阴离子型饲粮，预防低血钙

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阴离子型饲粮，预防低血钙
　　1 DCAD的概念
　　DACD（Dietary cation-anion difference）即日粮阴阳离子差，由Beede等于上世纪九十年代初总结前人的研究并提出，表达了饲粮中各种离子的含量及这些离子之间的比例关系，是将饲粮中的离子综合考虑，探讨其共同效应的概念。在近期的研究中，研究者逐渐发现与其它营养素不同的是，对离子营养的研究不应只关注个体营养素自身对代谢的作用，而应该考虑其共同效应，因为在动物体内许多重要生理功能是多种离子共同作用的结果（Block E.，1994）。
　　饲粮DCAD作用原理基于日粮强离子理论Stewart（1983）。这一理论认为：正负离子的净摄入量会影响机体的酸碱平衡状况，影响程度取决于摄入体内的正负离子总量。酸碱平衡是指动物体的体液pH值维持在一个较为衡定的范围内，正常细胞外液的pH值一般在7.40±0.05。当摄入的可吸收阴离子占主导时，动物机体就会处于一种酸性的环境中；当摄入的可吸收阳离子占主导时，体液就会偏碱性。体液pH值的变化，会影响细胞的结构和功能等，其中由于酶蛋白的结构特点，及其对微环境最佳pH值的要求，酶的催化效率受到的影响最大。因此，饲粮DCAD主要通过影响体内酸碱平衡，从而影响体内酶的微环境的pH值而改变机体的营养代谢，同时K+、Na+、Ca2+、Mg2等离子又是酶正常活性不可缺少的成分。需要指出的是，体液pH的变化不见得体现在血液pH值变化上，因为血液pH值是在肾功能和呼吸功能等整体作用的结果（Block.E，1994）。
　　不同离子对机体酸碱平衡影响力不同。影响日粮中的阴阳离子可以分为稳定性和代谢性两大类，代谢性离子在消化和代谢的过程中常常被破坏，而减小了其致酸性和致碱性。稳定性离子具有较强的酸碱性，可以用日粮中稳定性阴阳离子之差来反映日粮的酸碱性质；在稳定性离子中，由于微量元素对血液酸碱平衡的影响有限，故一般只考虑7种常量矿物质元素。Leach（1979）和Mongin（1980）总结认为，Na、K和Cl在机体内的吸收几乎是100％，是对机体酸碱平衡最有影响的元素。虽然S离子不是稳定性离子，但考虑到高硫一样可以影响机体酸碱平衡，及其在反刍动物营养中的作用，反刍动物饲粮DCAD的常用计算公式为（Dishington，1975）：
　　mEq[(Na+K)-(Cl+S)]/kgDM
　　即单位日粮干物质所含主要阳离子（Na++K+）的毫摩尔数与主要阴离子（Cl-+S2-）毫摩尔之差。实际计算时要将日粮中各种离子的浓度要转化为克当量浓度。转换后的公式为：
　　DCAD, mEq/kg = [(％Na/0.0023) + (％K/0.0039)]-[(％Cl/0.0035) + (S％/0.0016)]
　　值得注意的是：（1）其中的S不是硫元素，而是硫离子，试验证明S元素不具有酸化体液的效果（2）注意DCAD的单位有些采用每100g DM，有些采用每kg DM。
　　最近几年，有学者考虑到S的低吸收率，建议根据其吸收率将公式改成：
　　(Na+K)-(Cl+0.6S)
　　并认为为Ca2+，Mg2+离子和P2-在日粮中的含量不小，可能也会影响机体酸碱平衡，建议根据其不同吸收率归纳到计算公式中（Goff，2000；Tucker，1991；和Horst，1997）。Lean（2006）应用META分析方法总结了137个试验，认为Tucker提出的公式最为合理：
　　DCAD =（ 0.38 Ca2+ + 0.3Mg2+ + Na+ + K+）-（Cl- + 0.6S2- + 0.5P2-）

