肉雞集約化養(yǎng)殖的維生素營養(yǎng)與供給

劉宗柱 〈青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 山東 青島 266109〉 曹金黨〈山東海能生物工程有限公司 山東 日照 276800〉

王秀峰 〈山東省諸城市畜牧局 山東 諸城 262200〉 李桂華 〈山東省飼料質(zhì)量檢驗(yàn)所 濟(jì)南 250022〉

維生素是維持動(dòng)物正常生理機(jī)能和新陳代謝不可缺少的微量有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，是養(yǎng)殖動(dòng)物日糧中最早使用和目前最常用的添加劑。隨著近年來動(dòng)物營養(yǎng)生理研究的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到添加維生素在動(dòng)物飼養(yǎng)中的作用不僅僅在于預(yù)防缺乏癥，更重要的意義還在于養(yǎng)殖動(dòng)物的抗逆能力，以減少動(dòng)物發(fā)病機(jī)會(huì)和發(fā)揮最大遺傳潛力。我國商品肉雞養(yǎng)殖的發(fā)展經(jīng)歷了從小規(guī)模大群體向集約化養(yǎng)殖的轉(zhuǎn)變，設(shè)施養(yǎng)殖條件下，對于維生素營養(yǎng)的有效供給也提出了新的要求。

1 對維生素生理作用的新認(rèn)識

最初對維生素的認(rèn)識，大多是從各種維生素的缺乏癥開始的，因而飼料中添加維生素的目的以及各種動(dòng)物的維生素營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)也多是以預(yù)防缺乏癥為基本出發(fā)點(diǎn)。然而，隨著對各種維生素生理機(jī)能的深入研究，人們逐漸認(rèn)識到，除了預(yù)防缺乏癥之外，維生素在養(yǎng)殖動(dòng)物中還具有更重要的作用，并提出應(yīng)對各種維生素的作用進(jìn)行重新評價(jià)。

維生素A最初發(fā)現(xiàn)與動(dòng)物的視覺機(jī)能密切相關(guān)，因而又名視黃醇。后來發(fā)現(xiàn)維生素A具有增強(qiáng)機(jī)體的特異性免疫機(jī)能，延長機(jī)體對抗原的免疫應(yīng)答持續(xù)時(shí)間，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)淋巴細(xì)胞的協(xié)作，加強(qiáng)細(xì)胞的吞噬作用。Niu（2009）等在肉雞日糧中分別添加750、1500和15000IU/kg等不同水平的維生素A，研究不同水平維生素A對肉雞熱應(yīng)激的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)高水平的維生素A可以顯著改善熱應(yīng)激條件下肉雞的增重以及飼料報(bào)酬，并且可以促進(jìn)肉雞在熱應(yīng)激條件下的細(xì)胞免疫與體液免疫反應(yīng)。Akbari等人的研究也發(fā)現(xiàn)，小麥-豆粕基礎(chǔ)日糧中添加10000IU/kg的維生素A可以顯著增加肉雞血液中白細(xì)胞數(shù)量，影響白細(xì)胞分類計(jì)數(shù)。維生素A對于動(dòng)物機(jī)體免疫的重要意義還在于維持動(dòng)物黏膜的完整性，從而使動(dòng)物建立起抵御病原入侵的第一道防線。當(dāng)維生素A相對不足時(shí)，可導(dǎo)致上皮細(xì)胞萎縮、角質(zhì)化或黏液細(xì)胞停止分泌，同時(shí)使上皮細(xì)胞內(nèi)溶酶體增多，引起生物膜不穩(wěn)定，機(jī)體的非特異性免疫功能大為下降，從而增加各種疾病的易感性。

