饲料成分中的植酸盐和在反刍动物营养中提高磷的利用的可能性

1、饲料成分中的植酸盐以及提高反刍动物营养中磷的利用率摘要由于磷的富营养化对环境的潜在影响和全球原料磷酸盐储存的限制，磷已经成为了新的研究热点。同时，在反刍动物中，磷在体内和瘤胃微生物中具有比任何其他矿物营养更重要的关键功能。因此，尽管连续不断的磷元素的供应具有至关重要的作用，但膳食磷供应不应超过动物的限制。掌握关于来自不同饲料的磷的可利用率的知识是优化膳食磷供应的先决条件。磷主要以植物种子中的植酸盐的形式储存，其潜在地降低其在反刍动物中的瘤胃溶解度和导致其可利用率的降低，尤其当瘤胃功能不是最佳的时候。酶植酸酶催化植酸盐的逐步水解。关于反刍动物营养，这种酶可用于动物的五种可能的来源：瘤胃微生物植酸

2、酶，内源性粘膜植酸酶，大肠微生物植酸酶，植物植酸酶和外源微生物植酸酶。最新研究表明，瘤胃微生物植酸酶不能使植酸盐结合磷完全水解，虽然它比内源性粘膜植酸酶更有效的植酸盐水解。此外，植物植酸酶活性在植物物种之间变化很大。减少其的植酸盐含量的方法有微生物植酸酶的补充以及各种饲料加工技术如使种子萌发，发酵和用有机酸处理饲料。然而，进一步的研究有必要评估这些技术的潜力。本文的主要焦点是回顾关于植酸盐在反刍动物营养中的作用，其在整个胃肠道中的降解以及增强饲料磷的利用和减少这种主要污染营养物的排泄的机会。1.导言磷是动物营养中最重要的矿物营养素之一。它也被认为是集约化动物生产区域中最污染的营养物之一，因为高

3、水平的膳食磷被排泄在粪便中（Eastridge，2006）。虽然必要的是饲喂足够的磷，但由于磷在环境污染中的作用和在饮食中添加无机磷的显著成本，膳食磷的供应不超过动物的需求也是至关重要的（Mijoun等et al。，2008）。磷的溶解度在植物饲料之间差异很大，主要与植酸盐含量，植酸盐（肌醇六磷酸盐，InsP6）有关（Humer et al。，2015a）。酶植酸酶催化肌醇六磷酸逐步水解为无机磷酸盐和肌醇，用较低磷酸化的肌醇磷酸（InsP）作为中间体（Schlemmer等，2009）。由于包含在Ins磷6分子中的磷在释放之前需要更长的发酵，当Ins磷6含量降低时，饲料的营养价值可以增加。 肌醇

4、六磷酸盐的低可利用率在猪和家禽中是众所周知的，因为在单体家畜的消化道中发现非常低的植酸酶活性（Humer等，2015a）。然而，肌醇六磷酸盐似乎在反刍动物如牛和绵羊中更可用。然而，肌醇六磷酸盐必须水解以释放无机磷，使反刍动物能够吸收。磷的有效利用对于最小化与磷的过度供给相关的污染风险是至关重要的瘤胃微生物的植酸酶活性将几乎所有的肌醇六磷酸盐消化成无机磷（Raun等人，1956），以前认为肌醇六磷酸盐完全可用于反刍动物（Morse等人，1992）。然而，在高产反刍动物，特别是在奶牛，更快的通过率和次优的瘤胃发酵条件可能会限制瘤胃Ins磷6降解，因为Ins磷6分子短期暴露于微生物植酸酶（Jarre

5、tt等人，2014）。此外，高颗粒饮食还与唾液分泌减少相关，因此可能减少可用于微生物使用和在小肠中吸收的唾液磷（Scott和Buchan，1985）。因此，过去几年的深入研究旨在确定提高畜牧生产中使用磷的可持续性的方法。首先，对于给定水平的动物生产的磷要求的知识以及关于不同饲料成分的磷可利用率的可靠信息对于精确的饮食配制是最重要的。此外，饲料处理程序，如酸处理，发酵或萌发技术，可导致种子中的植酸盐降解（Haraldsson等人，2004; Sokrab等人，2012; Humer等人，2013; Metzler-Zebeli等人， ，2014; Harder et al。，2015a）。此外，

6、还讨论了在单胃口粮中广泛包含外源植酸酶（Selle和Ravindran，2007,2008）作为使植酸盐去磷酸化并释放反刍动物饮食的固有磷组分的可能方法（Knowlton等人，2007; Brask-Pedersen等人et al。，2013）。本次审查的目的是更新目前关于反刍动物营养中植酸盐相关性的知识。一个主要部分总结了不同来源的肌醇六磷酸酶的生理相关性的实验结果和沿着胃肠道的植酸盐的水解。最后，讨论了不同的饲料加工技术对植酸盐降解的影响。2 磷 2.1有机体和微生物的关联磷是一种重要的矿物质，因为它存在于许多结构部件和密切参与多种生理过程（Tayyab和麦克莱恩，2015）的。 此外，瘤

