国)进行样品前处理，消解溶液用Agilent 7900电感耦合等离子体质谱仪测定器官锌沉积量。

取猪前右蹄热压处理(120 ℃)20 min，去除肌肉和结缔组织后分离第4掌骨，粉碎后于烘箱中75 ℃烘干至恒重，经室温回潮24 h后用于测定骨锌沉积量。

在试验结束当天，用陶瓷剪刀取猪毛5 g左右，用于测定毛锌沉积量。

取背最长肌、肱二头肌、肩颈肉和肋腹肉于烘箱中65 ℃下烘干至恒重，经室温潮24 h后用研钵碾碎，用于测定肌肉锌沉积量。

1.4 数据统计

试验数据采用SAS 9.2软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，Duncan氏法进行多重比较，P < 0.05为差异显著。

2 结果与分析 2.1 不同锌源及水平对生长肥育猪生长性能的影响

不同锌源及水平对生长肥育猪生长性能的影响均不显著(P>0.05)。本试验生长肥育猪平均始重为(33.70±0.50) kg，平均末重为(88.09±2.12) kg；30~60 kg阶段的ADFI为(1 724.94±26.84) g/d，ADG为(716.84±29.15) g/d，F/G为2.42±0.14；61~90 kg阶段的ADFI为(2 365.13±58.46) g/d，ADG为(643.62±41.41) g/d，F/G为3.70±0.25。

2.2 不同锌源及水平对生长肥育猪血清酶活性的影响

不同锌源及水平对生长肥育猪血清酶活性的影响见表 2。由表可知，与对照组相比，饲粮添加40 mg/kg Zn-Met显著降低了生长肥育猪血清ALT、AST和LDH活性(P < 0.05)，显著提高了血清ALP活性(P < 0.05)；饲粮添加40 mg/kg ZnSO₄显著降低了血清ALT和LDH活性(P < 0.05)；饲粮添加80 mg/kg ZnSO₄显著降低了血清ALT活性(P < 0.05)，显著提高了血清ALP活性(P < 0.05)。试验组生长肥育猪血清ALT、AST和LDH活性由低到高依次为40 mg/kg Zn-Met组、40 mg/kg ZnSO₄组和80 mg/kg ZnSO₄组，以40 mg/kg Zn-Met组血清ALT、AST和LDH活性最低，血清ALP活性最高。

表 2 不同锌源及水平对生长肥育猪血清酶活性的影响 Table 2 Effects of different zinc sources and levels on serum enzyme activities of growing-finishing pigs

U/L
试验阶段 Trial period	项目 Items	组别 Groups				P值 P-value
试验阶段 Trial period	项目 Items	对照 Control	40 mg/kg Zn-Met	40 mg/kg ZnSO₄	80 mg/kg ZnSO₄	P值 P-value
30~60 kg	谷丙转氨酶ALT	55.33±5.13^a	42.83±2.40^b	46.33±1.21^b	46.50±4.54^b	0.007
	谷草转氨酶AST	42.17±3.54^a	33.83±4.06^c	36.50±4.42^bc	40.25±2.92^ab	0.005
	碱性磷酸酶ALP	121.00±10.05^b	154.00±10.05^a	124.88±15.03^b	145.71±5.84^a	< 0.001
	乳酸脱氢酶LDH	585.43±11.57^a	482.57±24.30^c	532.38±24.61^b	538.25±29.83^b	< 0.001
61~90 kg	谷丙转氨酶ALT	77.33±6.82^a	58.33±3.48^c	64.00±4.80^bc	67.17±5.23^b	< 0.001
	谷草转氨酶AST	34.40±0.49^a	30.20±1.72^b	32.00±3.16^ab	35.00±3.38^a	0.011
	碱性磷酸酶ALP	93.88±3.71^b	122.71±8.61^a	122.50±5.51^a	116.38±20.94^a	< 0.001
	乳酸脱氢酶LDH	299.33±4.16^a	252.17±17.26^b	269.50±23.45^b	293.83±23.38^a	0.001
同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。 In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P < 0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

表 2 不同锌源及水平对生长肥育猪血清酶活性的影响 Table 2 Effects of different zinc sources and levels on serum enzyme activities of growing-finishing pigs

2.3 不同锌源及水平对生长肥育猪血清锌含量的影响

不同锌源及水平对生长肥育猪血清锌含量的影响见表 3。由表可知，与对照组相比，饲粮添加40 mg/kg Zn-Met显著提高了生长肥育猪血清锌含量(P < 0.05)，40 mg/kg Zn-Met组血清锌含量最高。这说明饲粮添加Zn-Met时，有机锌通过氨基酸和小肽的吸收通道加快了锌的吸收速率。

表 3 不同锌源及水平对生长肥育猪血清锌含量的影响 Table 3 Effects of different zinc sources and levels on serum zinc content of growing-finishing pigs

2.4 不同锌源及水平对生长肥育猪器官、骨、毛锌沉积量的影响

不同锌源及水平对生长肥育猪器官、骨、毛锌沉积量的影响见表 4。由表可知，与对照组相比，饲粮添加40 mg/kg Zn-Met或40、80 mg/kg ZnSO₄对生长肥育猪脾脏、胰脏和毛锌沉积量的影响均不显著(P>0.05)，但显著提高了肝脏和骨锌沉积量(P < 0.05)；但骨锌沉积量在各试验组之间差异不显著(P>0.05)。

表 4 不同锌源及水平对生长肥育猪器官、骨、毛锌沉积量的影响 Table 4 Effects of different zinc sources and levels on zinc accumulations in organ, bone and hair of growing-finishing pigs