維生素D最初被發(fā)現(xiàn)與動(dòng)物鈣的吸收密切相關(guān)。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)維生素D在機(jī)體免疫系統(tǒng)的激活方面也發(fā)揮了非常重要的作用。Moro等人認(rèn)為在淋巴細(xì)胞的活化和增殖、輔助性T細(xì)胞分化、組織特異性淋巴細(xì)胞歸巢、特定抗體的產(chǎn)生及免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)中，維生素D和維生素A具有核心的調(diào)整作用。在人醫(yī)臨床的研究表明，維生素D與嬰幼兒的免疫機(jī)能狀態(tài)及嬰幼兒呼吸道早期感染具有密切關(guān)系。在作用機(jī)制研究方面，發(fā)現(xiàn)維生素D的受體不僅存在于骨骼、腸道以及腎臟等與鈣磷代謝相關(guān)的組織中，在先天性免疫體系和獲得性免疫體系相關(guān)的細(xì)胞和組織中也存在。

作為與動(dòng)物機(jī)體抗氧化機(jī)能密切相關(guān)的脂溶性維生素，維生素E與動(dòng)物的免疫機(jī)能及生產(chǎn)性能方面的相關(guān)性研究日益引起人們的重視。Ruiz-Feria和Abdukalykova研究發(fā)現(xiàn)，高水平的維生素E可以提供肉仔雞對傳染性法氏囊病的免疫應(yīng)答，這一效應(yīng)與精氨酸具有協(xié)同效應(yīng)。Anilkumar等研究表明，維生素E可以緩解和減輕肉仔雞黃曲霉毒素、赭曲霉素中毒癥的發(fā)生和對其生產(chǎn)性能的抑制。球蟲病顯著抑制肉仔雞的增重以及對新城疫病毒等的免疫應(yīng)答，日糧中添加維生素E可以顯著改善發(fā)生球蟲病的肉仔雞的增重、免疫器官發(fā)育及免疫應(yīng)答。Shahriar等研究發(fā)現(xiàn)，種雞日糧中添加維生素E和菜子油，可以改善種蛋的孵化率，增加種蛋中維生素E含量，延長種蛋的活性保質(zhì)期。

維生素C及多種B族維生素在家禽生產(chǎn)中生物學(xué)功能的新發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，尤其是在提高家禽抗逆能力、抗應(yīng)激及促進(jìn)家禽發(fā)揮最佳生產(chǎn)性能方面，也有許多研究。

2 維生素的最佳需要量

在畜禽養(yǎng)殖實(shí)踐中，營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中所列出的維生素最低需要量僅僅能預(yù)防缺乏癥的發(fā)生，但生產(chǎn)性能并非最佳，突出表現(xiàn)在畜禽抗病能力低下，條件性感染疾病如大腸桿菌病、支原體病等頻頻發(fā)生。事實(shí)上，如今商業(yè)生產(chǎn)中大部分維生素的添加量都為NRC推薦量的5～10倍。尤其是近年來脂溶性維生素對機(jī)體免疫作用的發(fā)現(xiàn)，開始了機(jī)體在獲得最佳免疫性能時(shí)脂溶性維生素添加量的研究。最新試驗(yàn)表明，肉仔雞獲得最佳免疫性能時(shí)的維生素A添加量為17000IU/kg，是NRC的10倍；肉雞日糧維生素A水平為15000IU/kg時(shí)獲得最佳免疫機(jī)能，維生素D水平為1250IU/kg時(shí)，獲得最佳免疫機(jī)能；在日糧中添加150～300IU/kg的維生素E能夠增強(qiáng)機(jī)體的免疫反應(yīng)。

基于以上認(rèn)識，Ole,L.S.提出了最佳維生素營養(yǎng)（OptimumVitaminNutrition,OVN）的新理念，指出，畜禽維生素的營養(yǎng)需求，存在最低需求量和最佳需求量，而不同維生素營養(yǎng)水平下，所飼養(yǎng)動(dòng)物的表現(xiàn)存在差異。

當(dāng)飼養(yǎng)動(dòng)物維生素有效攝入量低于最低需求量時(shí)，發(fā)生維生素缺乏癥的幾率增加；當(dāng)維生素有效攝入量高于最低需求量，但低于最佳需求量時(shí)，可以防止缺乏癥的出現(xiàn)，但在應(yīng)激狀態(tài)下表現(xiàn)為抗逆能力低下；只有維生素?cái)z入量處于最佳需求量時(shí)，才能使動(dòng)物具有良好的抗逆能力，減少發(fā)病幾率，發(fā)揮最佳生產(chǎn)性能。同時(shí)，在最佳維生素營養(yǎng)狀態(tài)下，也可以提高家禽產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)然，過高的維生素添加量，一方面會(huì)造成浪費(fèi)而影響?zhàn)B殖的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面，脂溶性維生素長期過多地添加，也容易引起毒性反應(yīng)。

