畜禽维生素需要量的影响因素

朱 敏，杨 攀，王华凯，马永喜

（中国农业大学动物科学技术学院，北京 100193）

维生素是畜禽必需的微量养分[1]，是畜禽维持生长、发育、健康和繁殖等重要功能的关键要素。维生素主要以辅酶、抗氧化剂和激素前体的形式参与体内代谢的生化反应，是三羧酸循环以及其他代谢途径的必需物质（图1）[2]。畜禽对维生素的需要量较小，但如果维生素供给不足会引起畜禽的维生素缺乏症，通常需要添加额外的维生素以补充饲料中的维生素，从而满足畜禽的维生素需求。因此，确定影响畜禽维生素需要量的因素十分重要。

1 维生素的需要量

随着畜牧场的规模化和集约化发展，畜禽容易受到维生素的影响。龙建华等[3]报道，与不添加维生素B12相比，饲料中添加0.015 mg/kg 维生素B12使五龙鹅的平均日增重增加3.75%。穆琳琳等[4]报道，与不添加维生素B2相比，饲料中添加20.0 mg/kg 维生素B2后水貂的耗料增重比降低了24.95%。因此，美国国家研究委员会（NRC）基于预防畜禽临床缺乏症的需要量制定出饲料中维生素的推荐添加量[5]，包括猪（NRC，2012）、家禽（NRC，1994）、肉牛（NRC，2016）和肉羊（NRC，2007）等。但NRC 的推荐量没有考虑到维生素在畜禽体内某些方面的功能[6]。如维生素E 能增强畜禽对疾病的抵抗力。Teige 等[7]研究表明，在人工感染猪痢疾密螺旋体的猪中，每天饲喂200 mg 维生素E 能显著降低猪的腹泻数量。此外，母猪饲喂高于NCR 推荐量的维生素能显著提高繁殖性能。Driz 等[8]报道，与饲喂NRC 推荐量相比，母猪饲喂高于NRC 推荐量2～7 倍的维生素，其窝产仔数提高0.1 头、断奶仔数提高0.2 头、断奶仔猪体重提高1.1 kg。因此，最佳维生素需要量可使畜禽达到最佳的生长速度、饲料利用率和健康状况（图2）[5]。

2 影响畜禽维生素需要量的因素

2.1 畜禽因素

2.1.1 畜禽的品种和生理阶段 现代畜禽育种技术的发展和市场需求的多样化使畜禽的品种得以增加。不同品种的畜禽对维生素的需求有较大差异。Stahly 等[9]报道，瘦肉生长指数高的生猪对维生素的需要量高于瘦肉生长指数低的生猪。我国鸡饲养标准（NY/T33—2004）对成年蛋鸡和种鸡维生素A 的推荐量分别为8 000 IU/kg和10 000 IU/kg，维生素D3的推荐量分别为1 600 IU/kg和2 000 IU/kg，维生素E 的推荐量分别为5 IU/kg 和10 IU/kg。同一品种畜禽对维生素的需求会受不同条件的影响有一定差异，如光照模式、饲养密度、环境温度、环境湿度和饲料的物理化学特性等。Luecke 等[10]研究表明，饲料中含有9.13 mg/kg 泛酸已经可以满足约50%生长猪的生长，而剩余生长猪则需要超过9.13 mg/kg 泛酸，但少于13.5 mg/kg 泛酸。另外，不同生理阶段的畜禽对维生素需要量也有一定差异。如幼年时期畜禽对维生素的需要量既要满足维持需要也要满足组织生长需要；成年时期畜禽对维生素的需要量主要包含维生素需要和生产需要等。

图1 部分维生素参与的代谢反应[2]

图2 饲料维生素水平与畜禽反应的相互关系[5]

2.1.2 畜禽的健康状况 畜禽健康状态会影响畜禽对某些或者全部维生素的摄取。如畜禽应激和疾病状况会降低采食量。在应激条件下，额外补充抗坏血酸有助于缓解家禽[11-12]和猪[13]的应激反应；日粮中添加维生素E和B 族维生素混合物可在28 d 内显著提高应激牛犊的增重率和饲料转化率[14]，且补充B 族维生素通常会减少牛犊的应激反应[15]。无论维生素来源于饲料原料还是由微生物合成，消化道疾病或寄生虫病均会减少肠道对维生素的吸收，如会减少维生素K 的吸收[16]，并增加维生素K 的需要量。因此，需要根据畜禽的健康状态调整饲料中维生素的添加量以满足畜禽对维生素的需求。

