低磷饲粮添加植酸酶对生长猪生长性能、营养物质表观消化率和排泄量的影响

王 晶，季海峰，王四新，刘 辉，张董燕，王雅民，赵 臣

（北京市农林科学院畜牧兽医研究所，北京 100097）

低磷饲粮添加植酸酶对生长猪生长性能、营养物质表观消化率和排泄量的影响

王 晶，季海峰*，王四新，刘 辉，张董燕，王雅民，赵 臣

（北京市农林科学院畜牧兽医研究所，北京 100097）

本试验旨在研究低磷饲粮中添加不同浓度的植酸酶对生长猪生长性能、养分表观消化率和粪便中矿物元素排泄量的影响。试验选用112头初始重为35～40 kg的健康 长×大二元杂交生长猪，随机分为4个处理，每个处理4个重复，每个重复7头生长猪。阳性对照组饲喂常磷饲粮，阴性对照组饲喂低磷饲粮，试验组在低磷饲粮基础上分别添加500、1 000 U/kg的植酸酶。结果表明：相比于不添加植酸酶的低磷饲粮组，低磷饲粮+植酸酶组显著提高了生长猪的日增重、降低了耗料增重比（P<0.05），显著提高了灰分和磷的表观消化率、苯丙氨酸和半胱氨酸的表观消化率（P<0.05），显著提高了铜、铁、锰、镁和钴的表观消化率（P<0.05），显著降低了粪便中磷、铜、铁、锰和钴的排泄量（P<0.05）。由此可知，玉米-豆粕型低磷饲粮中添加植酸酶能够显著改善生长猪的生长性能、提高养分表观消化率、减少粪便中矿物元素的排泄量；在本试验条件下，生长猪饲喂有效磷2.4 g/kg的玉米-豆粕型饲粮时，添加500 U/kg植酸酶可达到与常磷饲粮相同的生长性能，添加1 000 U/kg植酸酶时养分表观消化率提高更明显。

低磷饲粮；植酸酶；生长性能；养分表观消化率；矿物元素排泄量

植物性饲料中的大部分磷是以植酸磷的形式存在，玉米-豆粕型饲粮中的磷约85%是以植酸磷形式存在。由于猪等单胃动物不能分泌消化植酸的植酸酶[1]，因此不能利用该部分磷，而需要在饲粮中额外添加无机磷来满足动物的生长和生产需要，这样不仅增加了饲料成本，而且未被利用的磷随粪便排出体外还会对环境造成严重污染[2-3]。植酸酶是催化植酸及其盐类水解为肌醇和磷酸盐的一类酶的总称。添加植酸酶可以水解饲料中与植酸及其盐类螯合的磷，从而提高磷的消化利用率。因此，近年来植酸酶被广泛应用于猪、禽等饲料中，以减少传统饲粮配方中磷酸氢钙等无机磷的使用比例。另有研究表明，植酸酶还可提高被植酸及其盐结合的蛋白质、能量、氨基酸、脂肪和矿物元素的利用率[2,4]。因此，植酸酶的应用可以通过提高磷和其他营养物质的消化利用率以及动物的生长性能，降低饲料成本，减少对环境造成的污染。目前，有关低磷饲粮中添加植酸酶影响生长猪常量养分消化率的研究较多，而对氨基酸和矿物元素消化率、矿物元素排出量的系统研究则较少。本研究通过在低磷饲粮中添加植酸酶制剂，研究其对生长猪生长性能、养分消化率和矿物元素排泄量的影响，为低磷饲粮的进一步研究和推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物和试验材料 选择遗传背景相同、初始体重为35～40 kg的长×大二元杂交生长猪112头，按照体重相近、性别比例一致的原则随机分为4个处理，每个处理设4个重复，每个重复7头生长猪。新型耐高温植酸酶活性为5 000 U/g。

1.2 试验饲粮 生长猪饲粮参考NRC（2012）和中国猪饲养标准（2004）进行配制。试验1组（常磷饲粮，阳性对照组）饲喂常磷饲粮；试验2组（低磷饲粮，阴性对照组）饲喂低磷饲粮；试验3组饲喂低磷饲粮+0.01%新型耐高温植酸酶（植酸酶添加量为500 U/kg）；试验4组饲喂低磷饲粮+0.02%新型耐高温植酸酶（植酸酶添加量为1 000 U/kg）。饲粮组成及营养成分见表1。

