摘要：本文論述了畜牧生產，特別是集約化養豬業在繁榮發展的同時，對環境帶來的負面影響，其中磷的排放是尤為令人關注的。就磷的過量排放本文提出了相應的幾項措施，并著重指出了植酸酶在解決磷污染中的綜合效應。
關鍵詞：環境，糞磷含量，營養調控 ，植酸酶
養殖業的繁榮促進飼料工業的發展，但當飼料在轉化為畜產品的同時，也產生了大量的畜禽糞便、污水、惡臭等污物，造成了嚴重的環境污染。，當今世界集約化的動物生產體系對環境造成的污染是農業所面臨的主要問題，磷污染是其中一個主要方面。
1、畜牧生產中的磷污染及其對環境的影響
根據Sweeten(1991)推測，美國每年生產15.5億噸干豬糞其中含磷460，000噸。另據國內人士估計，一個萬頭豬場以中豬計算，則每年至少向豬場周圍排污3萬噸，其中糞約1.26萬噸，尿約1.74萬噸。由于糞磷污染湖泊河流，磷成了一個令人十分關注的問題。過量的糞磷流入土壤后，它就和土壤顆粒緊緊結合在一起，不會從土壤濾出。相反，它會被土壤顆粒吸收，從而腐蝕土壤。富含磷的表層土被腐蝕掉后流入河流湖泊，將會引起藻類的大量增殖和其他嚴重的水體加富。因為磷是水生植物最主要的限制性養分，磷供給量的增加會促進水生植物的生長繁殖。
畜牧生產造成的環境污染問題已引起全球的關注。在荷蘭、丹麥和英國等一些畜牧業發達的國家，進行了比較深入的研究，并已制定法規，限制經由豬糞尿排出的磷和氮的數量，以控制這些成分在土壤和水中的積累（Jongbloed和Lenis，1992）。
2、造成磷污染的原因及途徑
研究表明豬排出的磷大約90%存在于糞中，10%存在于尿中（Pierce等，1994）。糞中磷來源于未消化的磷，內源磷和微生物群體。因為排出的磷大多存在于糞中，所以養殖業所產生的糞便是磷污染的罪魁禍首 (見表1，按生產1 kg豬肉需4 kg飼料計算)（馮定遠，2001）。
表1 養豬生產中氮和磷排出體外造成的污染綜合豬場(1頭母豬和20頭初生至90kg出售的豬)
磷
母豬飼料（kg）8
斷奶豬飼料（kg）7
育肥豬飼料（kg）21
合計（kg）36
沉積體內（kg）10
排出環境（kg）26
排出環境的比例（％）72
造成上述狀況的原因有以下幾種：
2.1磷的過量添加
近年來，在飼料中過量使用磷及其他營養成分已很普遍。一項調查表明，飼料生產場所用的磷量一般比豬維持正常生長所實際需要量高20-30%。這主要因為飼料場通常是按照國家研究理事會（NRC,1998）頒布的安全量作為需要量的標準。而且，飼養于大環境下的豬采食量要比一般商品豬的采食量要高，所以排出到環境中磷的比例更大。
2.2飼料養分利用率低
由于飼料中存在抗營養因子，營養物質的吸收利用受到阻礙。如油料種子粗粉和谷物籽實、豆類等的磷主要以植酸磷的形式存在，植酸和植酸鹽難被單胃動物利用而隨糞便排出，污染環境，而且植酸鹽中的磷通過螯合作用降低動物對Zn、Mn、Ca、Cu、Fe、Mg等微量元素的利用，以及通過與蛋白質結合，形成復合體而降低畜禽對蛋白質的利用率。
2.2.1植酸的分布及特性：
飼料中植酸磷的含量主要取決于它的來源，和谷類副產品的植酸磷含量比豆類種子高；塊根塊莖類含有很少植酸磷；植物葉片含有微量或不含植酸磷。谷物中的植酸磷并不是均勻地分布于籽實中，而是與籽實的特殊形態構成有關。在小麥和水稻籽實胚乳中幾乎不含植酸磷，在籽實的糊粉層和糠麩中含有大量植酸磷。植酸的含量還取決于植物的成熟期、加工程度、品種、氣候、水源、土壤、地理位置和生長期。
