猪微量元素营养新观察.docx

1、猪微量元素营养新观察猪微量元素营养新观察A new look at trace mineral nutrition in pig productionDr Des ColeNottingham Nutrition Internationanl14 Potters LaneEast LeakeLoughborough LE12 6NQUnited Kingdom许多因素影响猪的矿物元素需要。这些因素包括：生产的类型和水平，动物的品种和年龄，矿物元素与其他营养元素之间的相互关系，以及矿物元素本身的形式和水平。因此，矿物元素的需要量极大地依赖于动物的生产水平、动物繁殖的最新进展、饲养管理的改进，以及

2、动物的健康状况。现代高产基因类型猪的矿物元素需要量要高于推荐量，如ARC（1981）和NRC（1998）。另外，对瘦肉组织生长和效率的选择导致自由采食量减少。因此，日粮矿物元素需要量应大大高于20年前所推荐的需要量。在进行日粮配制和制定饲养方案时，一定要考虑现代猪的基因类型。英国诺丁汉大学的研究表明，现代快速生长基因类型的猪，在其生长阶段的矿物元素沉积是一般猪的两倍。Mahan和Newton（1995）对高产猪日粮矿物元素水平不适宜所造成的后果进行了研究，他们将已产过第3胎的母猪体内矿物元素水平与年龄相当（24个月）未怀孕的母猪进行比较（表1）。结果发现，已产过第3胎的母猪（并按NRC的营养标

3、准饲喂了3胎后）其体内的矿物元素水平低于未怀孕的母猪。而且，繁殖性能越高的母猪其体内矿物元素水平就越低。尽管是按照矿物元素的推荐标准进行日粮配制，母猪骨骼结构发生了严重的微量元素流失，这对母猪的健康状况和繁殖力有很大的影响。这就要求我们在为动物提供矿物元素时，要提供正确的量和动物可利用的形式。表1 三胎次后的繁殖母猪与未怀孕母猪（年龄相似）的体内矿物元素水平比 较。 括号内数值为未怀孕母猪的百分比（ Mahan和Newton，1995）。矿物元素未怀孕繁殖母猪窝重60kgCa (g)15691480(94%)1262(80%)P (g)935816(87%)770(82%)Mg (g)5146

4、(90%)44(86%)Fe (g)8274(90%)76(93%)Zn (g)4.44.2(95%)3.7(84%)Cu (mg)516488(95%)468(91%)Se (mg)2221(95%)18(82%)微量元素的作用钠（Na）和氯 （Cl）Na和Cl 紧密合作，共同参与体液的渗透调节。另外，Na在传递神经刺激和在肠道吸收物质中发挥作用；Cl 离子和 Na 以 NaCl 的形式被吸收，Cl 对于胃酸（HCl）的分泌是很重要的。Cl离子易于通过肠壁吸收，在体软组织中量很大，提供一个随时可利用的Cl 库。钾（K）K是肌肉组织中含量最大的矿物元素。在维持电离子平衡方面，K与Na的功能相似

5、，但K维持细胞内的电离子平衡，而Na则维持细胞外的电离子平衡。K对于神经和肌肉组织的兴奋性也很重要。由于K在体内的贮存量很大，内源损失很少，体内对K的需要量是很低的。饲料谷物中K含量很高。动物K需要量通常由日粮的供给来满足。铜（Cu）Cu是合成血红蛋白所必需的，是血红蛋白的组成成分。铁能否被利用取决于动物体内Cu的状况。Cu还参与其他酶系统的功能和体蛋白的合成，以金属硫蛋白的形式在体内贮存。Cu与其他的微量元素竞争拮抗，如锌，影响它们的吸收、转运和贮存。碘（I）I 在甲状腺合成碘腺氨酸激素，尤其是四碘甲腺氨酸（四碘甲腺原氨酸）中，起着非常重要的作用。这些激素可提高机体的代谢率，促进生长和氧的消

