Effects of Different Doses of a Novel Fungal Phytase on Growth Performance, Phosphorus Metabolism, Tibia Development, and Nutrient Digestibility of Broilers 中文标题：新型真菌植酸酶不同剂量对肉鸡生长性能、磷代谢、胫骨发育及营养素消化率的影响

《Poultry》：Effects of Different Doses of a Novel Fungal Phytase on Growth Performance, Phosphorus Metabolism, Tibia Development, and Nutrient Digestibility of Broilers

　　

一种新型真菌植酸酶（NFP）被评估其对肉鸡生长性能、磷（P）代谢、胫骨发育和营养素消化率的影响。研究人员将420只1日龄爱拔益加（Arbor Acres）肉鸡随机分为7个处理组：阴性对照组（不含植酸酶的基础日粮）、阳性对照组（500 U/kg商品植酸酶）以及5个分别添加250、500、1000、1500或2000 U/kg NFP的试验组。日粮中NFP添加水平的递增线性改善了22–42日龄及全期的平均日增重和饲料转化率（FCR），且在等剂量条件下，NFP在降低FCR方面优于商品植酸酶。NFP提高了粗纤维和磷的消化率，线性提高了粗蛋白消化率，并剂量依赖性地增强了多种氨基酸的回肠消化率（尤其在1000–2000 U/kg时）。NFP剂量依赖性地提高了血浆无机磷水平，同时降低了碱性磷酸酶和甲状旁腺激素水平。胫骨重量、中轴宽度、骨密度、抗断强度及磷含量随NFP添加呈线性增加，并在1000–2000 U/kg时达到峰值。NFP还上调了胫骨中磷酸盐调节基因（PHEX）、牙本质基质蛋白1（DMP1）和骨钙素（OCN）的mRNA表达。综上所述，NFP通过剂量依赖性地调节磷代谢和成骨通路，优化了肉鸡的生长、营养素利用和骨骼发育。

一、研究背景与意义

植物性饲料原料在禽类饲料配方中占比高达90%以上，但其固有的抗营养因子对家禽生产性能构成显著制约。植酸（肌醇六磷酸）是植物源性原料中磷的主要储存形式，广泛存在于成熟谷物和油料种子中。植酸通过高亲和力螯合金属离子、与日粮蛋白质形成不溶性复合物以及抑制消化酶活性等多种途径降低营养素的利用率。同时，植酸复合物中螯合的磷无法被家禽生物学利用，因为家禽内源性植酸酶活性不足以有效水解植酸并释放磷供肠道吸收。磷作为家禽必需的基础矿物质营养素，参与多种代谢过程和骨骼形成，充足供给对实现最大生长潜力至关重要。若采用过量添加无机磷的策略，则会增加磷的排泄并加剧环境污染。微生物植酸酶作为一种高效且环境友好的替代方案，通过水解肌醇六磷酸环上的磷酸酯键（优先切割3位和6位酯键），释放磷及其他被螯合的营养素供动物利用。研究表明，植酸酶超量添加（superdosing）可实现玉米-豆粕型日粮中植酸磷的近完全水解，并提供超越常规剂量的额外磷酸盐外效益。然而，市售植酸酶的效力受微生物来源、结构稳定性等内在特性及剂量、胃肠道pH环境、饲料加工条件等外在参数的多重影响。因此，本研究旨在系统评估一种新型真菌植酸酶（NFP）在肉鸡日粮中的剂量效应，重点关注生长性能、磷代谢、胫骨发育、表观总消化道消化率及回肠氨基酸消化率，以确定最优添加水平并阐明其促生产效益的作用机制。该论文发表于《Poultry》期刊。

二、主要技术方法

本研究采用完全随机试验设计，将420只1日龄爱拔益加（Arbor Acres）肉鸡（购自江苏京海禽业集团有限公司）随机分为7个处理组，每组6个重复，每重复10只。试验为期42天，分为前期（1–21日龄）和后期（22–42日龄）两个阶段。日粮以玉米-豆粕型基础日粮为框架，阴性对照组不添加植酸酶，阳性对照组添加500 U/kg商品植酸酶，试验组分别添加250、500、1000、1500或2000 U/kg NFP。后期日粮中添加2.5 g/kg二氧化钛（TiO2）作为不可消化标记物。研究涉及的关键技术方法包括：表观全消化道消化率测定（以TiO2为标记物的指示剂法）、回肠表观氨基酸消化率测定（氨基酸自动分析仪）、血浆生化指标检测（钼蓝法测磷、ELISA法测甲状旁腺激素、1,25-二羟基维生素D3及成纤维细胞生长因子23、紫外分光光度法测碱性磷酸酶活性）、胫骨参数分析（双能X射线吸收法测骨密度、万能材料试验机三点弯曲试验测抗断强度、电感耦合等离子体光谱法测钙磷含量）、以及实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测胫骨磷代谢相关基因表达。

