锌是动物必不可少的微量元素,也是机体200多种酶的组成成分,参与多种代谢反应,对动物的生长发育起重要作用[1-4]。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。研究表明,相比无机硫酸锌(ZnSO4),氨基酸螯合锌—蛋氨酸锌(Zn-Met)的生物学利用率高、稳定性好、生物效价高,不仅减少环境污染,还能有效促进动物生长[5]。研究发现,生长猪不同阶段对微量元素的需要量随体重增加呈递减趋势[6],高锌于动物的幼龄阶段使用,其他阶段使用低水平的锌即可满足猪的生长需求,维持血清锌的浓度和稳定性,降低粪便锌的排泄量[7-9]。Gowanlock等[10]在NRC(2012)标准上减少50%矿物元素添加量对猪的生长性能和肉品质均无影响。文超越等[11]研究发现减少30%和60%饲粮中的矿物元素对育肥猪的生长性能和肉品质也无显著影响。目前饲粮髙锌使用泛滥,对环境污染的风险越来越大。据日本有关专家推测,如果所有猪粪中的锌停留在土壤中,锌含量将在17年内超标(120 mg/kg),被污染的土地将不再具有可耕性。鉴于高剂量微量元素添加造成的危害,日本规定在猪不同阶段氧化锌最高添加量为120 mg/kg,欧盟允许添加量不超过250 mg/kg。荷兰SFR饲料研究所对生长猪饲粮中锌的需要推荐量定为80 mg/kg(饲粮原料中的锌和额外添加锌的总和)。但目前有关生长和育肥猪两阶段低锌水平的研究较少。因此,本试验旨在研究低锌水平对生长育肥阶段猪生长性能、血清抗氧化指标和微量元素利用的影响,以期通过有效利用资源、减少排泄和降低对环境的影响,为生长育肥阶段锌的适宜添加提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计及饲粮试验选用体况良好、体重为(33.70±2.76) kg的“杜×长×大”三元杂交生长育肥猪(去势公猪)32头,随机分成4组,每组8个重复,每个重复1头猪,每头猪单笼饲养。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,其中生长期32 d、育肥期40 d。
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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) |
试验所用Zn-Met为饲料级Zn-Met, 由山东隆信饲料有限公司提供,含锌量17.20%;试验所用ZnSO4为饲料级一水硫酸锌, 由山东隆信饲料有限公司提供,含锌量34.50%。
1.3 测定指标与方法 1.3.1 生长性能每周准确记录生长育肥猪的喂料量和余料量,计算每头生长育肥猪的平均日采食量(ADFI);生长育肥猪每2周空腹称重,计算每头猪的平均日增重(ADG);根据生长育肥猪ADFI和ADG计算料重比(F/G)。
1.3.2 血清抗氧化指标分别于试验生长期第15天和育肥期第20天,晨饲前对32头生长育肥猪前腔静脉采血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抗氧化指标。血清抗氧化指标采用南京建成生物工程研究所生产试剂盒测定,测定指标包括血清丙二醛(MDA)含量、总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和铜锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)活性。
1.3.3 粪中锌、铜、铁、锰含量的测定试验猪单笼饲养(1.0 m×1.2 m,结合本地试验条件),每天07:00、12:00和17:00各饲喂1次,自由饮水。分别于试验生长期第28~32天和育肥期第36~40天采用全收粪法,在06:30—07:00、11:30—12:00、16:30—17:00和21:00—21:30 4个时间段收集粪便,收集后充分混匀,按粪便总量的10%取样,-20 ℃保存。结束后分别将同一重复的4 d粪样充分混合,制成风干样品,用研钵碾碎,过40目孔筛。待测样品使用微波消解仪MARS 6(CEM,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(ICP-MS)同时测定样品中锌、铜、铁和锰含量。微量元素表观吸收率计算公式如下:
微量元素食入量=采食量×饲粮微量元素含量;
微量元素排出量=粪排出量×粪便微量元素含量;
微量元素表观吸收率(%)=100×(微量元素食入量-微量元素排出量)/微量元素食入量。
1.4 数据处理与分析试验数据的统计用SAS 9.2软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),用Duncan氏法进行多重比较,P < 0.05为差异显著。