　　2 阴离子型饲粮
　　降低饲粮DCAD就是降低日粮中主要阳离子Na+，K+的含量、增加主要阴离子Cl-、S离子(SO42-)的含量，当DCAD值达到负值时，就会引起机体出现代偿性酸中毒现象，达到激活钙动员机制的目的。然而，大部分奶牛常用饲料原料的DCAD值都是正值（表1-3）。几乎所有牧草的DCAD都是较高的正值，尤其是苜蓿。部分常用精料原料如豆粕，也具有较高的DCAD值。这导致通过常规牧草、原料配制的饲粮DCAD值几乎不可能为零值或负值，反而是较高的正值。正DCAD引起的代谢性碱中毒，阻碍了组织靶细胞对PTH的反应，影响钙激素调节系统的作用。只有在日粮中添加阴离子才能有效降低DCAD，NRC（2001）将这种饲粮称为阴离子型饲粮（‘Anionic’Close-up diet）。

表1-3 一些饲料原料的DCAD值a

饲料原料
Na+
K+
Cl-
S2-
DCADb


干物质百分含量（％）


苜蓿干草（晚熟期）
0.15
2.56
0.34
0.31
+431.1

玉米青贮
0.01
0.96
…
0.15
+156.4

玉米籽实
0.03
0.37
0.05
0.12
+18.8

酒糟
0.10
0.18
0.08
0.46
-219.4

豆粕
0.03
1.98
0.08
0.37
+266.4

鱼粉
0.85
0.91
0.55
0.84
-75.6


　　a各离子浓度数值来源于NRC(1989)奶牛营养需要;
　　bDCAD， mEq[(Na+K)-(Cl+S)]/kgDM。

　　阴离子的来源包括含Cl-和SO42-的盐类和盐酸、硫酸等无机酸。最初发现阴离子有效的试验是用无机酸，但由于具有很强腐蚀性，以后的研究常用氯化物和硫酸盐作为阴离子来源（表1-4）。这些阴离子盐中含有的阳离子：Ca2+，Mg2+和NH4+。虽然也具有一定的致碱性作用，但其吸收率至少在SO42-中的S离子之下（Goff，2004），所以整体表现为致酸性。当然，不同阴离子盐酸化体液的能力不同，其中氯化物比硫酸盐高（Oetzel，1991）。图1.2显示了Goff等（2004）试验中，以2毫当量的不同阴离子来源对娟姗牛尿液pH的影响。他们以血液pH和标准碱储 (Standard base excess)为考察指标，综合试验结果，得到硫酸盐是氯化物酸化能力的55-60％，并指出硫酸盐在低浓度水平的酸化能力于氯化物相当，但在高浓度时其酸化能力可能因为机体对高硫酸根的吸收能力下降或对高硫酸根的派出能力增加而受到削弱。Tucker（1991）、Spears（1985）等也得到一致的结果（硫酸盐吸收率是氯化物的60％）。虽然氯化物比硫酸盐酸化体液的能力高，但普遍认为其适口性更差，铵盐的气味往往又是奶牛所不喜欢的，所以生产上选择阴离子盐时，往往是多种盐类混合以达到效果。从图1-2中还可以看出，硫对酸化体液没有任何作用，只有硫酸根离子才可能酸化体液。

表1-4 不同阴离子来源的成分含量和适口性


分子量
Mg(%)
Ca(%)
NPN(%)
Cl(%)
S(%)

