有机铁对猪生长性能影响的Meta分析

丁浩轩 张 倩 冯 杰

(浙江大学饲料科学研究所，浙江省动物营养重点实验室，杭州 310058)

微量元素铁参与氧气转运、电子传递和DNA合成等重要代谢过程，饲粮中铁元素的缺乏易造成动物缺铁性贫血(IDA)[1-2]。IDA引起的动物生长性能下降是仔猪饲养中常见的营养问题[3]。在动物营养领域中，非血红素铁通常根据铁源的配体分为有机铁和无机铁[4]。饲粮中外源添加铁补充剂已被用于预防和治疗猪的铁缺乏症，但不同的铁源在促进仔猪生长方面存在差异[5-6]。研究表明甘氨酸亚铁在促进动物生长性能方面比硫酸亚铁更有效[7-8]。然而，也有报道指出在饲粮中添加有机铁并没有表现出优于无机铁的促进猪生长的效果[9-10]。尽管饲粮中添加同剂量的有机铁或无机铁对猪生长性能的相关研究很多，但结果可能因遗传因素、管理水平、饲粮配比等多方面的原因并未表现出一致性。在本研究中，我们使用了循证医学的原理和方法，总结了20年来饲粮中添加相同剂量的有机铁或无机铁对猪生长性能[平均日增重(ADF)、平均日采食量(ADFI)和增重耗料比(G/F)]影响的研究文献，应用Meta分析系统量化了有机铁对猪生长性能的影响，以期为有机铁在生猪养殖中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 检索策略

本文Meta分析遵循《系统评价和Meta分析首选报告项目》的指南，并参照非反刍动物Meta分析方法[11-13]，检索了从2001年1月1日至2020年12月31日在CNKI、PubMed和Web of Science数据库中发表的有机铁或无机铁对猪生长性能影响的相关论文。完整的搜索方法如表1所示。此外，我们对相关综述和被引参考文献进行查阅，以尽可能纳入有机铁在猪上应用的相关研究。

表1 检索策略

1.2 纳入和排除标准

如果研究符合以下纳入标准，则认为该研究合格：1)繁殖背景为普通商品猪；2)对照组和处理组的饲粮组成仅铁来源不同；3)该研究是一项随机对照试验；4)有机铁在文献中有明确说明；5)文献清楚地说明了断奶仔猪和育肥猪的初始体重；6)发表在同行评审期刊上。排除标准如下：1)饲粮中没有有机铁补充剂；2)非适宜补充剂量的研究；3)铁的来源不是一个单一的变量；4)缺乏对照组的研究；5)铁源非饲粮中添加；6)用于妊娠母猪的相关研究；7)用于哺乳仔猪的相关研究；8)没有关于生长性能的相关研究；9)研究没有区分猪的生长阶段。由2名独立的研究人员根据纳入和排除标准对检索到的论文进行筛选，并纳入符合标准的论文。然后，研究人员检查所选文献之间是否存在差异。最终，研究人员从符合条件的论文中提取数据进行Meta分析。

1.3 数据提取与质量评估

从每个纳入的论文中检索以下信息：作者信息(第一作者、发表年份、国家/地区)、铁源、添加剂量、生长阶段(断奶仔猪、生长育肥猪)、所选组的样本大小、遗传背景、初始体重、试验时间、生长性能(ADG，ADFI和G/F)以及相应的标准差(SD)。如果选择的文献没有指明标准差，则根据文献中的方法计算组内标准差[13-14]。由2名独立的研究人员根据“合并报告标准声明”中所述标准和Cochrane Collaboration工具来评估偏倚风险[11,15]。

1.4 统计分析

通过RevMan 5.4进行数据分析[16]，将ADG、ADFI和G/F的分布绘制成森林图，并使用随机效应模型计算平均差(MD)和95%置信区间(CI)的估计值[13]。I2统计量用于定量估计不同文献间的异质性[17]，I2>50%且异质性检验P<0.10被认定为存在显著异质性。存在显著异质性时，通过亚组分析寻找异质性来源。漏斗图用于评估发表偏倚[13]。

