《Poultry Science》：Relative bioavailability of dietary iron sources in growing Japanese quail: multi-endpoint dose-response and Random Forest analyses
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本研究评估了以硫酸亚铁（FeSO?）、螯合铁（chelated-Fe）、纳米氧化铁（nano-Fe）和氧化铁（Fe oxide）形式补充的铁在生长日本鹌鹑中的相对生物利用率。研究人员将1,200只21日龄鹌鹑随机分配到20个处理组，包括四种铁源和五个日粮铁浓度
本研究评估了以硫酸亚铁（FeSO?）、螯合铁（chelated-Fe）、纳米氧化铁（nano-Fe）和氧化铁（Fe oxide）形式补充的铁在生长日本鹌鹑中的相对生物利用率。研究人员将1,200只21日龄鹌鹑随机分配到20个处理组，包括四种铁源和五个日粮铁浓度（30、60、90、120和150 mg Fe/kg日粮），每个处理设5个重复栏，每栏12只。测定了生长性能、胴体性状、生殖器官发育、骨特征、矿物质沉积和粪便铁排泄。根据各反应标准的统计有效性，采用线性斜率比测定或非线性指数回归模型估算相对生物利用率（RBV）。此外，使用随机森林分析鉴定对预测日粮铁浓度最具信息量的生物学性状。铁源和补充水平显著影响体增重（P = 0.023和P < 0.001）和饲料转化率（P = 0.012和P < 0.001），且饲料转化率存在显著的铁源×水平交互作用（P = 0.014）。睾丸重量和胫骨铁浓度也受铁源、补充水平及其交互作用的影响（P < 0.05）。螯合铁和纳米铁通常产生比FeSO?和氧化铁更高的胫骨铁浓度，而氧化铁导致更高的粪便铁排泄（P < 0.001）。统计验证支持对选定反应标准（包括骨密度、骨体积、胫骨锌和粪便铁）进行线性斜率比分析，而相对骨重和腿肉产量呈现非线性反应。斜率比分析得出螯合铁和纳米铁基于骨密度的RBV估计值分别为116.6%和75.3%，而基于粪便铁的估计值分别为101.2%和84.8%（以FeSO?为参比）；氧化铁基于粪便铁的估计值最高（136.3%）。非线性分析对螯合铁的相对骨重（151.2%）和腿肉产量（118.0%）产生了数值上有利的RBV估计，但相关置信区间表明存在较大不确定性。随机森林分析确定粪便铁（FeFecal）、相对骨重、粪便灰分和肝脏铁为日粮铁浓度最具信息量的预测因子。总体而言，铁源以终点依赖的方式影响生物学反应。螯合铁和纳米铁在选定标准中表现出有利反应，但RBV估计的变异性和不确定性排除了在所有生物学终点上一致优于FeSO?的结论。
铁（Fe）是家禽正常生理功能所必需的微量元素，参与氧运输、DNA合成及多种金属酶的构成。日粮中铁的化学形式可显著影响其吸收利用。传统无机铁源如硫酸亚铁（FeSO?）虽广泛应用，但螯合铁和纳米铁因其可能更高的生物利用率而受到关注。然而，不同铁源的相对生物利用率是否在不同生物学终点间保持一致，尚缺乏系统研究。为此，研究人员开展了一项动物试验，以生长日本鹌鹑为模型，评估FeSO?、螯合铁、纳米氧化铁（nano-Fe，Fe?O?）和氧化铁（Fe?O?）在五种补充水平下的相对生物利用率。研究共使用1,200只21日龄日本鹌鹑，随机分为20个处理，每个处理5个重复栏，每栏12只。试验测定了生长性能、胴体性状、生殖器官发育、骨特征、组织矿物质沉积及粪便铁排泄等多项指标。结果发现，铁源和补充水平显著影响体增重和饲料转化率，且存在交互作用。螯合铁和纳米铁在胫骨铁沉积方面优于FeSO?和氧化铁，而氧化铁导致最高的粪便铁排泄。通过线性斜率比和非线性指数模型估算的RBV依终点不同而变化，显示铁源效应具有终点依赖性。随机森林分析进一步识别出粪便铁、相对骨重、粪便灰分和肝脏铁是预测日粮铁浓度的重要指标。该研究强调，评价铁源生物利用率应基于多个互补的生物学终点和适当的剂量-反应模型，不能仅依赖单一RBV估计。螯合铁和纳米铁在某些指标上表现出优势，但尚不足以证明其全面优于FeSO?。氧化铁的利用效率相对较差。这些发现为家禽日粮铁源的选择和评价提供了科学依据，并提示在评估微量元素生物利用率时需考虑反应标准的敏感性和统计模型的适用性。
研究人员采用了一套综合的技术路线。首先，通过完全随机设计将1,200只21日龄日本鹌鹑（平均体重99.3 ± 7.23 g）分配到20个处理组，饲喂添加不同铁源的日粮，铁源包括FeSO?、螯合铁、纳米Fe?O?和Fe?O?，每种铁源设30、60、90、120和150 mg/kg五个浓度。试验期间记录生长性能，试验结束时采集胫骨、粪便和肝脏样品，采用火焰原子吸收分光光度法（AAS）测定矿物质浓度。统计分析采用一般线性模型（GLM）检验铁源、水平及其交互作用；对符合线性假设的终点采用斜率比模型估计RBV，对显著弯曲的终点采用非线性指数回归模型；同时利用随机森林（Random Forest）回归评估各性状对日粮铁浓度的预测重要性。样本来源于伊朗扎博尔大学实验动物设施，试验方案经该校研究动物伦理委员会批准（批准号：AECUZ-2012-BR-2025-25）。