NH4Cl

（NH4）2SO4

CaCl2

CaSO4

MgSO4

MgCl2
132.1

53.5

147.0

172.2

246.5

203.3




9.8

11.9


27.3

23.3

21.2

26.2





66.3

48.2



34.8
24.3



18.6

13.0


HCl
36.5



97.3


H2SO4
98




32.6




HCl NH4Cl CaCl2 CaSO4 MgSO4 S
图1-2 2毫当量的不同阴离子来源对娟姗牛尿液pH的影响（数据来源：Goff，2004）

　　3 阴离子型饲粮的作用机理
　　3.1阴离子型饲粮与钙代谢
　　阴离子型饲粮的作用机理仍在研究中。但初步可以肯定的是，奶牛饲粮DCAD值的高低不一定会影响PTH的分泌，但其引起的酸性体液环境能够有效提高组织靶细胞对PTH和1,25-(OH)2D3的敏感性（Gaynor，1989），而碱性内环境损害了PTH和1,25-(OH)2D3受体的完整性（Beck，1976）。肾脏中的PTH受体敏感，加强了肾脏合成1,25-(OH)2D3，1,25-(OH)2D3可以加强了小肠对钙的吸收；骨骼中的PTH和1,25-(OH)2D3受体敏感，加强了钙的动员。另外，许多资料表明阴离子型饲粮会提高尿钙的排泄，正如Takagi、Block（1991）和Oetzel（1991）资料显示的一样，这将会降低体内钙的存留，促进1,25-(OH)2D3的形成以及PTH的释放，以刺激骨骼钙的动用。
　　目前仍然无法定论的是，阴离子型饲粮是否会、和通过什么机理影响小肠钙的主动/被动吸收。Lomba等（1978）认为阴离子盐的致酸性促使了小肠对钙的吸收。而Leclerc、Takagi和Block等（1989、1991）却未发现小肠对钙吸收的提高。Block（1994）推测添加阴离子盐会降低小肠对日粮钙的主动和被动吸收，从而刺激肾脏产生1,25-(OH)2D3及PTH的释放，促进分娩前骨骼钙的动用。
　　3.2阴离子型饲粮与镁代谢
　　镁是诱发低血钙的第二大因素。确凿的生理依据和试验结果证明，镁在钙的稳态调节机制中起到很重要的作用。镁是PTH和1,25-(OH)2D3分泌的重要因子。低血镁时，由于降低了合成细胞中间信使腺肝酸环化酶和磷酸脂酶C的合成，肾脏和骨骼对PTH敏感性降低（Sampson等，1983）。阴离子型饲粮引起的机体代谢性算中毒，可以提高肾脏对镁的保留（Horst等，1974；Fredeen等，1988）。有研究证实，低镁日粮会导致钙代谢动员速度下降（Braak等1987b）；另外，饲喂高镁日粮，会降低肾脏对钙的排泄（Wang，Beede，1992）。
　　3.3阴离子型饲粮的最佳DCAD
　　少量添加阴离子盐效果不显著，过量添加会降低饲粮的适口性，并造成动物机体酸中毒。目前，对于干奶期饲粮应该使用的最佳DCAD值还没有定论。理论上，负的DCAD即可调动钙的稳态调节机制（Block，1984；Goff等，1991；Joyce等，1997）。Horst等美国学者（1997）通过总结6个试验研究结果，指出最佳的DCAD值在-100~-150mEq/kgDM之间。英国一些学者根据本地饲料原料的阴阳离子数值，认为把产前饲粮DCAD降到-100～-200mEq/kgDM比较适宜（David，2001）。