7、胃微生物对磷有需求，在分离菌的测定中纤维素分解菌（20毫克/升，Bryant等人，1959年），比淀粉分解菌需求更高（最多16毫克/升，Caldwell等人，1973）。 当对体外混合群体中瘤胃生态系统似乎是P-依赖者去降解细胞壁（Durand和Komisarczuk，1988），这似乎主要与纤维素分解菌对P的特定要求有关。 当瘤胃微生物的磷缺少时则要求通过饮食或从唾液再循环，微生物活性可能受损（哈德等，2015A）。 例如，P消耗已与微生物蛋白质合成和有机物消化率（金凯德和Rodehutscord，2005年）的减少相关联。 当瘤胃内P耗尽，纤溶活性迅速降低（Komisarczuk等人，19

8、87; Durand和Komisarczuk，1988），从而采食量和动物生产都会下降。 此外，当给奶牛和羊低磷的饲料时瘤胃内的微生物磷需求达不到满足会产生一些消极的影响（Bortolussi等人，1996;金凯德和Rodehutscord，2005）。 瘤胃微生物中的P的需求比宿主动物要高（金凯Rodehutscord，2005）。 磷主要由唾液提供，但是当饲喂高精日粮时（斯科特和Buchan，1985）唾液中的磷含量是低的。 （布雷维斯andSchrder，1991）反刍动物的唾液腺可以通过对浓缩P和较高的唾液流率相结合浓缩血浆P-高达16倍。 因此，低磷摄入量并不必然导致唾液分泌的P含量

9、低，当摄入的磷含量低时骨磷被动员起来持唾液P循环（Puggaard等，2011）。这是通过加强 由大冶等人最新研究。 （2009年）和冯等人。 （2015）发现分别在山羊和肉牛，没有通过食物摄入P 来观察唾液中的磷。当P缺乏会影响饲料的采食量，奶产量，乳脂成分，生育以及体重（伊克巴尔等人，2005;摩天等人，2010年a; Puggaard等人，2014年），它是重要的，对于生产 和动物福利，去制定一个动物的需求量。 由于P不能合成，这些需求必须从足够日粮（Rodehutscord，2008）得到满足。 磷的利用率指得是饲料中的磷能被动物吸收的最大量（伊克巴尔等人，2005）的比例。 至于磷的

10、精确用量系统（带重新评估动物P的要求）应结合磷的有效性的概念和反刍动物瘤胃微生物来建立。 以此为目标，一个更为准确的描述反刍动物饲料中磷的利用率将被要求调整p的比例和减少浪费。磷的利用率取决于于饲料中P的量和在瘤胃中吸收后释放的量这两个过程（Mijoun等人，2008）。 通过NRC（2001）推荐膳食磷浓度范围为3.20至3.80克/千克干物质的奶牛生产2555公斤/自由度牛奶，由此这些建议已经包含了一个温和的安全边际（EKELUND等，2006）。 高含量的P对动物不是有益的，而是增加磷排泄的（伊斯特里奇，2006）。 然而，因为不同的国家之间要求不同（EKELUND等人，2003），更多

11、的研究需要准确的预测在北美的推荐系统提出的64用于饲料和70%在浓缩物中（NRC，2001）和德国的推荐系统，磷的有效性提出了70的日粮磷的有效性（GFE，2001年）。然而，从饲料原料可能来自相同群体但植物药性和技术的原因，会使他们的P 利用率性有很大的不同。 因此，它是有问题关于NRC和GFE磷的有效性建议值是否合适. 因此，需要标准化的方法来确定不同饲料原料的磷的有效性，以精确饲料中 P的含量从而节约饲养成本和全球有限的磷矿储量。 P储备是有限的，在全球矿物P资源是有限的并在今后十年更加昂贵（科德尔等人，2009）。虽然磷有更多已知功能在体内比任何其它矿物养分（伊克巴尔等人，2005年）

12、，但它也是畜牧业主要的污染营养素之一。 在谷物P被主要贮存在InsP6中，植物P的生物利用率是有限的，这反过来又导致过量的P排泄（胡沫等，2015A）。 另一方面，牧草内InsP6的含量较低，只有在苜蓿和不同的稻科植物类被发现，因为大多数饲料仅仅由茎和叶组成（Eeckhout和德Paepe，1994; Brask-Pedersen等，2013） 。 然而，在现代肉牛生产中，谷物和油籽粕的被大量使用，以支持高性能和提高成本效益（Ivemeyeret人，2014年）。 因此，在反刍动物的饲料中谷物和谷物副产物的比例增大到饲料中的磷现在主要以InsP6的形式提供的。 大致饲料中30-50的磷含量在肉

13、和奶以及当做粪肥的排泄物中。 因此，市场销售的反刍动物排泄物中磷含量占摄入磷的50至70（Morse等人，1992; Knowltonand Herbein，2002）。 而在反刍动物的尿中磷排泄是次要定量（NRC，2001），粪Pexcretion显著影响整个农场磷平衡（诺尔顿等人，2004）。 畜牧业可以是一个重大 P污染源，其中动物源性P浪费60来自反刍动物（Tamminga，1992）。 这些问题需要更高效的P利用率来解决特别是在奶牛场（Klop等，2012; Tayyab和麦克莱恩，2015年）。 在乳业地区，其中P-引起水体富营养化是一个特别的问题，乳制品行业将继续面临越来越大的压