2 结果 2.1 不同锌源及水平对生长育肥猪生长性能的影响由表 2可知,与对照组相比,不同锌源及水平对生长育肥猪生长性能均无显著影响(P>0.05),饲粮添加Zn-Met提高了生长期猪的ADFI和育肥期猪的ADG(P>0.05)。
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表 2 不同锌源及水平对生长育肥猪生长性能的影响 Table 2 Effects of different zinc sources and levels on growth performance of growing-finishing pigs |
由表 3可知,与对照组相比,饲粮添加Zn-Met或ZnSO4显著提高生长育肥猪血清T-SOD、GSH-Px及CuZn-SOD活性(P < 0.05),显著降低血清MDA含量(P < 0.05)。相同添加水平下,40 mg/kg Zn-Met组血清T-SOD、GSH-Px和CuZn-SOD活性(育肥期除外)显著高于40 mg/kg ZnSO4组(P < 0.05),血清MDA含量显著低于40 mg/kg ZnSO4组(P < 0.05);不同添加水平下,80 mg/kg ZnSO4组血清CuZn-SOD活性显著高于40 mg/kg Zn-Met组(P < 0.05)。40 mg/kg Zn-Met组血清T-SOD和GSH-Px活性最高,血清MDA含量最低;而血清CuZn-SOD活性随ZnSO4添加量的增加而升高,以80 mg/kg ZnSO4组CuZn-SOD活性最高。
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表 3 不同锌源及水平对生长育肥猪血清抗氧化指标的影响 Table 3 Effects of different zinc sources and levels on serum antioxidant indices of growing-finishing pigs |
由表 4可知,与对照组相比,饲粮添加Zn-Met或ZnSO4显著提高生长育肥猪锌表观吸收率(P < 0.05),显著降低锌排泄率(P < 0.05)。试验组锌表观吸收率由高到低依次为40 mg/kg Zn-Met组、40 mg/kg ZnSO4组和80 mg/kg ZnSO4组。
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表 4 不同锌源及水平对生长育肥猪锌表观吸收率的影响 Table 4 Effects of different zinc sources and levels on zinc apparent absorptivity of growing-finishing pigs |
由表 5可知,与对照组相比,饲粮添加Zn-Met显著提高生长育肥猪铜表观吸收率(P < 0.05);而饲粮添加ZnSO4除生长期40 mg/kg ZnSO4显著提高生长育肥猪铜表观吸收率(P < 0.05)外,其余均显著降低铜表观吸收率(P < 0.05)。
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表 5 不同锌源及水平对生长育肥猪铜表观吸收率的影响 Table 5 Effects of different zinc sources and levels on copper apparent absorptivity of growing-finishing pigs |
由表 6可知,与对照组相比,饲粮添加Zn-Met或ZnSO4(生长期80 mg/kg除外)显著降低生长育肥猪铁表观吸收率(P < 0.05),试验组铁表观吸收率由高到低依次为80 mg/kg ZnSO4组、40 mg/kg ZnSO4组和40 mg/kg Zn-Met组。
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表 6 不同锌源及水平对生长育肥猪铁表观吸收率影响 Table 6 Effects of different zinc sources and levels on iron apparent absorptivity of growing-finishing pigs |
由表 7可知,与对照组相比,饲粮添加ZnSO4显著降低生长育肥猪锰表观吸收率(P < 0.05),而育肥期饲粮添加Zn-Met显著提高锰表观吸收率(P < 0.05)。
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表 7 不同锌源及水平对生长育肥猪锰表观吸收率的影响 Table 7 Effects of different zinc sources and levels on manganese apparent absorptivity of growing-finishing pigs |