2 结果与分析

2.1 文献汇总信息与发表偏倚

在CNKI、PubMed和Web of Science数据库中共检索到478篇相关文献(2001年1月1日至2020年12月31日发表)，其中19篇文献(1 380头猪的数据)符合条件纳入Meta分析。表2中展示了纳入文献的基本信息，共有16篇外文文献[3-4,7-10,18-24,26-28]和3篇中文文献[25,29,30]。在选定的19篇文献中，13篇是关于断奶仔猪的，6篇是关于生长育肥猪的。相关研究来自美国、巴西、中国和奥地利。相关研究使用了甘氨酸铁、蛋白铁、蛋氨酸铁等形式的有机铁。断奶仔猪的有机铁剂量范围为25～150 mg/kg，生长育肥猪的有机铁剂量范围为50～131 mg/kg。断奶仔猪的最小初重为6.00 kg，最大初重为9.63 kg。生长育肥猪的最小初重为18.00 kg，最大初重为61.20 kg。图1-A显示了研究质量评估，分配方法隐藏和实施参与者双盲法被明确指出并标记为低偏倚风险。结果评估盲法没有报道，所以我们将风险定义为不明确。8篇文献未详细描述试验动物分组方法，在随机分配方法中存在高偏倚风险。其他偏倚风险包括了有机铁具体种类、动物种属、饲粮配方等因素。在这项研究中，漏斗图被用来评估所有关于有机铁研究的指标的发表偏倚。如图1-B和图1-D所示，ADG和G/F漏斗图是基本对称的，这意味着ADG和G/F没有观察到发表偏倚。生长育肥猪的ADFI漏斗图(图1-C)表现出不对称性，可能存在发表偏倚、样本量少等因素干扰。

表2 纳入文献的基本信息

图1 偏倚风险评价与发表偏倚评估

2.2 有机铁对猪ADG的影响

如图2所示，与无机铁相比，饲喂相同剂量有机铁的断奶仔猪的ADG提高了7.97 g/d[95% CI:(-0.40，16.34)]，具有高度异质性(异质性检验P<0.01，I2=90%)。与无机铁相比，饲喂相同剂量有机铁的生长育肥猪的ADG提高了25.07 g/d[95% CI:(-15.43，65.58)]，异质性较高(异质性检验P<0.01，I2=85%)。总体来看，从断奶到出栏阶段，饲粮中添加相同剂量的有机铁相比于无机铁，能够使猪的ADG提高13.16 g/d[95% CI:(4.47，21.84)，异质性检验P<0.01，I2=90%]。I2统计量检验结果显示断奶仔猪和生长育肥猪的ADG存在显著异质性。我们寻找了不同文献中异质性的来源，并进行了亚组分析。在图3中，在低异质性的情况下，有机铁组的ADG依然表现出优于无机铁组。亚组分析排除了异质性的干扰，且研究结果表现出了一致性。

图2 有机铁与无机铁对猪ADG比较的森林图

图3 亚组分析后有机铁与无机铁对猪ADG比较的森林图

2.3 有机铁对猪ADFI的影响

如图4所示，与无机铁相比，饲喂相同剂量有机铁的断奶仔猪ADFI提高了2.03 g/d[95% CI:(-7.47，11.52)]，表现出了高异质性(异质性检验P<0.01，I2=83%)。与无机铁相比，饲喂相同剂量有机铁的生长育肥猪的ADFI提高了66.13 g/d[95% CI:(27.38，104.88)]，表现出了低异质性(异质性检验P=0.93，I2=0%)。总体来看，从断奶到出栏阶段，饲粮中添加相同剂量的有机铁相比于无机铁，能够使猪的ADFI提高5.30 g/d[95% CI:(-4.28，14.87)]。生长育肥猪的ADFI表现出低异质性，低异质性意味着有机铁在生长育肥猪采食量的研究中均表现出了促进的效果，且相关研究结果较为统一。而断奶仔猪的ADFI表现出了高异质性，我们对断奶仔猪的ADFI进行了异质性原因探究，并进行了亚组分析。在图5中，与无机铁相比，饲喂相同剂量有机铁的断奶仔猪的ADFI提高了2.79 g/d[95% CI:(-3.49，9.07)，异质性检验P=0.08，I2=41%]。在低异质性情况下，有机铁对断奶仔猪的ADFI相比于排除异质性前表现出了更好的促进效果。

图4 有机铁与无机铁对猪ADFI比较的森林图

图5 亚组分析后有机铁与无机铁对猪ADFI比较的森林图

2.4 有机铁对猪G/F的影响

如图6所示，与无机铁相比，饲喂相同剂量的有机铁提高了断奶仔猪的G/F[MD=0.01，95% CI:(0.00，0.02)，异质性检验P=0.02，I2=49%]。饲喂有机铁的生长育肥猪的G/F与无机铁组相比无显著差异[MD=0.00，95%CI:(-0.01，0.01)，异质性检验P<0.01，I2=91%]。此外，饲喂相同剂量的有机铁和无机铁在断奶到出栏阶段的G/F没有显著差异[MD=0.01，95% CI:(-0.00，0.01)，异质性检验P<0.01，I2=82%]。I2统计量检验结果显示生长育肥猪的G/F存在异质性。我们寻找了不同文献中异质性的来源，并进行了亚组分析。在图7中，亚组分析排除了异质性的干扰，且研究结果表现出了一致性。