表1 基础饲粮组成及营养成分（风干基础）

1.3 生长性能测定 试验预试期为5 d，正试期为55 d。试验初期和末期对试验猪分别进行空腹称重，试验全程记录采食量，用于计算平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和耗料增重比（F/G）。试验过程中，每天观察并记录试验猪的健康状况，记录好腹泻、发病和死亡情况。

1.4 营养物质表观消化率的测定 采用4 N盐酸不溶灰分（AIA）内源指示剂法测定营养物质的表观消化率。试验结束前3 d，每天2次从各重复中均匀采集粪便样品约300 g，其中100 g立即用10%的硫酸进行固氮处理。粪样连续收集3 d，混合均匀后取100 g经固氮处理的粪样用于测定粗蛋白含量，另取500 g未经固氮处理的粪样置于65℃烘干至恒重、回潮，制成风干样。同时对消化试验用饲料进行取样待测。饲料和粪便样品干物质（DM）、粗蛋白质（CP）、粗灰分（Ash）、钙（Ca）和总磷（P）含量分别参照中华人民共和国国家标准推荐的方法进行测定。饲料和粪便氨基酸含量用氨基酸全自动分析仪（日立L-8800，日本）测定。铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）、锰（Mn）、镁（Mg）和钴（Co）矿物元素含量采用原子吸收光谱法测定（AA-2600型原子吸收分光光度计）。

1.5 统计分析 试验数据用Excel 2003初步整理后，用SAS 6.12统计软件包进行最小显著差别（LSD）单因素方差分析（One-Way ANOVA），差异显著性采用Duncan's法进行多重比较，P<0.05为差异显著。

2 结 果

2.1 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪生长性能的影响由表2可知，常磷饲粮组和低磷饲粮+植酸酶组生长猪试验末期重量均高于低磷饲粮组（P>0.05）。常磷饲粮组、低磷饲粮+植酸酶组猪试验全期ADG显著高于低磷饲粮组（P<0.05）。ADFI低磷饲粮组表现较低，但各组间未达到显著差异。低磷饲粮组的F/G显著高于常磷饲粮组和低磷饲粮+植酸酶组（P<0.05）。

2.2 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪养分表观消化率的影响 由表3可知，DM和CP消化率各试验处理组间差异不显著（P>0.05），且消化率均在80%以上。常磷组Ash消化率和低磷饲粮+植酸酶组显著高于低磷饲粮组（P<0.05）。低磷饲粮组Ca表观消化率最低，各试验处理组间无显著性差异（P>0.05）。低磷饲粮+0.02%植酸酶组P消化率显著高于常磷饲粮和低磷饲粮组（P<0.05），添加0.01%植酸酶的低磷饲粮组显著高于常磷饲粮组（P<0.05）。

表2 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪生长性能的影响

表3 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪营养物质表观消化率的影响 %

2.3 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪氨基酸表观消化率的影响 由表4可知，大部分氨基酸的消化利用率各处理组均较高，其中，除了蛋氨酸的消化率较低（60%多）外，必需氨基酸中精氨酸、组氨酸和非必需氨基酸中谷氨酸的消化率高于90%，其他氨基酸的消化率则均高于80%。各试验处理对氨基酸消化率的影响较小，仅必需氨基酸中苯丙氨酸的消化率表现为低磷饲粮+植酸酶组显著高于常磷饲粮组（P<0.05），非必需氨基酸中半胱氨基酸消化率低磷饲粮+植酸酶组显著高于常磷饲粮组和低磷饲粮组（P<0.05）。

2.4 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪矿物元素表观消化率的影响 由表5可知，各试验处理组矿物元素的消化率都低于50%。大部分未被消化吸收的矿物元素经粪便排出体外。低磷饲粮+植酸酶组显著增加元素Cu、Fe、Mn和Co的表观消化率（P<0.05）。常磷饲粮组和低磷饲粮+0.02%植酸酶组Zn的消化率高于低磷饲粮和低磷饲粮+0.01%植酸酶组（P>0.05）。低磷饲粮+0.02%植酸酶组Mg的消化率显著高于其他各组（P<0.05）。

2.5 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪粪便中矿物元素排泄的影响 由表6可知，低磷饲粮+植酸酶组可以显著降低粪便中P、Cu、Fe、Mn和Co的排出量（P<0.05）。其中，P的排出量可由常磷饲粮组的4.83 g/d降低到低磷饲粮+0.01%植酸酶组的3.84 g/d和低磷饲粮+0.02%植酸酶组的3.76 g/d，降幅达到20%以上。低磷饲粮添加植酸酶对Ca、Zn和Mg的排出量无显著影响（P>0.05）。