2.2 药物与饲料中的组分 一些药物（如抗生素）会改变肠道菌群和抑制某些维生素的合成，需要提高饲料中维生素添加量来满足畜禽对维生素的需要量。Nelson等[16]研究表明，在肉鸡肠道中磺胺类药物可能会抑制肉鸡维生素K 的微生物合成。同时，饲料组分可能会影响畜禽对维生素吸收。如由于脂溶性维生素的吸收途径与脂肪吸收途径类似，脂溶性维生素的吸收受饲料中脂肪含量的影响；饲料中的铅会增加雏鸡对核黄素的需要量[17]。此外，随着作物的遗传特性、处理和储存、种植方法和谷物副产品的变化，饲料原料中的维生素含量也会发生变化。Palagina 等[18]研究表明，随着几十年种植技术的变化，甜菜中的泛酸含量从50～110 mg/kg降至1～4 mg/kg。

2.3 维生素稳定性 维生素作为具有生物活性的生物化学物质，通常对物理和化学因素十分敏感，其稳定性极易受储存环境、维生素的产品形式、微量元素、维生素之间的相互作用、饲料中其他组分以及饲料加工工艺的影响。

2.3.1 储存环境 维生素在饲料或预混料中的稳定性受多种储存环境的影响，如温度、湿度、水分和光照等（表1）[19-22]。不同维生素具有不同的物理化学性质，因此对外界环境因素的敏感程度也不同。多数的物理化学反应都需要水作为反应媒介，水分可能是影响维生素稳定性最主要的因素[23]。饲料中的水分一部分来自饲料原料，另一部分是在储存、加工阶段中从外界环境中吸收的水分。水分通过软化维生素上的基质和喷雾干燥形式的涂层[24]，使维生素暴露于氧气和其他破坏性化学成分中。此外，据Coelho 等[25]报道，维生素B1和维生素B6极易受到酸性条件影响，维生素B12极易受到强酸、强碱和光等因素影响。

2.3.2 维生素的产品形式 目前用于饲料的各种维生素添加剂的物理和化学形式通常与自然界中的形式不同（表2）[25]。通常情况下，商业化维生素产品的稳定性优于天然维生素。Grant 等[26]报道，天然抗坏血酸容易被水分、微量元素和饲料加工工艺等破坏，但商业化抗坏血酸可以防止抗坏血酸被破坏。这可能是由于抗坏血酸的乙酸部分消除抗坏血酸的氧化特性。维生素极易被破坏，但通过化学方法可合成不易被破坏的形式，如维生素A 和维生素E 的酯化形式、维生素B1和维生素B6的盐酸盐形式、泛酸的钙盐形式等。维生素也可以通过物理方法提高其稳定性。Champagne 等[27]报道，将维生素或维生素的微小液滴包裹在稳定脂肪或明胶中，形成小珠粒，可以阻止大部分维生素与空气接触。因此，商业化维生素产品可以通过化学方法或者物理方法提高维生素的稳定性。

表1 外部条件对维生素稳定性的影响

表2 在不同条件下的维生素平均月损失率[25] %

2.3.3 微量元素 微量元素能够加速维生素的损失[28]，这可能是由于预混料中的金属或非金属元素在离子状态下会催化活性氧产生。李马龙等[29]报道，Cu2+、Zn2+和Fe2+对维生素稳定性影响最大。Coelho 等[25]报道，游离的金属离子、硫酸盐、碳酸盐和氧化物对预混料中维生素稳定性的影响依次下降（表3）。另外，无机微量元素预混料中维生素的稳定性低于有机微量元素预混料中维生素的稳定性。在储存120 d 后，与无机微量元素复合预混料相比，有机微量元素预混料维生素A、维生素K、维生素B12、维生素B1和维生素B6的损失率出现显著或极显著降低（表4）[30]。周俊华等[31]报道，预混料储存120 d 后，无机微量元素预混料中的维生素月均损失率（5%）大于有机微量元素预混料中的维生素月均损失率（2.5%）。这可能是由于有机微量元素的特殊结构使其分子内电荷趋于中性，既可以防止磷酸、植酸等与金属离子形成难溶物质，又可以防止不溶性胶体的吸附作用，减少金属离子对维生素的破坏作用[28]。