14、力，以进一步饲料配给减少P水平（摩天等人，2010年b）。 虽然很多努力近年来已进行，以管理P 的使用来减少对环境的损失，但现在仍然给奶牛饲喂过量P（窦等人，2003）。 增强科研和教育活动，以及监管措施可能是一种方法，来提高p喂养的精度在未来。3. 植酸植酸（肌醇123456- hexakisdihydrogenphosphate，C6H18P6O24）由六个磷酸基团组成，环状六倍醇肌醇的羟基被酯化（Kumar等，2011 ;胡沫等人，2015A）。由于其非常高的负电荷密度，它具有与金属阳离子如钙，铁和锌螯合以形成植酸盐（希勒姆尔等人，2009）。 此外，肌醇六磷酸分子能与蛋白质形成稳定的复

15、合物，蛋白浓度的增加导致其有效性下降（乌尔巴诺等人，2000）。总体而言，种子内植酸盐的的位置和化学组合会显著影响样植酸盐中磷的可用性和合成营养素例如蛋白质（希勒姆尔等人，2009;黑泽等人，2014年）。 在大量的谷物和油籽中植酸盐中的磷主要位于糊粉层和外层麸皮; 然而，不是全部的种子都是如此。 在大豆种子中，例如，植酸盐位于蛋白体中（天使等人，2002; Steiner等，2007）和玉米中的大多数植酸位于胚芽（劳动力吸纳等。 ，1993）。一般谷物，油籽和谷物副产品的植酸盐中磷含量较高相比于豆科植物种子（表1）。 其中谷物含量最高的是玉米，高粱，小麦。 由于丰富的植酸盐磷的含量在谷物的外

16、层，更高的总磷含量和植酸盐中磷含量大多发现在谷物副产品中（VIVEROS等，2000）。 另外，植酸含量会被遗传，环境波动，土壤类型，施肥和种子的成熟程度所影响（乌尔巴诺等人，2000）。 此外植酸盐也很少被磷酸化成 INSP如InsP5和 InsP4也可以在种子中被发现，但数量非常少（彭托皮丹等人，2007）。4. 植酸酶4.1 概述肌醇六磷酸酶化学上被称为肌醇（1,2,3,4,5,6）六磷酸磷酸水解酶，并存在于植物，微生物和动物中（Selle和Ravindran，2008; 磷rasad等，2015）。这些酶已经分为两个碱基，这取决于肌醇六磷酸分子开始水解的位点和优选的磷H条件（Kumar

17、等人，2010）。两个国际分类的植酸酶：3-植酸酶（EC 3.1.3.8）和6-植酸酶（EC 3.1.3.26）以水解开始的位置命名（Selle和Ravindran，2007）。植酸酶也可以基于它们在酸性肌醇六磷酸酶（磷H最佳值：3.0-5.5）和碱性肌醇六磷酸酶（磷H最佳值在磷H 8.0左右）的最佳磷H进行大致分类（Yin等人，2007; Vijayaraghavan等人，2013）。几个因素影响植酸酶效率，如胃肠道不同磷H条件下的磷H稳定性，溶解稳定性以及温度稳定性（Konietzny和Greiner，2002）。因此，植酸酶可能被瘤胃蛋白水解活性降解，并且它似乎受磷H下降的幅度和低磷H的

18、持续时间的影响（Bravoet al。，2002）。此外，植酸酶的效率受温度的影响。虽然大多数植酸酶的最适温度在50和60之间（Greiner et al。，1998; Igbasan et al。，2000），过热会导致变性（Kumar et al。，2010）。一般来说，有关反刍动物营养的植酸盐降解酶活性的五个可能来源。这些包括：瘤胃微生物植酸酶，由小肠粘膜或主要存在于大肠中的微生物产生的内源性植酸酶，源自某些饲料的内在植物植酸酶活性和外源酶的饮食包含（磷ark等人，2002; Kincaid等人et al。，2005; Nakashima et al。，2007）。一般来说，瘤胃肌醇六磷

19、酸酶是重要的，而内源性粘膜肌醇六磷酸酶不能水解足够量的肌醇六磷酸结合的磷（Sehested和Lund，2007）。以下将讨论植酸盐降解酶的第一种四种来源，而关于包括外源微生物植酸酶的更详细信息，读者参见第8.7节。4.2瘤胃微生物植酸酶Raun等人（1956）第一次发现瘤胃微生物群产生植酸酶，其能够水解存在于饲料中的InsP6-P应该是六磷酸肌醇，即植酸。植酸酶催化磷酸基团从植酸中的释放，导致产生少量的磷酸化InsP（磷酸肌醇），其可以进一步从小肠消化并吸收（Schlemmer等人，2009）。尽管已经证明植酸酶存在于瘤胃中，但是其来源，不论来自瘤胃微生物或来自摄取的植物材料，在开始时并不清楚

20、。 Raun等人（1956）观察到InsP6-P的利用率接近于瘤胃微生物的100。此外，由于P的释放，增加的InsP6-P的用量可以增加纤维素的消化量。相反，最近的研究表明InsP6的瘤胃降解不彻底的（Kincaid等人，2005），Park等人（2002）在羊中的实验显示饲料中以植酸磷形式存在的磷，大约65在到达皱胃（第四个胃）之前降解。有趣的是，InsP6和InsP5在皱胃中减少，而InsP3的数量增加。这似乎与瘤胃微生物优先降解高度磷酸化的InsP有关，导致从高度磷酸化的InsP产生的InsP3的量超过了在前胃（前三个胃的总称）InsP3的降解。Raun等人（1956）已经验证许多因素（

