复合有机微量元素减量添加对肉鸭生长性能、肉品质、血清抗氧化能力和微量元素排泄的影响

赵陆原 邹晨浩 郭燕珊 曹久爱 葛超悦 罗鑫宇 林 刚 刘 兵* 余东游*

(1.浙江大学海南研究院，三亚 572025；2.浙江大学动物科学学院，杭州 310058；3.奥特奇(中国)生物制品有限公司，北京 100600)

微量元素铁、铜、锰、锌和硒作为必需微量元素，通常作为酶的辅因子或激活剂，在动物生长发育、新陈代谢和免疫调控中扮演着不可或缺的作用[1-2]。无机微量元素因成本较低、易制得，故在畜牧生产中被广泛应用。但无机微量元素在肠道中易与植酸等抗营养因子结合，生成难以被消化利用的化合物，且不同微量元素之间的拮抗作用导致其在小肠中的吸收效率和生物学效价降低，因此在实际生产中通常被过量添加，继而造成动物的应激和健康问题以及严重的环境污染问题[3-5]。

研究表明，有机形式的铁、铜、锰、锌和硒等微量元素，具有独特的结构，不易受消化道内植酸等抗营养因子的影响，其稳定性和吸收效率高于无机微量元素[4,6-8]。此外，有机形式微量元素可降低微量元素对饲粮中的酶、维生素和其他生物活性成分的破坏作用[9]。Ohkawa等[10]的研究表明，有机微量元素的生物学效价是相应无机微量元素的1.20～1.85倍。薛颖[11]的研究表明，在蛋鸡饲粮中添加50% NRC(1994，下同)推荐量的有机微量元素铁、铜、锰、锌、硒，能保证不降低蛋黄中微量元素的前提下降低粪便中微量元素的排泄。Zhu等[12]的研究表明，使用30%商业剂量的有机形式微量元素替代商业剂量无机微量元素对肉鸡的生产性能、胴体性状均无显著影响，但粪便中锰和锌排泄量显著降低53.7%和39.5%。由此可见，使用低水平的有机微量元素替代畜禽生产中较高水平的无机微量元素不仅能维持动物正常生产性能或动物产品品质，还可以显著降低畜禽微量元素排泄量，减轻环境污染问题。目前国内外关于有机微量元素在肉鸭上的应用研究相对较少，且大多又集中于评价单一微量元素。因此，本试验旨在研究使用低水平复合有机微量元素来取代实际生产中较高水平无机形式微量元素对樱桃谷肉鸭生长性能、肉品质、血清抗氧化能力和微量元素排泄的影响，为复合有机微量元素减量添加在肉鸭生产上的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

饲料级复合有机微量元素由美国某生物制品(中国)有限公司提供，饲料级无机微量元素为市售产品，其形式和实测含量如表1所示。

表1 试验用无机和复合有机微量元素形式和实测含量

1.2 试验动物与饲粮组成

试验动物选用由杭州万羽养殖有限公司提供的1日龄樱桃谷肉鸭。基础饲粮参照《肉鸭饲养标准》(NY/T 2122—2012)以及NRC鸭营养需要量配制，其组成及营养水平见表2。

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets: VA 14 000 IU，VD3 2 000 IU，VE 20 IU，VK3 2 mg，VB1 2 mg，VB2 10 mg，D-泛酸 D-pantothenate 20 mg，烟酸 nicotinic acid 50 mg，VB6 4.0 mg，VB12 0.02 mg，生物素 biotin 0.15 mg，叶酸 folic acid 1.0 mg，氯化胆碱 choline chloride 500 mg，抗氧化剂 antioxidant 100 mg，植酸酶 phytase 1 000 IU。

