摘要 本文主要论述有关磷生物学效价的研究及对磷生物学效价的影响因素，包括对研究方法所采取的标准物、测定指标以及植酸、钙磷水平与VD等因素对磷效价的影响和一些近期发展起来的提高磷生物学效价减少饲料中无机磷添加量的途径与方法，以便降低饲料成本与畜禽粪便中磷的排放，降低畜禽业对环境的污染，发展绿色、环保型畜牧业。
关键词 磷 生物学效价 影响因素
0 引言
磷是畜禽必需矿物质元素，是仅次于钙的结构性元素。体内的磷80%以羟基磷灰石[3Ca（PO4） 2•Ca（OH）2 ]的形式存在于骨骼和牙齿中，剩下的约20%存在于如ATP、核酸、磷脂等含磷化合物中，它们对于畜禽的新陈代谢非常重要。Huff等（1998）许多学者认为磷元素是蛋白质和能量后第三重要的营养物质。如果畜禽不能在饲料中获得足够的磷，会导致严重的骨疾病和繁殖性能低下，直接影响了畜禽养殖的收益。但是，饲料中磷的添加量过高，未吸收部分会直接随粪便排到环境中，成为环境污染的根源之一。
无论植物性饲料中或磷酸氢钙等矿物质中的磷元素，利用率的变异都很大，而磷作为饲料中的必需成分，其所占的饲料总成本比例很高。所以对于畜牧行业，研究各种饲用原料和磷源添加剂中磷的生物学效价及影响因素，利用新技术提高其效价是十分必要的。本文将对近年来磷的生物学效价及其影响因素的研究作综合论述。
1. 磷生物学效价的评定
生物学效价一般是通过计算被测物质与标准物（分析纯）生物学利用率的比值得来的（FERNANDES等，1999）。确定磷生物学效价的方法与确定其他矿物质元素的方法面临同样的问题，因为磷的生物学效价是一个相对的比值，所得结果完全有可能大于100%。为了减少大于100%的结果产生，应力求用利用率最高的磷源作为标准物。例如CaHPO4、NaH2PO4，KH2PO4（试剂级），因为许多报告显示它们通常都可以被最有效的利用（Suppiee，1962；Rucker等，1968）。
动物的体重，骨骼硬度，磷的存留率，骨灰份含量（胫骨和趾骨）都被许多学者用作评定磷生物学效价的指标。但影响体重的因素是多方面的，因此，Potter（1988）指出以体重为测定指标时的灵敏度较低。Broz等（1994）指出，日粮中磷含量降低时，血清无机磷浓度的降低是有限的，用其作标准不准确。而磷在体内的存留率及在体内的利用情况，能直接的反应出磷的可利用性，因而有重要意义。尹兆正等（2000）的实验结果表明，由于磷在骨的形成和发育中有特别重要的生理作用，所以胫骨和趾骨的灰份是准确、可靠的测定磷生物学效价的指标，非常适用于对其效价的评定。
2. 磷元素的来源
饲料中的磷源有三种：动物性、植物性和矿物质添加剂（无机磷源）。对于反刍动物，除了一些焦磷酸盐和偏磷酸盐外以上三种磷源都能获得理想的生物学效价。而对于单胃动物，普遍认为动物性磷源的效价与较好的无机磷源相仿，可达70%以上（屠焰等，1997）。
植物性饲料中的磷元素主要以植酸盐的形式存在，在以植物为主的日粮中，总磷的0.6到0.8为植酸盐，单胃动物几乎不能利用。反刍动物则因瘤胃中的微生物可分泌植酸酶，能使之水解，所以可被较好的利用。因此对于单胃动物，研究磷元素的生物学效价时必需考虑到植物原料中以植酸盐形式存在的比率。而且，植酸在化学结构上有很强的结合能力，是一种强酸。PH值在中性条件下与一些二、三价阳离子结合形成不溶性盐，导致这些粒子在肠胃中不能吸收；也可以在适当条件下与蛋白质形成不溶的植酸盐—蛋白质复合物，影响蛋白质的吸收。一些学者用近红外线光谱法测定植物性饲料中总磷与植酸磷的含量以便于确定矿物质磷源的最佳添加量并取得良好的效果(Krzysztof et al. 1995; Liu, Ledaux, and Veum 1998)。