21、例如pH，孵育时间和InsP6的浓度）影响所产生的植酸酶量的活性。此外，他们证明大多数存在于瘤胃中的植酸酶来自微生物，因为它们产生了足够的植酸酶。瘤胃微生物的植酸酶活性的最佳pH约为5.5，类似于大多数植物肌醇六磷酸酶（植酸酶）的最适pH（Laboureet等，1993; Oatway等，2001）。在健康反刍动物中，pH通常在6.0和7.0之间，水解作用达不到最佳速率。然而，InsP6在反刍动物中的降解似乎与几个因素，如饲料的精料比例，这影响了混合瘤胃微生物群的组成。在这种情况下，Yanke et al（1998）分析了几种瘤胃细菌菌株的植酸酶活性，由此它们发现可测量的植酸酶活性只有淀粉分解

22、菌。众所周知，精饲料的百分比增加可增加淀粉分解菌的数量，而纤维素分解菌的数量减少（Fernando et al。，2010; Liu et al。，2013），高浓度的精饲料可以增加潜在的产生植酸酶的细菌。另一方面，饲料中精料的百分比也影响采食量和瘤胃停留时间（食物在瘤胃中停留时间）（Krmeret al，2013）。因此，高产反刍动物的较高干物质（DM）和精料摄入引起的瘤胃停留时间的减少，导致了瘤胃微生物降解InsP6的可用时间减少，并因此增加了InsP6从瘤胃中流走的量。牛的饲料由具有短粒径的饲料组成以刺激高DM摄取，这导致瘤胃停留时间减少（Zebeli等人，2007），降低瘤胃中InsP

23、6的降解（Jarrett等人，2014）。4.3粘膜内源性植酸酶一般来说，描述反刍动物中粘膜肌醇六磷酸酶活性的数据很少。众所周知，单胃动物物种的胃肠道及其内容物具有可忽略的植酸酶活性（Schlemmer等人，2001），并且相对于InsP4-InsP6，对较低磷酸化的InsP具有更高的活性（Hu等人，1996）。因此，植酸盐尤其是低磷酸化的Inp从瘤胃中流出后，很可能在肠中得到进一步至少一定程度的水解。 Parket等人（2002）研究了InsP6在羊后消化道的降解。在这段肠道通路中没有发现InsP的显著差异，尤其是在皱胃和小肠之间的InsP6和InsP5，而InsP3的流动在小肠中倾向性减少

24、。这些结果似乎与猪的早期研究一致（Hu等人，1996），他们表明从肠粘膜分离的植酸酶对高度磷酸化的InsP相对于InsP3具有更低的活性。总的来说，在Park等人的研究中，肠内总InsP的InsP3的低利用率（2002）阻止了InsP从皱胃到大肠的通过的显着效应。与此一致，Sehested和Lund（2007）观察到不管饲料组成成分和外源植酸酶添加，在奶牛的小肠InsP的降解率很低。因此，描述反刍动物中小肠中的植酸盐降解的稀少数据对于证明粘膜植酸酶对植酸盐水解没有实质的作用，因此粘膜植酸酶对植酸盐降解在生理上也没有多大作用。4.4胃肠道微生物植酸酶在Park等人的瘤胃后的胃肠道的InsP降解的

25、研究中（2002），观察到少量的InsP流入比小肠位置更低的大肠，由此进入大肠的植酸盐P的19被降解。上段大肠和下段大肠之间的InsP流量没有差异。根据，Ray等人（2012）报道了奶牛大肠中灌输的植酸盐的降解，Ray等人（2013）观察到饲料植酸盐含量对大肠植酸盐降解没有影响，从而大肠中平均16的回肠植酸盐P被降解。因此，InsP似乎在上部大肠中降解，这已经在猪，大鼠和马中被证明（Wise和Gilburt，1982，Sandberg等人，1993; Matsui等人，1999）。这种水解可能是由于大肠中的微生物植酸酶活性（Wise和Gilburt，1982; Matsui等人，1999）。然

26、而，在那些研究中没有观察到完全的植酸盐降解。例如，在Park等人的研究中（2002），12的饲料InsP从下部大肠中回收并排泄到粪便中。由于每个InsP的流量在小肠和大肠之间有类似地减少量，作者提出，上部大肠中的微生物植酸酶不是选择性的降解InsP。因此，瘤胃和大肠微生物的底物偏好可能不同。另一方面，已经在瘤胃和大肠中发现了类似的微生物群体，并且在从反刍动物的大肠分离的一些细菌菌株中存在植酸酶活性将进一步证明这种结论（Joseph和Raj，2007）。4.5固有植物的植酸酶虽然植物植酸酶具有水解植酸盐的能力（Kumar等人，2010），植物物种之间的活性差异很大（表2）。在谷物中，最高的活性在

27、黑麦，小麦和大麦中发现，而玉米和高粱显示出不可见的植酸酶活性。此外，在高蛋白饲料中仅发现低的活性（Eeckhout和de Paepe，1994;Viveros等，2000;Steiner等，2007）。由于谷物中大多数植酸酶位于糊粉层和盾片中，副产物例如麦麸或黑麦麸通常在植物饲料中显示出最高的活性（Oatwayet等人，2001;Steiner等人，2007）。植酸酶活性随着水分含量，温度和pH而变化（Carlson和Poulsen，2003; Haraldsson等人，2004）。大多数植物植酸酶在微酸性pH（5.0）（Laboure等，1993; Oatway等，2001）和在约50的温度