表4 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪氨基酸表观消化率的影响 %

表5 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪矿物元素表观消化率的影响 %

表6 低磷饲粮添加植酸酶对生长猪粪便中矿物元素排泄的影响

3 讨 论

磷是猪必需的矿物元素之一，在养分代谢、骨骼合成等多方面发挥着重要作用。植酸酶的添加可使饲料中更多的有效磷释放出来供机体利用，从而促进机体代谢和提高生长性能。Viqors等[4]研究表明，低磷饲粮中添加1 030 U/kg的植酸酶相比于低磷饲粮可显著提高生长猪的试验末重、ADG和F/G，但与常磷饲粮相比没有差异。本研究得到相近的结果，低磷饲粮添加不同浓度植酸酶组生长猪ADG显著高于低磷饲粮组，F/G显著低于低磷饲粮组，而与常磷饲粮组差异不显著。饲粮中磷水平过低会引起饲粮适口性变差从而明显影响动物采食量[5]，导致动物的生长性能下降。Harper等[6]研究表明，低磷饲粮试验组的生长猪采食量显著低于常磷饲粮和添加植酸酶的低磷饲粮组，表现为ADG和饲料转化效率也低于其他各组。本研究中也观察到类似的结果，可见植酸酶的添加有助于改善饲粮磷水平过低引起的ADG下降，并提高生长猪的生长性能。

饲粮中的蛋白质、脂肪、Ca、P和一些消化酶等可被植酸螯合，使饲料养分难以被动物消化利用，饲粮中添加植酸酶可以解除和降低植酸的这种螯合作用，从而提高饲料养分的消化利用率。本试验中，植酸酶的添加对生长猪CP的表观消化率没有显著影响，这和梁陈冲等[7]和Liao等[8]研究结果类似。有研究表明，植酸酶的添加可使生长猪和保育猪的Ash消化率显著增加[4,9]，这有可能是植酸酶增加了多种矿物元素消化率造成的[9]。本试验也观察到植酸酶的添加相比于低磷饲粮显著增加了Ash的消化率。此外，许多研究已证实，低磷饲粮或常磷饲粮中添加植酸酶均可提高生长猪P的表观消化率[4,7]。本研究中低磷饲粮+植酸酶相比于常磷饲粮和低磷饲粮均显著提高了P的表观消化率。低磷饲粮磷水平为4.5 g/kg时，添加不同浓度的植酸酶能提高P的表观消化率5.1%和10.7%，这相当于释放了0.10 g/kg和0.22 g/kg的可消化P，表明植酸酶的添加可以增加饲粮中被植酸螯合的P的释放，而饲粮磷水平越低，这种作用效果可能越明显[10]。

不同研究中添加植酸酶对于提高氨基酸消化率的种类和效果不尽相同。董其国等[11]研究表明，生长育肥猪饲粮中添加1 000 U/kg植酸酶显著提高了赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸的消化率，对其他氨基酸消化率无显著影响。但Traylor等[12]研究表明，植酸酶的添加并不能提高生长猪豆粕型饲粮的氨基酸表观消化率和氨基酸回肠真消化率。本研究中，生长猪饲粮中添加不同剂量的植酸酶相比于低磷饲粮和常磷饲粮可以提高或显著提高必需氨基酸苯丙氨酸和非必需氨基酸半胱氨酸的消化率。氨基酸消化率结果不同的原因可能是饲粮氨基酸的来源和种类不同，造成与植酸形成络合物的程度不同。另外，研究所用植酸酶的来源（转基因来源、微生物来源等）和酶活性也可能是影响试验结果的原因。

植酸酶有助于释放被植酸螯合的Cu、Zn和Fe等多种微量元素离子，从而提高这些矿物元素的吸收利用率。有研究表明，生长猪饲粮中添加植酸酶可以提高Zn的表观消化率，而且添加1 000 U/kg植酸酶Zn的表观消化率要高于500 U/kg[13]。但也有研究发现，生长猪低磷低钙饲粮中添加植酸酶对Mg、Mn、Zn和Fe的表观消化率均没有影响[14]。此外，植酸酶的添加虽能使Zn的消化率提高10%，但植酸酶对Cu的消化率的影响却明显受饲粮Zn和Cu水平的影响，高Zn低Cu饲粮添加植酸酶并不能提高铜的消化率[15]。本研究中，在低磷饲粮中添加植酸酶能够提高或显著提高Fe、Cu、Mn、Co和Mg的表观消化率，因此在使用低磷饲粮时应考虑同时减少这些矿物元素的添加量，否则易造成成本的浪费和污染的增加。

