孟祥光 譯自，Vol.225，№182～194

王祎汀 校 張配配 復(fù)校

植物種子中的磷(phosphorus，P) 約有600 g/kg～800 g/kg 是以植酸[1,2,3,4,5,6-肌醇六氫磷酸酯(1,2,3,4,5,6 myo-inositolhexakis dihydrogen phosphate；IP6)]的形式存在。植酸含有約280 g/kg 的植酸磷，其余的成分為氧和肌醇碳環(huán)。飼料原料含有不同濃度的植酸，從玉米的7 g/kg～8 g/kg 到一些谷物副產(chǎn)品和豆類食物的50 g/kg～60 g/kg。當(dāng)家禽攝入含低濃度二價(jià)陽離子[如鈣(calcium，Ca)] 的混合飼料時(shí)，植酸很容易被消化。然而，在商業(yè)性生產(chǎn)中，家禽營養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)做法是將來自植物種子的植酸與各種陽離子源(如CaCO3、CaHPO4、ZnO 等)同時(shí)添加，形成營養(yǎng)全面的日糧。這種做法的后果是植酸與二價(jià)陽離子同時(shí)存在于家禽的腸腔內(nèi)，因此很容易形成不溶性鹽(通常稱為“植酸鹽”)，從而會降低其他成分的消化率。沉淀主要發(fā)生在腸腔內(nèi)容物具有較高的pH(＞4～5)時(shí)，因此主要與小腸和大腸有關(guān)，而胃腸道中較低的pH 通過質(zhì)子化作用增強(qiáng)了植酸的溶解度。20 世紀(jì)90年代初，對這一問題的實(shí)際解決方案是將微生物植酸酶作為混合飼料的一部分，在植酸到達(dá)有問題的動物腸道后段之前，將其部分去磷酸化。這種去磷酸化作用會大大降低植酸的螯合能力，增加各種營養(yǎng)物質(zhì)，如P、Ca、鈉(natrium，Na)、能量、氨基酸和微量元素的消化率。

植酸酶對提高家禽營養(yǎng)中P 和Ca 的消化率的作用已被普遍接受，已經(jīng)有大量的出版物提供了這些作用的明確證據(jù)。然而，植酸酶對營養(yǎng)物質(zhì)如能量、微量元素或氨基酸消化率的影響，不同的文獻(xiàn)報(bào)告并不一致，也沒有被終端用戶所利用。此外，不同的植酸酶生產(chǎn)商對氨基酸和能量本身的建議大相徑庭，而且隨著添加濃度的提高，改變這些數(shù)值的方法也各不相同。市場上關(guān)于植酸酶的所謂“磷外”效應(yīng)的大部分差異都與不同試驗(yàn)的反應(yīng)差異有關(guān)。這種“反應(yīng)譜”能夠?yàn)橹菜崦干a(chǎn)商提供相當(dāng)大的自由度，他們可以根據(jù)自己的理念和與各產(chǎn)品組合的互補(bǔ)性，為特定的產(chǎn)品選擇積極的或保守的數(shù)值。然而，從科學(xué)的角度來看，最好是用盡可能廣泛的證據(jù)支持決策，以減少發(fā)生錯(cuò)誤的可能性。因此，本文的目的是總結(jié)關(guān)于植酸酶對肉雞氨基酸回腸表觀消化率影響的現(xiàn)有公開數(shù)據(jù)，以便為進(jìn)一步的研究提供一個(gè)基準(zhǔn)，并對植酸酶的價(jià)值進(jìn)行明確的比較。

