有机微量元素全取代对产蛋后期蛋鸡血清生化指标、免疫和抗氧化功能的影响

邱家凌，鲁鑫涛，刘 兵，周 琴，祝家明，侯川川，马莲香，余东游

（浙江大学动物科学学院，浙江杭州 310058）

微量元素对于动物的生长发育和生产至关重要[1]。铁参与血红蛋白载体的组成和运输，作为酶的激活剂参与正常的物质代谢[2]。铜参与维持铁的正常代谢、机体繁殖、毛发发育、色素沉着和骨骼发育等生理过程[3]。锰参与蛋白质、脂类和胆固醇的代谢过程，还参与维持免疫和抗氧化系统中的正常代谢[4-5]。锌是动物体内已知200 多种酶的必需成分和活化因子，参与维持正常的新陈代谢和生理平衡[6]，可以减少机体氧化应激，提高免疫功能[6-7]。

目前用于畜禽生产中的多数微量元素添加剂为氧化物、硫酸盐和碳酸盐等无机化合物[5]。无机微量元素的拮抗作用可导致吸收减少，因此其在畜禽商业生产中通常被过量添加，从而增加微量元素排泄引起环境污染[8-9]。有机形式的微量元素可以减少粪便中相同元素的排泄，其比无机形式具有更高的生物效率，可以在饲料中以较低水平添加[10-11]。有机形式的微量元素结构稳定，以氨基酸的形式被运输和吸收，可以避免肠腔内沉淀物的沉淀或吸附，降低与其他营养物质之间的作用以及无机微量元素结合位点的竞争[9-13]。因此，使用有机微量元素的主要优势在于吸收更多。关于有机微量元素在蛋鸡生产中的应用研究仍然相对较少，且大多只集中于单一微量元素的作用。因此，本研究旨在评价低水平复合有机微量元素完全取代无机形式微量元素对产蛋后期蛋鸡血清生化指标、免疫和抗氧化功能的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料 本试验所用无机微量元素由浙江威盟饲料科技有限公司提供，分别为饲料级无机微量元素FeSO4·7H2O（铁≥ 20%）、Cu2（OH）3Cl（铜≥ 29%）、MnSO4·H2O（锰≥ 32%）和 ZnSO4·7H2O（锌≥ 22%），有机微量元素由美国奥特奇生物制品（中国）有限公司提供，为蛋白质螯合铁、铜、锰和锌（铁≥1.6%，铜≥0.5%，锰≥4%，锌≥4%）。

1.2 试验设计 将405 只体质健康、体重和产蛋率相近的50 周龄海兰白壳蛋鸡（由天津龙威禽业有限公司提供），随机分成3 组，每组设9 个重复，每个重复15 只。试验采用单因子设计，对照组在基础日粮中分别添加36、12、90、90 mg/kg（商业水平，据中国主要饲料企业的平均调查数据）无机来源的铁、铜、锰和锌；无机组和有机组在基础日粮中分别添加12、4、30、30 mg/kg无机和有机来源的铁、铜、锰和锌（相当于1/3 商业水平）。为满足蛋鸡产蛋后期的日常营养需求，参照NRC（1994）推荐标准和《鸡饲养标准》（NY/T 33-2004）制定基础日粮，基础饲粮组成和营养成分如表1。采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS，型号ELAN DRC-e，珀金·埃尔默公司，美国马萨诸塞州比尔里卡）对试验日粮中铁、铜、锰和锌的含量进行分析，结果见表2。预试期14 d，在此期间对鸡群进行调整，使各组蛋鸡的饲料消耗量、产蛋率、蛋重差异不显著，正试期56 d。

1.3 饲养管理 试验鸡在同一栋鸡舍内，采用上、中、下3 层阶梯式立体笼养，每层5 个鸡笼（45 cm×30 cm×30 cm），每笼3 只蛋鸡，每5 笼（即15 只鸡）为1 个重复。各组间的试验蛋鸡保证分布在上、中、下层的数量相等。鸡舍采用自动控制人工光照16:8（L/D），光照强度为20 lx，室内温度（26±3）℃。鸡只自由采食和饮水，每周带鸡消毒1 次，每天09:00 通过传送带清粪。其他管理措施按照蛋鸡场常规饲养管理进行。

1.3 样品采集与检测

1.3.1 样品采集与处理 试验期结束，所有试验蛋鸡空腹12 h 后，从每个重复随机抽取2 只蛋鸡分别进行翅下静脉采血5 mL，存放于促凝真空采血管中，倾斜静置待血清析出后，用离心机3 000 r/min 离心10 min，取上清液，分装于1.5 mL 离心管中，做好标记置于-80℃冻存，备用于测定血清相关生化、免疫和抗氧化指标。

