畜禽微量元素营养需要量的评价方法与影响因素研究进展

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　　畜禽微量元素营养需要量的评价方法与影响因素研究进展

　　姚妙爱

　　摘要：本文综述了微量元素营养需要量的两种评价方法，并分析影响微量元素需要量的主要因素：生产性能等评定指标、钙和纤维素对微量元素利用的影响、植酸酶对微量元素利用率的影响等。
　　关键词 ：微量元素;评价方法;影响因素
　　微量元素作为酶和辅酶的组成成分，在机体代谢中起着不可替代的作用。由于对饲料原料微量元素含量及其利用率缺乏系统准确分析，生产中添加微量元素存在很大盲目性。普遍做法是不考虑基础日粮含量，直接按2～3倍NRC水平添加，致使日粮微量元素含量超标且不平衡性加剧。机体存在一套稳定组织微量元素含量的调控机制，过量或不平衡摄入微量元素时，大部分随排泄物进入环境，致使土壤微量元素含量超标，严重影响农业生产和人类健康。确定微量元素需要量和适宜添加方案并提高利用率是当前营养学家的重要任务，也是21世纪我国面临饲料资源短缺、养殖业污染严重、人们对畜产品的需求却不断提高的基本条件下实现畜牧业高效、健康和可持续发展的重要保障。
　　1 评价微量元素需要量方法
　　1.1 剂量反应法
　　剂量反应法是评定营养需要最古老、最常用的方法。采用含低水平被研究元素的实用日粮或纯合、半纯合日粮，并按设计剂量逐步补充微量元素，建立动物对微量元素添加水平的剂量—反应曲线，由此得出特定条件下微量元素的需要量(图1)。该方法简单易行，试验中广泛应用，但缺点是要求基础日粮被测元素含量要尽可能低，反应指标要敏感，结果受基础日粮类型和观测指标的影响较大。


1.2 析因法
　　析因法是以动物微量元素代谢为基础，根据元素在体内和产品的沉积量(R，retention)即生产需要(P ，Production)、代谢过程中不可避免的损耗量(Obligatory loss)即通常所说的内源损失(E，endogenous loss)来评定微量元素净需要量，然后再利用微量元素的生物学效价(A，availability)来确定某种元素在日粮中的适宜添加水平，计算公式可表示为：需要量=(P+E)÷ A。
　　利用析因法确定微量元素需要量的准确性和可靠性取决于计算公式中数据和参数的准确性。不同生长时期微量元素的沉积量可通过比较屠宰试验获得;内源损失量可利用同位素示踪技术或外推法，测定粪、尿中不同来源微量元素含量获得;微量元素的生物学效价通过消化试验、代谢试验和斜率比法来确定。
　　利用析因法评定需要量有以下优点：第一，不需要诱导缺乏症，减少了对日粮的要求;第二，使用灵活，可以估算不同类型日粮与品种的需要。由于动物代谢的复杂性和环境因素的影响，目前在微量元素内源排泄，日沉积量上还未取得一致的看法。
　　2 影响微量元素需要量的因素
　　2.1 评定指标

表1 不同指标评价蛋鸡铜、铁、锌、锰需要量的结果（mg/kg） 元素 NRC(1994) 评价指标 需要量 备注 铜 5.00 产蛋性能 6.00 Leeson等[7] 铜蓝蛋白 30.00 Banks等[8] 鸡蛋胆固醇 ＞125.00 Lien等[9]；Balevi等[10] 铁 56.00 血红蛋白含量 35.00～45.00 Morck等[11] 琥珀酸脱氢酶 600.00 Morgan等[12] 锌 44.00 夏季产蛋性能 110.00 安晓芳[13] 产蛋性能 40.00 Burrell等[14] 蛋壳强度 65.00 Balnave等[15] 免疫性能 100.00～120.00 Kidd等[16] 锰 25.00 产蛋性能 20.00 Mabe[17] 蛋壳强度 45.00 罗绪刚[6]；Sazzad[18] 心肌Mn含量 100.00 罗绪刚[6] 心肌MnSOD活性 105.00 罗绪刚[6] 注：NRC(1994)未给出产蛋期铜的需要量，参考生长期数值。