**生长性能**：铁源和补充水平显著影响体增重（P = 0.023和P < 0.001）和饲料转化率（P = 0.012和P < 0.001），且饲料转化率存在显著交互作用（P = 0.014）。采食量仅受补充水平影响（P = 0.006），铁源间无显著差异。螯合铁在饲料效率方面表现较好，氧化铁相对较差。
**胴体性状和淋巴器官**：胴体产量受补充水平（P = 0.002）和交互作用（P = 0.016）影响，最高值出现在螯合铁60 mg/kg组。胸肉产量（BMY）有铁源和水平效应趋势（P = 0.068和P = 0.070），交互作用显著（P = 0.026），并随铁浓度线性下降（P = 0.006）。腿肉产量（TMY）仅受补充水平影响（P = 0.035）。睾丸相对重量受铁源、水平及交互作用极显著影响（P < 0.001、P = 0.017、P < 0.001），螯合铁和纳米铁数值较高。法氏囊重量无主效应但交互作用显著（P = 0.034）。
**骨矿物质组成和物理特征**：胫骨铁浓度受铁源（P < 0.001）、水平（P < 0.001）和交互作用（P = 0.019）显著影响，螯合铁和纳米铁普遍高于FeSO?和氧化铁。骨灰分百分比受铁源（P = 0.030）和水平（P = 0.042）影响，并随铁浓度线性增加（P = 0.003）。骨密度随铁浓度线性增加（P = 0.027），骨体积随水平增加而下降（P < 0.001），相对骨重呈先升后平的非线性趋势（P < 0.001）。
**粪便灰分和铁排泄**：粪便铁浓度受铁源（P < 0.001）和水平（P < 0.001）极显著影响，氧化铁组最高，纳米铁组最低。粪便灰分仅随水平增加而升高（P < 0.001）。
**相对生物利用率测定的统计有效性**：方差分析显示，体增重、采食量、腿肉产量、睾丸重、肝脏铁、胫骨铁、骨密度、相对骨重、骨体积、骨灰分和粪便铁均具有显著平均斜率。其中骨密度、骨体积、胫骨锌和粪便铁满足线性斜率比模型假设；胴体产量、腿肉产量、睾丸重和相对骨重存在显著弯曲，需采用非线性模型。
**铁源的相对生物利用率**：基于骨密度的RBV，螯合铁为116.6%（95% CI：40.8–192.5%），纳米铁为75.3%（95% CI：12.7–137.8%），但两值与FeSO?均无显著差异。基于粪便铁的RBV（数值越高表示表观利用越差），氧化铁最高（136.3%，95% CI：115.4–157.2%），纳米铁最低（84.8%，95% CI：68.9–100.8%），螯合铁与FeSO?相近（101.2%）。骨灰分、胫骨锌和睾丸重的RBV估计置信区间很宽，缺乏统计效力。
**基于非线性指数模型的相对生物利用率**：对于相对骨重，螯合铁RBV为151.2%（95% CI：22.5–280.0%），纳米铁为113.2%（95% CI：25.9–200.4%），氧化铁为79.8%（95% CI：23.1–136.4%）。对于腿肉产量，螯合铁为118.0%、纳米铁59.3%、氧化铁44.2%，但置信区间均较宽且重叠，排序不可靠。
**机器学习性状敏感性**：随机森林置换重要性分析显示，粪便铁（FeFecal）是预测日粮铁浓度的最重要指标（置换后均方误差增加约75%），其次为相对骨重（约54%）、粪便灰分（44%）和肝脏铁（38%）。这些性状的响应轨迹与常规分析结果一致，表明模型识别出的信息反映了粪便排泄、骨骼表型和肝脏储存的协同变化，而非单一终点。
**讨论总结**：研究人员指出，日粮铁浓度是影响鹌鹑反应的主要因素，而铁源的化学形式主要影响组织沉积、骨特征和粪便排泄等特异性终点。生长性能对铁源区分不敏感，原因在于体内铁稳态调控（如hepcidin-ferroportin轴）限制了过量铁的吸收和利用。螯合铁的优越性可能源于其在胃肠道中较高的稳定性和抗拮抗能力；纳米铁具有大比表面积和良好的溶解特性，但受稳态调节，生长性能未必提高；氧化铁溶解度差，利用效率低。RBV估计的高度终点依赖性表明，生物利用率并非矿物质的固有属性，而是与生理调节、实验条件和统计方法密切相关。因此，建议优先采用组织沉积和粪便排泄等敏感性指标，并根据剂量-反应形态选择合适的模型。本研究未进行长期毒理学评估，纳米铁的安全性问题需谨慎解读。
**研究结论**：本研究证明，生长日本鹌鹑对日粮铁补充的生物学反应取决于铁源和补充浓度，但效应方向与幅度因生物学终点而异。生长性能对区分铁源相对不敏感，而骨特征、组织铁沉积和粪便铁排泄是更有效的指示指标。相对生物利用率估计值强烈依赖于终点和统计模型，不支持在所有反应标准中对铁源进行一致排序。螯合铁在骨和组织相关终点表现出有利反应，纳米铁与较低的粪便铁排泄相关，提示其表观保留或利用较高，但尚不足以据此确定其总体生物利用率优于FeSO?或保证其安全性。氧化铁的利用特征总体较差。这些发现强调，铁源生物利用率应采用多个互补生物学终点和适当的剂量-反应模型进行综合评估，而非依赖单一RBV值。由于本研究未进行直接的毒理学和长期安全性评价，对纳米铁潜在营养优势的结论应保持谨慎。