28、下发挥最高活性（Greiner等，1998,2000）。另一方面，当饲料经受高温时，例如在造粒或挤压期间，植物植酸酶活性显著降低（Eeckhout和de Paepe，1994; Blaabjerg等人，2010; Kraler等人，2014）。然而，植物植酸酶对反刍动物中磷的利用度的相关性目前尚不清楚，因此需要进一步研究。5.瘤胃的P消化瘤胃P消化定义为来源釪饲料中的P减少的的量，并且使用尼龙袋技术测定（Mijoun等人，2008）。由于P的利用率很大程度上取决于其在瘤胃中的溶解度，瘤胃P消化是其被动物利用的重要前提条件（Godoy和Meschy，2001）。通常，P溶解度在饲料之间差异很大。

29、由于瘤胃微生物的内在植酸酶活性几乎将所有InsP6-P消化成无机磷（Raun等人，1956），因此当在瘤胃中有充分消化时间时，理论上不同饲料中的P在瘤胃中消化的量应达到相同的程度。特别是在高产奶牛中，瘤胃高稀释率可能使未消化谷物的InsP6-P逃逸瘤胃（Clark等人，1986）。从矿物质补充剂和一定程度上来自饲料的P消化是相对熟知的，但是关于从精饲料中瘤胃消化的信息很少（Mijoun等人，2008）。由Emanuele和Staples（1990年），Emanuele等人（1991）和Cherryet等（2010）确定的饲料的瘤胃P消化，证明稻科类植物如与狗牙根草（65-75）相比，玉米青贮和

30、苜蓿（85-92）释放的P的值更高。这可能是由不同的中性洗涤剂纤维（NDF）含量引起的，因为在细胞壁结构上整合的P可能需要更长的孵育时间被释放（Emanuele和Staples，1990）。此外，缩合单宁减少瘤胃P消化（Riestra等人，2010）。除了物种之间的差异，品种，成熟阶段，播种季节和不同的生长条件导致P消化的显著变异性（Tang等人，2010; Riojas-McCollister等人，2011）。由于肌醇六磷酸能够与蛋白质形成稳定的复合物（Urbano等人，2000），假设与具有较低蛋白质含量的原料相比，富含蛋白质的原料显示较低的P消化。Konishi等人（1999）和Park

31、等人（1999），其研究表明超过30的菜籽粕在瘤胃中不降解。然而，尽管Bravo等人（2000）测量了牛中几种富含蛋白质的原料（向日葵粕中55，菜籽粕中64，玉米酒糟中66）的低P释放，大豆粉和小麦酒糟显示与大麦（86），小麦和玉米（89）相似的P释放。此外，Mijoun等人（2008）观察到酒糟，玉米胚芽和豆粕（88）的高瘤胃P消化，而玉米的瘤胃P消化84，大豆壳是69。与玉米相比，源自玉米胚芽的P的较高消化可以通过P在玉米胚芽部分中的高含量来解释（Laboure等人，1993）。因此，忽略玉米周边部分的消化能够更快地获得瘤胃微生物植酸酶。对于具有可溶物（DDGS）的干酒糟，P的瘤胃消化可归

32、因于在乙醇生产中的发酵过程期间酵母植酸酶的作用，这能够进行相当大的InsP6-P水解（Liu，2011）。然而，可以观察到DDGS中P消化之间的巨大差异，这可以通过DDGS的来源以及应用于不同样品的加工方法和加热处理来解释。另外，大豆产品的蛋白质降解性有很大不同。在这个意义上，Konishi等人（1999）报道，降低瘤胃蛋白降解性（如温度）的处理可能会进一步降低InsP6降解的速率和程度。同样，大豆壳的低降解性可以通过高NDF含量来解释，会损害饲料中的瘤胃P释放（Emanuele和Staples，1990）。此外，必须记住， P动力学的研究之间的差异可能由于几个影响因素而引起，例如进料颗粒尺寸

33、，袋表面积比，样品尺寸，颗粒来源，袋孔径和材料，在测量期间节食，和洗涤程序（Cherney等人，1990; Mijoun等人，2008）。此外，微生物污染导致P可用性的低估。在尼龙袋残渣上测定的P含量是从瘤胃中饲料中的P与流入袋中的瘤胃微生物P之间的差。每个流的相对重要性将确定袋P的正或负富集并且可导致饲料中P释放的低估或过高估计。虽然在矿物研究中，已经推导出细菌污染，但是对于几种饲料的瘤胃P释放的测量没有量化（Flachowsky和Grn，1992; Flachowsky等，1994）。然而，由于污染程度对于低P的饲料如草料和具有高微生物P含量如纤维素分解细菌而言，定量变得重要，所以当不使用

34、去污程序时，尼龙袋技术似乎不是用于低P含量的草料和饲料中测量瘤胃P释放精确方法。（Emanuele和Staples，1990; Bravo等人，2000）。总而言之，大量的影响因素加剧了建立测量瘤胃P消化更标准化方法的需要，以比较不同饲料，阐明饲料加工过程中的可能影响。6. 瘤胃后植酸盐降解. 一般来说，描述流入反刍动物的小肠和大肠的植酸盐的量和反应的数据是很少的。如前所述，可以假设，逃逸瘤胃的植酸盐也可以在反刍动物的瘤胃后的消化道中取得一定程度上的水解（Park，2002; Sehested和Lund，2007; Ray等人，2012，2013）。然而，植酸盐降解主要发生在网胃（Park，2