6、耗。缺碘的严重后果之一是繁殖性能受损。缺碘的特征是仔猪出生时体弱，死胎或无毛和大脖子。甲状腺增生以合成更多的甲状腺素，成年人出现这种现象叫甲状腺肿大。铁（Fe）Fe的最重要功能是作为血红蛋白的组成部分，缺铁的第一症状就是出现与血液有关的疾病。Fe也是体内一些代谢酶的组成成分。健康的成年猪体内只需要很低水平的Fe贮存，但怀孕和哺乳期间Fe的需求量提高。Fe吸收后，三价Fe与运铁蛋白结合，在血液中由运铁蛋白运输至不同的组织，大部分血浆中的Fe贮存在肝脏。运铁蛋白的饱和率很低，不断地与Fe结合直至其完全饱和。未与运铁蛋白结合的Fe被排出体外。除了血红蛋白和运铁蛋白外，Fe还存在于肌肉的肌红蛋白中，胎

7、盘的子宫铁蛋白中和奶的乳糖铁蛋白中。锰（Mn）Mn是能量和蛋白质代谢过程中重要的酶激活因子，动物体内Mn的需要量很低，Mn贮存于骨骼和肝脏。仔猪缺Mn会出现腿跛和骨骼疾病。大多数畜种缺Mn的第一症状就是繁殖性能降低。Mn在食物中的分布很广，可穿过胎盘（Gamble等，1971）。硒（Se）Se是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的组成部分。谷胱甘肽过氧化物酶起一个抗氧化剂的作用，预防细胞成分被氧化破坏。Se还参与甲状腺的代谢。Se贮存于体内的不同组织，尤其是肌肉，肝脏和肾脏。研究表明，青年母猪在生长和怀孕前期日粮中提供适宜的Se，头胎母猪用于繁殖所需要的Se可从体内的贮存中供给。然后，产第一胎

8、后的母猪体内的Se贮存迅速耗尽，尤其出现在高产母猪和采食低水平矿物元素日粮的母猪（Mahan 等, 1974；Mahan 等, 1974; Wilkinson 等, 1977； Wilkinson 等, 1977; Piatowski, 1979；Piatowski 等, 1979; Chavez, 1985; Chavez, 1985; Chavez 和 Patton, 1986；Chavez 和 Patton, 1986）。如果不及时补充Se 的体贮的话，进而会导致这些母猪的繁殖性能降低（如胎儿被吸收，产仔数减少）。因此，母猪的Se 状况会影响其繁殖性能，影响仔猪的生长与发育。维生素E和S

9、e的需要量是紧密联系的，各自对对方有补充的作用。但高水平的维生素E不能完全取代 Se。这对于公猪的营养是十分重要的。与维生素E相比，Se可有效地通过胎盘传递给胎儿，仔猪在出生时体内的矿物元素状况良好，初乳和奶中的Se水平较高（Mahan 等, 1975；Mahan 等, 1977；Chavez 和 Patton, 1986； Mahan, 2000）。铬（Cr）业已证明，Cr是必需的营养元素。补加Cr已在人和动物上都发现有益的效果。Cr有好几种氧化状态，三价Cr在动物营养中起着重要的作用。六价Cr是有毒的。1957年，Schwarz 和 Mertz 观察到，大鼠出现代谢糖的能力受损，即葡萄糖的

10、不可 耐受性。当将含 Cr 的酵母或酵母浓缩物添加到日粮中时，大鼠的血糖水平趋于正 常。三价 Cr 被确认为改善葡萄糖耐受性的活性成分葡萄糖耐受因子（GTF）。 GTF的最典型功能就是刺激组织中胰岛素的作用。胰岛素是一个激素，它促进体内的合成代谢，抑制分解代谢过程的发生。Cr 作为一个辅助因子把胰岛素与专门的受体或靶细胞相结合，来提高胰岛素的作用效率。需要量与供给量通常，我们对于猪矿物元素需要量的知识是很贫乏的。例如，英国农业研究委员会（ARC）在它1967和1981年的报告中特别指出，我们缺乏对于基本推荐量的试验观察，而这种现象仍然存在。目前使用的改变猪基因类型特性的情况已进一步使问题复杂化