3 維生素制劑技術(shù)與納米生物科技

我國的維生素產(chǎn)業(yè)起源于20世紀(jì)50年代末，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，以及伴隨著維生素產(chǎn)業(yè)向我國轉(zhuǎn)移的逐步完成，目前我國已成為世界維生素生產(chǎn)中心，也是全世界屈指可數(shù)的能夠合成全部維生素單體的少數(shù)國家之一。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著世界維生素產(chǎn)業(yè)的整合以及我國畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展，我國逐漸成為維生素原料生產(chǎn)的中心、全球最大的出口國和最大的消費(fèi)國；在技術(shù)水平上，相當(dāng)一些維生素原料產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在國際上居于領(lǐng)先地位。

然而，與此不相適應(yīng)的是，我國在維生素制劑技術(shù)方面的研究還相當(dāng)落后，尤其表現(xiàn)在脂溶性維生素制劑的水溶性分散技術(shù)方面。維生素A、D、E等脂溶性維生素由于易氧化，做成制劑時(shí)一般使用明膠作為包被材料，輔以抗氧化劑等經(jīng)噴霧干燥工藝做成微囊粉劑，如果輔以適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣芍苽涑稍谒锌煞稚⒌乃苄晕⒘＃ㄎ⒚准壢橐海鏒SMIP資產(chǎn)有限公司在我國申報(bào)的發(fā)明專利“ZL 00135340.3”。但目前這項(xiàng)生產(chǎn)工藝的核心技術(shù)掌握在帝斯曼（DSM）、巴斯夫（BASF）和羅氏（Roche）等少數(shù)幾家大型外資企業(yè)手中。憑借所掌握的核心技術(shù)以及多年的市場運(yùn)營，這幾家大型公司基本上形成了對維生素產(chǎn)品的市場壟斷。這種壟斷性生產(chǎn)和經(jīng)營，直接導(dǎo)致了維生素產(chǎn)品的定價(jià)話語權(quán)由需方市場向供方市場的轉(zhuǎn)移，這也是2009年國內(nèi)維生素產(chǎn)品價(jià)格變化較大的一個(gè)重要原因。

維生素制劑技術(shù)的發(fā)展趨勢是，利用合適的分散技術(shù)將各種維生素制備成液體制劑，可以通過飲水直接應(yīng)用于養(yǎng)殖動(dòng)物，一方面可以避免粉狀飼料混合均勻度不足以及儲運(yùn)過程中分級而導(dǎo)致群體攝入不均勻的問題，另一方面也可以通過飼料制粒后噴涂工藝添加，從而避免飼料制粒過程中高溫、高濕及高壓對維生素的破壞。

制備液體維生素制劑的關(guān)鍵限制性技術(shù)，在于使疏水性的維生素A、D和E等穩(wěn)定而均勻地分散在水相中。目前，所報(bào)道的制備方法，主要是通過加入乳化劑和其他輔料，利用膠體磨、高壓均質(zhì)機(jī)等對脂溶性維生素進(jìn)行逐級粉碎，需要提供巨大的外加能量來克服分子間的凝聚力，使脂溶性維生素在水中形成微小的油滴。這一制備方法存在的主要問題是，一方面生產(chǎn)過程能耗很大；另一方面，產(chǎn)品質(zhì)量欠穩(wěn)定，容易發(fā)生二次凝聚和分層。

