飼料中去除礦物添加劑對豬糞中礦物元素含量及化學形態(tài)的影響

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目前普遍認為飼料是畜禽糞便中銅、鐵、鋅、錳等礦物元素污染的源頭。如何減排礦物元素的同時促進豬生長，即合理減排，成為全球普遍關注的熱點之一。基于玉米等植物性飼料原料中銅、鐵、鋅、錳等礦物元素利用率低、其含量不予考慮、飼料配制時需額外補充礦物添加劑的動物營養(yǎng)學理論，為了促進豬的生長，人們配制飼料時常常額外補充無機或有機礦物添加劑［１］。此舉無疑會增加飼料中礦物元素的含量，導致畜禽糞便中礦物元素含量增加。

Ｓｈａｗ 等［２］報道在出欄前一個月飼料去除礦物添加劑，降低了糞中銅等元素的含量，且對豬的生長無影響，這為破解環(huán)保減排與養(yǎng)殖生產(chǎn)的矛盾提供了新的思路。礦物元素的化學形態(tài)不但與動物機體代謝相關［３］，還影響著糞肥的有效性［４］。去除礦物添加劑后對豬糞中礦物元素化學形態(tài)的影響及如何進一步營養(yǎng)提高豬的生產(chǎn)性能尚不清楚。

益生菌作為一種常用的綠色飼料添加劑，添加于豬飼料中直接飼喂或厭氧發(fā)酵后飼喂，可以減少豬糞氮排放及促進豬的生長［５－６］，但對降低豬糞中礦物元素的含量及化學形態(tài)的影響未見報道。盛清凱等 利 用 ＢＣＲ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ＢＣＲ）法［７］發(fā)現(xiàn)添加礦物添加劑的飼料發(fā)酵后，飼料及豬糞中銅、鐵、鋅、錳的化學形態(tài)皆發(fā)生改變［８］，這為礦物質減排提供了參考，但對去除礦物添加劑后豬糞的影響尚不清楚。研究去除礦物添加劑后豬糞中礦物元素的形態(tài)及提高動物生產(chǎn)性能的方法有助于兼顧環(huán)保與養(yǎng)殖的協(xié)調發(fā)展。本試驗旨在利用ＢＣＲ法，研究飼 料 中 去 除 銅、鐵、鋅、錳等礦物添加劑后及其添加益生菌、厭氧發(fā)酵對豬糞中礦物元素含量、化學形態(tài)及豬生長的影響，為糞污合理減排提供參考。

1、材料與方法

１.１ 試驗動物和材料
同日齡８０頭體重６２．５±０．５０ｋｇ杜 長 大 三 元雜交去勢生豬以及試驗飼料全部由美士達公司提供。益生菌（枯草芽孢桿菌和植物乳酸桿菌，含量均為１×１０１０ｃｆｕ／ｇ）由山東省農(nóng)業(yè)科學院畜 牧 獸 醫(yī) 研究所提供。

１.２ 試驗設計
將生豬隨機均分為四組，分別飼喂添加礦物添加劑的常規(guī)日糧（對照組）、常規(guī)日糧中去除礦物添加劑后的基礎日糧（去礦組）、基礎日糧＋益生菌干粉料飼喂的試驗日糧（益生菌組）、基礎日糧＋益生菌后厭氧發(fā)酵濕喂的試驗日糧（發(fā)酵組），每組５個重復，每重復４頭豬。常規(guī)日糧中銅、鐵、鋅、錳添加劑皆為硫酸鹽化合物，銅、鐵、鋅、錳 添 加 量 分 別 為４５ｍｇ／ｋｇ、１７０ｍｇ／ｋｇ、１４０ｍｇ／ｋｇ、１２０ｍｇ／ｋｇ。益生菌在基礎日糧中的添加量為０．０５ ％。發(fā)酵日糧為塑料袋厭氧發(fā)酵［９］，其主要操作步驟為將含有益生菌的基礎日糧調整水分含量至５０％，厭氧發(fā)酵７ｄ后濕喂，此時飼料的ｐＨ為４．２，乳酸菌含量為１．１×１０９ｃｆｕ／ｇ。整個試驗期為３１ｄ。試驗在美士達豬場進行。生豬全部水泥地面飼養(yǎng)于同一豬舍，每重復單欄飼養(yǎng)。生豬自由采食與飲水，飼養(yǎng)程序一致。每天觀察記錄天氣、采食、健康等情況。

