抗營養物質植酸對家禽日糧的影響

摘 要：作為日糧中的一種抗營養物質，植酸會對家禽生產產生巨大負面影響。本文通過植酸對動物營養帶來的挑戰、其能夠結合日糧中的礦物質、影響蛋白質消化率并可造成養分內源性損失的機理進行了分析，同時提出通過提高植酸酶的添加水平來提高經濟效益。

關鍵詞：植酸；家禽；高劑量植酸酶；經濟效益

植酸在降低植物性飼料組分中有效磷的作用已得到廣泛的認可，因此使用植酸酶來釋放植酸磷和降低飼料成本已非常普遍。但是作為家禽日糧中的一種抗營養物，植酸所產生巨大負面影響的機理尚不十分清楚；通過在日糧中添加高劑量的合適的植酸酶來消除植酸的負面影響，以大幅度地提高生產性能和經濟效益，其機理也并不很清楚。

植酸鹽有時也被稱為肌醇六磷酸鈣鎂、植酸，是種子中磷的主要貯存形式，且也是一種含有鉀、鎂和鈣的復合物的一部分。植酸最初被認為是種子萌發過程中重要的磷源，目前還已知植酸的存在在減少萌發過程中的氧化應激以及防止植物胚胎死亡上發揮著重要的作用。

1 植酸帶來的挑戰

然而，植酸已向動物營養學提出了挑戰。植酸最初被認為是一種極有價值的潛在磷源，通過有針對性地使用植酸酶可以使其變得有價值。最近幾年，研究重點已經轉向植酸在動物消化道內的抗營養作用。

植酸的這種抗營養作用很明顯，生產性能的顯著下降可明確證明這一點，如圖1，用0～21日齡肉雞對常規谷物（含高水平的植酸）和基因修飾谷物（含低水平的植酸）進行了比較。

在豆粕型日糧中，未進行基因修飾的谷物中的植酸含量能使飼料轉化效率（Feed Conversion Ratio，FCR）降低4.6 %，而在大麥型日糧中則使增重（Bodyweight Gain，BWG）降低5.0 %。

植酸的這種負面影響有多種作用模式，不過所有模式均會降低日糧中重要營養物質的消化率和利用率。其中最重要的是植酸分子能結合腸道中的蛋白質和其他礦物質，這不僅會導致它們較低的利用率，而且會引起家禽產生有害的內源性反應。

2 能夠結合礦物質

大部分的這種結合作用歸因于植酸分子在溶液中本身就帶有負電荷，即使在pH值較低的胃和肌胃的分泌液中。

此外，隨著pH值升高這種負電荷會增加，因此當植酸從酸性的胃到中性的后腸穿過消化道時，會增加其與正電荷陽離子（主要是二價陽離子，如Ca2+、Zn2+、Cu2+）的反應能力。

這些相互作用的最終結果是形成穩定的鹽，然后從溶液中沉淀析出。

即使植酸對陽離子如Cu2+和Zn2+有很強的親和力，但在家禽營養中其對Ca2+的分子親和力最受關注。例如，研究表明當日糧中植酸P水平從0 %增至0.25 %時（后者水平大約相當于在標準的玉米-豆粕型日糧中的植酸濃度），肉雞對日糧Ca2+的需求會從0.60 %增至0.95 %。

當在通過應用不斷遞增的植酸酶劑量評估逐漸遞減的植酸所產生的影響時，植酸對其他礦物質的影響也可觀察到。例如，圖2顯示了當向同一種日糧中添加700、 1 400和2 100 FTU/kg（標準劑量為300 FTU/kg）的商用植酸酶（Qumtum Blue）時，蛋黃硒含量是如何增加的。

3 影響蛋白質的利用率

由植酸導致的日糧蛋白質消化率下降是通過不同的作用模式發生的，體外研究表明pH值介于0.8～2.8之間時植酸的存在會降低胃蛋白酶的活性。

由于胃內容物的pH值通常是2～3，胃蛋白酶活性的下降隨后可能會導致在消化過程的酸化階段中蛋白質最初的分解率降低，從而導致蛋白質的總體消化率下降。雖然，這種較低的蛋白酶活性可通過在胃中產生更多的前體（蛋白酶原）得到克服，但植酸的存在也會直接降低蛋白質的可溶性和隨后的消化率。

當飼料蛋白質（低pH值時帶正電荷）與植酸（帶負電荷）發生結合并隨后發生共同沉淀時，這種情況就會發生。

最后，植酸的存在能降低細胞中Na+/K+泵的活性，后者對腸壁吸收氨基酸非常重要。

4 內源性損失

蛋白質消化率的降低還會對家禽產生進一步的負面影響。十二指腸中未消化蛋白質水平的升高會增加胃泌素和膽囊收縮素的分泌，刺激胃產生額外的鹽酸和胃蛋白酶原，從而減緩胃的排空速度。

如，研究表明當飼喂含高水平植酸的日糧時，7日齡和21日齡肉雞肌胃內容物的pH值明顯較低。

結果是內源性損失大幅度增加。大量的碳酸氫鈉不得不進行分泌并進入十二指腸來降低腸道內容物的pH值，同時對腸道黏膜的額外刺激作用會導致產生更多的黏液以維持對腸道的保護水平。

5 植酸的消除方法

植酸的抗營養作用對動物生產性能影響的最明顯表現可在用“超劑量”添加植酸酶有效消除植酸負作用的試驗中見到。

圖3的結果來自多個評價肉雞飼喂陽性對照日糧（Positive Control，PC；提供足量礦物質）、陰性對照日糧（Negative Control，NC；標準添加量的植酸酶，較低的礦物質水平）或在NC中逐步提高強化型大腸桿菌植酸酶（Quantum Blue）水平的試驗日糧后校正體重FCR的試驗結果。

不是所有的植酸酶在胃的pH環境中都有充分的活性或能持續降解植酸直至消除——即超劑量添加是有效的。

然而，圖3的結果清楚地顯示，Quantum Blue植酸酶通過消除植酸的負面影響而給生產性能帶來的益處，遠超出了添加單個礦物質所產生的效果（添加標準劑量的植酸酶產生的功效相當于陽性對照的生產性能）。

6 經濟效益

飼料轉化率上的凈效應比采用陽性對照日糧或添加標準劑量Quantum Blue植酸酶高出4個點，相當于每噸飼料的成本可以節約4～6歐元。這是一個具有深遠影響的效益，據估計植酸的抗營養作用每年將使全球單胃動物飼料行業損失20億歐元。

同樣，毫無疑問，隨著人們越來越意識到植酸對家禽生產性能和生產利潤的影響，也會逐步意識到用高劑量的植酸酶消除植酸負面影響的重要性。

專門開發能最大程度降解植酸的商用植酸酶（如Quantum Blue），還將有助于確保終端用戶能夠獲得持續的效果，這對超劑量使用植酸酶以及挽救當前抗營養因子植酸造成的收益損失極為重要。

原題名：The impact of phytate as an anti-nutrient in poultry diets（英文）

原作者：Gilson Gomes博士