不同水平的无机及有机复合微量元素对蛋黄及排泄物中微量元素含量的影响

薛 颖 董晓芳 佟建明

(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193)

锰(Mn)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、硒(Se)是保证蛋鸡健康生长及高效生产所必需的微量元素。微量元素在动物机体组织或器官中沉积，其中在蛋壳中的沉积含量受到微量元素添加水平及添加形式以及包括生理因素在内的许多因素的影响［1］。该研究发现，鸡蛋中 Fe的含量在 20.34～23.76 mg/kg 之 间，Mn 的 含 量 在 0.392～0.482 mg/kg之 间，Zn 的 含 量 在 15.97 ～16.93 mg/kg之间［1］;Elmadfa 等［2］研究结果发现，鸡蛋鲜样中 Cu 的含量在0.5～2.3mg/kg 之间，Mn的含量为 3 mg/kg，Zn的含量为 13.5 mg/kg。此外，血液中微量元素含量与家禽健康密切相关，是衡量微量元素生物利用率的指标之一。Mondal等［3］研究结果表明，给42日龄肉鸡饲喂蛋白盐及硫酸盐形式的Cu，其血浆中Cu的含量分别为0.45、0.51 mg/kg，Mn、Fe、Zn 等微量元素没有显著变化。家禽羽毛中微量元素含量虽不能够作为衡量微量元素生物利用率的指标，但其含量的高低会对环境造成一定的影响，目前有技术能够利用羽毛将其运用于饲料加工生产中［4］，因此研究微量元素的沉积至关重要。随着畜牧业及饲料工业的发展，过量添加微量元素给生态环境带来了一定的影响。微量元素在消化道中的吸收率低，而添加高剂量时的吸收率更低，饲粮中Mn、Fe、Cu、Zn、Se等蛋鸡营养物质的过量添加，过量部分会随排泄物排出体外进而在土壤中富集，造成资源浪费的同时对环境也造成了污染。袁建敏等［5］研究发现，以有机形式Cu部分或全部替代无机Cu，对排泄物中Cu排泄量无显著影响，用有机形式Zn、Mn替代无机Zn、Mn均可一定程度降低排泄物中Cu的排泄量，在分别替代40%、33%无机微量元素时对排泄物中Zn、Mn的排泄量影响较小，而在原水平饲粮中添加有机微量元素则显著增加了排泄物中微量元素的含量，由此说明微量元素对排泄物中微量元素排泄量的影响与饲粮中微量元素水平有关。综上所述，蛋鸡饲粮中添加高剂量的微量元素能够增加鸡蛋中微量元素的富集，食用后益于人的营养与健康，然而过量的微量元素会通过排泄物进入环境而造成污染。由于对环境污染关注度的增加，提高鸡蛋微量元素富集的同时减少排泄物中微量元素残留的研究就变得更加重要。因此，本试验旨在研究蛋鸡饲粮中添加不同水平的无机及有机复合微量元素时，蛋黄中各微量元素沉积和排泄物中微量元素残留的变化情况，为确定理想添加剂量提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所需无机及有机微量元素种类及规格见表1。

表1 无机及有机微量元素规格Table 1 The specifications of inorganic and organic trace elements

1.2 试验动物及基础饲粮

试验动物选用990只22周龄京红1号开产蛋鸡。试验基础饲粮以玉米、豆粕和棉籽粕为主要原料，不添加微量元素，参考NRC(1994)蛋鸡营养需要确定营养水平，基础饲粮组成及营养水平见表2。

1.3 试验设计与饲养管理

选取990只22周龄的京红1号蛋鸡随机分为11组，每组6个重复，每个重复15只鸡。1组为对照组，饲喂基础饲粮，饲粮中不添加复合微量元素(Mn、Fe、Cu、Zn、Se);2～6 组(无机组)在基础饲粮中补充添加水平分别为NRC(1994)推荐需要量的25%、50%、75%、100%、125%复合无机微量元素，7～11组(有机组)添加水平分别为 NRC(1994)推荐需要量的 25%、50%、75%、100%、125%复合有机微量元素。其中 Mn、Fe、Zn、Se添加水平参照NRC(1994)的蛋鸡营养需要标准，Cu添加水平参照NRC(1994)的肉鸡营养需要标准。各组饲粮中微量元素添加水平与实测值见表3。试验期为24周。