1.3 试验设计

试验采用单因子试验设计，将450只健康、体重(BW)相近的1日龄樱桃谷肉鸭，随机分成5组，每组设6个重复，每个重复15只。空白对照组(NC组)在基础饲粮中不额外添加微量元素(铁、铜、锰、锌、硒)；无机对照组(ITM组)在基础饲粮中添加微量元素，微量元素添加量以NRC标准为参照，并根据国内肉鸭饲养实际情况，在基础饲粮中添加饲料级无机微量元素：40 mg/kg铁(FeSO4·H2O)、10 mg/kg铜(CuSO4·5H2O)、50 mg/kg锰(MnSO4·H2O)、60 mg/kg锌(ZnSO4·H2O)和0.2 mg/kg 硒(Na2SeO3)；1/2NRC无机组(1/2ITM组)在基础饲粮中分别添加饲料级无机形式微量元素铁、铜、锰、锌和硒：20.0、5.0、25.0、30.0、0.1 mg/kg；1/2NRC有机组(1/2OTM组)在基础饲粮中分别添加有机形式(蛋白质螯合物)的铁、铜、锰、锌和硒：20.0、5.0、25.0、30.0、0.1 mg/kg；1/2NRC无机+1/2有机组(1/2ITM+1/2OTM组)在基础饲粮中添加各50% NRC推荐水平的无机和有机形式的铁、铜、锰、锌、硒。试验期为42 d，分试验前期(1～21日龄)和试验后期(22～42日龄)。饲粮中微量元素添加量和实测含量见表3。

表3 试验饲粮中微量元素的添加量和实测含量

1.4 饲养管理

本试验在湖州市海冠农业发展有限公司进行，试验肉鸭采用网上平养，前3 d室内温度维持在32～33 ℃，之后每周降低2～3 ℃，直到室内温度在25 ℃左右。人工开合窗户进行自然通风，饲喂颗粒料，每日3次，自由采食、饮水，按照鸭场常规管理程序进行免疫及其他饲养管理措施。

1.5 样品采集与制备

于试验第21、42日龄时，从每个重复中随机选取1只樱桃谷鸭(每组6只)，禁食12 h后采血5 mL置于促凝管中，37 ℃水浴5 min，3 000 r/min离心10 min制成血清，分装于1.5 mL Eppendorf管中，于-80 ℃冰箱中保存待用。然后进行屠宰，采集肉鸭的左侧胸肌，做好标记后用锡箔纸包好，于-80 ℃冰箱中保存待用。

按照邱家凌[13]的方法分别采集各组饲粮样品200 g，并在每天07:00以重复为单位采集最后3 d的肉鸭粪便样各50 g，混合后以四分法每组各取50 g。饲粮样粉碎过筛后置于封口袋中于干燥处保存，粪便样烘干后粉碎过筛置于封口袋中于干燥处保存。

1.6 测定指标与方法

1.6.1 生长性能

试验开始时称取雏鸭初重，并以重复为单位每周称量1次剩料量，21、42日龄樱桃谷肉鸭在空腹12 h后于次日07:00分别称重，基于记录的生产数据统计并算出各组BW、平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和饲料转化率(FCR)。

1.6.2 肉品质

樱桃谷鸭肉品质参照NY/T 1333—2007进行测定，42日龄时将试验肉鸭放血屠宰后，取左侧胸肌3个不同点测定45 min和24 h的pH。测定滴水损失时，将左侧胸肌切成5 cm×3 cm×2 cm的小块并称重(记为m1)，于4 ℃冰箱中悬挂24 h，擦干水分称重(记为m2)。测定24 h的亮度(L*)、 红度(a*)和黄度(b*)值时，使用SP60系列色差仪(x-rite,美国)测定3个不同点并取平均值。测定蒸煮损失时，取左侧胸肌约30 g称重(记为m3)，放进自封袋置于80 ℃水浴锅中，当中心温度达到75 ℃时，擦掉水分后称重(记为m4)。滴水损失和蒸煮损失计算公式如下：

滴水损失(%)=[(m1-m2)/m1]×100;蒸煮损失(%)=[(m3-m4)/m3]×100。

1.6.3 血清抗氧化指标

严格按照试剂盒(南京建成生物工程研究所)方法测定血清总抗氧化能力(T-AOC，ABTS法)和过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)、铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量。

1.6.4 饲粮、粪便中微量元素含量

采用邱家凌[13]报道的方法对采集的饲粮和粪便样品进行湿法消化，随后使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)测定其中铁、铜、锰、锌、硒等微量元素的含量。

1.7 数据统计分析

使用SPSS 20.0软件的one-way ANOVA程序检验进行单因素方差分析，用Duncan氏法进行多重比较，试验结果用“平均值±标准差”表示，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 复合有机微量元素减量添加对肉鸭生长性能的影响