畜禽饲料中过量使用磷及其他矿物元素不仅造成资源的浪费和成本的增加，还可对环境造成严重污染。我国每年使用的微量元素添加剂约为15～18万t，其中55%以上未被动物利用而随粪便排出体外[16]。许多研究已表明，猪饲粮中添加植酸酶可明显降低猪粪便中P的排出量[17]。本研究中，添加低水平和高水平植酸酶可使生长猪粪便P排泄量相比于常磷饲粮组降低20.5%和22.2%。这是因为低磷饲粮中磷的添加量降低而植酸酶的添加又提高了P的利用率引起的。土壤中Cu含量达到100～200 mg/kg、Zn含量达到200 mg/kg以上时，便可对土壤造成污染。而目前动物粪便消纳的主要方式是直接以肥料形式还田，如果粪便中矿物元素含量较高就极有可能通过食物链进入动植物体内而影响人类健康。植酸酶的添加可以提高Cu、Fe、Mn和Co等矿物元素的消化吸收率，从而显著降低粪便中这些矿物元素的排出量。此外，在应用植酸酶等技术减少矿物元素排出的同时，还应积极研究和采用矿物元素理想模式[18]，从整体上把握矿物元素添加量，在满足动物维持机体最佳状态和生长性能的同时，减少不必要的浪费和对环境造成的污染。

4 结 论

在本试验条件下，玉米-豆粕型低磷饲粮中添加植酸酶可提高生长猪ADG和F/G，达到常磷饲粮水平；低磷饲粮中添加植酸酶可提高Ash、P、苯丙氨酸、半胱氨酸、Cu、Fe、Mn、Co和Mg的消化率，并降低粪便中P、Cu、Fe、Mn和Co的排泄量。

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Low-Phosphorus Diet Supplemented with Phytase on Growth Performance, Apparent Nutrient Digestibility and Fecal Excretion of Growing Pigs

WANG Jing, JI Hai-feng*, WANG Si-xin, LIU Hui, ZHANG Dong-yan, WANG Ya-min, ZHAO Chen
(Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China)

This study was conducted to investigate the effects of phytase supplementation in low-phosphorus diet on growth performance, apparent nutrient digestibility and fecal excretion of growing pigs. One hundred and twelve healthy growing pigs (Landrace×Large White, 35～40 kg) were randomly allotted to 4 groups with 4 replicates per group and 7 growing pigs per replicate. The growing pigs in positive control group were fed a normal phosphorus diet, while in negative control group were fed a low phosphorus diet. The pigs in experimental groups were fed a low phosphorus diet supplemented with 500 or 1 000 U/kg phytase, respectively. The results showed as follows. Compared with negative control group, supplementation with phytase signif i cantly increased average daily gain and decreased feed to gain ratio (P<0.05) of growing pigs; significantly increased the apparent digestibility of Ash and P (P<0.05) and significantly increased the apparent digestibility of essential amino acid Phe and non-essential amino acid Cys (P<0.05). Furthermore, the apparent digestibility of Cu, Fe, Mn, Mg, and Co was signif i cantly increased (P<0.05) and the fecal excretion of P, Cu, Fe, Mn, Co was signif i cantly decreased (P<0.05) by the supplementation of phytase. In conclusion, supplementation of phytase in corn-soybean meal low phosphorus diet can improve the growth performance, enhance the apparent digestibility of nutrients and decrease the fecal excretion of mineral element. In the present study, supplementation of phytase at 500 U/kg in corn-soybean meal low phosphorus diet (AP 2.4 g/kg) can achieve the same growth performance with normal phosphorus diet, and additional at 1000 U/kg have the higher ef f ect on apparent nutrient digestibility.

Low phosphorus diet; Phytase; Growth performance; Nutrient apparent digestibility; Mineral element excretion

S828.5

A

10.19556/j.0258-7033.2017-04-070

2016-08-29；

2016-11-04

生猪产业技术体系北京市创新团队（BAIC02-2016）

王晶（1976-），女，甘肃人，副研究员，从事动物营养与饲料科学研究，E-mail: wangjing976119@163.com

* 通讯作者：季海峰，E-mail: jhf206@126.com