饲养试验在中国农业科学院北京畜牧兽医研究所昌平试验基地进行，采用3层层叠式笼养，每笼3只鸡，每日喂料3次，自由采食和饮水。采用光照程序控制器控制，光照16 h，自动控温、供暖、通风。

1.4 测定指标

1.4.1 饲粮微量元素含量

采取饲粮样品约1 kg，采用四分法取样约500 g，用粉碎机粉碎过40目筛，置于封口袋中阴凉干燥处密封保存，待测。样品前处理采用美国CEM高通量密闭消解系统(CEM-MARS 5)。称取饲粮样品0.10～0.15 g置于消化管中，加入硝酸6 m L预消解1 h。再加入2 m L双氧水，待反应30 min后将消化管盖拧开排出气体，盖紧管盖后将消解管对称放置于转盘上。反应管装好后将转盘安放于仪器腔体中，编辑方法，按start/pause键开始消解程序。消解程序完成后，将消解管取出置于电热消解器赶酸45～50 m in，冷却后使用超纯水定容稀释500倍。将处理好的样品溶液使用电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7700 ICP-MS)进行微量元素 Fe、Mn、Zn、Cu、Se 含量的检测。

表2 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.4.2 鸡蛋中微量元素沉积量

试验期间，每4周以重复为单位每个重复随机采集5枚鸡蛋，分离蛋黄并将每个重复的5枚鸡蛋的蛋黄混合均匀。称取蛋黄样品约0.4 g，样品前处理及含量检测方法同上。

1.4.3 蛋鸡排泄物中微量元素排泄含量

试验期间，每4周以重复为单位采集蛋鸡排泄物，混合均匀后取500 g左右制备风干样品，用粉碎机粉碎过40目筛，置于封口袋中阴凉干燥处密封保存，待测。称取排泄物样品约0.2 g，样品前处理及含量检测方法同上。

1.5 数据处理与分析

不同水平间无机、有机复合微量元素对蛋黄及排泄物中微量元素含量的影响采用SAS 9.2软件ANOVA程序进行方差分析，用Duncan氏法进行组间多重比较，同一水平下无机与有机复合微量元素对蛋黄及排泄物中微量元素含量的影响采用t检验进行分析，以 P＜0.05为差异显著水平。试验结果以“平均值(means)±标准差(SD)”来表示。

2 结果

2.1 饲粮中微量元素含量

试验各组饲粮中微量元素添加水平与实测值见表 3。Mn、Fe、Cu、Zn、Se 标准需要量参照 NRC(1994)推荐需要量(采食量110 g/d)，分别为20、45.00、6.0、34.0、0.050 0 mg/kg。由表 3 可知，不添加任何微量元素的对照组饲粮中，Mn水平为23.29 mg/kg已达到NRC(1994)中 Mn的推荐需要量 20 mg/kg，Fe水平为 209.57 mg/kg远高于NRC(1994)中Fe的推荐需要量45.00 mg/kg;在25%无机及有机组饲粮中，Cu和Zn水平(6.46、37.07 mg/kg;6.48、38.15 mg/kg)达 到 NRC(1994)中 Cu和 Zn的 推 荐 需 要 量(6.0、34.0 mg/kg);在50%无机及有机组饲粮中，Se水平为0.05 mg/kg达到NRC(1994)中Se的推荐需要量 0.05 mg/kg。

2.2 不同水平的无机及有机复合微量元素对蛋黄中M n、Fe、Cu、Zn、Se含量的影响

2.2.1不同水平的无机复合微量元素对蛋黄中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影响

由表4可知，与对照组相比，试验第 4周100%、125%无机组蛋黄中Mn的含量极显著增加(P＜0.01)，125%无机组试验第12周蛋黄中 Mn的含量及试验第20周蛋黄中Cu和Zn的含量显著增加(P＜0.05);试验第 4、8、12、16、20 周，蛋黄中Se的含量随无机复合微量元素添加水平的增加而增加，且差异极显著(P＜0.01)。

表3 饲粮中微量元素添加水平与实测值Table 3 Supplemental levels and measured values of trace elements in diets

表4 不同水平的无机复合微量元素对蛋黄中微量元素含量的影响Table 4 Effects of inorganic complex trace elements at different levels on trace elements concentrations of yolk mg/kg

