摘要：本文論述了畜牧生產(chǎn)，特別是集約化養(yǎng)豬業(yè)在繁榮發(fā)展的同時(shí)，對環(huán)境帶來的負(fù)面影響，其中磷的排放是尤為令人關(guān)注的。就磷的過量排放本文提出了相應(yīng)的幾項(xiàng)措施，并著重指出了植酸酶在解決磷污染中的綜合效應(yīng)。

    關(guān)鍵詞：環(huán)境，糞磷含量，營養(yǎng)調(diào)控 ，植酸酶

    養(yǎng)殖業(yè)的繁榮促進(jìn)飼料工業(yè)的發(fā)展，但當(dāng)飼料在轉(zhuǎn)化為畜產(chǎn)品的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的畜禽糞便、污水、惡臭等污物，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。，當(dāng)今世界集約化的動物生產(chǎn)體系對環(huán)境造成的污染是農(nóng)業(yè)所面臨的主要問題，磷污染是其中一個(gè)主要方面。

    1、畜牧生產(chǎn)中的磷污染及其對環(huán)境的影響

    根據(jù)Sweeten(1991)推測，美國每年生產(chǎn)15.5億噸干豬糞其中含磷460，000噸。另據(jù)國內(nèi)人士估計(jì)，一個(gè)萬頭豬場以中豬計(jì)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(gè)令人十分關(guān)注的問題。過量的糞磷流入土壤后，它就和土壤顆粒緊緊結(jié)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(yán)重的水體加富。因?yàn)榱资撬参镒钪饕南拗菩责B(yǎng)分，磷供給量的增加會促進(jìn)水生植物的生長繁殖。畜牧生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問題已引起全球的關(guān)注。在荷蘭、丹麥和英國等一些畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的國家，進(jìn)行了比較深入的研究，并已制定法規(guī)，限制經(jīng)由豬糞尿排出的磷和氮的數(shù)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(nèi)源磷和微生物群體。因?yàn)榕懦龅牧状蠖啻嬖谟诩S中，所以養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的糞便是磷污染的罪魁禍?zhǔn)?(見表1，按生產(chǎn)1 kg豬肉需4 kg飼料計(jì)算)（馮定遠(yuǎn)，2001） 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(yǎng)成分已很普遍。

    一項(xiàng)調(diào)查表明，飼料生產(chǎn)場所用的磷量一般比豬維持正常生長所實(shí)際需要量高20-30%。這主要因?yàn)轱暳蠄鐾ǔＪ前凑諊已芯坷硎聲∟RC,1998）頒布的安全量作為需要量的標(biāo)準(zhǔn)。而且，飼養(yǎng)于大環(huán)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(huán)境中磷的比例更大。

    2.2飼料養(yǎng)分利用率低 由于飼料中存在抗?fàn)I養(yǎng)因子，營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用受到阻礙。