由表4可知，与ITM组相比，NC组和1/2ITM组肉鸭各阶段BW均显著降低(P<0.05)，1～21日龄和1～42日龄肉鸭ADG均显著降低(P<0.05)，1～42日龄肉鸭FCR显著提高(P<0.05)，而1/2OTM组和1/2ITM+1/2OTM组肉鸭ADG、ADFI和FCR等指标与ITM组均无显著差异(P>0.05)，这恰好说明了低水平复合有机微量元素添加的有效性。与1/2ITM组相比，1/2OTM组各阶段肉鸭BW均显著高于1/2ITM组(P<0.05)，且1～21日龄和1～42日龄肉鸭的ADG显著增加(P<0.05)，1～42日龄肉鸭FCR显著降低(P<0.05)，表明复合有机微量元素的利用率更高。

表4 复合有机微量元素减量添加对肉鸭生长性能的影响

2.2 复合有机微量元素减量添加对肉鸭胸肌肉品质的影响

由表5可知，与ITM组相比，饲粮中不添加微量元素(NC组)显著增加了肉鸭胸肌的滴水损失(P<0.05)，而添加50% NRC剂量的无机微量元素(1/2ITM组)、50% NRC剂量的复合有机微量元素(1/2OTM组)和50%有机+50%无机微量元素(1/2ITM+1/2OTM组)对胸肌滴水损失无显著影响(P>0.05)，表明复合有机微量元素的生物利用率更高。同时，各组间樱桃谷鸭胸肌的pH、肉色(L*、a*和b*值)和蒸煮损失等指标均无显著变化(P>0.05)。

表5 复合有机微量元素减量添加对肉鸭胸肌肉品质的影响

2.3 复合有机微量元素减量添加对肉鸭血清抗氧化能力的影响

由表6可知，21日龄时，与ITM组相比，不添加微量元素或添加50% NRC推荐量的无机微量元素显著降低肉鸭血清中T-AOC及CAT、GSH-Px和T-SOD活性(P<0.05)，并显著增加血清中MDA含量(P<0.05)；除血清GSH-Px活性外，1/2OTM组和1/2ITM+1/2OTM组肉鸭血清抗氧化指标与ITM组无显著变化(P>0.05)，这恰好说明了低水平复合有机微量元素添加的有效性。与1/2ITM组相比，饲粮中添加50% NRC剂量复合有机微量元素替代等量的无机微量元素显著提高了血清T-AOC和CAT活性(P<0.05)，不同程度提高了血清T-SOD、Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和GSH-Px活性，且降低了血清中MDA含量，但差异不显著(P>0.05)，表明复合有机微量元素的利用率更高。

42日龄时，与ITM组相比，NC组和1/2ITM组血清T-AOC和T-SOD活性显著降低(P<0.05)，同时血清MDA含量显著提高(P<0.05)，其余指标均未发生显著变化(P>0.05)；而1/2OTM组和1/2ITM+1/2OTM组血清各项指标却均无显著差异(P>0.05)，这恰好说明了低水平复合有机微量元素添加的有效性。与1/2ITM组相比，等剂量复合有机微量元素全取代显著增加了血清T-SOD活性(P<0.05)，并显著降低了血清MDA含量(P<0.05)，此外血清T-AOC及Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、CAT和GSH-Px等酶活性均有不同程度提高，但差异不显著(P>0.05)，这可能是由于复合有机微量元素的生物利用率更高。

2.4 复合有机微量元素全取代对肉鸭粪便微量元素排泄的影响

由表7可知，与ITM组相比，NC组、1/2ITM组和1/2OTM组肉鸭粪便中铁、铜、锰、锌和硒排泄量均显著降低(P<0.05)，其中1/2ITM组肉鸭粪便中铁、铜、锰、锌和硒排泄量分别较ITM组降低了15.75%、30.83%、14.25%、35.61%和25.79%，1/2OTM组肉鸭粪便中铁、铜、锰、锌和硒排泄量分别较ITM组降低了19.68%、38.40%、17.58%、41.30%和37.83%；1/2ITM+1/2OTM组肉鸭粪便中铁、铜、锌的排泄量分别显著降低了8.86%、13.78%和11.15%(P<0.05)。与1/2ITM组相比，1/2OTM组肉鸭粪便中铜和硒排泄量分别显著降低10.96%和16.36%(P<0.05)，整体而言重金属排泄量从小到大依次为NC组<1/2OTM组<1/2ITM组<1/2ITM组+1/2OTM组