2.3.4 不同维生素的相互作用 维生素间也会互相影响稳定性。Shurson 等[30]研究显示，在贮存120 d 后，复合多维的损失率普遍低于单项维生素（表4）。赵君梅等[32]研究显示，预混料中的胆碱极易影响维生素C 的稳定性。这可能是因为胆碱有强吸湿性[29]，导致维生素C 的稳定性降低。此外，维生素B1（盐酸硫胺素或硝酸硫胺素）的商业形式呈弱酸性，泛酸的商业形式（泛酸钙或者泛酸钠）呈弱碱性，二者发生反应会使得维生素B1和泛酸均失活。

表3 微量元素的不同形态对预混料中维生素稳定性影响[25] %

表4 在120 d 储存期间维生素和维生素微量元素预混料的维生素活性月均损失[30] %

2.3.5 饲料中的其他组分 饲料包含着载体或稀释剂，载体可分为无机载体和有机载体。载体可以平衡饲料中不同组分间的影响[33]。如稻壳表面粗糙，孔径分布均匀[34]，能有效吸附维生素，保护维生素免受损失；不饱和植物油有助于饲料组分粘附在载体表面，消除静电[35]，能减少对维生素的破坏。但载体的理化性质直接影响维生素预混料的稳定性。朱金娥[36]研究表明，麦饭石、石粉、玉米粉和脱脂米糠的预混料储存1 个月，其中维生素A 的存留率依次为94.12%、80.31%、88.26% 和93.85%；相比其他3 种载体，麦饭石的预混料维生素A 的损失最低，这可能是麦饭石吸附性强，能有效吸附维生素A，降低维生素A 的损失。同时，不同载体具有不同的吸湿性[37]，从而对维生素稳定性的影响也有不同。此外，载体自身含水量、pH 也对维生素稳定性有较大影响[29]。饲料存在的一些抗维生素因子也会影响维生素的稳定性。如大豆中的脂肪氧化酶能破坏维生素A[38]，饲料中的硫胺素酶和抗生物素蛋白分别破坏维生素B1和生物素[39]。

2.3.6 饲料加工工艺 混合、制粒和膨化等饲料加工工艺对维生素的稳定性会造成一定程度影响（表5）[40]。在混合过程中，摩擦会破坏保护维生素的涂层，造成维生素的损失[40]。在制粒过程中，摩擦、压力、温度、湿度和调质时间是影响维生素稳定性的主要因素[40]。摩擦和压力使维生素分子暴露于氧化还原反应中，温度和湿度为氧化还原反应提供了条件，调质时间延长了氧化还原反应以及其他相关反应。相比颗粒饲料，维生素A、维生素D3、维生素K3、抗坏血酸和硫胺素在粉状饲料中表现出更好的稳定性[24]。在膨化过程中，摩擦、压力、温度、湿度和氧化还原反应是维生素稳定性的主要影响因素[40]。Riaz 等[41]报道，由于维生素处于高温（120～170℃）、高压（30～100 kg·f/cm2）和潮湿（30% RH）条件下，膨化可能是破坏维生素最严重的加工过程。

因此，由于受到饲料加工工艺因素的影响，维生素稳定性受到很大影响，需要进行针对性研究，提出对应的补偿方案，以保证畜禽生产性能的稳定性。

表5 不同加工工艺对维生素稳定性的影响程度[40]

3 展 望

综上，畜禽维生素的需要量受多种因素影响。畜禽对维生素的需要量少但作用大，且不能被其他物质所替代。但目前畜禽维生素需要量的影响因素研究尚未完全清楚，尤其是在外界条件下饲料中维生素的稳定性。虽然目前维生素产品比未加工的维生素产品具有显著优势，可以有效提高维生素的稳定性。但在复杂的外部条件下，没有任何产品形式可以提供无限的保护。因此，系统研究维生素在不同储存条件下以及饲料加工过程中的稳定性，对于畜禽维生素的需求具有现实意义。