植酸是一種強酸，為黃色液體。它是由一分子肌醇與六分子磷酸結合而成，稱為肌醇六磷酸酯，分子式為C6H12O6,分子量為660.8，有六個帶負電荷的磷酸根基團，具有很強的螯合能力。植酸能被植酸酶水解為正磷酸鹽和肌醇或肌醇衍生物，每個植酸分子被完全水解時釋放六個磷離子，即每克植酸分子釋放出281毫克磷。
2.2.2 植酸的消化率和生物利用率
畜禽要利用植酸磷，首先必須在消化道內使植酸水解成含磷的無機物。畜禽對植酸磷的利用取決于畜禽種類、年齡、小腸中植酸酶含量和其它因素。在哺乳動物小腸中只發現極少的植酸酶，而反芻動物對植酸磷的高消化率主要歸功于瘤胃微生物產生的植酸酶。
Nelson(1976)首次證明了家禽對植酸磷的利用率很低，但是后來的研究表明家禽可以利用部分植酸磷，利用能力為0％到50％以上（Edwards，1983）。這些不同的研究結果可能是因為植酸水解的復雜性造成的。
植酸的水解主要取決于植酸酶。它可逐步從植酸分子中分離無機正磷酸根，這種反應可在消化道內發生也可在飼料被采食前發生。在消化道作用的植酸酶有4個可能來源：（1）小腸內分泌（2）腸道微生物產生（3）飼料中的內源性植酸酶（4）外源微生物產生的植酸酶。關于家禽小腸內植酸酶的存在說法不一。Bitar和Reinhold(1972)報導家禽小腸粘液中含有植酸酶；Davies和Motzok(1972)報導雞小腸粘液可水解植酸鈉鹽；而其他研究卻不能確定家禽小腸內植酸酶的存在（Moore和Veum1983）。是否是小腸粘液植酸酶或其它磷酸酶對植酸的水解起了作用，還無明確答案。最近的小雞試驗Maenz（1995）表明小腸膜有植酸酶活性，而且這與異性磷酸酶無關，同時報導在最佳pH，至少兩種不同的酶與小腸植酸酶活動有關。盡管家禽小腸分泌液中存在內源性植酸酶的證據不充分，但可以肯定小腸內源性植酸酶含量極低，至少在幼年畜禽。影響植酸磷利用的因素很多，單胃動物對植酸磷的水解和吸收是十分復雜的過程，它受許多因素如日糧鈣、無機磷（有效磷）含量、維生素D3添加量、家禽年齡和品種、日糧成分和飼料加工工藝的影響。
三、降低磷污染的途徑及方法
養豬生產集約化程度的提高，越來越面臨環境污染的壓力。過去的飼養方式和飼糧配制，所追求的目標是使生產性能達到最高水平，而沒有特別考慮營養物質的過剩問題。豬飼料中氮和磷的含量很高，但只有一小部分磷和氮沉積在動物體內(Lynch，1993)，大部分飼料排到環境中。在荷蘭、丹麥和英國等一些畜牧業發達的國家，已采取措施來治理豬場污水，但是污水處理不僅是一種治標不治本的被動措施，而且大大增加了養豬生產的成本。解決養豬生產中的污染問題的根本出路在于采取有效的營養措施，系統的營養學調空是解決環境問題的合理而有效途徑。科學的日糧配制技術和生物技術在飼料中的應用為解決這一難題在一定程度上提供了新的手段。近年來，動物營養學研究的一個重點是開發低污染日糧(生態型日糧)。解決養豬生產中的糞尿污染的營養措施有四個方面：①降低日糧中營養物質(主要是氮和磷)的濃度；②提高日糧中營養物質的消化利用效率；③減少或禁止使用有害添加物；④階段性飼養。
下面就減少磷的排放對應的處理辦法如下：（1）設計日糧配方時，如果不考慮磷的生物學效價，會提高日糧成本，對動物的生產性能造成不良影響，引起動物排出大量的磷。當必須供給后備母豬過量的磷時，較可行的辦法是實行公母分開飼養，分別設計閹豬和母豬各自的配方。（2）降低植酸水平的育種選擇