图6 有机铁与无机铁对猪G/F比较的森林图

图7 亚组分析后有机铁与无机铁对猪G/F比较的森林图

3 讨 论

有机铁是指铁与蛋白质、氨基酸、有机酸等有机络合体通过共价键或离子键形成的络合物或螯合物，其具有易消化、增强免疫、抗氧化等优势，逐步在微量元素市场占据一席之地[31]。在目前有机铁和无机铁对猪生长性能影响的研究中，由于生长阶段、养殖环境、饲料配方、管理水平等多方面因素导致了各个研究结果并不完全一致。传统的文献综述(非Meta分析)会汇集大量独立的相关研究文献，但可能会因作者的研究兴趣和写作方向得出差异化的结论。为了定量传统文献综述的描述性表达，Meta分析应运而生并在基础医学、生态环境、公共卫生等领域得到广泛采用[32]。Meta分析能够系统提炼现有文献的研究数据，并对原始数据进行二次整合，以期得到大数据视角下定量的研究结论。本文通过Meta分析对近20年有机铁较无机铁对于猪生长性能影响的相关研究进行汇总。

Meta分析表明，饲粮中添加相同剂量的有机铁替代无机铁能提高断奶仔猪和生长育肥猪的ADG。有机铁对猪体重增长的促进效果可能是通过改善猪对铁的吸收效率来实现。肠道对铁源的吸收与二价金属转运载体有关，不同配体组成的有机铁相较于无机体具有更高的生物利用率[33]。有机铁快速通过转运载体进入机体，参与血红蛋白和肌红蛋白的合成，并有助于猪肉色泽的改善[3,21,31]。此外，进入机体的铁还会参与含铁酶的合成，增强了抗氧化酶的活性，并在断奶、高温和换料等应激条件下具有药效学特性[1,34]。此外，肠道中铁源的存在形式直接影响了机体对于铁的吸收转运。研究发现，有机铁化学性质稳定，中性电荷可减轻矿物质的拮抗作用，并降低饮食中抗营养因子如植酸和草酸的影响[10,35]。Meta分析结果强调了有机铁对断奶仔猪和生长育肥猪采食量的改善效果。猪的采食量受到了遗传因素、环境变化、养殖方式、饲料配方等多方面原因的影响。动物营养研究中很少涉及饲粮感官评定，有机铁对于猪适口性的影响缺乏相关研究。然而，在富铁面包感官评定中，研究指出面包中添加有机铁能够有效提升口感[36]。我们尤其需要关注有机铁在生长育肥阶段对猪采食量的增益效果。生长育肥猪采食量的提高是增加猪肉产量的直接手段，并能进一步提升畜牧企业的经济效益。本研究进行的Meta分析表明，在饲粮中补充相同剂量的有机铁比无机铁表现出更好的生长性能，可能是由于有机铁具有较高的生物利用度、优异的化学稳定性以及消除氧化应激作用等。

在本研究中，异质性主要来源于有机铁源、生长阶段、遗传多样性、饲养环境和管理技术。我们进行了亚组分析来降低异质性。ADG、ADFI、G/F的异质性是由于相应的MD与综合估计值之间存在相当大的差异。异质性不影响最终结果的方向和意义[13]，试验整体结果在低异质性情况下依然符合预期。生长育肥猪在ADFI中体现的低异质性也值得我们关注，这表明有机铁对生长育肥猪采食量的提升得到了多篇文献的支撑。在兼顾经济利益、生长性能、环境保护等多方面因素下，可以考虑有机铁和无机铁搭配使用。本研究也存在一定的局限性。由于需要控制变量，本文的Meta分析仅探讨了饲粮中补充相同剂量有机铁或无机铁对猪生长性能的影响。根据目前的数据来看，本文并不能得出有机铁在猪饲粮中的最适宜添加剂量，在实际使用中可以考虑猪的生长阶段、有机铁源的配体、投入成本等因素对添加剂量进行综合权衡。断奶仔猪样本纳入中国本土的研究较少，且分布地点、养殖品种、管理水平等各不相同，因此，有机铁对断奶仔猪生长的促进效果可能存在一定偏差。在本研究中，我们使用合并标准差作为组内标准差，这可能受自由度和均值标准差的影响。估计组内标准差的方法是可行的，适用于报告均值标准差和P值的近似估计[13-14]。我们希望动物营养学研究人员愿意将标准差纳入文献中，这将更好地反映数据离散程度。此外，Meta分析作为综合定量分析文献的方法由于相关研究数据报道不充分仍较少应用于动物营养领域[32]，该方法的应用能够为动物试验设计提供宏观数据支持，并促进添加剂产品价值的定量评价。因此，有必要进一步强化Meta分析在动物营养学领域的应用，这将会有助于动物营养学在大数据化时代的高速发展。总而言之，这些分析结果说明了在猪饲粮中推广使用有机铁的重要性，更为有机铁代替无机铁提供了定量参考。

4 结 论

Meta分析显示，在饲粮中补充有机铁代替相同剂量的无机铁是一种可行的选择，这可以改善猪的ADG和ADFI。本文为Meta分析在动物营养领域的应用提供了一个新的思路，这将有利于定量综合评价有机微量元素的价值。