饲粮锌添加水平对生长育肥猪生长性能影响的报道结果不一。大量研究表明有机锌在一定程度上可提高生长肥育猪的生长性能[12-14]。而在NRC(2012)标准上减少50%的矿物元素添加量对猪的生长性能和肉品质均无影响[10],文超越等[11]、刘婉盈等[15]也报道了锌添加水平对生长肥育猪的ADFI、ADG和F/G均无显著影响。这与本试验结果一致,提示生长育肥阶段可减少矿物元素锌的添加量,节约饲养成本,提高饲养效率,减少生长育肥期排泄物对环境的压力。本试验亦发现饲粮添加Zn-Met提高生长育肥猪的ADFI和ADG,这可能与锌和唾液蛋白形成味觉素有关,味觉素对口腔黏膜上皮细胞的结构、功能及代谢有重要作用,同时Zn-Met能够减少微量元素的散失,促进动物的生长调节食欲,增加采食[16-18]。
锌是T-SOD和GSH-Px的激活剂,饲粮添加锌能增强T-SOD、GSH-Px活性和清除体内自由基的能力,增强机体的抗氧化系统功能。MDA是脂质氧化产物,经常用作氧化胁迫指标之一[19]。研究表明,饲粮添加锌能提高血清T-SOD、CuZn-SOD和GSH-Px活性,降低血清MDA含量[20-23]。本试验结果表明饲粮添加锌显著改善生长育肥猪血清抗氧化指标,且对于血清抗氧化指标T-SOD和GSH-Px,Zn-Met的作用效果优于ZnSO4,这与赵昕红等[21]、张彩英等[24]、方洛云等[25]和刘婉盈[26]研究结果相一致,在猪体内GSH-Px、T-SOD和MDA共同起作用,通过清除自由基、减少脂质过氧化物的损害,提高猪体的抗氧化能力。
CuZn-SOD是抗氧化代谢防御体系的重要组成成分,锌作为CuZn-SOD的辅助因子,血清CuZn-SOD活性随饲粮锌水平的升高而升高[27-28]。本试验中,饲粮添加Zn-Met或ZnSO4均能显著提高血清CuZn-SOD活性,且随ZnSO4添加量增加而升高,80 mg/kg ZnSO4组CuZn-SOD活性最高,这与秦应和等[23]对生长肉兔血清CuZn-SOD活性研究结果一致,这表明饲粮添加锌显著改善血清CuZn-SOD活性。而40 mg/kg Zn-Met组血清CuZn-SOD活性低于80 mg/kg ZnSO4组,说明饲粮锌添加量可能对血清CuZn-SOD活性的影响更显著。
综上可知,饲粮添加锌对生长育肥猪的生长性能无显著影响,但显著改善了生长育肥猪的抗氧化性能。
3.2 不同锌源及水平对生长育肥猪微量元素利用的影响评估矿物元素的吸收是一个复杂的问题,需考虑多种元素的互作效应。大量研究表明由于其螯合态以及利用氨基酸和小肽的吸收通道途径使有机锌在生物学效价、饲料利用率、稳定性和减少环境污染等方面比无机锌效果要好[29-31]。本研究发现饲粮添加Zn-Met不仅提高了锌的表观吸收率,铜和锰的表观吸收率也提高,这与有机微量元素比无机微量元素更能有效降低粪便微量元素排泄量的研究结果相一致[32-34]。一般认为,锌、铜在肠黏膜竞争相同键位和共同的代谢渠道,过量的锌降低铜的吸收[35-37]。然而,本试验发现饲粮添加Zn-Met不仅提高了铜的表观吸收率,锰的表观吸收率也提高,这说明同ZnSO4相比,适宜添加量的Zn-Met可能通过减少肠道内的螯合作用及减少金属离子的互作,间接提高微量元素铜和锰的吸收。
近年来的研究表明锌与铁有协同作用[38-39],也有研究发现锌和铁在吸收、排泄方面互相拮抗[40]。本试验发现饲粮添加锌降低了铁的表观吸收率,可能与铁和锌在经肠道进入细胞的转运过程中存在着竞争受体结合部位或竞争性载体结合蛋白有关[37]。本试验结果显示,饲粮添加Zn-Met时锌表观吸收率最高,一方面与基础饲粮中锌的存在形式限制了锌的有效吸收有关,另一方面也说明Zn-Met可能通过减少消化内的损失或利用氨基酸吸收途径等方式达到提高其利用率的目的;而ZnSO4添加水平达到80 mg/kg时,锌表观吸收率降低,这可能与基础饲粮中的锌与额外添加的80 mg/kg ZnSO4(以锌元素计)已超出了生长育肥猪的需求量,过高含量的锌并不能增加机体的吸收利用,反而增加了机体的代谢负担;故而本试验条件下生长育肥猪中ZnSO4的添加量需低于80 mg/kg,而40 mg/kg Zn-Met较为适宜。
4 结论① 本试验条件下,饲粮添加不同来源和水平锌对生长育肥猪的生长性能无显著影响,但显著改善生长育肥猪的血清抗氧化指标,以40 mg/kg Zn-Met效果最好。
② 本试验条件下,饲粮添加Zn-Met显著改善锌、铜和锰表观吸收率,饲粮添加ZnSO4只显著提高锌表观吸收率,且随ZnSO4添加量的增加而降低,以40 mg/kg Zn-Met组锌表观吸收率最高。
③ 综合生长性能、血清抗氧化指标和微量元素的利用,在本试验条件下,ZnSO4添加量需低于80 mg/kg,而40 mg/kg Zn-Met较为适宜。
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