Potter等（1995）以体增重和趾骨分析为反应标准报道欧美国家近期所采用的商品化磷源生物学效价都在83%以上。尹兆正等（2002）通过饲养试验、代谢试验、骨灰分含量测定及血清磷浓度测定等方法测定磷酸一钙 ［MCP,Ca( H2PO4) 2• H2O］、磷酸二钙 [DCP, Ca H2PO4•2H2O]、磷酸三钙[TCP, Ca3( PO4) 2]、磷矿石细粒 (SP, P2O5)对于肉仔鸡的生物学效价，结果对于肉仔鸡，MCP效果好,DCP、TCP也是雏鸡较好的磷源 ,而SP则是不良磷源,现将前人的研究总结于表1。
表1 常见磷源的生物学效价
动 物
来 源 家禽 猪 动 物
来 源 家禽 猪
磷酸钾，磷酸钠 100 100 玉米 12 14
焦磷酸氨 95 -- 小麦 58 51
β-磷酸钙 93 95 大麦 50 --
磷矿石 90 85 麦麸 23 29
磷酸氢钙（无水） 95 100 燕麦 37 36
磷酸二氢钙 100 -- 豆粕 40 31
骨粉 95 85 棉仔饼 42 42
肉骨粉 99 102 鱼粉 102 100
（以上数据的标准物为磷酸二氢钠，评定指标为骨灰分）
3. 磷生物学效价的影响因素
3.1 植酸
植酸又称肌醇六磷酸，是多元醇的磷酸酯，是植物籽实中磷的主要储存形式。植酸磷必需水解成正磷酸才能被动物利用，这一过程要靠植酸酶来完成。目前世界公认的植酸酶有2种：3-植酸酶（EC2.1•3.8）和6-植酸酶（EC3.1•3.26）。在禾谷物和真菌中存在6-植酸酶（单安山，1999），真菌、细菌、酵母、丝状真菌和土壤微生物能产生植酸酶，丝状真菌，特别是曲酶属的丝状真菌已被作为丰富的微生物植酸酶来源进行研究（Ravindran等，1995）。已有许多研究表明饲料中添加植酸酶可提高肉鸡、蛋鸡（胥传来等，1997），猪（Qian，1994），火鸡（Qian，1996）对磷的利用率。楼洪兴（1998）指出，以肉鸡体增重、血清磷等为衡量指标，玉米-糠麸-豆粕日粮中加400单位植酸酶可代替2克磷酸氢钙的用量。Qian（1995）的实验结果表明，植酸酶可有效的提高青年猪对玉米-豆饼型日粮中磷的生物学效价,添加1050单位/kg在日粮中，可提高表观吸收率23%，减少粪中磷的排放16% 。Kornegay（1996）添加350、700和1050u/kg在日粮中喂鸡，趾骨灰份提高4-18%，磷的存留量提高3-15%。
植酸酶活性的最佳PH值范围是4.0-6.0，尽管一些酶在PH=3仍具有活性。PH值在2.5以下时，活性会全部丧失。植酸酶在47-62摄氏度范围内比较稳定， 70-80度使活性部分或全部丧失（Jongbloed and Kemme,1996）在肠道中植酸酶可由一些二价正离子激活，如：Ca2+、My2+、Zn2+等。而植酸酶的抑制剂包括植酸盐的沉淀剂，如：Cu2+、Fe3+、，氟化物、无机磷等（Ravindran，1995），可显著降低酶的活性。
许多作物籽实及其加工副产物中含有天然植酸酶 ,如小麦、大麦等，其中小麦和黑麦及麦麸中植酸酶活性最高。而玉米、高粱和油菜籽的植酸酶活性很低或几乎没有。干燥状态下植物种子中存在的植酸酶无活性，只有在种子吸收水分开始发芽时才被激活（兰云贤等，2001）,活性在1200FTU/kg左右，经提纯浓缩后可达到在实际生产中应用水平。但同一种植物的不同品种、同一品种在不同地区、不同的成熟度以及不同加工工艺的副产物之间植酸酶的活性都存在差异（单安山等，2002）。
天然菌株植酸酶产量一般不到 100Ｕ/ｍｌ，经济价值不高，采用基因工程技术手段构建植酸酶基因工程菌可大幅度提高酶产量。一般是把NRRL3135菌株的基因克隆,并在酵母或黑曲霉中表达，产酶量最高可达,2.8ｘｌ05Ｕ/ｍｌ（汪世华等，2002；黄遵锡等，2000）。这样就降低了磷酸酶的生产成本，经济效益极为可观，对植酸酶的推广也大有益处。
