2. 中国农业大学动物科技学院, 动物营养学国家重点实验室, 北京 100193
2. State Key Laboratory of Animal Nutrition, College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
近年来，为降低生产成本，提高蛋鸡生产经济效益，蛋鸡淘汰周龄从传统意义上的72周龄延长至80周龄，甚至延长至100周龄。研究表明，随着蛋鸡日龄的增长，蛋壳的厚度会呈现逐渐降低的趋势[1]，这是因为老龄蛋鸡抗氧化能力减弱和免疫系统衰退导致[2]。铁是蛋鸡维持生产所必需的微量元素之一，其参与机体中包括物质的运输及储存、抗氧化和免疫等多种代谢活动。天然饲料原料中含有一定量的铁，为了达到蛋鸡的最佳生产效益，生产中多补充外源铁来促进蛋鸡的生产性能。长期以来，在饲粮中添加外源铁主要是以无机铁为主，且无机铁主要是硫酸亚铁，但由于无机铁化学性质不稳定，生物利用率低，由此导致成本加大[3-4]，这些弊端使得有机铁研究重要性日益凸显，而有机铁主要为氨基酸铁络合物。氨基酸铁络合物中的铁以配位体氨基酸或小肽形式被小肠吸收，不经过消化，直接进入机体[5-6]，因此在蛋鸡体内生物学利用率高，有利于提高生产性能和蛋壳品质。研究表明，用有机微量元素代替无机微量元素能够改善海兰褐蛋鸡产蛋后期蛋壳的超微结构，提高蛋壳强度[7]。甘氨酸作为分子质量最小的氨基酸，与铁形成络合物，成为养殖动物饲料所需要的重要微量元素添加剂，其可提供铁元素和氨基酸双重营养，促进铁元素消化吸收；其在胃酸中的稳定性较无机铁高，可减少对维生素的破坏作用，延长饲料的保质期，因此成为新型铁添加剂的研究热点[8-9]。研究表明，相对于其他形式的铁，甘氨酸铁更容易被吸收利用[10-11]。目前，关于甘氨酸和铁对蛋鸡生产性能和蛋壳品质的研究有了一定报道，但结果不一。曲湘勇等[12]研究发现，相比于75 mg/kg无机铁，45 mg/kg有机铁可显著提高蛋鸡产蛋率，并显著降低料蛋比，且在蛋品质上无显著差异。曹盛丰等[13]研究发现，复合氨基酸铁、赖氨酸铁、蛋氨酸铁和硫酸亚铁对蛋鸡生产性能和蛋品质无显著影响。向荣等[14]研究发现，饲粮添加50 mg/kg硫酸亚铁和甘氨酸亚铁对京红1号商品蛋鸡生产性能无显著影响，甘氨酸亚铁可显著提高产蛋率。唐圣果等[15]在饲粮中分别添加400、600和800 mg/kg的甘氨酸亚铁，结果表明，从第3周开始，各试验组产蛋率均显著高于对照组，不同水平甘氨酸亚铁对蛋壳厚度、蛋形指数和淡黄色泽均无显著影响。目前，关于甘氨酸和铁对家禽蛋壳品质，尤其是对蛋壳物理结构的影响鲜有报道。因此，本试验通过比较甘氨酸、无机铁、甘氨酸-无机铁以及甘氨酸铁络合物对京红1号蛋鸡产蛋后期生产性能和蛋壳品质的影响，重点是对蛋壳品质的影响，以期获得甘氨酸和铁的最适添加形式。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验所用无机铁为一水合硫酸亚铁(FeSO4·H2O)，购自国内某饲料添加剂公司，其中铁含量为32.94%；甘氨酸，购自国内某饲料添加剂公司，其中甘氨酸含量为99.6%；甘氨酸铁络合物，购自国内某饲料添加剂公司，其中铁含量不低于17%，甘氨酸含量不低于21%。
1.2 试验设计选取58周龄健康的京红1号蛋鸡450只，随机分为5个组，每组6个重复，每个重复15只鸡。对照组饲喂玉米-杂粕型基础饲粮，基础饲粮参照北京华都峪口禽业有限公司提供的产蛋后期蛋鸡营养水平和NY/T 33—2004《鸡饲养标准》配制，其组成及营养水平见表 1；基础饲粮中添加60 mg/kg无机铁，使得基础饲粮中铁含量为269.30 mg/kg。试验组分别饲喂在基础饲粮的基础上添加105 mg/kg甘氨酸(甘氨酸组)、85 mg/kg无机铁(无机铁组)、105 mg/kg甘氨酸+85 mg/kg无机铁(甘氨酸-无机铁组)以及含85 mg/kg铁和105 mg/kg甘氨酸的甘氨酸铁络合物(甘氨酸铁络合物组)的饲粮。试验预试期14 d，正试期21 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) |