三、研究结果

3.1 生长性能

与阴性对照组相比，阳性对照组42日龄体重及后期和全期平均日增重显著提高，但平均日采食量和饲料转化率无显著差异。日粮NFP添加水平从0至2000 U/kg递增时，42日龄体重及后期和全期平均日增重呈显著线性剂量依赖性提高，而各组采食量保持相似。同时饲料转化率呈相应线性降低。具体而言，500–2000 U/kg NFP添加组42日龄体重显著高于阴性对照组，其中2000 U/kg组显著高于500 U/kg组，但与1000和1500 U/kg组表现相当。500–2000 U/kg NFP添加显著提高了后期及全期平均日增重并降低了饲料转化率。

3.2 粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、钙和磷的表观全消化道消化率

500 U/kg商品植酸酶显著提高了39–41日龄肉鸡磷的表观全消化道消化率，500–2000 U/kg NFP组亦表现出相当的改善效果。与阴性对照组相比，500–2000 U/kg NFP添加组肉鸡粗纤维消化率显著提高。此外，NFP线性提高了粗蛋白消化率。粗脂肪和钙的消化率在各处理间无显著差异。

3.3 氨基酸回肠表观消化率

商品植酸酶添加未显著影响42日龄肉鸡的回肠氨基酸消化率。相比之下，1000、1500和2000 U/kg NFP组蛋氨酸和缬氨酸消化率显著高于阴性对照组。NFP添加还剂量依赖性地提高了苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、酪氨酸和胱氨酸的消化率。

3.4 血浆参数

500–2000 U/kg NFP添加显著提高了血浆无机磷水平，且在等活性（500 U/kg）条件下，NFP组血浆无机磷显著高于商品植酸酶组。NFP还诱导血浆无机磷线性升高，同时血浆碱性磷酸酶活性和甲状旁腺激素浓度线性降低。然而，各处理组间血浆1,25(OH)2D3和FGF23浓度无显著差异。

3.5 胫骨指标

500 U/kg商品植酸酶显著增加了胫骨重量和抗断强度。NFP线性增加了胫骨重量、中轴宽度、骨密度、抗断强度和磷含量。500–2000 U/kg NFP显著提高了胫骨重量、抗断强度和磷含量；1500和2000 U/kg组胫骨中轴宽度显著大于阴性对照组；1000–2000 U/kg组胫骨强度显著改善。但植酸酶处理未影响胫骨长度、灰分含量、钙浓度和碱性磷酸酶活性。

3.6 胫骨磷代谢相关基因表达

阳性对照组胫骨PHEX表达高于阴性对照组。500–2000 U/kg NFP亦显著促进胫骨PHEX表达。1000–2000 U/kg NFP显著增加了胫骨DMP1 mRNA丰度，1000 U/kg组胫骨OCN表达显著高于阴性对照组。此外，NFP处理线性增加了胫骨ALP mRNA丰度。

四、讨论与结论

本研究证实，NFP通过酶促植酸水解有效抵消了植酸的不利影响，显著改善了肉鸡的生长性能、胫骨矿化、磷保留和回肠氨基酸消化率。NFP在500–2000 U/kg范围内呈现剂量依赖性效应，较高添加水平可能需用于最大化实际饲养条件下植酸复合物中营养素的利用。NFP的促生长作用在后期（22–42日龄）较前期（1–21日龄）更为显著，这与两阶段日粮中植酸磷底物浓度差异有关：前期日粮磷酸氢钙含量较高、有效磷充足，植酸酶释放的额外磷未构成生长限制因素；后期日粮有效磷含量降低（2.3 g/kg对3.2 g/kg），植酸磷相对比例升高，提供了更大的底物池，使NFP能更有效地水解植酸释放磷及其他螯合营养素，从而弥补日粮磷不足。NFP提高营养素利用率的机理涉及植酸酶介导的植酸-矿物质-蛋白质复合物水解，同时释放被结合的蛋白质、氨基酸、淀粉和矿物质，重新激活内源消化酶并减少内源损失。在磷代谢和骨骼发育方面，NFP通过协同上调DMP1（引导羟基磷灰石成核和矿物质沉积）、PHEX（介导骨基质矿化并通过抑制剂降解调节全身磷稳态）和OCN（成熟成骨细胞特异性标志物，协调矿化过程并调节骨吸收活性）的表达发挥促成骨作用。研究结论表明，NFP可剂量依赖性地改善肉鸡的生长性能、骨骼发育和营养素利用，确立了其作为优化家禽生产的优良植酸酶制剂的前景，其功效与添加水平和日粮底物条件密切相关。在本研究条件下，综合生长性能、骨骼发育和营养素利用三方面考虑，NFP的推荐最优添加水平为1000–2000 U/kg。