续表4

2.2.2 不同水平的有机复合微量元素对蛋黄中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影响

由表5可知，与对照组相比，试验第12周，50%、125%有机组蛋黄中Cu的含量显著增加(P＜0.05)，50%有机组蛋黄中Zn的含量显著增加(P＜0.05)，50%、75%、100%有机组蛋黄中 Se的含量显著增加(P＜0.05)，其余试验阶段不同添加水平有机复合微量元素对蛋黄中 Mn、Fe、Cu、Zn、Se含量的影响差异不显著(P＞0.05)。

表5 不同水平的有机复合微量元素对蛋黄中微量元素含量的影响Table 5 Effects of organic complex trace elements at different levels on trace elements concentration of yolk mg/kg

续表5

2.2.3 同一水平无机及有机复合微量元素对蛋黄中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影响

由表6可知，试验第8周75%添加水平及试验第12周100%添加水平下，无机组蛋黄中Mn的含量显著高于有机组(P＜0.05);试验第4周25%添加水平及试验第20周75%添加水平下，有机组蛋黄中Fe的含量显著高于无机组(P＜0.05);试验第8周50%添加水平下，有机组蛋黄中Cu的含量显著高于无机组(P＜0.05)，试验第24周75%添加水平下，无机组蛋黄中Cu的含量显著高于有机组(P＜0.05);试验第 4周25%添加水平及第 8周50%添加水平下，有机组蛋黄中Zn的含量显著高于无机组(P＜0.05)，第16周50%添加水平下，无机组蛋黄中Zn的含量显著高于有机组(P＜0.05)，第24周75%添加水平下，无机组蛋黄中Zn的含量极显著高于有机组(P＜0.01);试验第4周100%添加水平下，无机组蛋黄中Se的含量显著高于有机组(P＜0.05)，125%添加水平及试验第 12周25%添加水平下，无机组蛋黄中Se的含量极显著高于有机组(P＜0.01)。其余试验阶段，同一水平无机及有机复合微量元素对蛋黄中 Mn、Fe、Cu、Zn、Se沉积的影响差异均不显著(P＞0.05)。

2.3 不同水平的无机及有机复合微量元素对排泄物中 M n、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影响

2.3.1 不同水平的无机复合微量元素对排泄物中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影响

由表7可知，与对照组相比，试验第4、12周75%、100%、125%无机组，试验第 8、24周 50%、75%、100%、125%无机组，试验第16、20周各无机组排泄物中Mn的含量极显著增加(P＜0.01);试验第4周，25%、100%、125%无机组排泄物中 Fe的含量极显著增加(P＜0.01)，试验第20周，25%、100%无机组排泄物中Fe的含量显著增加(P＜0.05);试验第4、12周，排泄物中 Cu的含量随添加水平的增加而增加，试验第8、20周50%、75%、100%、125%无机组及试验第 16、24周 75%、100%、125%无机组排泄物中Cu的含量极显著增加(P＜0.01);试验第 4、16、20、24 周 75%、100%、125%无机组及试验第8周50%、100%、125%无机组排泄物中Zn的含量极显著增加(P＜0.01);试验第4、16、20周 75%、100%、125%无机组及试验第8周100%、125%无机组排泄物中Se的含量极显著增加(P＜0.01)。

表6 无机及有机复合微量元素对蛋黄中微量元素含量的影响Table 6 Effects of inorganic and organic complex trace elements on trace elements concentration of yolk mg/kg

2.3.2 不同水平的有机复合微量元素对排泄物中Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影响

由表8可知，与对照组相比，添加不同水平有机复合微量元素极显著增加试验第4周(P＜0.01)、显著增加第16周排泄物中Mn的含量(P＜0.05)，试验第 8周 50%、75%、100%、125%有机组，试验第20周75%、100%、125%有机组及试验第24周100%、125%有机组排泄物中Mn的含量极显著增加(P＜0.01);试验第 4周 75%、100%、125%有机组排泄物中Fe、Cu的含量极显著增加(P＜0.01);试验第 20周 100%、125%有机组排泄物中Cu的含量极显著增加(P＜0.01);试验第4周125%有机组，试验第16周、24周100%有机组及试验第20周75%、100%、125%有机组排泄物中Zn的含量显著增加(P＜0.05);试验第4周，添加不同水平有机复合微量元素显著增加排泄物中Se的含量(P＜0.05)，试验第 8、24 周，添加不同水平有机复合微量元素极显著降低排泄物中Se的含量(P＜0.01)。