１.３ 試驗方法
試驗開始前與結束后一天８：００全部生豬個體空腹稱重，每重復 生 豬 每１０ｄ統(tǒng) 計 一 次 采 食 量，發(fā)酵組豬的采食量按對照組同等水分含量計算，計算始重 （ＩＷ）、末 重 （ＦＷ）、平 均 日 增 重 （ＡＤＧ）（ｎ＝２０）、平 均 日 采 食 量 （ＡＤＦＩ）及 料 肉 比 （Ｆ／Ｇ）（ｎ＝１５）。試驗第３ｄ、第１６ｄ、第３１ｄ早７：００每 組 生 豬每重復隨機選擇２頭豬空腹采集豬糞，豬排泄時立即收集，低溫貯存帶回實驗室進行分析（ｎ＝１０）。

１.４ 礦物元素的檢測
糞便中銅、鐵、鋅、錳含量的測定：糞便樣品直接加酸消解，用去離子水進 行 溶 解、定 容，用 ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃｉＣＥ３０００ 原子吸收光譜儀進行測定。

糞便中不同形態(tài)銅、鐵、鋅、錳含量的測定：依據(jù)ＢＣＲ 法［７］將 豬 糞 分 離 為 酸 提 取 態(tài) （Ａｃｉｄｓｏｌｕｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎ，ＡＳＦ）、還 原 態(tài)（Ｒｅｄｕｃｉｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎ，ＲＤＦ）、氧化態(tài)（Ｏｘｉｄｉｓａｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎ，ＯＦ）、殘渣態(tài)（Ｒｅｓｉｄｕａｌｆｒａｃｔｉｏｎ，ＲＳＦ）四部分，然后利用原子吸收光譜儀測定各分離組分中銅、鐵、鋅、錳的含量。同種元素四種形態(tài)的含量之和為１００ ％，據(jù)此計算不同形態(tài)所占的比例。

１.５ 數(shù)據(jù)處理
所有試驗數(shù)據(jù)采用ＳＡＳ （Ｖ９．１）軟件進行處理，計算平均值與標準誤，用 ＡＮＯＶＡ 進行單因子方差分析，以 Ｄｕｎｃａｎ 氏法進行多重比較，Ｐ＜０．０１為差異極顯著，Ｐ＜０．０５ 為差異顯著。數(shù)據(jù)結果用平均值表示。

２、結果與分析

２.１ 去除礦物添加劑對豬糞中礦物元素含量的影響
表２中，和對照組相比，去礦組第１６天和第３１天豬糞銅、鐵、鋅、錳含量皆顯著降低（Ｐ＜０．０１），第３１天去礦組糞中銅、鐵、鋅、錳含量分別降低８０．５８％、５３．１２％、７８．１３％ 、４９．０６％，表 明 常 規(guī) 飼料去除礦物添加劑降低了糞中銅、鐵、鋅、錳的含量。

和去礦組比較，第３１ｄ益生菌組銅、鐵、鋅、錳含量降低，但差異不顯著（Ｐ＞０．０５）；發(fā)酵組降低顯著（Ｐ＜０．０５），第 ３１ 天 發(fā) 酵 組 銅、鐵、鋅、錳 分 別 降 低９１．４５％、６４．８７％、８４．２２％、６１．０３％，表明飼料發(fā)酵影響銅、鐵、鋅、錳的代謝。

２.２ 去除礦物添加劑對豬糞中不同礦物元素化學形態(tài)的影響
由表３看出，和對照組相比，去礦組第３天還原態(tài)銅含量升高、氧化態(tài)銅含量降低 （Ｐ＜０．０５），而第３１天無顯著差別，表明停用礦物元素添加劑初期影響糞銅形態(tài)，長期無影響。和去礦組相比，益生菌組各時間不同形態(tài)銅的含量無顯著差異（Ｐ＞０．０５），表明益生菌對銅形態(tài)無影響；發(fā)酵組第１６天和第３１天的酸提取態(tài)、還原態(tài)降低，氧化態(tài)增加（Ｐ＜０．０５），表明飼料發(fā)酵影響糞銅的形態(tài)。

由表４看出，和對照組相比，去礦組各時間氧化態(tài)鐵含量降低，殘渣態(tài)含量升高（Ｐ＜０．０１），表明停用礦物元素影響鐵的形態(tài)。和去礦組比較，益生菌組各時間鐵含量無顯著差異（Ｐ＞０．０５），表明添加益生菌對糞鐵形態(tài)無影響；而發(fā)酵組第３１天的酸提取態(tài)、還原態(tài)、氧化態(tài)含量增加，殘渣態(tài)降低（Ｐ＜０．０５），表明發(fā)酵影響糞鐵的形態(tài)。