35、002）。这也被Cherry等人（2010），观察到虽然额外的P在瘤胃之后被释放，在一些饲料中的量低于13。此外，Emanuele（1991）和Riojas-McCollister（2011）观察到显著量的P在瘤胃后释放。有趣的是，Riestra（2010）观察到苜蓿和菝葜（b qi）属植物在瘤胃释放大部分的P，但相比之下，Acaria angustissima var。 hirta（豆科植物） P消化的主要部位是肠道，对于Desmodium paniculatum（苜蓿的一种），在瘤胃以及肠道观察到类似的消化。这可能与缩合单宁的存在相关，其可以结合P，因此将P从瘤胃释放到肠中。由于反刍动物中

36、P的吸收主要发生在小肠中（Goff，2006），植酸盐P在大肠中释放仅具有营养学意义，并且如果所释放的无机P从大肠吸收，则能够补偿不完全的瘤胃InsP6水解（Park等人，2002）。在几项研究中观察到P从大肠净消化（Scharrer，1985; Ray等人，2013）表明反刍动物大肠P消化可能有营养意义。然而，关于来自大肠的P净吸收的实验数据存在很大的变化。 Breves和Schrder（1991）回顾说，在绵羊中每日P摄入量介于1和4.1g之间，净吸收介于进入大肠的P量的2至30之间，这会随着更高的饲料中P的摄入，P分泌的量的变化而变化。 然而，在大肠中植酸盐释放的P的营养意义需要在进一步

37、的研究中阐明。一般来说，需要进一步研究以了解反刍动物中InsP6降解的位点，因为它影响释放的P的吸收。此外，进一步的研究有必要了解影响InsP6降解的不同因素及其相互作用。7总肠道磷的消化率除去前胃在植酸盐降解中的主要作用（Ray等，2013），大量的P可以在瘤胃后释放。因此，全部P消化可能是P可用性的更可靠的指标（Emanuele等人，1991）。除了未消化的饲料P，粪便P，还包括内源性P，包括最重要的分泌在唾液中的没有被再吸收的P.此外，微生物细胞壁和来自消化道的脱落细胞有助于内源性P排泄（Iqbal等人，2005）。唾液P分泌可能占进入瘤胃P的50以上（Kinacid和Rodehutsc

38、ord，2005）。术语P消化率是指未被粪便排泄的摄入P的比例，其实际上代表表观P消化率。当对内源性P损失进行校正时，可以确定trueP消化率（Bravo等人，2003），其通常被称为“P可用性”（Iqbal等人，2005）。唾液贡献的大小及其P摄入的变化使得P消化率变得明显，表明饲料中P的真实可用性是一个很差的指标（Knowlton和Herbein，2002）。因此，在反刍动物的唾液中循环的高水平的P通过32 P放射性同位素标记（Care，1994; Kebreabet al。，2009）将饲料中未消化P与内源性粪便P区分开。然而，测量粪便内源性P是非常苛刻的，并且在大多数实验中没有将外源性

39、和内源性粪便P之间进行区分（Iqbal等人，2005）。几个作者使用移动尼龙袋技术测量了饲料在在瘤胃，皱胃和肠中P释放的程度。通过使用这种技术，Emanuele et al。 （1991），Cherry et al。 （2010）和Riojas-McCollister et al。 （2011）观察到显著的P在瘤胃后释放。一般来说，与狗牙根（81-93）相比，苜蓿中有更高的总P释放（93-98）。cherry等人 （2010）观察到玉米青贮中总P消化91。虽然移动尼龙袋技术提供重要的信息，以更好地了解饲料中P消化和在后胃肠道的可用性，这种技术不能精确测量P的吸收（Bravo等人，2003年;

40、Cherryet等人，2010年）。这个缺点可以通过确定真实的P吸收来克服。 Martz et al。 （1990）测量了哺乳牛中来自苜蓿和玉米青贮饲料的P的真实吸收，由此与苜蓿干草（67）相比，它们发现玉米青贮饲料（80）具有更高的部分真实吸收。在最近的一项研究中，Martz et al。 （1999）测量了在非哺乳期的怀孕奶牛中主要由玉米青贮饲料组成的比例为84-94的饲料的P的真实吸收。除了使用非常苛刻的标记稀释技术用放射性同位素测量粪便内源性P之外，还可以预测内源性P流量。一般来说，内源性粪便P损失取决于DM摄入量（DMI）和饲料质量（精饲料与粗饲料平衡口粮）（NRC，2001）。使用

41、模型预测内源性粪便P流量，Bravo et al。 （2003）测定了绵羊中几种油籽的P可利用度的显着变化，从向日葵饼粕中的60到未经处理的大豆粕中的68，而菜籽饼和亚麻籽粕分别处于中间水平（分别为61和64 ）。 Field 等人（1984）发现更高的真P消化率值（豆粕：72，菜籽粉：70），这可以通过饲料在遗传学和技术上的差异来解释。通常更高的豆粕价值可能是到高瘤胃P溶解度，而在其P的完全溶解之前的瘤胃的概率对于菜籽粕和向日葵粕是高得多的（Bravo等人，2000）。因此，与大豆粕相比，植酸磷的较高旁路流降低了油菜粕和向日葵粕中的P消化率，因为瘤胃植酸盐降解对于提高总消化道P消化率至关重要