微量元素需要量受评定指标的影响。生产性能是评定微量元素需要量最常用的指标，肉仔鸡用日增重，蛋鸡用产蛋率或产蛋量(Fisher[1]，1986)。超过需要的元素含量在一个较宽的范围不影响动物生产性能(图1)。一般认为，以动物最佳健康状况为目标获得的微量元素需要量大于最高生产性能获得的结果。已有报道表明，单独用日增重评价肉仔鸡锰(Gallup等[2]，1939)和锌(Marzo等[3]，2002)需要量的结果应用于生产存在风险，有可能出现缺乏症。
　　以锰为例，20世纪50年代以前对锰需要量的研究多以增重、腿病率和产蛋率等为指标，结果表明，50.00 mg/kg的锰就足以满足生长鸡对锰的需要。NRC[4](1994)依据上述研究结果建议生长鸡、肉仔鸡和种鸡锰的需要量均为60.00 mg/kg，产蛋鸡为30.00 mg/kg。Baker等[5](1986)等以骨灰锰和胆汁锰浓度为指标，评定的结果为42.00 mg/kg;罗绪刚等[6](2003)以蛋壳强度为指标评价锰的需要量为45.00 mg/kg，以心肌锰含量和心肌细胞线粒体锰MnSOD活性为指标，锰的需要量分别为100.00 mg/kg和105.00 mg/kg。微量元素主要以酶或辅酶形式发挥生物学功能，以特定酶分子的基因表达及其活性评价微量元素需要量更能直接敏感地反应微量元素生物学功能，但动物的生长、繁殖、泌乳等任何一种生命现象都是诸多分子共同作用的结果，单独用一种或几种分子的基因表达及其活性是否能客观反应微量元素生理功能还需进一步研究。表1总结了以不同指标获得的评价铜、铁、锌、锰需要量的研究结果。
　　2.2 钙和纤维素
　　高钙增加锌的排泄，补充一定锌(30.00 mg/kg)不能减轻高钙导致锌的缺乏(Grance[19]，1981)。钙能与植酸形成复合物，此复合物进一步与锌作用形成钙—植酸—锌的三元复合物，这种三元复合物比植酸—锌的二元复合物更难被动物利用(Fordyce[20]，1987)。也有学者认为，钙在消化道结合植酸，消除了植酸对锌的干扰，由此可提高锌的利用率(Lonnerdal[21,22]，1988，2000)。Spencer等[23](1988)试验表明在无植酸的纯合日粮中钙水平提高6～8倍，不影响微量元素吸收率，说明高钙影响微量元素利用需通过植酸作用才能实现。
　　产蛋鸡日粮钙水平高达3.5%，若不添加植酸酶，锌的利用可能受到钙和植酸的影响。以NRC[4]为基础，蛋鸡采食量按110 g/d 计算，锌的需要量为35.00 mg/kg，本课题组试验表明，产蛋鸡基础日粮70.00 mg/kg的锌不能满足最大产蛋性能的需要，添加30.00 mg/kg的锌极显著提高蛋鸡产蛋率，实用日粮中产蛋鸡对锌的需要量在100.00 mg/kg左右，远高于NRC(1994)推荐的35.00 mg/kg，可能是实用日粮中锌的利用率较低。
　　纤维素和微量元素利用的研究表明，高纤维日粮降低微量元素利用率。但也有试验显示，单独添加人工纤维对微量元素利用没有影响(Turnlund等[24]，1982;Navert等[25]，1985;)。实际日粮中，高纤维往往伴随高植酸含量，纤维对微量元素利用率的影响可能包含了植酸的效应。也有学者认为，纤维素对微量元素的利用的影响是通过抑制机体消化功能，降低营养素的吸收(Fairchild等[26]，2001;Cousins[27]，1989)实现的。
　　2.3 植酸酶