饲养试验在中国农业大学涿州试验基地进行。鸡舍为全封闭式，纵向负压通风，环境温度控制在18~28 ℃。采用3层阶梯式笼养，粉料饲喂，鸡只自由采食和饮水。
1.4 检测指标及方法 1.4.1 生产性能正试期每天捡蛋1次，记录鸡只数、死淘数、产蛋数、不合格蛋数和产蛋量；每周结料1次，记录剩余料量。计算产蛋率、平均蛋重、日产蛋重、平均日采食量和料蛋比，计算公式如下：
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正试期每2天收集1次鸡蛋，按每个重复每次随机选取15枚接近重复平均重的鸡蛋(不包括畸形、粗糙或破裂蛋)，检测蛋壳强度、蛋壳厚度、蛋形指数和蛋壳比例。蛋壳强度采用蛋壳强度测定仪(Egg Force Reader，Orka Teachnology Ltd.)测定；蛋壳厚度采用蛋壳厚度测定仪(ESTG-1，Orka Teachnology Ltd.)测定；蛋形指数采由游标卡尺测量，并用蛋壳宽度/蛋壳长度值表示。
1.4.3 蛋壳超微结构正试期第7天、第14天和第21天从测完蛋品质的鸡蛋中选取6枚鸡蛋，去除内容物和壳膜，室温下干燥，分别装在自封袋中用于电镜观察。取每枚蛋壳的中间部位的横断面、外表面、内表面粘在观测台上，用EIKO IB-5型离子溅射镀膜仪喷镀，再用KYKY-1000B型扫描电子显微镜观察，拍照，用Image-Pro Plus 6.0测定有效乳突厚度。
1.5 数据统计分析试验数据利用Excel 2016进行初步整理汇总，采用SPSS 18.0软件的one-way ANOVA程序进行分差分析，并用Duncan氏法进行多重比较，试验结果以“平均值±标准误”的形式表示，P < 0.05表示差异显著。
2 结果与分析 2.1 甘氨酸和铁及其络合物对产蛋后期蛋鸡生产性能的影响由表 2可知，各试验组蛋鸡日产蛋重均显著高于对照组(P < 0.05)；甘氨酸-无机铁组蛋鸡平均日采食量显著高于其他4组(P < 0.05)；不同组间蛋鸡产蛋率、平均蛋重和料蛋比均无显著差异(P>0.05)。
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表 2 甘氨酸和铁及其络合物对产蛋后期蛋鸡生产性能的影响 Table 2 Effects of glycine and iron and their complex on performance of laying hens in late laying period |
由表 3可知，甘氨酸铁络合物组和甘氨酸-无机铁组的蛋壳厚度显著高于其他组(P < 0.05)；不同组间蛋壳强度、蛋形指数以及蛋壳和蛋黄比例均无显著差异(P>0.05)。
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表 3 甘氨酸和铁及其络合物对产蛋后期蛋鸡蛋壳品质和蛋成分的影响 Table 3 Effects of glycine and iron and their complex on eggshell quality and egg composition of laying hens in late laying period |
由图 1可见，甘氨酸铁络合物组和甘氨酸-无机铁组蛋壳横断面致密度和平整性较好，乳突排列紧密，晶体层和栅栏层较为致密；而对照组、甘氨酸组和无机铁组蛋壳致密性较差，乳突排列不紧密，晶体层和栅栏层疏松无规则。