　　4 奶牛生理对阴离子型饲粮的反应
　　4.1血液pH、尿液pH和离子水平
　　采食阴离子饲粮后36小时内，动物机体就会产生相应的代谢性酸中毒反应。同样，一旦日粮中不含有阴离子盐，在36小时内机体将从酸化状态中恢复（Goff，horst，1998）。血液标准碱储（SBE）可以准确反应机体酸碱平衡状态，并且不受血液CO2分压等的影响（Constable,1999）。血液pH在理论上虽然没有SBE那样对日粮的反应敏感，但它是更常用的判断机体酸碱平衡的指标。Escobasa等（1984）和West等（1991）研究表明，添加阴离子盐使饲粮DCAD降低到-200 mEq/kg可以显著降低血液pH到7.30。Hu和Murphy（2004）研究了饲粮DCAD与血液pH之间的关系： 血液pH = -0.00004×DCAD2+0.0028×DCAD+7.36
　　添加阴离子盐降低了血液HCO3-浓度（Escobasa等，1984；Tucker等，1988；），Hu和Murphy（2004）研究了大量结果，给出了饲粮DCAD与血液HCO3-浓度之间的关系：
　　血液HCO3-浓度=-0.00184×DCAD2+0.1721×DCAD+23.43
　　Phillippo和Reid（1994）的研究表明阴离子型饲粮不会影响产前血钙、磷、镁的浓度，但显著提高了离子钙和血氯的浓度，显著提高产后血钙水平，对镁、磷的影响不显著。
　　尿液pH可以在一定程度上反映血液pH的变化。Moore 等（1997）和Giesy等（1997）发现在饲粮DCAD与尿液pH具有很好的相关性。在此之前的几年，在生产实践中已开始尝试使用尿液pH作为检测指标。与血液指标相比，尿液测定更便捷，因此到目前为止仍是衡量阴离子型饲粮是否有效的手段的主要手段。采食碱性日粮的动物尿液pH一般在8.0-8.5之间。控制日粮阳离子摄入量，通常只能将尿液pH降到7.5-7.8的范围内。（Goff，horst，1998）认为阴离子饲粮在日饲2次以上情况下，不会产生大的昼夜波动。一般认为在饲喂阴离子饲粮3天时，已经可以将尿液pH降低到相应稳定的范围内。并且在采食后5-6小时测定，得到的结果更为准确，。Horst等（1997）认为，有效的阴离子饲粮应该使尿液pH在维持5.5~6.2之间，如果在5.5以下，可能引起不可代偿性的代谢性酸中毒，加重肾脏排酸的压力，并显著影响采食量。Sanchez（1997）认为尿液的pH大于6.5时，日粮对酸碱平衡的调节可能不能维持血钙的稳定。Goff等（2005）认为荷斯坦奶牛尿液pH在6.2-6.8范围内，通常可以预防亚急性低血钙的发生；而对于娟姗奶牛来说，该值在5.8-6.3比较合适。因此，一般认为尿液pH在5.5~6.5之间时，阴离子饲粮的DCAD比较合适。添加阴离子盐可以可以明显提高尿液中钙离子的浓度，对其它离子浓度的影响不大（Vognoni，1998）。
　　4.2干物质采食量（DMI）
　　阴离子饲粮对动物干物质的影响要分产犊前和产犊后两个阶段来分析。通常由于阴离子盐适口性不好，在饲粮中添加足够量时往往会影响产前的采食量。尽管如此Joyce（1997）、Tucker（1991）等研究结果表明，干奶期饲喂阴离子盐虽然降低了产前奶牛的的DMI，但对动物体况没有产生很大影响，并提高了产后的干物质采食量，使动物体况很快恢复。如何解决阴离子盐的适口性问题，是阴离子添加剂开发的主要工作。目前市场上已有多种产品可以有效改善阴离子盐的适口性。
　　4.3 瘤胃发酵
　　到目前为止，研究阴离子饲粮对瘤胃发酵影响的报道很少，并且是通过瘘管牛进行的活体内试验。Tucker（1988）以瘘管泌乳牛为研究对象研究了DCAD（Na+K-Cl mEq/100gDM）为-10，0，+10，+20的饲粮对尿液pH值、瘤胃发酵指标、血液指标等的影响。结果显示,随DCAD降低，瘤胃pH值有一定降低的趋势（-10与+20组相比，降低了0.2到0.5个点），对总VFA和VFA比例影响差异不显著，从数字上说提高DCAD有降低总VFA的趋势。Vagnoni（1998）研究了DCAD对干奶牛机体酸碱性的影响，他将一种商品阴离子添加剂、几种纯阴离子盐混合添加到饲粮中配制成3个试验组饲粮，对照组和试验组的DCAD（Na+K-Cl-S mEq/100gDM）分别为203,-51,-40,-63。瘤胃内容物的pH值平均降低了0.12个点，瘤胃氨浓度升高2.2个点，作者分析是因为阴离子饲粮中添加的硫酸铵、氯化铵等提高了试验组饲粮NPN在CP中的比例。不同饲粮对总VFA浓度有一定影响，但与添加阴离子盐与否无关。总体来将，作者认为阴离子饲粮对发酵模式没有显著影响。

