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1、1,估测与提高鱼饲料中磷的消化率,Dominique P. Bureau and Katheline Hua 加拿大圭尔夫大学 动物与家禽科学系 鱼类营养研究室 网址:/fishnutrition.uoguelph.ca,2,常用鱼饲料原料中磷的含量,来源于各种文献资料,3,各种鱼饲料原料中磷的表观消化率显著不同,来源于各种文献资料,4,饲料中磷的存在形式,1. 无机磷 骨磷: hydroxyapatite Ca10(OH)2(PO4)6 无机磷添加剂: Monobasic: NaH2PO4, Ca(H2PO4)2 Dibasic: CaHPO4,5,饲料中磷的存在形式,2. 有机磷 磷脂,
2、e.g. phosphatidyl choline 磷酸化蛋白质, e.g. casein 磷糖, e.g. Glucose-6-P 植酸磷:占植物原料中总磷的60 - 80%,6,饲料中磷的含量对消化率的影响,Rodehutscord et al. (2000) Graded levels of Na2HPO4 supplemented to low P basal diet,Sugiura et al. (2000) Graded levels of fish bone supplemented to low P basal diet,7,分离法将动物原料中磷进行特性划分,Hua et a
3、l. (2005),8,分离结果,动物原料中灰分含量足以用来估测不同磷化合物的含量,9,估测磷消化率的数学模型,(Hua and Bureau 2006),10,磷化合物的分类及含量,Phytase,Ingredient / feed,Pi Supplement,Plant ingredients,Bone-P,Phytate-P,Ca Mono/ Na/K Pi,Ca-Di Pi,Organic P,Animal ingredients,Contents estimated by a fractionation protocol,Contents estimated from various
4、 data in literature,11,磷消化率模型,模型数据库: 22个以虹鳟鱼为研究对象的实验中的137个处理 多元线性回归分析 Digestible P content = digestibility of P compounds * inclusion level of P compounds,12,结果: 多元线性回归分析估测的系数值,13,此模型基于文献中广泛原料和饲料而建。 此模型解释了数据中96% 的波动，很好地描述了实验观察数据。,14,模型通过消化率实验验证,消化率实验依照Cho et al. (1982)模式在Guelph 系统中进行。,比照饲料: 鲱鱼粉，玉米蛋白
5、粉为主 实验用饲料: 2种鱼粉 (high vs. low ash) 1种肉骨粉 2种家禽副产品粉 (high vs. low ash) 2种大豆蛋白浓缩物(regular vs. dephytinized),15,实验用饲料总磷和各种磷的含量,Units: g/kg DM,16,验证实验结果,17,模型准确地预测了实验饲料中可消化磷的含量。 在实用饲料配制中可以成为有用的工具。 需要进一步验证 不同形式的无机磷添加剂 植酸酶,结果,18,针对影响磷消化率的不同因素 鱼种差异 消化生理 饲料磷来源,提高饲料中磷的消化率的策略,19,虹鳟鱼 鲶鱼,鲤鱼，无真胃,20,提高饲料中磷的消化率的策略,
6、选择高利用率的原料 低植酸作物 饲料添加剂 饲料添加citric acid, Na citrate, and EDTA 提高了虹鳟鱼对鱼粉中磷的消化率(Sugiura et al. 1998)。 Formic acid提高了鱼粉为主的饲料中磷的消化率。(Vielma and Lall 1997) 外源植酸酶(微生物或真菌)提高了植酸磷的消化率。,21,OPO,3,2-,OPO,3,2-,OPO,3,2-,-2,O,3,PO,1,3,4,5,6,2,Inositol hexakisphosphate (IP6),OPO,3,2-,-2,O,3,PO,植酸的结构,12个质子解离位点,6 个强酸性(
7、pKa 1.5),3个弱酸性(pKa = 5.7, 6.8, 7.6),3个极弱酸性 (pKa 10),Slide courtesy of Dr. D. Maenz, University of Saskatchewan,22,OPO,3,2-,OPO,3,2-,OPO,3,2-,-2,O,3,PO,1,3,4,5,6,2,OPO,3,2-,-2,O,3,PO,植酸磷-矿物质聚合物的结构,中型及碱性 pH,多价阳离子与植酸磷螯合 (Zn2+Cu2+Ni2+Co2+Mn2+Ca2+Fe2+),低矿物质：植酸磷比例情况下-可溶性聚合物 矿物质结合在P4 and P6 位置上,低矿物质：植酸磷比例上
8、升情况下- 沉淀形成 penta-mineral phytate salts,Slide courtesy of Dr. D. Maenz, University of Saskatchewan,23,OPO,3,2-,OPO,3,2-,OPO,3,2-,-2,O,3,PO,1,3,4,5,6,2,OPO,3,2-,-2,O,3,PO,酸性pH ( 5),矿物质不沉淀,弱酸磷酸基团的质子化 限制了植酸和矿物质的结合，防止了penta-mineral phytate complexes的形成。,植酸磷-矿物质聚合物的结构,Slide courtesy of Dr. D. Maenz, Unive