3 讨 论

3.1 复合有机微量元素减量添加对肉鸭生长性能的影响

铁、铜、锰、锌、硒等微量元素参与动物体内众多生化反应，是机体免疫系统、抗氧化系统等的重要组成部分，是维持动物健康和生产性能的必要成分之一[1]，在饲粮中添加微量元素以提高畜禽生产性能的做法由来已久，并且已经带来了巨大的经济效益[14]。众多研究表明，补充高剂量的微量元素可以提高肉鸡和蛋鸡的生产性能、蛋品质以及改善动物机体健康状态[15-17]，这与本试验结果基本一致，与NC组相比，各组的BW以及ADG均显著提高，并且FCR也显著降低。然而，饲粮中添加高水平的微量元素又造成了严重的环境污染问题。目前，比较常见的解决方法便是使用低水平的复合有机微量元素来替代高水平的无机微量元素。本研究结果显示，与ITM组相比，饲粮中添加50%的无机微量元素显著降低了肉鸭的生长性能，而采用50%复合有机微量元素替代后肉鸭BW、ADG、FCR等较对照组均未发生显著变化，且1/2OTM组樱桃谷鸭的生长表现优于1/2ITM组，表明使用低水平复合有机微量元素来替代较高水平无机微量元素在樱桃谷鸭生长性能上并不会造成负面影响，且复合有机微量元素促生长的效果优于等剂量的无机微量元素，这与刘兵[18]、薛颖[11]的研究结果相似，其原因可能是复合有机微量元素结构较为稳定，可通过小肠壁更好地吸收和运输，具有更高的生物利用率[14]，并且可降低微量元素对维生素等生物活性物质的损害，提高动物健康水平以及抗应激能力，从而提高动物的生产性能。

3.2 复合有机微量元素减量添加对肉鸭胸肌肉品质的影响

微量元素是动物体内众多抗氧化酶的辅因子，对肉品质起着非常重要的作用。肉色是影响消费者视觉感受的一个重要决定因素[19]，通常会直接影响消费者的购买决定[20]，有报道指出，L*值与视觉颜色的关联度最大，并且L*值和a*值越大，b*值越小，通常肉色会越好[19-20]。在本试验中，1/2OTM组a*值略微有所提升，这可能是由于胸肌中肌红蛋白的含量、状态所导致[21]，肌红蛋白的重要组成成分之一便是铁元素。另外有研究指出，鲜肉的变色主要与高铁肌红蛋白的形成有关，高铁肌红蛋白是一种铁处于氧化的Fe3+状态的棕色色素，而由SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶以及任何与氧化还原有关的成分所构成的氧化还原系统可通过影响H2O2和O2-的生成来影响Fe3+的生成[21-22]，从而影响肉色。这也证明了复合有机微量元素的生物利用率较高，在机体中的吸收和运输效率较高。

影响肉品质的另一重要因素便是肌肉保持水分的能力，失水过多的肌肉烹饪后会比较干燥，影响多汁性和口感[20]。有报道指出，肌肉保持水分的能力与屠宰后肌肉的温度以及肌肉在酸性条件下部分蛋白质变性有关，在一定程度上与pH呈负相关[19,23]。滴水损失是衡量肌肉保持水分能力的一个重要指标。在本试验中，各组滴水损失在一定程度上有所降低，同时宰后24 h肌肉pH略微有所升高。有研究表明，饲粮中添加硒可降低肉鸡胸肌的滴水损失和蒸煮损失[24]。也有研究指出，较高的滴水损失同蛋白质氧化以及糖原含量增加有关，屠宰时糖原以及氧化肌动蛋白含量较高的肉会产生高滴水损失[25]。这可能是微量元素可以通过影响糖原代谢中的相关酶以及抗氧化物酶的活性来影响肌肉保持水分的能力。

本研究结果表明，不同水平的有机和无机微量元素铁、铜、锰、锌和硒对于肉鸭胸肌pH、肉色、蒸煮损失均不存在显著影响，但饲粮中不添加微量元素会显著降低肌肉持水能力，且使用低水平复合有机微量元素来取代较高水平无机微量元素可在一定程度上略微提高肉鸭肉品质但不存在统计学上的差异。但Sirri等[26]的研究表明，饲喂不同含铜、锰和锌的饲粮对肉鸡的肉品质没有显著影响；Zhu等[12]的研究指出，饲喂不同水平有机和无机铁、铜、锰和锌的饲粮对于肉鸡pH、肉色、滴水损失和蒸煮损失均不存在显著影响，造成这种差异的原因可能与饲粮微量元素的添加形式或添加量有关。