42、。与油籽粕相反，以前的研究表明，谷物P在瘤胃隔室中完全溶解（Bravoet al。，2000）。总体而言，目前对NRC（2001）的所有草料的64和所有精料的70的P可用性以及GfE（2001）的所有饲料的70P可用性的假设不考虑以前研究中观察到的P可用量的差异。 因此，为了更精确地配制饲料以满足动物的P要求，同时最小化P的排泄，应当在饲料配方中考虑可变的P可用性。然而，为了能够进行更准确的饲料配方，需要对真实P可利用度水平进行更多研究 ，最早的研究对是在表观总P消化水平进行的。 在这方面，需要确定标准的检测可用P的实验方案，如同在猪和肉鸡中的情况（GfE，1994; Rodehutscord

43、，2013），以便在研究之间进行比较并且编制综合饲养表。8.饲料加工技术对植酸盐降解的影响加工技术可能会影响植酸酶的活性同时也会影响草料中的植酸酶.因此,以下将会讨论一些加工技术对植酸盐的影响.8.1。机械加工通过机械加工除去植酸盐的潜力取决于植酸处理的种子中的植酸盐的形态分布。虽然谷类和油籽中植酸盐磷的主要部分位于糊粉层和外麸中，但它似乎均匀分布在大豆种子中（Steiner等人，2007）。植酸盐可以通过含植酸盐部分的机械分离而有效地减少，例如谷物的研磨，其中植酸盐位于种子的外层中。然而，这样的加工技术将同时导致营养物和有价值的生物活性物质的损失（Schlemmer等人，2009）。8.2。

44、甲醛处理众所周知，甲醛处理可降低瘤胃蛋白质和淀粉降解性（Deckardt等，2013），这是通过降低瘤胃溶解度，从而扰乱瘤胃酶的作用。然而，这种治疗可能同时降低肌醇六磷酸盐的溶解度，从而降低瘤胃中植酸磷的降解（Konishi等人，1999;Martn-Tereso等人，2009）。 Bravo 等人（2000）观察到，当用甲醛处理饲料油籽时，休乳期牛对磷的利用率显著降低。此外，Park 等人（1999）观察到在喂给甲醛处理的大豆粉或菜籽粉的羊中瘤胃植酸盐降解减少。他们测量了菜籽粕（从64降至33）和向日葵粕（降低70至46）的最高效果，而豆粕（降低85至72）和小麦从89至77）。另一方面，B

45、ravo等人（2003）发现在饲喂甲醛处理的大豆粉的羊中没有降低表观以及真实的磷消化率，而由于甲醛处理，菜籽粉和向日葵粕中的磷消化率增加。一个解释可能是由于减少瘤胃磷溶解而增强大肠对磷吸收能力。总体而言，需要进一步研究以阐明甲醛处理对反刍动物的真实磷可利用性的影响。8.3。热处理饲料的热处理可有效降低营养物质如淀粉和蛋白质的瘤胃降解性，从而增加瘤胃后的营养价值（Konishi等人，1999;Ljkjel等人，2003）。然而，热处理也已经显示抑制瘤胃中的Ins磷-磷降解，导致瘤胃旁路植酸磷的增加（Konishi等人，1999; Park等人，2000）。由于植酸盐在高达约100时相当热稳定，热

46、处理没有显著地改变营养价值（Pontoppidan等人，2007; Schlemmer等人，2009）。另一方面，由于内源性植物植酸酶的热稳定性，长期暴露于高温可能使内源性酶失活（Kumar等人，2010），这可以解释由于谷物的热处理在一定程度上降低的植酸盐在瘤胃中的溶解度。此外，加热通过美拉德反应降低蛋白质溶解度（Boucher等人，2009）。据报道植酸盐与蛋白质形成复合物（Urbano等人，2000），热处理可能损害蛋白质 - 植酸盐复合物在瘤胃中的溶解度（Konishi等人，1999）。因此，通过热处理降低植酸盐磷的溶解度被认为抑制瘤胃植酸盐降解。然而，需要进一步的研究来量化热处理对真

47、实磷可利用率水平的影响，并阐明降低磷可利用率的机制。8.4。浸泡和发芽由于植酸盐是水溶性的，通过浸泡和丢弃浸泡的水可以去除部分植酸盐（Lestienne等人，2005）。此外，天然存在的植酸酶的作用可在该过程中显著增加。因此，浸泡可以在植酸酶的最佳条件下有效地降低植酸盐（Blaabjerg等人，2007）。然而，谷物之间存在巨大差异（Schlemmer等人，2009），并且该过程也导致矿物质，水溶性蛋白质和维生素的损失（Hurrell等人，2004）。萌发导致植酸盐含量的快速降低和同时植酸酶活性增加;然而，去除的程度取决于天然植酸酶活性和萌发期间诱导的植酸酶（Schlemmer等人，2009;