由表５知，和對照組相比，去礦組第３１天豬糞中酸提 取 態(tài) 鋅 降 低，氧 化 態(tài) 和 殘 渣 態(tài) 增 加 （Ｐ ＜０．０５），表明停用礦物元素影響鋅的化學形態(tài)。和去礦組相比，益生菌組各時間酸提取態(tài)、還原態(tài)、氧化態(tài)及殘渣態(tài)無顯著變化（Ｐ＞０．０５）；發(fā)酵組第１６天及第３１天醋酸態(tài)含量升高，還原態(tài)含量降 低（Ｐ＜０．０５），表明飼料發(fā)酵影響鋅的形態(tài)。

由表６看出，和對照組相比，去礦組第１６天、３１天豬糞中酸提取態(tài)降低，氧化態(tài)升高（Ｐ＜０．０５），表明停用礦物元素影響錳的化學形態(tài)。和去礦組相比，益生菌組第３１天錳酸提取態(tài)降低，氧化態(tài)增加，但差異不顯著（Ｐ＞０．０５），而發(fā)酵組第１６天及３１天酸提取態(tài)含量降低，氧化態(tài)含量增加（Ｐ＜０．０５），表明停用礦物添加劑后添加益生菌對豬糞錳形態(tài)無影響，但飼料發(fā)酵影響錳的形態(tài)。

２.３ 去除礦物添加劑對豬生產(chǎn)性能的影響
和對照組相比（表７），去礦組豬末重、日增重、采食量及料肉比無顯著差異，表明停用礦物元素添加劑對豬生產(chǎn)性能無影響。和去礦組相比，益生菌組豬末重及日增重顯著升高，而料肉比顯著降低（Ｐ＜０．０５），表明添加益生菌可以促進豬的生長；而發(fā)酵組豬末重、日增重及采食量極顯著增加，料肉比極顯著降低（Ｐ＜０．０１），表明飼料發(fā)酵進一步促進豬的生長。

３、討 論
隨著環(huán)保的日益重視，糞污減排成為普遍關注問題。由于飼料礦物質成為糞尿中主要的礦物來源，因此降低飼料中礦物質的添加量成為減排的主要手段。過去飼料添加礦物質的理論為玉米等植物性飼料原料中銅、鐵、鋅、錳的利用率低，其含量不予考慮，為了滿足豬的營養(yǎng)需要或提高豬的生產(chǎn)性能，飼料中額外添加無機或有機礦物添加劑［１，１０］。由此導致礦物質在體內蓄積，豬糞中排出的量增加［１１］。

糞中銅的排出量可占飼料食入量的８７％ 以上，甚至高達９８％［１２］。其實，植物性飼料原料中含有一定量的礦物元素，提高其利用率或許可以減少或不再額外添加礦物添加劑。如何提高玉米等植物性飼料原料中 銅、鐵、鋅、錳的利用率成為礦物減排的關鍵。

目前關于礦物元素利用率的資料缺乏。本試驗基礎日 糧 中 銅、鐵、鋅、錳 的 含 量 分 別 為 ９．１９ ｍｇ／ｋｇ、１０５．０５ｍｇ／ｋｇ、４４．７８ｍｇ／ｋｇ、４６．３０ｍｇ／ｋｇ，超過或接近豬飼養(yǎng)標準［１３］規(guī)定２．５ｍｇ／ｋｇ、５０ｍｇ／ｋｇ、５０ｍｇ／ｋｇ、２．００ｍｇ／ｋｇ的需要量。本試驗中去除礦物添加劑改變了豬糞中礦物元素形態(tài)的原因可能為常規(guī)飼料中礦物添加劑為硫酸鹽無機化合物，與體內銅等有機化合物形態(tài)不同［１４－１５］，體內有機化合物分解所致。去除礦物添加劑對豬生長無影響的原因可能在于去除礦物添加劑后的飼養(yǎng)期短，長期去除則可能影響豬的生長或肉質［１６－１７］。飼料發(fā)酵后進一步降低豬糞中礦物元素含量及促進豬生長的原因，可能為發(fā)酵提高了植物性原料中銅、鐵、鋅、錳的利用率［１８］，飼料中的礦物元素被機體吸收、利用，豬糞中礦物元素含量降低。