1 方法和結(jié)果

1.1 數(shù)據(jù)庫建設(shè)和統(tǒng)計(jì)方法

所有發(fā)表的、經(jīng)同行評審的、報(bào)告植酸酶本身對肉雞氨基酸回腸表觀消化率影響的論文(n ＝24) 都被收錄并用于本次薈萃分析。被排除的論文包括那些報(bào)告使用植酸酶對閹割公雞和非肉雞品種的影響以及采用總腸道收集方法評估影響的論文(合計(jì)只有4～5 篇)。所有被納入的論文都使用了肉雞，通常在21～28 日齡，并使用帶有消化率標(biāo)記物的回腸采集法評估消化率。數(shù)據(jù)從每篇論文的相關(guān)表格中轉(zhuǎn)錄到Excel 文檔中，然后用美國SAS公司的JMP V.12.2.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析采用混合模型，將試驗(yàn)(唯一的出版物代碼)作為隨機(jī)變量，并酌情包括其他相關(guān)的解釋因素(appropriate variable)。為了清楚起見，本文將植酸酶的活性單位用FYT/kg 表示，其中一個(gè)植酸酶活性單位被定義為在pH 5.5 和37 ℃條件下，每分鐘從0.005 mol/L植酸鈉中釋放出1 mol 無機(jī)磷酸鹽所需酶的數(shù)量。不同的植酸酶生產(chǎn)商提供的單位定義略有不同，可能會用FYT/kg 或FTU/kg 來描述植酸酶(這些是同義的)。就絕對數(shù)字而言，本文沒有進(jìn)行“單位校正”，所有單位都直接取自同行評議的論文。在引用FTU/kg 而不是FYT/kg的地方，術(shù)語被改為標(biāo)準(zhǔn)的FYT/kg，以避免混淆。此外，人們普遍認(rèn)為植酸酶活性單位并不能深入了解其在動物體內(nèi)的功效，基本上只能作為質(zhì)量控制檢查和監(jiān)管目的而發(fā)揮作用。然而，它們?yōu)楸疚奶峁┝艘粋€(gè)方便的交叉植酸酶比較，因此在此詳細(xì)說明。

1.2 數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)

表1 列出了關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫的特征。絕大多數(shù)關(guān)于植酸酶對肉雞氨基酸回腸表觀消化率影響的論文是在1996 年到2006 年這10 年間發(fā)表的(745 個(gè)觀察數(shù)據(jù)中的520 個(gè))，來自最近10 年發(fā)表論文的新數(shù)據(jù)集比較少。玉米是所涉及研究中使用的最主要的谷物(745 次觀察中的413 次)，豆粕(soybean meal，SBM)是各種試驗(yàn)中使用的主要蛋白質(zhì)原料(745 次觀察中的312 次)。其他使用頻率較高的飼料成分包括油菜籽或菜籽粕(n ＝68)、大米或小麥的副產(chǎn)品(n ＝141)、玉米酒糟(n ＝42)和小麥(n ＝66)。在植酸酶對氨基酸回腸表觀消化率影響的觀察結(jié)果中，約有三分之一是在使用單種飼料原料的半合成日糧中確定的，其余的觀察結(jié)果來自于基本上營養(yǎng)全面的全價(jià)日糧。用于測定氨基酸消化系數(shù)的消化率標(biāo)記物是二氧化鈦(TiO2；n ＝101)、氧化鉻(CrO2；n ＝260) 或酸性不溶灰(acid insoluble ash，AIA；n ＝384)。表2 列出了試驗(yàn)日糧中的P、Ca 和植酸磷的濃度。在所有日糧中，P 的平均濃度為0.61%，最低和最高的分別為0.20%和1.83%；Ca 的平均濃度為0.73%，最低和最高的分別為0.04%和1.30%；最后得到的Ca 與P 比值的平均值為1.3 ∶1，最小值和最大值分別為2.8 ∶1 和0.1 ∶1；最后，植酸磷的平均濃度為0.37%，最低和最高值分別為0.14%和1.56%。

2 植酸酶對氨基酸回腸表觀消化率的影響：總體反應(yīng)