另外从每个重复随机抽取1 只蛋鸡经颈椎脱臼法安乐死，随后收集肝脏和心脏组织，用4℃冷藏的0.9%生理盐水清洗除去血液后，用滤纸擦干，取每个样品的组织块0.2 g 左右置于2 mL 离心管，并立即加入组织块重量9 倍体积的4℃冷藏0.9% 生理盐水，将离心管置于冰上，用手术小剪刀快速剪碎组织，在冰水浴中用组织捣碎机研磨制成10% 的组织匀浆。最后将制备好的10% 组织匀浆用离心机在4℃条件下3 000 r/min 离心15 min，吸取上清分装至1.5 mL 离心管中，做好标记置于-80℃冻存，备用于测定抗氧化指标。

表1 基础饲粮组成及营养成分（饲喂基础）

表2 试验饲粮中铁、铜、锰和锌的含量分析 mg/kg

1.3.2 样品测定 血清生化指标、抗氧化功能指标和组织抗氧化功能指标采用全自动生化分析仪（日立HITACHI7600-020）测定，操作步骤按照试剂盒说明书进行，试剂盒购于南京建成生物工程研究所。血清免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）和免疫球蛋白M（IgM）用酶联免疫吸附抗体法测定，操作步骤按照试剂盒说明书进行，试剂盒购于江苏酶标生物科技有限公司。

1.4 统计分析 采用IBM-SPSS 20.0 软件对试验数据进行分析，呈正态分布数据采用单因素方差分析，非正态分布数据采用Kruskal-Wallis 检验。P＜0.05 表示显著差异。

2 结果分析

2.1 不同来源和水平的微量元素对产蛋后期蛋鸡血清生化指标的影响 由表3 可见，不同来源和水平的铁、铜、锰、锌对产蛋后期蛋鸡的血清葡萄糖（GLU）、磷（P）、总胆固醇（T-CHO）和甘油三酯（TG）含量无显著影响。与对照组相比，无机组的血清尿酸（UA）含量、谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）活性显著升高，血清碱性磷酸酶（AKP）活性和钙（Ca）含量显著降低。而有机组的所有血清生化指标与对照组无显著差异。

2.2 不同来源和水平的微量元素对产蛋后期蛋鸡血清免疫指标的影响 表4 显示，不同来源和水平的铁、铜、锰、锌对产蛋后期蛋鸡的血清白蛋白（ALB）、IgG、IgA、和IgM 含量无显著影响。与对照组相比，无机组降低了血清总蛋白（TP）含量（P＜0.05），而有机组与对照组无显著性差异。

表3 试验饲粮对产蛋后期蛋鸡血清生化指标的影响（n=18）

表4 试验饲粮对产蛋后期蛋鸡血清免疫指标的影响（n=18）

2.3 不同来源和水平的微量元素对产蛋后期蛋鸡抗氧化功能的影响 表5 表明，不同来源和水平的铁、铜、锰、锌对产蛋后期蛋鸡的血清铜锌超氧化物歧化酶（Cu-Zn SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性无显著影响。与对照组相比，无机组的总抗氧化能力（T-AOC）、总超氧化物歧化酶（T-SOD）、锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性显著降低，丙二醛（MDA）含量显著升高。而有机组的所有血清抗氧化指标与对照组无显著性差异。

表5 试验饲粮对产蛋后期蛋鸡血清抗氧化指标的影响（n=18）

表6 显示，不同来源和水平的铁、铜、锰、锌对产蛋后期蛋鸡的肝脏T-AOC 和CAT 活性无显著影响。与对照组相比，无机组和有机组均显著降低了T-SOD、Cu-Zn SOD 和Mn-SOD 活性。此外，无机组与对照组相比显著降低了GSH-Px 活性，有机组则与对照组和无机组均无显著性差异。有机组的肝脏MDA 含量显著低于对照组和无机组，后两者之间的肝脏MDA 含量无显著性差异。

表6 试验饲粮对产蛋后期蛋鸡肝脏抗氧化指标的影响（n=9）

由表7 可见，不同来源和水平的铁、铜、锰、锌对产蛋后期蛋鸡的心脏Mn-SOD 活性无显著影响。与对照组相比，无机组的T-SOD 和Cu-Zn SOD 活性显著降低，而有机组与对照组无显著性差异。