表7 不同水平的无机复合微量元素对排泄物中微量元素含量的影响Table 7 Effects of inorganic complex trace elements at different levels on trace elements concentration of excreta mg/kg

续表7

表8 不同水平的有机复合微量元素对排泄物中微量元素含量的影响Table 8 Effects of organic complex trace elements at different levels on trace elements concentration of excreta mg/kg

续表8

续表8

2.3.3 同一水平无机及有机复合微量元素对排泄物中 Mn、Fe、Cu、Zn、Se 含量的影响

由表9可知，试验第12周25%添加水平下，有机组排泄物中Mn的含量极显著高于无机组(P＜0.01)，试验第20周125%添加水平下，无机组排泄物中Mn的含量显著高于有机组(P＜0.05);试验第4周125%添加水平下，无机组排泄物中Fe的含量极显著高于有机组(P＜0.01)，试验第12周25%、50%添加水平下，有机组排泄物中Fe的含量极显著高于无机组(P＜0.01);试验第4周50%添加水平及试验第20周125%添加水平下，无机组排泄物中Cu的含量显著高于有机组(P＜0.05);试验第16、24周75%添加水平下，无机组排泄物中Zn的含量显著高于有机组(P＜0.05)，试验第16周100%添加水平下，有机组排泄物中Zn的含量显著高于无机组(P＜0.05);试验第12周25%添加水平下，有机组排泄物中Se的含量显著高于无机组(P＜0.05)。其余试验阶段，同一水平无机及有机复合微量元素对排泄物中 M n、Fe、Cu、Zn、Se沉积的影响差异均不显著(P＞0.05)。

表9 无机及有机复合微量元素对排泄物中微量元素含量的影响Table 9 Effects of inorganic and organic com plex trace elements on trace elements concentration of excreta mg/kg

续表9

3 讨论

3.1 不同水平无机复合微量元素对蛋黄及排泄物中微量元素含量的影响

Stahl等［6］研究指出，鸡蛋中的微量元素主要沉积在蛋黄中，而蛋黄中微量元素的含量主要受微量元素间的相互作用及饲粮中微量元素添加水平及添加形式的影响。Inkee等［7］研究指出，在二价微量元素，如Fe、Zn、Cu之间存在相互作用，饲粮中添加Fe显著增加蛋黄中Zn的含量。Sk rˇivan等［8］研究指出，饲粮中添加Cu极显著降低蛋黄中Zn的含量，Cu与Zn间存在拮抗作用，而蛋黄中Fe的含量随Cu、Zn含量的增加而增加，Fe与Cu、Zn间存在协同作用。有关微量元素添加水平对蛋黄中微量元素沉积影响的研究指出，饲粮中分别添加无机的 Zn、Mn、Cu 为 60、60、10 mg/kg 能显著提高蛋黄中 Zn、Mn、Cu 的含量［9］，饲粮中添加100 mg/kg硫酸盐形式的Fe能够提高蛋黄中Fe的含量，较对照组提高16.6%，而饲粮中Fe的添加水平从100 mg/kg增加到200 mg/kg并没有增加蛋黄中Fe的含量，蛋黄中Se的含量随饲粮中添加水平的增加而增加［10］。本试验结果表明，添加NRC推荐需要量的125%无机复合微量元素在部分试验阶段能够提高蛋黄中Mn、Cu、Zn的含量，说明当无机复合微量元素添加水平在一定范围内(NRC推荐需要量的25%～100%)时，增加微量元素添加水平并不会显著提高蛋黄中Mn、Cu、Zn的含量沉积，此外，蛋黄中Se的含量随饲粮中添加水平的增加而增加，这与Mabe等［9］的研究结果一致。

当微量元素饲喂过量时，金属元素渗入土壤并通过废水排放从而威胁水源。Burkett等［11］、Buff等［12］研究表明，降低微量元素添加水平可有效减少微量元素的粪排泄量。本研究结果表明，添加NRC推荐需要量的75%、100%、125%无机复合微量元素增加排泄物中Mn、Cu、Zn、Se的含量。因此，综合无机微量元素在蛋黄及排泄物中的含量，蛋鸡饲粮中添加 NRC推荐需要量的25%、50%的无机复合微量元素能够保证蛋黄中微量元素含量不减少的同时避免排泄物中微量元素的排泄过量。