植酸酶對氨基酸表觀回腸消化率的影響見表3。對照組日糧(或飼料原料)中氨基酸的平均消化系數(shù)為0.80，植酸酶的添加(與劑量無關(guān))使其平均增加4.1%(0.80～0.84；P＜0.001)。盡管所有氨基酸的消化率都因添加植酸酶而提高，但這一比例從蛋氨酸(methionine，Met) 的1.3%到半胱氨酸(cysteine，Cys) 的7.2%不等。圖1顯示了對照組日糧中氨基酸消化率和對植酸酶的平均反應(yīng)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)顯著的(R2=0.70；P＜0.001)二次擬合關(guān)系，即植酸酶對氨基酸固有消化率較高的日糧或原料的影響較低。最佳擬合(二階)多項(xiàng)式的方程式為：

添加植酸酶后氨基酸消化率的變化(%) ＝34.123348－ (36.864518×C) ＋(33.73978×(C－0.78847)2)

式中：C 是對照組日糧中氨基酸的消化系數(shù)。簡單地說，當(dāng)對照組日糧中氨基酸的消化系數(shù)在0.50～0.73 時(shí)，植酸酶產(chǎn)生的平均效果約為10%；而當(dāng)日糧氨基酸的固有消化系數(shù)為0.86～0.95 時(shí)，添加植酸酶的效果只讓氨基酸的消化率提高2%左右。

添加植酸酶對氨基酸消化率的反應(yīng)在所有試驗(yàn)中并不恒定(數(shù)據(jù)未顯示)，而是從Amerah 等(2014) 獲得的14%左右到Sebastian 等(1997) 得到－ 0.7%，不過這種影響部分可以用以上介紹的關(guān)系解釋。在Amerah 等(2014)的研究中，氨基酸的平均消化系數(shù)為0.73，而在Sebastian 等(1997)報(bào)告的試驗(yàn)中，這一系數(shù)為0.86。

2.1 植酸酶的添加量對氨基酸回腸表觀消化率的影響

如表1 所述，現(xiàn)有的報(bào)告反應(yīng)了植酸酶的不同添加濃度(500 FYT/kg～2000 FYT/kg)。圖2 顯示了植酸酶的添加水平和氨基酸回腸表觀消化系數(shù)之間關(guān)系的簡單圖形。將植酸酶的添加水平從500 FYT/kg 提高到1 000 FYT/kg，導(dǎo)致氨基酸消化率的變化從約3%增加到約5%。將添加濃度提高到1 000 FYT/kg 以上，氨基酸消化率沒有進(jìn)一步變化。這種關(guān)系對于必需氨基酸(essential amino acids，EAA)和非必需氨基酸(non-essential amino acids，NEAA) 都是相同的(未顯示)。此外，個(gè)別對照組日糧中氨基酸的消化率有影響(圖2)，對植酸酶更強(qiáng)的反應(yīng)一般與氨基酸固有的低消化率有關(guān)。應(yīng)該注意的是，對2 000 FYT/kg添加水平的反應(yīng)在數(shù)量上很小，且也與對照組日糧氨基酸具有相對較高的消化率有關(guān)。

然而，植酸酶的添加水平從1 000 FYT/kg到1 200 FYT/kg，氨基酸消化率的變化有一個(gè)明顯的平穩(wěn)期，消化率提高的大部分是在添加水平介于500 FYT/kg～1 000 FYT/kg 時(shí)。

2.2 消化率標(biāo)志物的影響

本次薈萃分析所涉及的24 個(gè)試驗(yàn)采用了三種可供選擇的消化率標(biāo)志物，分別為CrO2、TiO2或AIA(表1)。利用AIA 為標(biāo)記物的試驗(yàn)測得的肉雞AA 回腸消化系數(shù)(平均值為0.77) 低于將CrO2用作標(biāo)記物的試驗(yàn)的測定值(平均 值為0.84)(P＜0.01)，以TiO2為標(biāo)記物的試驗(yàn)測得的值居兩者之間。有趣的是，在利用AIA 的試驗(yàn)中，在植酸酶的作用下，氨基酸消化率的提高幅度(P＜0.05) 高于用其他標(biāo)志物的試驗(yàn)的測定值。當(dāng)使用AIA時(shí)，植酸酶對氨基酸回腸消化率的平均效果是+6.1%，使用TiO2時(shí)是+3.8%，使用CrO2時(shí)是+2.2%。這支持了以前的觀察，即氨基酸回腸消化率低的日糧對補(bǔ)充酶有最高的反應(yīng)。