    如油料種子粗粉和谷物籽實(shí)、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(huán)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(zhì)結(jié)合，形成復(fù)合體而降低畜禽對蛋白質(zhì)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(chǎn)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(shí)中，而是與籽實(shí)的特殊形態(tài)構(gòu)成有關(guān)。在小麥和水稻籽實(shí)胚乳中幾乎不含植酸磷，在籽實(shí)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(qiáng)酸，為黃色液體。它是由一分子肌醇與六分子磷酸結(jié)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(gè)帶負(fù)電荷的磷酸根基團(tuán)，具有很強(qiáng)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(gè)植酸分子被完全水解時(shí)釋放六個(gè)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(nèi)使植酸水解成含磷的無機(jī)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(fā)現(xiàn)極少的植酸酶，而反芻動物對植酸磷的高消化率主要?dú)w功于瘤胃微生物產(chǎn)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(jié)果可能是因?yàn)橹菜崴獾膹?fù)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(jī)正磷酸根，這種反應(yīng)可在消化道內(nèi)發(fā)生也可在飼料被采食前發(fā)生。在消化道作用的植酸酶有4個(gè)可能來源：（1）小腸內(nèi)分泌（2）腸道微生物產(chǎn)生（3）飼料中的內(nèi)源性植酸酶（4）外源微生物產(chǎn)生的植酸酶。關(guān)于家禽小腸內(nèi)植酸酶的存在說法不一。Bitar和Reinhold(1972)報(bào)導(dǎo)家禽小腸粘液中含有植酸酶；Davies和Motzok(1972)報(bào)導(dǎo)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(nèi)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(yàn)Maenz（1995）表明小腸膜有植酸酶活性，而且這與異性磷酸酶無關(guān)，同時(shí)報(bào)導(dǎo)在最佳pH，至少兩種不同的酶與小腸植酸酶活動有關(guān)。盡管家禽小腸分泌液中存在內(nèi)源性植酸酶的證據(jù)不充分，但可以肯定小腸內(nèi)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(fù)雜的過程，它受許多因素如日糧鈣、無機(jī)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(yǎng)豬生產(chǎn)集約化程度的提高，越來越面臨環(huán)境污染的壓力。過去的飼養(yǎng)方式和飼糧配制，所追求的目標(biāo)是使生產(chǎn)性能達(dá)到最高水平，而沒有特別考慮營養(yǎng)物質(zhì)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(nèi)(Lynch，1993)，大部分飼料排到環(huán)境中。在荷蘭、丹麥和英國等一些畜牧業(yè)發(fā)達(dá)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(biāo)不治本的被動措施，而且大大增加了養(yǎng)豬生產(chǎn)的成本。解決養(yǎng)豬生產(chǎn)中的污染問題的根本出路在于采取有效的營養(yǎng)措施，系統(tǒng)的營養(yǎng)學(xué)調(diào)空是解決環(huán)境問題的合理而有效途徑。科學(xué)的日糧配制技術(shù)和生物技術(shù)在飼料中的應(yīng)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(yǎng)學(xué)研究的一個(gè)重點(diǎn)是開發(fā)低污染日糧(生態(tài)型日糧)。解決養(yǎng)豬生產(chǎn)中的糞尿污染的營養(yǎng)措施有四個(gè)方面：①降低日糧中營養(yǎng)物質(zhì)(主要是氮和磷)的濃度；②提高日糧中營養(yǎng)物質(zhì)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(yǎng)。下面就減少磷的排放對應(yīng)的處理辦法如下：（1）設(shè)計(jì)日糧配方時(shí)，如果不考慮磷的生物學(xué)效價(jià)，會提高日糧成本，對動物的生產(chǎn)性能造成不良影響，引起動物排出大量的磷。當(dāng)必須供給后備母豬過量的磷時(shí)，較可行的辦法是實(shí)行公母分開飼養(yǎng)，分別設(shè)計(jì)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(bào)道使用Lp-玉米和植酸酶，羊茅試驗(yàn)區(qū)磷的排出量分別下降22%和26%，Sims等（1999）也有類似的研究結(jié)果。用豬所做的試驗(yàn)表明Lp-玉米的磷生物學(xué)效價(jià)在50%(Pierce,1999)到64%(Spencer等,1998)之間。而普通玉米磷生物學(xué)效價(jià)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(tǒng)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(yīng)用最廣的是由Aspergillus ficuum生產(chǎn)的3-植酸酶，許多動物試驗(yàn)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(bǔ)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(bǔ)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(chǎn)的同時(shí)顯著降低糞磷的排放。由于試驗(yàn)條件的差異，添加植酸酶減少糞磷的結(jié)果不一致。添加500FTU／Kg植酸酶時(shí)，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(bǔ)充植酸酶進(jìn)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(shí))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(zhì)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(shí)可進(jìn)一步降低糞磷排泄量(Yi，1996)，減少N、P對環(huán)境的污染(Kovcin，1996；Schulze，1992)。因此，選擇適宜的蛋白水平，補(bǔ)充賴氨酸和植酸酶將增進(jìn)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(huán)境的污染。

    四、結(jié)論在政府有關(guān)法規(guī)的約束下，幾個(gè)歐洲國家的磷污染已經(jīng)降低。由于擔(dān)心產(chǎn)生過多的養(yǎng)分污染，美國許多州暫時(shí)停止了對豬場和雞場的擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)安全系數(shù)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(fā)揮其最大的優(yōu)點(diǎn)，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(jié)合的磷，提高磷的生物學(xué)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(chǎn)的每個(gè)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(kuò)建依賴于對環(huán)境負(fù)責(zé)的日糧配合，植酸酶是營養(yǎng)學(xué)家迎接這種挑戰(zhàn)的有力武器。