3.2 不同水平有机复合微量元素对蛋黄及排泄物中微量元素含量的影响

大量研究指出，饲粮中添加有机形式的Mn、Fe、Cu、Zn、Se能够增加鸡蛋中各微量元素的含量［10，13-14］，此外，Dobrzanski 等［1］研究结果表明，饲粮中添加有机形式的Fe和Mn没有显著增加鸡蛋中微量元素的含量，这与本试验结果一致。本试验结果表明，蛋黄中Fe、Mn的含量在整个试验阶段差异不显著，而只在试验第12周添加有机复合微量元素会对蛋黄中Cu、Zn、Se的含量产生影响，Inkee等［7］研究也指出，蛋鸡饲粮中添加高水平的Cu、Zn不能显著增加鸡蛋中这几种微量元素的含量。

Lee等［15］研究表明，螯合态的 Cu、Zn 在低剂量时不影响断奶仔猪和肉仔猪生产性能且能维持血清中微量元素含量，并显著降低排泄物中Cu、Zn的含量。本试验结果表明，添加NRC推荐需要量的75%、100%、125%有机复合微量元素增加排泄物中 Mn、Fe、Cu、Zn的含量。因此，蛋鸡饲粮中添加NRC推荐需要量的25%、50%的有机复合微量元素能够保证蛋黄中微量元素含量不减少的同时避免排泄物中微量元素的排泄过量。

3.3 同一水平无机及有机复合微量元素对蛋黄及排泄物中微量元素含量的影响

有关微量元素螯合物吸收机制存在2种假说［16］。一种是螯合微量元素以内源形式被吸收，在吸收过程中金属原子保持在一定范围内由有机分子结构及自由基进行保护;另一种假说是有机分子能够阻止例如硫酸盐、磷酸盐等复合物对竞争性分子的有害影响，从而较无机形式的微量元素相比，更利于动物的吸收利用。本试验结果表明，在部分试验阶段，饲粮中添加无机复合微量元素与有机复合微量元素相比显著增加蛋黄中Mn、Zn、Se的含量，而饲粮中添加有机复合微量元素与无机复合微量元素相比显著增加蛋黄中Fe、Cu的含量，这可能是由于不同的微量元素间存在互作效应且不同的微量元素的生物学功能不同，其在蛋黄中沉积的含量也存在差异。Park等［10］研究指出，与硫酸铁相比，蛋氨酸铁能更有效地增加Fe在鸡蛋中的富集;Dobrzanski等［1］研究结果表明，有机形式的Cu能够显著增加鸡蛋中Cu的含量。Payne等［14］研究结果表明，与无机 Se相比，添加有机Se在鸡蛋中的Se沉积比添加无机Se高，而本试验结果则相反，这可能是由于复合微量元素间存在互作效应及有机Se来源及规格的不同而造成的。

Lesson等［17］研究表明，螯合微量元素的生物利用率比无机形式至少高出30%，有机微量元素可能通过减少拮抗作用增加微量元素吸收和储存进而减少排放。这可能是由于有机微量元素具有稳定的化学性质，使其在体内避免与磷酸、植酸等物质结合形成难容化合物，并避免了不溶性胶体对其吸附作用，减少了金属离子与饲粮中其他成分和胃肠道中胃酸等物质的不良作用，有利于机体对金属离子的充分吸收利用。本试验结果表明，蛋鸡饲粮中添加NRC推荐需要量的25%添加水平下，有机组排泄物中Mn、Fe、Se的含量高于无机组;添加NRC推荐需要量的75%、125%添加水平下，无机组排泄物中Mn、Fe、Cu、Zn的含量高于有机组。说明与无机复合微量元素相比，有机微量元素在NRC推荐需要量的75%、125%添加水平下能够降低排泄物中微量元素的排泄，而在NRC推荐需要量的25%低添加水平下无机微量元素在排泄物中的排泄量更少。

4 结论

①蛋鸡饲粮中添加NRC推荐需要量的25%、50%的无机复合微量元素能够保证蛋黄中微量元素含量不减少的同时避免排泄物中微量元素的排泄过量。

②蛋鸡饲粮中添加NRC推荐需要量的25%、50%的有机复合微量元素能够保证蛋黄中微量元素含量不减少的同时避免排泄物中微量元素的排泄过量。

③与无机复合微量元素相比，有机微量元素能够增加蛋黄中Fe、Cu的含量，在NRC推荐需要量的75%、125%添加水平下能够降低排泄物中微量元素的排泄。

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