Gerbast培育出一种玉米，它携带纯和lpa—1-1基因。其营养成分与普通玉米相同，但植酸磷水平低许多（Ert等，1998）。经分析低植酸磷玉米携带的lpa—1-1基因，是突变而来，含总磷0.28%，植酸磷0.1%（正常玉米总磷0.27%，植酸磷0.17%）（Cromwell等，1998）。所以对于生长猪，低植酸磷玉米中总磷只有25-30%不能利用（Sands等，2001）。一些研究表明，以生长猪为研究动物，低植酸磷玉米与普通玉米中磷的相对生物学效价分别是77%与 22%（Cromwell等，1998）和62%与9%（Spencer等，2000）。利用低植酸磷玉米，可提高磷的生物学效价，也可提高其它营养物质的利用率，这与普通玉米添加植酸酶所得结果相同（Mroz，等，1994；kornhegay and Qian，1996；Yiet等，1996）当在低植酸磷玉米性日粮中添加植酸酶分别喂肉仔鸡、生长鸡、成鸡时，在满足对磷需要的条件下，添加无机磷的量分别减少51%、56%和62%，无机磷的排泄量也减少了许多，减轻了鸡粪对环境的污染（Hcff，1998）这种低植酸磷玉米的出现为降低动物日粮中无机磷的添加量提供了又一途径。
3.2 日粮钙磷水平
在一般情况下，饲料中最优钙磷比为1.5—2.2：1（NRC，1994）。因为钙离子可与植酸结合生成不溶的螯合物，所以植物性日粮中添加植酸酶后，情况变化很大。楼洪兴等（1999）的实验结果表明，在无磷酸氢钙，含糠麸、菜粕的日粮中添加植酸酶，低钙磷水平（钙磷比1.0-1.3：1）时肉仔鸡具有较高的生长性能和磷的利用效果。这与在玉米-豆粕型肉仔鸡和小火鸡日粮中添加植酸酶，低钙水平（钙磷比1.1和1.4：1）时，钙磷沉积量较高的结果相似（Qian 等，1996）。
3.3 含氟量
为了满足动物对磷的需要,在日粮中添加无机磷源一般是必不可少的，尽管经过脱氟处理，也有一定的残留。氟中毒对机体损害很大，而影响最严重的是干扰钙磷的代谢，（李光辉等，1998）。随着日粮氟水平的提高，试验鸡胫骨灰、趾骨灰中氟含量增长显著（梁学庆等，1996）。屠焰等（1999）的实验结果表明，以胫骨灰分为测量指标时，磷酸氢钙的生物学效价与含氟量或氟磷比存在明显的负相关，相关系数达-0.7922到-0.9731，表明含氟量直接影响磷的利用，所以降低无机磷源的含氟量是提高其生物学效价的有效方法。
3.4 维生素D3
一些学者认为VD3（1.25-二羟胆钙化醇）可能是一种磷酸盐运转激素，能促进肾脏和小肠对磷酸盐的吸收（程茂基等，2000）。对于植酸酶，维生素D3提高磷的利用率，有两种解释：1.提高肠道植酸酶的合成与活性；2.提高钙的吸收，降低肠道中钙的浓度，而提高了植酸的可溶性所至（张子仪，2000）。
此外，不同的衡量指标（屠焰等，2000）、动物的基因型、品种，（Roberson，1994）日粮的加工条件、纤维含量，饲料中存在的铝（Ammerman等，1984），镁（ Chester-Jones等，1989）和肠道的PH值（对于反刍动物）等，都对磷的利用率有很大影响。丁保安等（2002）报道在非植酸磷水平较低时30周龄的褐壳蛋鸡对植酸磷的表观利用率较强，，但大量资料显示动物本身不能产生植酸酶，而成年动物其肠道中有可能定植一些产酶微生物，其肠道功能也相对较强从而可利用一些植酸磷，所以动物年龄也是影响磷效价的因素之一。
近年来，随着红外光谱分析仪等现代实验设备与微生物学和基因工程等相关新兴学科的知识应用于动物营养学这一相对传统的领域中，使其得到了迅猛发展，磷的生物学效价的研究方面就是典型事例。这就为我们把畜禽养殖业改造成生产成本低、效益高，为环境无污染的环保型产业目标的实现开创了新途径，这将为消费者提供质优价廉的畜产品。