Moore（1998）等報道使用Lp-玉米和植酸酶，羊茅試驗區磷的排出量分別下降22%和26%，Sims等（1999）也有類似的研究結果。用豬所做的試驗表明Lp-玉米的磷生物學效價在50%(Pierce,1999)到64%(Spencer等,1998)之間。而普通玉米磷生物學效價都是10%。（3）飼用酶制劑。植酸酶是一類磷酸酶（肌醇六磷酸磷酸水解酶），它能夠把正磷酸從植酸鹽的肌醇鏈上水解掉它，具有系統地把正磷酸根從肌醇1、2、3、4、5、6六磷酸鹽中移去，降解肌糖磷酸鹽的功能。它有兩種形式3-植酸酶、6-植酸酶。在動物飼料中應用最廣的是由Aspergillus ficuum生產的3-植酸酶，許多動物試驗表明，它能提高磷和鈣的消化率（Cormwell等，1993；Lei等，1993；Yong等，1993）。大量研究表明，富含植酸的飼糧中補充植酸酶可降低糞磷濃度13~33%（Nunes，1998）；富含植酸的油菜籽、玉米、大麥飼糧中補充A. funigatus和A. niger植酸酶，生長豬糞磷含量分別顯著降低33%、17%（Nunes，1998）。Gundel(1998)在15?20kg仔豬的玉米淀粉(67％)一豆粕飼糧和玉米(97％)一豆粕飼糧中添加植酸酶的研究表明，磷排泄量分別降低23％和17％。Helander(1997)在含磷分別為7.6g/kg、6.1g/kg、4.5g/kg大麥飼糧中添加500FTU/kg植酸酶也研究表明，低磷飼糧中添加植酸酶在保證豬的正常生產的同時顯著降低糞磷的排放。
由于試驗條件的差異，添加植酸酶減少糞磷的結果不一致。添加500FTU／Kg植酸酶時，可使生長豬糞磷排量減少約32％(Kessler，1992)、21.5％(Harper，1997)、27.0％(Eeckhout，1992)不等。Liu(1997)研究表明，仔豬玉米?豆粕飼糧中補充植酸酶進行干喂減少糞磷排放37~40%，濕喂(2分飼糧1分水，在30℃混合2小時)減少糞磷排放48~49％。添加200g/T植酸酶可使糞磷含量下降40.5~51.2%（徐建雄等，1998）。
斷奶仔豬飼糧中添加植酸酶可降低飼糧蛋白質水平，從而增加飼糧粗纖維含量，減少仔豬腹瀉，降低仔豬死亡率，極顯著降低糞磷含量，減少糞磷排放，增加植酸酶添加量時可進一步降低糞磷排泄量(Yi，1996)，減少N、P對環境的污染(Kovcin，1996；Schulze，1992)。因此，選擇適宜的蛋白水平，補充賴氨酸和植酸酶將增進N、P的利用率，可避免過多的N、P排出(Burgstaller，1995；Lenis，1999；Schenkel，1996)。因此，在飼料配方中可考慮使用含自然植酸酶高的植物飼料原料，提高磷的利用率，減少糞磷對環境的污染。
四、結論
在政府有關法規的約束下，幾個歐洲國家的磷污染已經降低。由于擔心產生過多的養分污染，美國許多州暫時停止了對豬場和雞場的擴展。降低動物排泄物中磷含量有許多方法，僅憑降低磷的供給量至標準安全系數以下，就可以使磷的排出減少10~20％。使用低植酸磷的谷物和油菜籽粕也能降低磷的排除量。配合植酸酶，低磷玉米可以發揮其最大的優點，磷排出量降低50％，而且，對動物的性能和骨骼的完整性無有害影響。
大量資料顯示，微生物植酸酶能有效地釋放與植酸結合的磷，提高磷的生物學利用率。在總磷量降低的日糧中使用植酸酶，可使磷的排除量降低30％。植酸酶的使用具有很大潛力，如果生產的每個階段都使用植酸酶，那么美國每年由豬所排出的磷將減少230，000噸。而且使用植酸酶，家禽所排出的磷也會減少125，000噸。顯然，將來豬場、雞場的擴建依賴于對環境負責的日糧配合，植酸酶是營養學家迎接這種挑戰的有力武器。
