有機鐵對豬生長性能影響的Meta分析

丁浩軒 張 倩 馮 杰

(浙江大學飼料科學研究所，浙江省動物營養重點實驗室，杭州 310058)

微量元素鐵參與氧氣轉運、電子傳遞和DNA合成等重要代謝過程，飼糧中鐵元素的缺乏易造成動物缺鐵性貧血(IDA)[1-2]。IDA引起的動物生長性能下降是仔豬飼養中常見的營養問題[3]。在動物營養領域中，非血紅素鐵通常根據鐵源的配體分為有機鐵和無機鐵[4]。飼糧中外源添加鐵補充劑已被用于預防和治療豬的鐵缺乏癥，但不同的鐵源在促進仔豬生長方面存在差異[5-6]。研究表明甘氨酸亞鐵在促進動物生長性能方面比硫酸亞鐵更有效[7-8]。然而，也有報道指出在飼糧中添加有機鐵并沒有表現出優于無機鐵的促進豬生長的效果[9-10]。盡管飼糧中添加同劑量的有機鐵或無機鐵對豬生長性能的相關研究很多，但結果可能因遺傳因素、管理水平、飼糧配比等多方面的原因并未表現出一致性。在本研究中，我們使用了循證醫學的原理和方法，總結了20年來飼糧中添加相同劑量的有機鐵或無機鐵對豬生長性能[平均日增重(ADF)、平均日采食量(ADFI)和增重耗料比(G/F)]影響的研究文獻，應用Meta分析系統量化了有機鐵對豬生長性能的影響，以期為有機鐵在生豬養殖中的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 檢索策略

本文Meta分析遵循《系統評價和Meta分析首選報告項目》的指南，并參照非反芻動物Meta分析方法[11-13]，檢索了從2001年1月1日至2020年12月31日在CNKI、PubMed和Web of Science數據庫中發表的有機鐵或無機鐵對豬生長性能影響的相關論文。完整的搜索方法如表1所示。此外，我們對相關綜述和被引參考文獻進行查閱，以盡可能納入有機鐵在豬上應用的相關研究。

表1 檢索策略

1.2 納入和排除標準

如果研究符合以下納入標準，則認為該研究合格：1)繁殖背景為普通商品豬；2)對照組和處理組的飼糧組成僅鐵來源不同；3)該研究是一項隨機對照試驗；4)有機鐵在文獻中有明確說明；5)文獻清楚地說明了斷奶仔豬和育肥豬的初始體重；6)發表在同行評審期刊上。排除標準如下：1)飼糧中沒有有機鐵補充劑；2)非適宜補充劑量的研究；3)鐵的來源不是一個單一的變量；4)缺乏對照組的研究；5)鐵源非飼糧中添加；6)用于妊娠母豬的相關研究；7)用于哺乳仔豬的相關研究；8)沒有關于生長性能的相關研究；9)研究沒有區分豬的生長階段。由2名獨立的研究人員根據納入和排除標準對檢索到的論文進行篩選，并納入符合標準的論文。然后，研究人員檢查所選文獻之間是否存在差異。最終，研究人員從符合條件的論文中提取數據進行Meta分析。

1.3 數據提取與質量評估

從每個納入的論文中檢索以下信息：作者信息(第一作者、發表年份、國家/地區)、鐵源、添加劑量、生長階段(斷奶仔豬、生長育肥豬)、所選組的樣本大小、遺傳背景、初始體重、試驗時間、生長性能(ADG，ADFI和G/F)以及相應的標準差(SD)。如果選擇的文獻沒有指明標準差，則根據文獻中的方法計算組內標準差[13-14]。由2名獨立的研究人員根據“合并報告標準聲明”中所述標準和Cochrane Collaboration工具來評估偏倚風險[11,15]。

1.4 統計分析

通過RevMan 5.4進行數據分析[16]，將ADG、ADFI和G/F的分布繪制成森林圖，并使用隨機效應模型計算平均差(MD)和95%置信區間(CI)的估計值[13]。I2統計量用于定量估計不同文獻間的異質性[17]，I2>50%且異質性檢驗P<0.10被認定為存在顯著異質性。存在顯著異質性時，通過亞組分析尋找異質性來源。漏斗圖用于評估發表偏倚[13]。