表7 试验饲粮对产蛋后期蛋鸡心脏超氧化物歧化酶活性的影响（n=9）

3 讨 论

3.1 不同来源和水平的微量元素对产蛋后期蛋鸡血清生化指标的影响 微量元素铁、铜、锰、锌参与动物机体的生长发育和生化反应过程[1]。因此，血液中的生化指标和酶活性可以反映微量元素的利用情况[14]。AKP 是一种含锌酶，由锰参与激活，它与钙化有关[15]，缺锰或缺锌可能导致AKP 活性降低，从而抑制骨和蛋壳的形成。本研究中，无机组的AKP 活性较对照组和有机组分别下降15.12%和13.47%，而有机组与对照组结果相近。前人有试验研究报道，相比于添加商业水平的无机微量元素，肉鸡饲喂没有额外添加微量元素的基础饮食导致典型的腿部异常和较低的血清AKP 活性，而添加2 种形式低剂量的有机铁、铜、锰和锌（蛋氨酸螯合或酵母蛋白螯合）与商业水平的无机微量元素相比，不会显著影响这些指标[13]，这与本研究结果相一致。UA是禽类蛋白质代谢的主要产物，血清中UA 含量的变化可以有效反映动物机体内蛋白质的代谢状况[16]。本试验发现，无机组产蛋后期蛋鸡血清中UA 显著升高，这可能是由于微量元素摄入不足导致产蛋鸡的正常生理代谢失衡。但是关于微量元素对血清UA 含量的影响结论不统一。有研究表明，相比于添加100 mg/kg 的氧化锌，未在基础饲粮中额外添加锌或者添加25%、50%和100%的甘氨酸螯合锌不会显著影响肉鸡的血清UA含量，但是添加50% 甘氨酸螯合锌的血清UA 在数值上低于其他组[17]。这可能是由于动物品种、生长阶段以及添加形式（单一元素或全取代）的不同导致结果的差异，因此关于这一方面的影响还需要更全面、深入的研究。ALT 和AST 是动物机体内很重要的2 种酶，主要存在于组织细胞中，血清中含量很少，当组织细胞损伤或坏死，则会释放这2 种酶，使其在血清中的活性升高。前人有研究报道，1/3 NRC 推荐水平的有机微量元素不会显著影响肉鸡血清ALT 和AST 活性[18]，这与本试验所观察到的结果一致，而无机组血清中的这2 种转氨酶均显著高于对照组和有机组，这也可能是由于微量元素摄入不足导致产蛋鸡的正常生理代谢失衡，组织细胞在产蛋后期阶段不能很好地行使功能。

Ca 和P 与鸡蛋的品质密切相关，在蛋壳形成过程中，子宫液中的储存量不足时，蛋鸡则会调动血液中储存的Ca 和P。本试验发现，有机组较对照组并不会显著降低蛋鸡血清中Ca 和P 含量，而无机组与对照组相比则显著降低了血清中Ca 含量。有类似的研究报道，适宜低水平有机形式的复合微量元素与同等水平无机形式相比，使产蛋后期蛋鸡的血清Ca 浓度升高14%，并且粪便中的Ca 排泄量显著降低[12]。这可能是由于有机螯合的微量元素降低了肠道中游离微量元素离子的数量，防止Ca 与这些矿物质形成不溶性化合物，从而增加了 Ca 的吸收[12]。血清中 GLU、T-CHO 和 TG 含量可作为评价动物健康的指标。微量元素与脂质代谢有关，其缺乏可能引起脂质代谢紊乱，通常表现为血清脂质代谢相关指标升高[18]。本研究中，无论是无机还是有机来源的低水平微量元素，都没有显著改变这些指标。前人有研究报道，添加NRC 推荐水平的1/3 有机微量元素不会显著影响肉鸡血清T-CHO 和TG 含量[18]，在50周龄海兰褐壳蛋鸡饲粮中添加正常无机微量元素水平的40%、50%、60% 和70% 小肽螯合铁、铜、锰、锌、硒对血清GLU、T-CHO 和TG 含量无显著影响[19]。另一项研究同样表明，较低水平的有机微量元素并不会对肉鸡血清生化指标造成负面影响，有机来源的微量元素可以使用远低于NRC 推荐的水平添加到肉鸡日粮中[18]。综上，1/3 商业水平的无机微量元素会影响动物机体的生理代谢平衡，改变血清的酶活性和物质含量，而同样低水平的有机微量元素对产蛋后期蛋鸡的健康没有负面影响。这可能是由于有机微量元素的生物利用度较高，使得其与饲喂相同水平无机物的效果更好。本试验前期研究发现，低水平的有机微量元素在试验蛋鸡生产性能和蛋品质方面的效果优于同等水平的无机微量元素，部分微量元素在蛋鸡肝脏、心脏和胫骨等组织以及蛋黄中的沉积量多于无机形式的微量元素，且能够显著减少粪便中微量元素的排泄量[20]。