3.3 复合有机微量元素减量添加对肉鸭血清抗氧化能力的影响

T-AOC是用来衡量机体抗氧化能力的综合指标，反映机体中所有抗氧化剂的总和[27]，当超氧自由基攻击生物膜上的多不饱和脂肪酸后便产生脂质过氧化物，MDA便是该过程中的主要产物，因此可通过测定机体中的T-AOC及MDA的含量来直接或间接的评估机体的抗氧化能力[13]。动物机体中超过1/2的酶的活性位点都与微量元素或者离子有关[1]，如SOD的活性中心组成之一便是铁、铜、锰和锌[11]，CAT的活性成分之一是铁，GSH-Px活性中心的重要组成成分之一是硒，由这5种微量元素参与构成的CAT、SOD、GSH-Px等酶系统及机体中的非酶防御系统共同构成了动物机体的抗氧化系统[1]。因此，机体中微量元素的缺乏会导致抗氧化能力的损害[18]。Aksu等[6]指出，与等剂量无机微量元素相比，饲喂添加了有机微量元素铜、锰、锌的饲粮可增强肉鸡血清SOD活性并显著降低MDA含量。Liu等[28]的研究指出，同等剂量下，补充有机微量元素可以提高肝脏中碱性磷酸酶(ALP)、GSH-Px以及Cu/Zn-SOD的活性。薛颖[11]的研究指出，较空白对照组相比，饲粮中添加微量元素可提高蛋鸡血浆中T-AOC，T-SOD和GSH-Px活性，降低血浆中的MDA含量，且同一水平下复合有机微量元素的效果更好。Zhang等[1]的研究结果表明，使用低浓度的复合有机微量元素来替代饲粮中的高水平无机微量元素并不会降低断奶仔猪血清中的T-AOC，CAT和T-SOD活性。这些结果均与本试验结果相似，本研究结果显示，添加复合有机微量元素可提高肉鸭血清中T-AOC，CAT、SOD、GSH-Px活性，降低MDA含量，增强肉鸭的抗氧化能力，使用低水平复合有机微量元素在机体抗氧化能力上可达到与较高水平无机微量元素基本一致的效果，且同等水平下复合有机微量元素对肉鸭抗氧化能力的效果优于无机微量元素。

3.4 复合有机微量元素减量添加对肉鸭粪便微量元素排泄的影响

研究表明，粪便中的微量元素主要来源于2个方面：一是饲粮中未被吸收的超过动物正常生理需要量的外源微量元素，二是已被吸收的通过胆汁随粪便排出的内源微量元素[18]。大量研究指出，粪便中微量元素排泄量与饲粮中的含量呈正相关的关系[29-31]。本试验中，ITM组和1/2ITM组肉鸭粪便微量元素排泄量恰好证明了这一点，而当微量元素水平超过正常生理需要量时，其利用效率便会降低，且大量未被吸收利用的微量元素随粪便被排出体外，因此通过降低饲粮中微量元素的水平可有效降低粪便中的排泄量[32]。有研究指出，使用有机态铜、锰、锌等微量元素来替代无机形式可提高肉鸡肠道吸收效率[33]，同等剂量下与无机形式相比，有机微量元素能够显著增强蛋黄中的铁和铜的水平[11]。Wang等[31]分别使用37.5%、50.0%和62.5%的复合有机微量元素(铁、铜、锰、锌、硒)来替代商业剂量的无机微量元素，结果表明，50%水平的复合有机微量元素可显著降低粪便中铁、铜、锰和锌排放量且对肉鸡血清、肝脏、肾脏、心脏和胰腺等组织中微量元素沉积量均无显著影响。这些研究结果均与本研究结果相似，表明复合有机微量元素的生物利用率更高，吸收效果更好。在肉鸭饲粮中使用低水平的复合有机微量元素来取代较高水平无机元素，在既不影响肉鸭生长性能的前提下，又可达到缓解肉鸭养殖中微量元素过量排放造成的环境污染。

4 结 论

本试验条件下，建议在肉鸭玉米-豆粕饲粮中添加50% NRC推荐剂量的复合有机微量元素来减量取代无机微量元素，既可保持肉鸭正常的生长性能、肉品质和血清抗氧化能力，且能显著降低粪便中铁、铜、锰、锌和硒排泄量。