2.3 與回腸磷消化率和植酸磷消失有關(guān)的氨基酸反應(yīng)

本次薈萃分析中的大多數(shù)試驗(yàn)除了報(bào)告氨基酸的消化率外，還報(bào)告了P(以及在較小程度上也報(bào)告了Ca) 的回腸消化系數(shù)(表4)。在對照組中，P 的回腸表觀消化系數(shù)為0.52，在植酸酶組中，該系數(shù)提高到0.62(+23.1%)(P＜0.001)。這意味著相對于各種對照組日糧，(涵蓋整個(gè)數(shù)據(jù)庫的)可消化P 平均增加了0.64 g/kg。植酸酶對P 回腸消化率的影響在不同的試驗(yàn)中差異很大，最小和最大的反應(yīng)分別為－ 5%和+74%。植酸酶對P 回腸消化率的影響受Ca 與P 比值的強(qiáng)烈影響，當(dāng)Ca 與P 比值從0.8 ∶1 左右增加到2 ∶1 時(shí)，植酸酶的作用急劇下降(注意這是總Ca 與總P 的比值，不是Ca 與可用P 的比值)。

植酸酶對P 消化率的影響存在很大的差異，因此探討P 反應(yīng)的大小與對氨基酸的相應(yīng)影響之間的關(guān)系是可能的。作為擬合P 對植酸酶的反應(yīng)與氨基酸對植酸酶的反應(yīng)的一種替代方法(這種關(guān)系具有極強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)，考慮了日糧中植酸的含量，并估計(jì)了對植酸降解的比例，假設(shè)所有被釋放出的P 來自植酸水解。例如，在一項(xiàng)試驗(yàn)中，日糧中的植酸磷含量為0.30%，P 的回腸消化率隨植酸酶釋放0.15%的P 而增加，那么植酸的消失/降解被認(rèn)為是50%。圖3 列出了這種關(guān)系。當(dāng)使用混合模型，并將每項(xiàng)試驗(yàn)代碼作為隨機(jī)變量，植酸磷的消失作為解釋變量時(shí)，該模型的R2為0.57(P＜0.001)，即植酸磷的水解程度和P 的“產(chǎn)量”與植酸酶對氨基酸回腸消化率的影響幅度直接相關(guān)。有趣的是，隨著植酸磷的水解(圖3；X 軸上從左到右)，與色氨酸(tryptophan，Trp) 或蛋氨酸(methionine，Met) 等相比，半胱氨酸(cysteine，Cys)、絲氨酸(serine，Ser)、甘氨酸(glycine，Gly)、丙氨酸(alanine，Ala)和蘇氨酸(threonine，Thr)的消化率提高更多。

2.4 植酸磷、Ca 和P 濃度對氨基酸消化率和植酸酶反應(yīng)的影響

對照組日糧中植酸磷的濃度與日糧中的氨基酸消化率呈負(fù)相關(guān)(P＜0.001)(圖4)。在對照組中，Ca 或P 本身不會影響氨基酸的回腸表觀消化率(P＞0.05)，但氨基酸消化率與Ca 與P 比值之間存在負(fù)相關(guān)(P＜0.001)。隨著Ca 與P 比值的增加，氨基酸的消化率顯著降低。植酸磷濃度不會影響植酸酶對氨基酸回腸表觀消化率的總體作用(P＞0.05)。

未完，待續(xù)。