9、rsity of Saskatchewan,24,竞争性螯合的概念,Soluble-Phytate(S),soluble-Phytate(R),Ca,Ca,Chelator,Chelator,Ca,Ca,insoluble-Phytate(R),Ca,Ca,Ca,Ca,Ca,Ca2+,Ca2+,inositol,Pi,(phytase),Slide courtesy of Dr. D. Maenz, University of Saskatchewan,25,植酸酶添加剂改善磷的消化率,多个研究表明添加外源植酸酶可以改善不同鱼种对植酸磷的消化率。,26,在 Rohu中对植酸酶作用的研究,Bas
10、al diet (Baruah et al. 2007),27,在 Rohu中对植酸酶作用的研究,(Baruah et al. 2007),28,在 罗非鱼中对植酸酶作用的研究,basal diet (Portz and Liebert 2004),29,在罗非鱼中对植酸酶作用的研究,(Portz and Liebert 2004),30,微生物植酸酶的来源也可能对其效果产生影响,basal diet (Liebert and Portz 2007),31,在罗非鱼中对不同来源植酸酶的作用的研究,植酸酶 A 有高的最佳pH optimum (5) 和高稳定性抗蛋白水解酶和热处理。 植酸酶 B
11、是商业产品 Ronozyme P5000。,Liebert and Portz 2007,32,聚焦不同酶来源及其性质,33,植酸酶添加剂改善磷的消化率,比起以动物原料的饲料，外源植酸酶对以植物原料为主的饲料更加有益。 饲料添加剂可能会增加可溶性磷废物排泄量。,34,致谢,美国动物油脂提炼协会 香港（虞予博士） Department of Fisheries and Oceans Fats and Proteins Research Foundation Aqua-Cage Fisheries Ltd AquaNet Ontario Ministry of Natural Resources
12、Ontario Ministry of Agriculture, Food,35,水产动物的磷营养,36,20世纪后半叶鱼类和贝类养殖发展迅速,联合国粮农组织(FAO)对以后40年的发展已制订出新的计划。世界上鱼类品种约有24 000种,而现在养殖的或考虑养殖的水产品种仅有1 000多种,在养殖品种方面仍有很大潜力。,37,目前水产养殖和畜禽养殖一样都面临环境的挑战,在某些国家制订的水产养殖法规甚至比其他陆生动物更为严格。磷和氮(粗蛋白和氨基酸)是鱼类和贝类的必需营养素,但是这两种元素过量可导致水环境的恶化。N.P.K是植物的基本营养素,在养殖水体中施肥能促进藻类生长,并产生氧。如果供给营养过
13、量将引起藻类繁殖。当食物或营养耗竭时,藻类死亡和分解,这是一个需氧的过程。当水体富营养化时,往往是那些产生氧的生物引起氧耗竭和鱼、贝死亡。水产养殖产生的废弃物直接排入水中，净化处理比较困难。,38,一、鱼类、贝类对磷的需要量,39,磷是优质水产饲料的首要矿物质，磷不能从水中吸收，必须由饲料提供。钙则通过淡水鱼鳃利用特异性ATP酶而被主动吸收，通过鳃吸收可满足80钙的需要。海鱼饮入大量水以维持渗透压平衡，饮水中钙浓度较高，因此海洋鱼类可以通过调节渗透压而满足钙的需要。,40,盐水中磷的浓度较低，海洋鱼类明显需要补磷。研究人员给鱼贝饲喂提纯的饲料，并用无机磷酸盐（钠、钾或钙）补充大部分或全部磷，研
14、究了磷的需要量，通常以可利用磷表示，根据已公布的资料，磷需要量的范围较窄，为饲粮的0.30.86。,41,磷缺乏时增重缓慢,体内钙和P、血P、肝糖原、骨灰分、骨P和骨Ca降低，而体脂浓度，葡萄糖异生酶活性和血清碱性磷酸酶活性升高。在水产动物饲粮中钙磷比例并不像在陆生动物饲粮中那么重要，但是某些鱼类高钙不利于磷的利用。大多数配方设计师使Ca:P保持在1：1的水平，超过2：1则认为是过量了。真鲷是个例外，其饲粮Ca:P约为1：2。,42,二、磷的利用率,43,磷的利用率因鱼的种类和磷的来源不同而异。一般说来愈是溶解性好的盐类利用率愈高，能向胃肠道分泌胃酸的鱼类能吸收更多的磷。无胃的鱼如鲤鱼吸收磷较
15、少。2025年前采用用于陆生脊椎动物的方法获得并公布了第一批磷利用率的数据。近年来对测定方法进行了改进，取得更为精确的数据。,44,测定水产动物磷的消化率或利用率比较困难，因为它们在水中生活，饲料和粪便均暴露在水中，关键的营养物质在动物采食前，采样前或分析前可能丢失。利用率的测定需要进行化学分析，以确定通过动物消失的部分，如果不考虑进食前和排出后的损失，则不会得出准确的数值。,45,大多数鱼类采食饲料较快，损失较少，而贝类则采食缓慢，在采食前将饲料颗粒变小，因此在采食前水溶性营养物质损失很多，难以定量。目前唯一的方法是将饲料放于水中，轻轻搅拌，经过一段时间以后收集干物质，对欲测的营养物质进行分
16、析。也可在水浸饲料一段时间以后，对水进行分析。用这种方法来矫正摄入营养物质的浓度。对粪便的处理可能更为困难。,46,从水中收集粪便可以测定粗蛋白和能量的消化率，但通过剖检收集粪便，而不使粪便露于水中，则可较准确地测定磷的利用率。这种未测定内源性磷排出量得出结果是表观利用率。最近已测定出虹鳟鱼磷真利用率。,47,三、内源磷的收集,48,测定真利用率必须准确测定内源磷，内源磷是一个典型的下降函数。例如，为了测定内源磷的排出量，有人用低磷饲粮饲喂10天，在此期间收集样品，测定粪便中内源磷，在10天期间其排出量持续下降，而在此期间未出现磷缺乏的临床症状（血磷浓度）。因此测定真利用率要求同时饲喂试验饲粮和无营养饲粮，并采集粪便进行测定。在设计的采集粪便时间之前或之后采集粪便，分析结果将出现误差。鱼像其他非反刍动物一样，通常在投喂试验饲粮后46天收集粪便进行测定。,49,目前，大多数磷利用率数值是单一饲料原料的，