2 結果與分析

2.1 文獻匯總信息與發表偏倚

在CNKI、PubMed和Web of Science數據庫中共檢索到478篇相關文獻(2001年1月1日至2020年12月31日發表)，其中19篇文獻(1 380頭豬的數據)符合條件納入Meta分析。表2中展示了納入文獻的基本信息，共有16篇外文文獻[3-4,7-10,18-24,26-28]和3篇中文文獻[25,29,30]。在選定的19篇文獻中，13篇是關于斷奶仔豬的，6篇是關于生長育肥豬的。相關研究來自美國、巴西、中國和奧地利。相關研究使用了甘氨酸鐵、蛋白鐵、蛋氨酸鐵等形式的有機鐵。斷奶仔豬的有機鐵劑量范圍為25～150 mg/kg，生長育肥豬的有機鐵劑量范圍為50～131 mg/kg。斷奶仔豬的最小初重為6.00 kg，最大初重為9.63 kg。生長育肥豬的最小初重為18.00 kg，最大初重為61.20 kg。圖1-A顯示了研究質量評估，分配方法隱藏和實施參與者雙盲法被明確指出并標記為低偏倚風險。結果評估盲法沒有報道，所以我們將風險定義為不明確。8篇文獻未詳細描述試驗動物分組方法，在隨機分配方法中存在高偏倚風險。其他偏倚風險包括了有機鐵具體種類、動物種屬、飼糧配方等因素。在這項研究中，漏斗圖被用來評估所有關于有機鐵研究的指標的發表偏倚。如圖1-B和圖1-D所示，ADG和G/F漏斗圖是基本對稱的，這意味著ADG和G/F沒有觀察到發表偏倚。生長育肥豬的ADFI漏斗圖(圖1-C)表現出不對稱性，可能存在發表偏倚、樣本量少等因素干擾。

表2 納入文獻的基本信息

圖1 偏倚風險評價與發表偏倚評估

2.2 有機鐵對豬ADG的影響

如圖2所示，與無機鐵相比，飼喂相同劑量有機鐵的斷奶仔豬的ADG提高了7.97 g/d[95% CI:(-0.40，16.34)]，具有高度異質性(異質性檢驗P<0.01，I2=90%)。與無機鐵相比，飼喂相同劑量有機鐵的生長育肥豬的ADG提高了25.07 g/d[95% CI:(-15.43，65.58)]，異質性較高(異質性檢驗P<0.01，I2=85%)。總體來看，從斷奶到出欄階段，飼糧中添加相同劑量的有機鐵相比于無機鐵，能夠使豬的ADG提高13.16 g/d[95% CI:(4.47，21.84)，異質性檢驗P<0.01，I2=90%]。I2統計量檢驗結果顯示斷奶仔豬和生長育肥豬的ADG存在顯著異質性。我們尋找了不同文獻中異質性的來源，并進行了亞組分析。在圖3中，在低異質性的情況下，有機鐵組的ADG依然表現出優于無機鐵組。亞組分析排除了異質性的干擾，且研究結果表現出了一致性。

圖2 有機鐵與無機鐵對豬ADG比較的森林圖

圖3 亞組分析后有機鐵與無機鐵對豬ADG比較的森林圖

2.3 有機鐵對豬ADFI的影響

如圖4所示，與無機鐵相比，飼喂相同劑量有機鐵的斷奶仔豬ADFI提高了2.03 g/d[95% CI:(-7.47，11.52)]，表現出了高異質性(異質性檢驗P<0.01，I2=83%)。與無機鐵相比，飼喂相同劑量有機鐵的生長育肥豬的ADFI提高了66.13 g/d[95% CI:(27.38，104.88)]，表現出了低異質性(異質性檢驗P=0.93，I2=0%)。總體來看，從斷奶到出欄階段，飼糧中添加相同劑量的有機鐵相比于無機鐵，能夠使豬的ADFI提高5.30 g/d[95% CI:(-4.28，14.87)]。生長育肥豬的ADFI表現出低異質性，低異質性意味著有機鐵在生長育肥豬采食量的研究中均表現出了促進的效果，且相關研究結果較為統一。而斷奶仔豬的ADFI表現出了高異質性，我們對斷奶仔豬的ADFI進行了異質性原因探究，并進行了亞組分析。在圖5中，與無機鐵相比，飼喂相同劑量有機鐵的斷奶仔豬的ADFI提高了2.79 g/d[95% CI:(-3.49，9.07)，異質性檢驗P=0.08，I2=41%]。在低異質性情況下，有機鐵對斷奶仔豬的ADFI相比于排除異質性前表現出了更好的促進效果。

圖4 有機鐵與無機鐵對豬ADFI比較的森林圖

圖5 亞組分析后有機鐵與無機鐵對豬ADFI比較的森林圖

2.4 有機鐵對豬G/F的影響

如圖6所示，與無機鐵相比，飼喂相同劑量的有機鐵提高了斷奶仔豬的G/F[MD=0.01，95% CI:(0.00，0.02)，異質性檢驗P=0.02，I2=49%]。飼喂有機鐵的生長育肥豬的G/F與無機鐵組相比無顯著差異[MD=0.00，95%CI:(-0.01，0.01)，異質性檢驗P<0.01，I2=91%]。此外，飼喂相同劑量的有機鐵和無機鐵在斷奶到出欄階段的G/F沒有顯著差異[MD=0.01，95% CI:(-0.00，0.01)，異質性檢驗P<0.01，I2=82%]。I2統計量檢驗結果顯示生長育肥豬的G/F存在異質性。我們尋找了不同文獻中異質性的來源，并進行了亞組分析。在圖7中，亞組分析排除了異質性的干擾，且研究結果表現出了一致性。