目前未見去除礦物添加劑后飼料發(fā)酵對豬糞中礦物元素形態(tài)影響的報道。本試驗飼料發(fā)酵后豬糞中銅、鐵、鋅、錳的酸提取態(tài)或還原態(tài)含量降低、氧化態(tài)含量升高，這一結果與盛清凱［７］報道常規(guī)飼料發(fā)酵后豬糞中氧化態(tài)含量降低的結論不同，差異原因可能在于本試驗停用礦物添加劑，發(fā)酵的是植物性飼料原料。本試驗飼料發(fā)酵改變了豬糞礦物元素形態(tài)的原因可能在于，其一，發(fā)酵提高了植物性原料中礦物元素的 溶 解 度［１９］。由 于 銅 等 礦 物 元 素 主 要 富集在植物細胞壁中，在發(fā)酵產(chǎn)物酸、酶或微生物的作用下，植物細胞壁被破壞，礦物元素溶解度增加。其二，降解了植物性原料中植酸等的抗營養(yǎng)因子［２０－２１］。

植酸被降解，可以導致銅、鋅的形態(tài)改變［２２－２３］。其三，有機酸與銅等發(fā)生螯合（或絡合）反應，形成有機添加劑。飼料厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的乳酸、乙酸等有機酸或蛋白質降解后的小肽、氨基酸，可以與銅等元素發(fā)生絡合反應，改變了銅等礦物元素的化學形態(tài)，形成易被機體 利 用 的 有 機 礦 物 添 加 劑［２４］。目 前 國 內共識為與無機礦物添加劑相比，有機礦物添加劑能夠減少糞銅 等 排 放 及 促 進 豬 的 生 長［２５］。礦 物 元 素溶解度增加、植酸等抗營養(yǎng)因子被降解以及發(fā)生絡合反應可能為發(fā)酵減排礦物元素、改變礦物元素化學形態(tài)及促進豬的生長的重要原因。本試驗去除礦物添加劑的飼料發(fā)酵后促進豬生長的結果有助于糞便礦物元素最大程度的減排及動物營養(yǎng)礦物元素利用理論的更新。

本試驗去除礦物添加劑及飼料發(fā)酵后豬糞中銅、鐵、鋅、錳化學形態(tài)發(fā)生了各自相應不同的變化，目前未見相似或相反的有關報道。推測銅、鐵、鋅、錳化學形態(tài)變化不同的原因可能與金屬元素的化學穩(wěn)定性有 關。其 一，銅、鐵、鋅、錳的氧化性各自不同。二價鐵離子易氧化為三價鐵，而二價錳離子難以氧化。其二，銅、鐵、鋅、錳不同元素與富馬酸、蛋氨酸等不同配位體螯合物穩(wěn)定常數(shù)存在明顯差異［２６］。不同螯合物在動物胃腸道中的吸收率不同。

本試驗飼料發(fā)酵后形成的有機酸、小肽或氨基酸與銅等微量元素可能為多元螯合。其三，銅、鐵、鋅、錳在植物和動物［２７］中的形態(tài)不同，動物利用率存在差異。去除礦物添加劑的典型植物性豬飼料中銅、鐵、鋅、錳的利 用 率 存 在 明 顯 差 異［２８］。本 試 驗 ＢＣＲ 法只是籠統(tǒng)地將礦物元素劃分為四種形態(tài)，具體的形態(tài)結構及濃度還有待進一步研究。

本試驗只是對生豬育肥后期進行了去除礦物添加劑３１ｄ的豬糞礦物元素減排研究，去除礦物添加劑飼養(yǎng)期可否進一步延長以及發(fā)酵對糞氮、磷減排的影響、不同形態(tài)礦物元素的遷移規(guī)律等都有待進一步研究。

４、結 論
本研究表明，育肥期全價飼料中停用礦物元素添加劑３１ｄ，可以降低豬糞中銅、鐵、鋅、錳的含量，不會降低豬的生長性能；去除礦物添加劑后飼料發(fā)酵可以改變糞中銅、鐵、鋅、錳的化學形態(tài)，促進豬的生長；飼料配方中的植物性原料厭氧發(fā)酵，有助于減少礦物添加劑的使用及豬糞中礦物質的減排；去除添加劑后，豬糞中礦物元素化學形態(tài)的變化與其元素本身的金屬屬性有關。

作者：趙紅波 韓 紅   來源：預混料家園