《Frontiers in Physiology》：Effect of high phytase levels on growth performance and calcium and phosphorus metabolism in broilers fed a non-inorganic phosphorus diet
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摘要：本研究旨在探究高剂量植酸酶对饲喂无无机磷日粮肉鸡生长性能及钙（Ca）和磷（P）代谢的影响。研究人员将600只1日龄肉鸡随机分配至对照组日粮或不含无机磷并添加两种商业植酸酶（P1和P2）之一、添加水平为1,000 FTU/kg（NP，正常植酸酶水平）或10
摘要：本研究旨在探究高剂量植酸酶对饲喂无无机磷日粮肉鸡生长性能及钙（Ca）和磷（P）代谢的影响。研究人员将600只1日龄肉鸡随机分配至对照组日粮或不含无机磷并添加两种商业植酸酶（P1和P2）之一、添加水平为1,000 FTU/kg（NP，正常植酸酶水平）或10,000 FTU/kg（HP，高植酸酶水平）的日粮处理组。与对照组相比，HP处理组的采食量、体增重和饲料转化率与对照组相当，而NP补充则降低了上述指标，尤其在22–42日龄和1–42日龄阶段（p < 0.05）。与对照组相比，HP和NP处理均显著提高了肥育期的表观磷存留率（p < 0.01）。42日龄时，与对照组相比，HP组肉鸡胫骨和股骨Ca含量较高（p < 0.01）且P水平相当，而NP组肉鸡Ca和P含量均较低（p < 0.01）。高植酸酶水平提高了血液中P和甲状旁腺激素（PTH）浓度，以及胫骨和股骨长度。与对照组相比，植酸酶改变了参与Ca和P转运的相关基因表达。NP处理上调了十二指肠钙结合蛋白D28k（CaBP-D28k）表达，而1,000 FTU/kg P1处理显著上调了肾脏钠依赖性磷酸盐转运蛋白2a（NPt2a）和CaBP-D28k表达（p < 0.01）。总之，在不添加无机磷的玉米–豆粕型日粮中补充10,000 FTU/kg植酸酶可基本维持生长性能和骨矿化，同时提高磷利用率并减少磷排泄。这些研究结果表明，10,000 FTU/kg植酸酶可有效替代肉鸡日粮中的无机磷补充。
**高剂量植酸酶替代肉鸡日粮无机磷的研究进展与生物学效应**
**一、研究背景与科学问题**
磷（P）是地球上有限的自然资源，其长期供应安全性已引起全球关注。作为家禽必需的矿物元素，磷在骨矿化、酶激活、能量代谢和细胞信号转导等生理过程中发挥关键作用。在植物性饲料原料中，磷主要以植酸形式存在，单胃动物难以有效利用。传统肉鸡饲养中，若不考虑饲料原料中的植酸磷含量而通过添加无机磷满足磷需求，将导致磷排放增加。研究表明，1–21日龄肉鸡饲喂常规玉米–豆粕型日粮时，非植酸磷（NPP）需要量为0.39%。
植酸酶是能够水解植酸分子、释放植酸结合态磷的酶类。荟萃分析表明，微生物植酸酶（600 FTU/kg日粮）可降低肉鸡最佳生长性能所需日粮NPP水平。在磷缺乏日粮中添加高剂量植酸酶（12,000 U/kg）可显著提高肉鸡植酸磷消化率。近年研究提示，高剂量植酸酶补充可大幅减少甚至完全消除肉鸡日粮中无机磷的添加需求，但不同植酸酶产品在无无机磷日粮条件下是否表现出一致的生物学效能，以及肠、骨、肾等器官在该条件下的协同调控作用尚不明确。基于此，本研究旨在评估两种商业植酸酶产品以标准剂量（1,000 FTU/kg）或高剂量（10,000 FTU/kg）添加于无无机磷日粮中对肉鸡生长性能及钙（Ca）和磷（P）代谢的影响。
**二、主要技术方法**
本研究采用完全随机设计，选用600只1日龄雄性Arbor Acres肉鸡，随机分为5个处理组，每组8个重复笼，每笼15只。试验基础日粮参照中国鸡饲养标准（NY/T 33-2004）配制，采用1–21日龄和22–42日龄两阶段饲养程序。处理组包括：基础日粮对照组及无无机磷日粮分别添加两种商业植酸酶产品（P1，RONOZYME ProAct CT；P2，HPS-20,000）在1,000 FTU/kg（NP1、NP2）或10,000 FTU/kg（HP1、HP2）水平。研究测定了生长性能（采食量、体增重、饲料转化率）、Ca和P平衡代谢、血清激素与生化指标（Ca、P、甲状旁腺激素PTH、降钙素、骨特异性碱性磷酸酶BALP、骨钙素、I型前胶原氨基端前肽PINP、I型前胶原羧基末端前肽PICP、抗酒石酸酸性磷酸酶5b TRAP-5b）、骨矿含量（BMC）与骨矿密度（BMD）、骨弯曲强度、胫骨和股骨长度与宽度，以及十二指肠、肾脏和胫骨中钙磷转运相关基因（CaBP-D28k、FGF23、NPt2a、NPt2b、PMCA-1b、α-Klotho）的mRNA表达水平。