圖6 有機鐵與無機鐵對豬G/F比較的森林圖

圖7 亞組分析后有機鐵與無機鐵對豬G/F比較的森林圖

3 討 論

有機鐵是指鐵與蛋白質、氨基酸、有機酸等有機絡合體通過共價鍵或離子鍵形成的絡合物或螯合物，其具有易消化、增強免疫、抗氧化等優勢，逐步在微量元素市場占據一席之地[31]。在目前有機鐵和無機鐵對豬生長性能影響的研究中，由于生長階段、養殖環境、飼料配方、管理水平等多方面因素導致了各個研究結果并不完全一致。傳統的文獻綜述(非Meta分析)會匯集大量獨立的相關研究文獻，但可能會因作者的研究興趣和寫作方向得出差異化的結論。為了定量傳統文獻綜述的描述性表達，Meta分析應運而生并在基礎醫學、生態環境、公共衛生等領域得到廣泛采用[32]。Meta分析能夠系統提煉現有文獻的研究數據，并對原始數據進行二次整合，以期得到大數據視角下定量的研究結論。本文通過Meta分析對近20年有機鐵較無機鐵對于豬生長性能影響的相關研究進行匯總。

Meta分析表明，飼糧中添加相同劑量的有機鐵替代無機鐵能提高斷奶仔豬和生長育肥豬的ADG。有機鐵對豬體重增長的促進效果可能是通過改善豬對鐵的吸收效率來實現。腸道對鐵源的吸收與二價金屬轉運載體有關，不同配體組成的有機鐵相較于無機體具有更高的生物利用率[33]。有機鐵快速通過轉運載體進入機體，參與血紅蛋白和肌紅蛋白的合成，并有助于豬肉色澤的改善[3,21,31]。此外，進入機體的鐵還會參與含鐵酶的合成，增強了抗氧化酶的活性，并在斷奶、高溫和換料等應激條件下具有藥效學特性[1,34]。此外，腸道中鐵源的存在形式直接影響了機體對于鐵的吸收轉運。研究發現，有機鐵化學性質穩定，中性電荷可減輕礦物質的拮抗作用，并降低飲食中抗營養因子如植酸和草酸的影響[10,35]。Meta分析結果強調了有機鐵對斷奶仔豬和生長育肥豬采食量的改善效果。豬的采食量受到了遺傳因素、環境變化、養殖方式、飼料配方等多方面原因的影響。動物營養研究中很少涉及飼糧感官評定，有機鐵對于豬適口性的影響缺乏相關研究。然而，在富鐵面包感官評定中，研究指出面包中添加有機鐵能夠有效提升口感[36]。我們尤其需要關注有機鐵在生長育肥階段對豬采食量的增益效果。生長育肥豬采食量的提高是增加豬肉產量的直接手段，并能進一步提升畜牧企業的經濟效益。本研究進行的Meta分析表明，在飼糧中補充相同劑量的有機鐵比無機鐵表現出更好的生長性能，可能是由于有機鐵具有較高的生物利用度、優異的化學穩定性以及消除氧化應激作用等。

在本研究中，異質性主要來源于有機鐵源、生長階段、遺傳多樣性、飼養環境和管理技術。我們進行了亞組分析來降低異質性。ADG、ADFI、G/F的異質性是由于相應的MD與綜合估計值之間存在相當大的差異。異質性不影響最終結果的方向和意義[13]，試驗整體結果在低異質性情況下依然符合預期。生長育肥豬在ADFI中體現的低異質性也值得我們關注，這表明有機鐵對生長育肥豬采食量的提升得到了多篇文獻的支撐。在兼顧經濟利益、生長性能、環境保護等多方面因素下，可以考慮有機鐵和無機鐵搭配使用。本研究也存在一定的局限性。由于需要控制變量，本文的Meta分析僅探討了飼糧中補充相同劑量有機鐵或無機鐵對豬生長性能的影響。根據目前的數據來看，本文并不能得出有機鐵在豬飼糧中的最適宜添加劑量，在實際使用中可以考慮豬的生長階段、有機鐵源的配體、投入成本等因素對添加劑量進行綜合權衡。斷奶仔豬樣本納入中國本土的研究較少，且分布地點、養殖品種、管理水平等各不相同，因此，有機鐵對斷奶仔豬生長的促進效果可能存在一定偏差。在本研究中，我們使用合并標準差作為組內標準差，這可能受自由度和均值標準差的影響。估計組內標準差的方法是可行的，適用于報告均值標準差和P值的近似估計[13-14]。我們希望動物營養學研究人員愿意將標準差納入文獻中，這將更好地反映數據離散程度。此外，Meta分析作為綜合定量分析文獻的方法由于相關研究數據報道不充分仍較少應用于動物營養領域[32]，該方法的應用能夠為動物試驗設計提供宏觀數據支持，并促進添加劑產品價值的定量評價。因此，有必要進一步強化Meta分析在動物營養學領域的應用，這將會有助于動物營養學在大數據化時代的高速發展。總而言之，這些分析結果說明了在豬飼糧中推廣使用有機鐵的重要性，更為有機鐵代替無機鐵提供了定量參考。

4 結 論

Meta分析顯示，在飼糧中補充有機鐵代替相同劑量的無機鐵是一種可行的選擇，這可以改善豬的ADG和ADFI。本文為Meta分析在動物營養領域的應用提供了一個新的思路，這將有利于定量綜合評價有機微量元素的價值。