3.2 不同来源和水平的微量元素对产蛋后期蛋鸡血清免疫指标的影响 动物血清中ALB 和TP 的含量可以反映出实际的营养水平和代谢状态，两者含量增加可以说明对蛋白质的吸收、利用以及合成加强，前者含量高表明动物机体的非特异性免疫力强，后者含量高表明动物机体蛋白质合成代谢比较旺盛，为合成免疫球蛋白提供充足的原料，因此可以通过蛋白质含量的增加间接提高机体免疫力[21-22]。本试验中，血清TP 含量的变化与之前的研究报道类似。曲湘勇等[19]试验发现，使用复合有机微量元素全取代无机微量元素，添加水平为无机微量元素水平的40%、50%、60% 和70% 均会显著提高蛋鸡血清中的ALB 和TP 含量。IgG、IgA 和IgM 是由骨髓来源的B 淋巴细胞所产生免疫应答抗体[23]。微量元素作为蛋白合成中有关酶的组成成分或激活因子间接对免疫蛋白的含量产生影响[19,24]。目前关于有机微量元素全取代对动物免疫功能的影响研究较少，主要集中在单一微量元素的研究。刘惠芳等[25]研究报道，氨基酸螯合铁的添加使仔猪血清IgG 水平发生了变化。同样地，刘凤霞等[26]研究发现，添加40 mg/kg 的羟基蛋氨酸螯合锌能在数值上提高产蛋后期海兰灰蛋鸡的血清IgM和IgG 水平，但并未达到显著差异。本试验中，无机组蛋鸡血清IgG 水平在数值上低于对照组和有机组，但是未达到显著性差异。而3 组蛋鸡血清中IgA 和IgM 水平相近，均没有显著性差异。另有研究报道，饲喂有机螯合微量元素（铁、锌、锰、硒和铬）的母猪血清IgG水平有显著提高[24]。目前关于有机微量元素全取代对动物免疫功能的影响未形成较为统一的结论，因此对于这一方面的影响还需要有更深入系统的研究。

3.3 不同来源和水平的微量元素对产蛋后期蛋鸡抗氧化功能的影响 动物机体微量元素的营养状态会影响其抗氧化功能，如铁、铜、锰、锌是SOD 的活性组成成分[27]，任何一种元素的缺乏都会导致酶活性降低，从而影响生物机体清除超氧自由基的功能，降低对氧化毒害的抵御能力。T-AOC、SOD、GSH-Px、CAT 等共同组成了动物机体的抗氧化系统[27]。MDA 是动物机体脂质过氧化反应的主要终产物，对生物细胞有毒性作用，可以通过测定血清和组织匀浆中MDA 含量来了解细胞受到自由基攻击的程度，从而间接了解动物机体的抗氧化功能[27]。目前已有多项试验研究发现，低于无机来源微量元素正常添加水平的有机微量元素可以提高动物机体的抗氧化功能。如曲湘勇等[28]研究发现，70%有机微量元素的添加相比于正常添加水平的无机微量元素，可以显著提高蛋鸡血清GSH-Px 的活性，有机微量元素添加水平为40%、50%、60%和70%时均可以提高血清中的T-AOC，当添加水平为60% 和70% 时显著降低血清中MDA 含量。另有试验发现，甘氨酸锌取代氧化锌显著提高了肉鸡肝脏中Cu-Zn SOD 活性，并且降低了MDA 含量，对CAT 活性则没有表现出显著差异的影响[17]。薛颖等[27]研究报道，复合有机微量元素全取代无机微量元素在提高动物机体的抗氧化功能方面具有优势。本试验的结果与以上研究报道基本一致，即无机组与对照组相比，抗氧化相关酶的活性显著降低，血清中MDA 含量提高，而有机组则与对照组的结果基本一致，虽然肝脏匀浆中SOD 活性低于对照组，但其MDA 含量也显著低于对照组，这可能是由于有机组蛋鸡肝脏组织细胞受到自由基攻击的程度较小，因此不需要调动太高的相关酶活性来抵御过氧化反应。综上，低水平的有机微量元素在提高产蛋后期蛋鸡的抗氧化功能方面比同等水平的无机微量元素更具优势。

4 结 论

本试验条件下，低水平无机微量元素会对蛋鸡产生负面影响，降低蛋鸡的抗氧化功能。然而，在产蛋后期蛋鸡饲粮中添加适宜低水平的有机微量元素全取代无机微量元素，在免疫和抗氧化功能方面优于同等水平无机微量元素，可以维持蛋鸡产蛋后期的正常生理代谢、免疫和抗氧化功能，不会产生负面影响。