48、 Sokrab等人，2012）。一般来说，对发芽谷物的使用对反刍动物的饲料摄取，生长性能和产奶量的影响存在着冲突的数据（Sharif et al。，2013）。因此，需要明确这些方法对反刍动物营养的适宜性。8.5。发酵干饲料的发酵近来已经对单胃动物的饮食感兴趣，并且已经显示其有效地降解植酸盐磷（Canibe和Jensen，2012）。发酵期间细菌产生的酸降低了PH值，这有利于内源植物植酸酶活性（Leenhardt等人，2005）。除了通过发芽诱导的内源植物植酸酶和植酸酶的作用外，外源微生物植酸酶还可以在植酸盐降解中具有活性，因为乳酸菌和酵母也已经显示能够产生植酸酶（Liu，2011; Sokr

49、ab等，2012 ）。除了干饲料的发酵外，在欧洲的一些地区，玉米以湿形式存储，因此发酵的玉米的饲喂得到广泛传播。这种保存技术已被证明能有效降解植酸盐（Humer et al。，2013，2014）。 然而，发酵进程的动态性质导致对植酸盐脱磷酸化的不同影响。 然而，由于在发酵过程中发现纤维有减少（Svihus等，1997），以及较大的淀粉分子连续分解成可溶性淀粉和糖（Scholten等人，2001; Elkhalifa等人， ，2004），该技术的优点在反刍动物营养中是值得怀疑的。 因此，有必要进行研究以澄清饲喂反刍动物发酵谷物对营养物利用度和瘤胃健康的潜在影响。8.6。有机酸处理除了温度处理技

50、术或用化学剂处理谷物以外，还提出了几种其他技术来调节用于反刍动物营养的谷物的瘤胃降解性（Iqbal et al。，2009; Deckardt et al。，2013; Humer et al。 ，2015b）。由于大多数这些技术，如甲醛或热处理，巧合地降低了植酸盐在瘤胃中的溶解度（Konishi等人，1999; Park等人，1999; Bravo等人，2000），增强营养物流的积极效应有利地，观察到用乳酸（LA）在有或没有热处理的情况下处理大麦对于增强大麦中可缓慢降解的淀粉和纤维的含量是有效的（Deckardt等人2014年; Harder等，2015b，c），以及触发天然植酸盐的水解（M

51、etzler-Zebeli等，2014）。此外，我们工作组最近的体外（Harder等人，2015a）和原位（Khol-Parisini等人，2015）研究提供了清楚的证据，在LA中浸透的大麦谷物增加大麦P的基本消化，同时减少消化的淀粉。例如，Khol-Parisini等在研究中的原位数据报告（2015）表明大麦P的降解增加，在与单独的LA或与热处理的大麦相比，在第一个12小时期间平均高出两倍高。 Harder等人的体外研究（2015a）表明用LA处理谷物在低Pdiet（3.1g P / kg DM仅天然有机源）中增加了总细菌的丰度。有趣的是，在相同的低P饮食中，用另一种有机酸如柠檬酸（CA）处

52、理大麦增加了瘤胃液中最普遍的细菌群，普雷沃氏菌属，并且在与无机磷补充相同的程度上改善了NDF降解（Harder等，2015a），表明用LA和CA处理以补偿体外缺乏无机磷补充的潜力。然而，由于酸处理而导致的植酸盐降解的机制在很大程度上是未知的并且需要进一步研究。此外，需要进一步的体内试验来研究这些方法对反刍动物的真实P可利用性的影响并挖掘该技术减少无机P补充和P排泄。8.7。外源微生物植酸酶外源植酸酶广泛用作单胃物种的饲料添加剂，但据我们所知，没有专门用于反刍动物商业植酸酶。最初的外源性植酸酶主要由真菌如黑曲霉产生。然而，在其他形式的微生物（例如细菌和酵母）中生产酶的最近进展已获得新的外源植酸酶

53、（Humer等人，2015a）。然而，关于反刍动物营养中不同植酸酶的有效性的信息很少（Brask-Pedersen等，2013），并且少有的数据是矛盾的。表3总结了关于植酸酶补充对表观磷消化率，粪便磷排泄以及反刍动物性能的影响的可用数据。 Brask-Pedersen 等人（2013）在以前的体外研究（Brask-Pedersen等，2011）的基础上测试了奶牛中最有效的植酸酶（由米曲霉重组菌株表达的6-植酸酶）。他们向TMR中添加了四个剂量的微生物植酸酶（0,2122,4245和6367FTU / kg DM）。肌醇六磷酸盐已经开始在TMR中水解，显示随着植酸酶剂量增加，肌醇六磷酸盐从27线

54、性降低到47，而Ins磷4-Ins磷5增加。植酸酶添加将瘤胃Ins磷6的降解性从86提高到96。随着Ins磷降解在瘤胃中继续，在植酸酶喂养的牛的十二指肠中发现植酸盐的含量较低。 Ins磷6的水解似乎是Ins磷降解的速率限制步骤，因为在瘤胃，回肠和粪便的消化物样品中几乎没有检测到较低的磷酸化Ins磷。因此，瘤胃中的内源性微生物植酸酶活性似乎是Ins磷降解的限制。外源植酸酶添加导致增强的瘤胃植酸酶活性，其通常在喂食后约2小时显示最高活性。此外，当添加植酸酶时，观察到Ins磷6的增强的总道降解（Brask-Pedersen等，2013）。总体上，没有观察到对产奶量和DMI的影响，而粪便磷排泄在植酸酶补充的饮食中增强（表3）。 Jarrett等人观察到类似的结果。 （2014年），他们发现添加1500FTU / kg DM的奶牛的性能，磷保持率和表观磷消化率没有影响，而磷排泄增强。此