2.5 不同锌源及水平对生长肥育猪肌肉锌沉积量的影响

不同锌源及水平对生长肥育猪肌肉锌沉积量的影响见表 5。由表可知，与对照组相比，饲粮添加40 mg/kg Zn-Met或40、80 mg/kg ZnSO₄提高了背最长肌、肱二头肌、肩颈肉和肋腹肉锌沉积量，但差异均不显著(P>0.05)，以40 mg/kg Zn-Met组肌肉锌沉积量最高。

表 5 不同锌源及水平对生长肥育猪肌肉锌沉积量的影响 Table 5 Effects of different zinc sources and levels on muscle zinc accumulation of growing-finishing pigs

3 讨论 3.1 不同锌源及水平对生长肥育猪血清酶活性和锌含量的影响

本试验基础饲粮中的锌含量与前人研究的基础饲粮中的锌含量相符合^[12-14]。基础饲粮饲料原料中的锌利用率低且存在形式不明，对本试验的血清酶活性、血清锌含量和组织器官锌沉积量的影响较小。

猪采食饲粮后，饲粮中的锌进入血液，因此血清锌含量可以在一定程度上反映锌的吸收率和利用率。Hill等^[15]研究发现，饲粮添加500 mg/kg氧化锌(ZnO)时，血清锌含量未发生显著变化。Hahn等^[16]也发现动物机体对锌的稳恒性调控有一个阈值，只有饲粮锌含量超过1 000 mg/kg时，血清锌含量才出现上升。饲粮锌添加水平对猪血清锌含量影响的报道结果不一，许多试验都表明饲粮添加高剂量锌时才显著提高血清锌含量^[17-18]，但也有试验表明低剂量锌对血清锌含量影响显著^[19-20]。本试验结果表明，低添加水平(40 mg/kg)Zn-Met显著提高了生长肥育猪血清锌含量，且40 mg/kg Zn-Met组血清锌含量最高，这与葛桂花^[21]、余增峰^[22]研究的血清锌含量以有机锌源高于无机锌源的结果相一致，可能由于有机微量元素在小肠内可以利用氨基酸和小肽的吸收通道^[23]，加快Zn-Met的吸收速率。

锌是体内多种酶的组成成分和特异性或非特异性激活因子。ALP是一种在碱性条件下具有较高活性的酶，在机体各组织和血液中广泛分布。因锌是合成ALP的必需金属离子，与该酶活性呈正相关，可通过测定血清ALP活性判断机体对锌的吸收和利用情况，血清ALP活性提高意味着机体对锌的利用率较高。大量试验表明，血清ALP活性与饲粮锌水平呈正相关，有机锌比无机锌血清ALP活性更高^[24-26]。本试验结果与前人结果^[24-26]相一致，这与血清锌含量密切相关，血清锌含量提高表明体内锌代谢旺盛，含锌酶活性增强。

ALT和AST是氨基酸代谢过程中的2个重要的氨基转移酶。ALT在催化α-酮戊二酸与天冬氨酸生成谷氨酸与草酰乙酸的反应过程中起氨基转移作用，AST在催化α-酮戊二酸与丙氨酸生成谷氨酸与丙酮酸的反应过程中起氨基转移作用^[27]。ALT和AST主要存在于心肌细胞和肝细胞中，细胞受损时大量的ALT和AST会从细胞内逸出进入血液。而正常情况下，LDH主要存在于细胞的胞质液中，机体组织发生病变时引起细胞膜的通透性增强，细胞内的LDH才会进入血液^[28-29]。心肌细胞中LDH和AST活性较高，ALT则主要分布于肝细胞中，动物生理机能处于正常情况时血清中的活性较低。本试验表明，与对照组相比，饲粮添加不同锌源降低了生长肥育猪的血清ALT、AST和LDH活性，以40 mg/kg Zn-Met组活性最低，说明饲粮添加锌特别是有机锌不会对猪的心脏和肝脏产生不利影响。

3.2 不同锌源及水平对生长肥育猪组织器官锌沉积量的影响

动物通过肠道吸收锌，经血液运往全身，先在肝脏、肾脏及胰脏、皮毛等组织器官中沉积，最后大部分锌被转移到骨骼中，只有少数沉积在肌肉、脑等组织中。

3.2.1 不同组织器官对锌沉积量的影响

肝脏是锌代谢的主要器官，胫骨是锌的存储器官。肝脏中的微量元素含量高且稳定，在一定程度上可以反映出体内环境的微量元素水平，骨骼也是锌的快速交换贮存场所，能充分反映体内锌的沉积状况。本试验结果表明，脾脏、胰脏和毛对饲粮锌水平不敏感，肝脏和骨对饲粮锌水平敏感，且相比于脾脏、胰脏和毛等组织器官，肝脏和骨锌沉积量最高。这与Gupta等^[30]对大鼠，Roberson等^[31]、马雪云等^[32]对鸡，徐振华等^[33]对断奶肉兔的研究结果相一致，说明肝脏和骨在一定程度上能够较好地反映体内锌沉积状况。

3.2.2 同一组织的不同部位对锌沉积量的影响

本试验结果显示，同一类组织的不同部位，锌沉积量有差别，但差异不显著，这些差异可能与猪的生理机能和代谢水平的不同有关^[34-35]。大量研究表明，饲粮添加锌对肌肉锌沉积量的影响无显著差异^{[19, 36-37]}，本试验结果与之一致，说明肌肉对饲粮锌水平不敏感，40 mg/kg Zn-Met组肌肉锌沉积量最高，这可能与Zn-Met较高的生物学利用率有关，有机锌比无机锌更易沉积在肌肉中。

4 结论

饲粮添加40 mg/kg Zn-Met或40、80 mg/kg ZnSO₄可改善生长肥育猪血清酶活性、血清锌含量及肝脏和骨锌沉积量。本试验条件下，生长肥育猪饲粮添加40 mg/kg Zn-Met为宜。

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