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A：对照组control group；B：甘氨酸组Gly group；C：无机铁组inorganic iron group；D：甘氨酸-无机铁组Gly-inorganic iron group；E：甘氨酸铁络合物组Gly chelated iron group。下图同the same as below。 图 1 蛋壳横断面扫描电镜超微结构 Fig. 1 Ultramicrostructure of eggshell cross section scanned by electron microscope (200×) |
由表 4可知，正试期第7天和第14天，各组蛋壳横断面有效乳突厚度没有显著差异(P>0.05)；正试期第21天，无机铁组蛋壳横断面有效乳突厚度显著高于甘氨酸组、甘氨酸-无机铁组以及甘氨酸铁络合物组(P < 0.05)，对照组蛋壳横断面有效乳突厚度显著高于甘氨酸组(P < 0.05)。
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表 4 甘氨酸和铁及其络合物对蛋壳横断面有效乳突厚度的影响 Table 4 Effects of glycine and iron and their complex on effective mastoid thickness in eggshell cross section |
由图 2可见，与对照组相比，甘氨酸络合物组和甘氨酸-无机铁组蛋壳外表面裂纹较少，无机铁组蛋壳外表面疑似有铁盐结晶堆积。
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图 2 蛋壳外表面扫描电镜超微结构 Fig. 2 Ultramicrostructure of eggshell external surface scanned by electron microscope (200×) |
由图 3可见，甘氨酸铁络合物组和甘氨酸-无机铁组蛋壳内表面纤维纹路清晰，层次分明有序，各纤维排列紧密；对照组、甘氨酸组和无机铁组蛋壳内表面纤维排列疏松，多碳酸钙晶体，有明显洞痕。
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图 3 蛋壳内表面扫描电镜超微结构 Fig. 3 Ultramicrostructure of eggshell inner surface scanned by electron microscope (200×) |
产蛋后期蛋鸡因抗氧化能力减弱和免疫系统衰退，导致产蛋性能下降[16]，进而对微量元素需求量提高。铁对蛋鸡维持正常生产性能具有重要作用。根据我国蛋鸡饲养标准(2004)，0~8周龄蛋鸡铁的需要量为80 mg/kg，9~18周龄及以后阶段蛋鸡铁的需要量为60 mg/kg。根据NRC(1994)家禽营养需要，对于褐壳系来航蛋鸡，0~6周龄铁添加量为75 mg/kg，6周龄及以后铁添加量为56 mg/kg。缺铁会影响鸡体的免疫力和生长发育[17]，最终影响其生产性能，实际生产中添加量偏高。张利环等[18]研究发现，饲粮添加30和60 mg/kg铁(硫酸亚铁)对27周龄海兰褐蛋鸡的产蛋率、平均日采食量和料蛋比均无显著影响，但显著提高平均蛋重。屠友金等[19]研究发现，相比较于硫酸亚铁，甘氨酸亚铁、纳米硫酸亚铁并没有显著影响罗曼蛋鸡的生产性能，但添加80 mg/kg的甘氨酸铁，产蛋率和饲料转化率有提高的趋势。耿彦强等[20]研究表明，在76 mg/kg无机铁饲粮中进一步添加33 mg/kg甘氨酸亚铁能显著降低蛋鸡平均日采食量，对产蛋率、日产蛋量无显著影响。本研究中，铁的添加量为85 mg/kg，结果表明不同铁源对京红1号蛋鸡产蛋率、平均蛋重和料蛋比均无显著影响，试验组的日产蛋量显著高于对照组，表明添加甘氨酸、无机铁、甘氨酸-无机铁及其络合物能改善蛋鸡日产蛋量，且各试验组之间无显著差异，这可能与甘氨酸和铁添加量有关。此外，甘氨酸-无机铁组蛋鸡的平均日采食量显著高于其他组，而甘氨酸铁络合物组却没有表现出明显优势，这可能是由于甘氨酸铁络合物产品络合强度不够，适口性并没有比其他组高。