　　植酸磷是一个含六个磷酸基团的环状化合物，在多数油菜籽和豆科植物中占干物质的1%～5%。植酸不仅能与植物中的40%～70%的磷结合(图2左)，而且还与其它二价和三价元素如钙、镁、锌、铁等螯合形成难溶化合物(图2右)，在动物肠道变得难以吸收。所有金属元素中，锌最易与植酸结合(Kornegay[28]，2001)，尤其在高钙的情况下，钙、锌和植酸磷形成三元复合物，同时影响三种元素的吸收(Oberlease等[29]，1996)，植酸酶能促进植酸降解，增加磷的释放量，同时提高日粮锌的利用。
　　植酸酶与锌元素的当量关系，是当前的研究热点，Yi等[30](1996)报道，肉仔鸡日粮中添加植酸酶增加锌的沉积率，经线性回归分析，初步推断100 U植酸酶相当于1 mg的锌(以ZnSO4为基础)。Jondreville等[31](2005)对生长猪的试验表明，植酸酶和锌存在如下当量关系：Zn(mg/kg，按ZnSO4为基础)=49.9-58.3×e-0.00233x，式中x为植酸酶添加量(U/kg)，按此计算，生长猪日粮中植酸酶添加量按500U/kg计算，可以节约30.00 mg/kg的Zn，基本可满足Zn的需要。按Jondreville[31](2005)的指数模型，100U的植酸酶相当于3.7 mg的锌，高于Yi等[19](1996)用线性回归法得到的数值。
　　植酸酶对除锌以外的其它元素利用率影响的报道相对较少，结果也不太一致(Morris等[32]，1980;Mohanna等[33]，1999)。一些研究者发现，动物组织锌含量随植酸酶水平增加而提高，但添加植酸酶降低组织铜含量降低(Pallauf等[34]，1992;Lei等[35]，1993;Zacharias等[36]，2003;Revy等[37]，2004)，推断可能是植酸酶提高锌利用率，过量的锌拮抗了铜的利用;另一些研究者发现添加植酸酶提高锌利用率，但不影响铜利用(Jondreville等[38]，2005)。体外试验表明，植酸酶提高菜粕和葵花粕铁的利用(Larsson等[39]，1997)。Stahl等[40](1999)在仔猪基础日粮(120.00 mg/kg Fe)中添加1200U/kg的植酸酶，对照组添加50.00 mg/kg的铁，结果仔猪血液Hb含量与对照组无显著差异，说明植酸酶能有效提高基础日粮铁的利用。植酸酶可提高基础日粮钙、磷、锌的利用，但不影响日粮铁和铜的利用(Robert等[41]，1997)，提示铜和铁与植酸盐的结合可能方式跟其他元素不同。Roberson[42](1994)研究显示，添加植酸酶可取消日粮锌的添加，并可减少锰和铁的添加。综合上述报道，植酸酶提高锌的利用已被多数试验证实，但与铜、锰、锌等其它元素利用率的关系还未达成共识。
　　2.4.4 其它因素
　　柠檬酸、乳酸、维生素C等有机酸有利于微量元素的吸收(Gillooy[43]，1983)，主要由于酸与微量元素具有弱的络合性，从而改善元素的溶解性，由此提高利用率，但其效果具有一定条件的限制(Pabon和Lonnerdal[44]，1992)。人和动物的试验证实寡糖可促进微量元素利用(Kaur等[45]，2002)，Charles等[45](2006)在小鼠日粮中添加7.5%的菊粉(含果寡糖)，成年小鼠锌的吸收率由30%提高到46%，老龄小鼠锌吸收率由14%提高到24%，铜的吸收率也显著提高。寡糖提高微量元素的利用率主要两种解释：第一，寡糖在后肠道降解产生有机酸，降低pH，促进微量元素吸收(Trinidad等[41]，1999);第二，寡糖的微生物代谢产物(如丁酸)促进肠道上皮细胞对微量元素的摄取(Topping和Clifton[48]，2001)。寡糖对微量元素利用的改善程度与寡糖种类、机体微量元素的自身稳恒机制和试验的环境状况有关(Coudray等[49]，2005)，有关寡糖与微量元素利用在动物生产中的研究还少见报道。维生素D3的中间代谢产物1-α-OH-D3能有效促进钙磷的利用(Xu等[50]，1997)，也可促进锌和锰的利用率(Biehl等[51]，1997)，但趋于降低铁的利用(Robert[41]，1997)，关于1-α-OH-D3与微量元素利用率的报道还较少，结果尚需进一步证实。
　　【参 考 文 献】
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asiazhang1980

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akenuma

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宁静的港湾

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liuhuifang

不错哦，学习下O(∩_∩)O~