**三、研究结果**
**3.1 生长性能**
植酸酶补充水平对肉鸡生长性能产生显著影响。在1–21日龄阶段，NP处理降低了采食量和体增重，而HP处理维持了与对照组相当的水平。在22–42日龄及全期（1–42日龄），NP1和NP2均显著降低采食量和体增重，而HP1和HP2与对照组无显著差异，其中HP1还显著提高了22–42日龄体增重并降低了饲料转化率。统计分析显示，植酸酶水平对采食量和体增重均有显著影响，HP处理显著优于NP处理。植酸酶来源和水平在22–42日龄体增重和饲料转化率上存在显著交互作用。
**3.2 钙磷代谢**
在19–21日龄阶段，植酸酶补充组肉鸡的磷摄入量、排泄磷量、磷排泄量和磷存留量均显著低于对照组。HP处理磷存留量显著高于NP处理。在40–42日龄阶段，所有植酸酶补充组的表观磷存留率均显著高于对照组，但两种补充水平之间无显著差异。Ca存留量在NP1组显著低于对照组，而HP和P2处理组的Ca存留量分别显著高于NP和P1处理组。
**3.3 血清激素与代谢产物**
第21天和第42天时，NP处理显著降低了血清P水平，而HP处理显著提高了血清P浓度。HP处理在第21天和第42天均显著提高了血清PTH水平，而NP处理则降低了PTH水平。第7天时，HP组的降钙素水平低于对照组。骨形成标志物方面，第21天时HP处理降低了BALP水平但提高了骨钙素水平，第42天时所有植酸酶处理均降低了血清PINP浓度。
**3.4 胫骨和股骨指标**
高剂量植酸酶对骨骼发育有积极影响。第42天时，HP处理显著提高了胫骨和股骨的BMC、BMD、骨灰分含量及Ca和P含量，而NP处理则降低了上述指标。HP2处理在第21天显著提高了胫骨和股骨长度。骨弯曲强度方面，第7天时所有植酸酶处理均降低了胫骨和股骨的断裂强度，但第21天和第42天时HP处理总体上维持或提高了骨强度。与P1相比，P2处理在多个时间点表现出更高的骨灰分和骨强度。
**3.5 钙磷代谢相关基因表达**
分子水平上，十二指肠NPt2b和PMCA-1b表达在各处理间无显著变化。NP处理在第42天显著上调了十二指肠CaBP-D28k表达，且其表达水平显著高于HP处理。胫骨FGF23 mRNA表达在无无机磷日粮处理组中总体呈下降趋势，尤其在早期日龄。肾脏α-Klotho表达在不同处理和日龄表现出差异性响应。NP1处理在第21天和第42天显著上调了肾脏NPt2a表达，而NP2在第21天下调了该基因表达。第21天时所有植酸酶处理均上调了肾脏CaBP-D28k表达，其中NP1上调幅度最大。
**四、讨论与研究结论**
本研究证实，高剂量植酸酶（10,000 FTU/kg）通过更彻底地降解植酸、释放植酸结合态磷并改善养分利用效率，在无无机磷日粮条件下基本维持了肉鸡的生长性能，且效应呈现明显剂量依赖性。磷代谢指标表明，HP处理改善了血清磷状态和骨磷沉积，尽管肥育期表观磷存留率在NP和HP之间未显示差异，但HP处理绝对磷存留量更高。Ca代谢方面，高剂量植酸酶在后期限饲阶段有利于Ca存留。骨矿化指标显示，HP处理在42日龄时维持或提高了BMC、BMD、骨灰分和Ca含量，而NP处理则降低了这些指标，提示无无机磷日粮即使补充常规剂量植酸酶也可能无法完全满足早期（第一周）快速骨骼矿化对磷的需求。血清骨转换标志物（BALP、骨钙素、PINP、PICP和TRAP-5b）的响应随处理、日龄和指标而异，未呈现一致的成骨或破骨方向性变化。分子层面，肾脏NPt2a对日粮NPP和植酸酶的响应较十二指肠NPt2b更为敏感，胫骨FGF23表达降低与部分处理中肾脏NPt2a表达升高呈现反向关系，提示机体存在促进肾脏磷重吸收的适应性调节，但该响应并非在所有处理中一致。CaBP-D28k和PMCA-1b表达未受抑制，与Ca存留基本维持的结果一致，表明肠道Ca转运能力未受明显损害。
研究结论：在无无机磷补充的肉鸡日粮中添加高剂量植酸酶（10,000 FTU/kg）可维持肉鸡生长性能，并改善磷利用效率、骨矿物沉积和骨骼发育。这些发现表明，高剂量植酸酶具有实质性替代无机磷补充的潜力，但其效能可能因植酸酶来源而异。该研究为肉鸡低磷环保型日粮的优化设计提供了重要理论依据和实践参考。论文发表于《Frontiers in Physiology》。