微乳 （Microemulsion,ME） 也稱納米乳（Nanoemulsion），是粒徑小于100nm，由水相、油相、乳化劑和助乳化劑組成的一種熱力學(xué)穩(wěn)定而透明的液體。隨著對微乳的微觀結(jié)構(gòu)、形成理論以及生物學(xué)代謝特點(diǎn)等研究的不斷深入，出現(xiàn)了新型給藥系統(tǒng)——自微乳藥物傳遞系統(tǒng)（Self-microemulsifying drugdeliverysystem,SMEDDS）。微乳作為一種性能優(yōu)良的新型藥物載體，對脂溶性及難溶性藥物具有較好的溶解能力，并且由于表面張力較低而易于擴(kuò)散透過胃腸道上皮細(xì)胞表面的靜水層與細(xì)胞膜接觸，因而具有很高的生物利用度。

國內(nèi)外對微乳體系形成條件的研究表明，藥物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)直接影響微乳體系的形成、穩(wěn)定性以及制備工藝。不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的藥物，需要不同的乳化劑、助乳化劑以及二者合適的配合比例（Km值），這不僅與乳化劑的親水親油平衡值（HLB）有關(guān)，更與乳化劑、助乳化劑的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。對于脂溶性維生素而言，本身分子量比較大，分子大小的尺度一般介于5～6nm。如果制備成粒度不超過50nm的微乳，則意味著不超過10個(gè)分子的維生素分子聚集成微小“油滴”，與乳化劑、助乳化劑分子以及水分子相互作用而構(gòu)成分子自組裝體系，從而形成穩(wěn)定的分子聚合體（aggregates）；復(fù)合脂溶性維生素納米級微乳的形成，則還要涉及到不同種類維生素分子之間的相互作用，更為復(fù)雜。因而，復(fù)合脂溶性維生素納米級微乳的制備，對乳化劑和助乳化劑的要求更為嚴(yán)格。

乳化劑與助乳化劑不合適，或者不能形成微乳，或者形成微乳時(shí)需要外加能量粉碎，或者形成的微乳不穩(wěn)定而發(fā)生二次凝聚、分層。迄今所報(bào)道用于制備各種微乳的乳化劑不下百種，助乳化劑也有十幾種，從其中篩選出適合的乳化劑、助乳化劑的種類以及確定其合適的Km值，是成功制備脂溶性維生素納米微乳及自微乳的關(guān)鍵。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)與山東某生物工程有限公司聯(lián)合攻關(guān)，制備了系列復(fù)合維生素納米級微乳，經(jīng)激光粒度分析儀測定，平均粒徑小于25nm，具有優(yōu)良的水相分散性能和極高的穩(wěn)定性。經(jīng)近百萬羽商品肉雞的臨床實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在改善飼料轉(zhuǎn)化率、提高抗病能力等諸多方面均優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。

4 需要進(jìn)一步研究的其他問題

雖然早就提出了OVN的概念，但維生素營養(yǎng)目前在禽病臨床上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到應(yīng)有的重視。家禽養(yǎng)殖業(yè)主以及從事禽病臨床的獸醫(yī)工作人員，也都認(rèn)可“以防為主，防重于治”的基本原則，但在如何預(yù)防禽病的發(fā)生上，絕大部分都太過依賴于應(yīng)用抗菌藥物預(yù)防，導(dǎo)致化學(xué)藥物在養(yǎng)禽生產(chǎn)中的濫用，耐藥性日益嚴(yán)重。而伴隨著禽病治療成本的增加，對禽病的有效控制也越來越棘手，日益成為影響家禽養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益的主要因素。從最佳維生素營養(yǎng)入手，提高家禽的抗逆能力，減少家禽的發(fā)病機(jī)會(huì)，是確保家禽養(yǎng)殖業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的重要步驟。

目前，各種家禽的最佳維生素含量尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究，商品配合飼料中的維生素實(shí)際含量及其與家禽應(yīng)激條件下需求量的差距也基本未著手研究。隨著商品家禽集約化養(yǎng)殖的發(fā)展，對維生素制劑技術(shù)方面的研究也提出了更高的要求，如何開發(fā)水相分散性能良好、生物利用度高的優(yōu)質(zhì)維生素制劑，以適應(yīng)集約化養(yǎng)殖條件下方便、快捷和集中給藥的需求，也是迫切需要研究的問題。