3.2 甘氨酸和铁及其络合物对产蛋后期蛋鸡蛋壳品质和蛋成分的影响产蛋后期随着蛋鸡子宫部内膜细胞的再生能力下降、矿化过程异常，使得蛋壳钙沉积异常，造成蛋壳强度降低，蛋壳比重下降[1]。铁通过参与体内物质运输及存储、机体供能等多种代谢活动，对提升蛋壳质量具有重要意义。不同形态的铁在机体内的吸收转化效率也有所不同。唐圣果等[15]研究发现，饲粮添加甘氨酸亚铁对蛋壳厚度、蛋形指数、哈氏单位和淡黄色泽无显著影响。李业明[21]研究发现，饲粮添加甘氨酸亚铁，蛋壳强度有上升趋势。Sarlak等[22]研究表明，饲粮添加硫酸亚铁和甘氨酸亚铁显著增加蛋壳强度。本研究结果显示，不同组间京红1号蛋鸡的蛋壳强度、蛋形指数以及蛋壳和蛋黄比例无显著差异，这与上述结果基本一致。甘氨酸铁络合物组和甘氨酸-无机铁组的蛋壳厚度显著高于其他组，蛋壳强度有上升趋势，这表明只添加甘氨酸或只添加无机铁均无法满足蛋鸡的生产需要，而甘氨酸铁络合物组和甘氨酸-无机铁组之间并没有显著差异，可能是与甘氨酸铁络合物络合强度有关。
3.3 甘氨酸和铁及其络合物对蛋壳超微结构的影响蛋壳质量是衡量蛋品质优劣的重要指标之一，而蛋壳质量是由蛋壳的物理结构决定。蛋壳由内及外包含6层，分别为内壳膜(内外2层)、乳突层、栅栏层、晶体层和外壳膜[23-24]。关于各结构层对蛋壳质量的影响已有大量研究。有研究认为，蛋壳质量由栅栏层决定[25]，乳突层起抗裂纹扩展性的作用，乳突排列紧密、厚度越小，则蛋壳抗裂纹扩展性越强，蛋壳越不容易断裂[26]。周光玉[27]研究发现，高强度组蛋壳的乳突排列更紧密，外表面网状结构密集。不过，这些研究都集中在蛋壳物理结构的表观观察，而对蛋壳结构进行量化则会更直观，也更具说服力。Bain[26]于2005年提出有效乳突厚度的概念，即从乳突单元到内壳膜边缘的距离。熊欢[28]采用乳突有效厚度对蛋壳结构进行量化，结果发现蛋壳强度随有效乳突层的变厚而减小。
产蛋后期蛋鸡因抗氧化能力减弱和免疫系统衰退，导致产蛋性能下降，铁通过参与机体中包括物质的运输及储存、抗氧化和免疫等多种代谢活动，提高蛋鸡产蛋后期产蛋性能，改善蛋壳质量。铁的添加有无机铁和有机铁2种形式，无机铁结构不稳定，在机体内利用率低，因此，生产上通过添加有机铁来提高蛋鸡蛋壳品质。甘氨酸因分子量小，易与铁结合而被合成铁添加剂应用到生产实践[29]。Qiu等[7]研究表明，用有机微量元素代替无机微量元素能够改善海兰褐蛋鸡产蛋后期蛋壳的超微结构，提高蛋壳强度。本研究结果表明，甘氨酸铁络合物组和甘氨酸-无机铁组蛋壳横断面有效乳突厚度显著低于无机铁组，表明甘氨酸铁络合物组和甘氨酸-无机铁组的蛋壳不容易断裂，各组间蛋壳强度虽无显著差异，但此结果与蛋壳厚度的研究结果一致。此外，甘氨酸铁络合物组和甘氨酸-无机铁组蛋壳内表面纤维纹路主次分明，层次分明有序，各纤维排列紧密，表明蛋壳易碎程度降低；而其他3组蛋壳内表面纤维排列疏松，下层纤维少，使得蛋壳被架空，因此蛋壳厚度较薄。
4 结论在本试验条件下，饲粮添加甘氨酸、无机铁、甘氨酸和无机铁简单混合物以及甘氨酸铁络合物对蛋鸡生产性能没有负面效应；饲粮添加含85 mg/kg铁和105 mg/kg甘氨酸的甘氨酸-无机铁或甘氨酸铁络合物能改善京红1号蛋鸡蛋壳品质。
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