　　5 阴离子型饲粮的实用进展
　　5.1阴离子型饲粮的实施方案
　　给二胎以上、产前21天（Oetzel，1988）的奶牛饲喂阴离子饲粮，并配合监控尿液pH值是否维持在适宜范围内。
　　首先，在满足NRC推荐的动物对Na、K离子需要量的基础上（0.12％，1.0％），尽量降低饲粮中Na、K离子含量，即避免使用Na、K离子含量高的饲料原料，比如用玉米青贮或羊草替代苜蓿。
　　添加以氯离子为主的阴离子，降低饲粮DCAD到-100~-150mEq/kgDM之间。一些学者（Goff等，2005）考虑到过量添加S离子可能造成的毒性，建议以添加Cl源为主，并给出了根据日粮K含量确定Cl添加量的关系：Cl-＝K+-0.5
　　如，当饲粮K+含量占全日粮的1.3％时，Cl-含量应在0.8％，氯离子含量高于0.8％时可能动物降低采食量。
　　提高钙离子浓度。理论上，由于PTH和1,25-(OH)2D3的作用加强，骨钙的动员和肠道的钙吸收都有所提高、肾脏钙排出量增加，因此需要大量日粮钙供给，否则仍可能引起低血钙。到目前为止，最佳日粮钙浓度目前仍没有定论。试验证明，150克/天/头配合阴离子盐的使用效果显著（NRC，2001），部分实践中使用120克/天/头以上（David，2001）；或占全日粮的比例0.85-1.0％（Goff，2005）。
　　保证日粮镁离子占全日粮的0.35-0.4％。该含量的镁离子可以有效促进瘤胃壁对镁的被动吸收，而不依赖主动转运，因为镁的主动转运过程可能被饲粮钾所抑制（Oetzel和Goff，1998）。而且镁在体内的低储存量也需要饲粮每日供应足够的镁。
　　控制硫离子浓度在0.22-0.4％。0.22％以上的硫含量能够保证瘤胃微生物含硫氨酸的合成。高于0.4％的硫可能会在瘤胃中产生过量的硫化氢，对神经系统产生一定毒性作用（Gould等1991）。
　　控制磷离子含量在0.35％，或每天每头牛40~50克。磷含量不能低于25克，避免低磷引起的低血磷和产后瘫痪。而高于80克时，可能阻碍1,25-(OH)2D3合成。
　　5.2阴离子添加剂产品的研究进展
　　阴离子盐添加剂开发的主要方向是改善它的适口性、提高实用性。单纯的阴离子盐味苦涩，奶牛几乎根本无法采食进去足以酸化体液的阴离子盐。在配方中添加糖蜜等调节适口性的物质，是配方技术人员经常采用的方式，这种方法有一定的积极作用，但能够显著改善阴离子盐适口性的配方方案还没有报道。尝试特殊技术改善阴离子盐本身也是一个有效的途径，目前市场上已有几个成功开发的产品（例如Animate），该类产品通过载体或包被技术等方法将多种阴离子盐混合物进行处理可以得到很好的效果，但如何降低载体的添加量，以避免大量添加阴离子添加剂后降低饲粮其它营养成分的浓度是这类产品的关键问题。一些学者考虑到阴离子盐的的适口性问题及其引入的阳离子的影响，建议开发盐酸产品。盐酸酸化体液的效果非常显著，该类产品需要克服的是盐酸的腐蚀性问题，目前已有成功开发的无腐蚀性的颗粒状盐酸产品。

邹德武

阴离子推广还需时日，低阳离子日粮更现实一点，效果也相当不错

huhongj0723

这个在围产期尤其显得重要。

shifuming2007

再发一分附件就好了。

hn-mzj

现实中还是应用低钙法比较合算，效果也不错

李锡智

目前各种日粮营养成分尤其是阴阳离子不清楚的情况下需要谨慎使用，因为阴离子盐有一定的使用要求和条件，而不是一个简单的添加剂。目前奶牛围产前期的日粮调控又有新的方法和技术，不使用阴离子盐的效果更好。

搞怪楠楠

饲喂阴离子盐后血液中的钙反倒下降了，这是怎么回事，高手指点下！谢谢诶！

zhaojikui

是不是你没有补充钙啊，阴离子盐要求产前产后都是高钙日粮，不是国内所谓的产前低钙，产后高钙，要额外补充钙或高钙日粮的。

村民

阴离子盐使用注意事项：
1．阴离子盐适口性较差，要和适口性较好的饲料拌匀，以保证牛的正常摄入。
2．饲喂阴离子盐，应将日粮钙的水平提高到干物质1.2-1.8%，或每天每头从日粮中采食的钙在150-200克之间。磷的水平在0.4%，或每天每头采食35-50克。
3．阴离子盐的饲喂应在产前20天开始饲喂，以增加饲喂效果。
4．头胎青年母牛因患产乳热较少，无需饲喂。
5．为保证奶牛采食足够的阴离子日粮，达到理想的酸、碱平衡，每周至少测试奶牛尿液PH值一次，可在采食后2-6小时进行，测试头数最好在5头以上。饲喂阴离子盐后理想尿液PH值在5.5-6.5之间。

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李锡智 发表于 2008-3-19 13:55
目前各种日粮营养成分尤其是阴阳离子不清楚的情况下需要谨慎使用，因为阴离子盐有一定的使用要求和条件，而 ...

目前奶牛围产前期的日粮调控又有新的方法和技术
请介绍谢谢！！！！