11、。诺丁汉大学的研究结果显示（图1），现代快速生长的杂交猪用于生长的矿物元素需要量是 2030年前生长速度慢的猪的2倍。许多需要量的值是基于老的基因类型的猪来确定的。等式1和2展示了生长母猪的灰分的沉积与生产指标之间的相互关系。灰分增重（g/日） 1.82 + 23.89 日增活重 （kg/日） （等式1）灰分增重（g/日） 7.68 + 0.114 蛋白质沉积速率（g/日） （等式2）灰分增重（g/日）日增重（g/日）图1 灰分的日增重量对日增活重变化的反应（2590公斤体重）因此，拥有较大比例快速生长类型猪的国家所使用的日粮中矿物元素的添加量经常被认为超过了“需要量”的值，称为“供给量”。供

12、给量还要考虑矿物元素的可利用率因素。饲料法规进一步的因素是饲料法规，这在不同的国家之间存在差别。欧盟成员国所服从的法规对所能添加到饲料中的添加剂的要求更严格，限制更多。近来，动物日粮中添加高水平的矿物元素已遭到严厉的批评。动物营养科学委员会（Scientific Committee for Animal Nutrition）提议的矿物元素饲料法规尚未定案，提议见表2。表2. 目前动物饲料中使用的和建议允许使用的微量元素水平（欧盟）微量元素畜 种目前使用的最高水平 ppm建议使用的最高水平 ppmCu1猪35 17520犊牛羊30 501510 1510 15其他动物3520Zn猪家禽25025

13、0120120反刍动物25080 100鱼250200其他动物250120Fe所有动物1250500Mn所有动物250100 150Co所有动物1021 建议将 CuO 从允许使用的添加剂名单中去除。来源矿物元素传统地以无机盐形式，如氧化物、硫酸盐或碳酸盐，添加到动物饲料中，以满足动物对矿物元素的需要。在消化过程中，这些氧化物或无机盐被降解成离子形式，然后或以扩散的形式、或以依赖于载体的形式被机体吸收。它们还可能与日粮中的其他分子形成动物难以吸收的复合物。因此，矿物元素的利用率差异很大。由于矿物元素的这些不确定性，它们在日粮中的添加量通常高于动物发挥最佳生产性能时所需的最低需要量，有时会造成添

14、加过量和不必要的浪费，对环境造成影响。随着动物矿物元素营养的研究进展，人们对有机微量元素或微量元素螯合物产生了越来越大的兴趣，如蛋白质螯合物。它们通常由水解蛋白的水解物生产而来，水解物中含有氨基酸和不同长度肽链的短肽混合物。金属硫酸盐与水解物在适宜的条件下产生反应，形成含有被螯合的金属离子的复合物（Hynes 和 Kelly， 1995）。有机微量元素许多盐以蛋白质螯合物或氨基酸螯合物的形式出现在自然界。在小肠中，它们利用短肽或氨基酸的吸收通路，而不是普通无机微量元素需与转运蛋白结合的吸收通路。这就减少了矿物元素之间竞争吸收通路（拮抗）的情况发生。因此，这些微量元素的有机螯合物不仅生物利用率高

15、，而且在体内易于转运，也更稳定，不易与日粮中其他营养成分发生不利于它们吸收的有害生化反应。这些微量元素螯合物可被送至特定的靶器官组织在体内发挥功能。它们可为动物提供代谢上的优势，改善动物的生产性能，减少矿物元素向环境中的排出。因此，有机微量元素具有两大优势： 生物利用率提高 具有作用于特定靶器官组织的能力 生物利用率由于短肽和氨基酸易于吸收，微量元素可与它们结合，分别形成蛋白质螯合物和氨基酸螯合物。这时，微量元素的生物利用率提高（图2）。狗的体内试验就很好地证明了这一点（表3）。另外，使用有机锌还可避免钙与锌的拮颃作用。双肽和三肽比单个的氨基酸更易吸收（图3）。图2 微量元素，蛋白质螯合物和氨

16、基酸螯合物在肠道中的吸收氨基酸 2肽 3肽 4肽 图3 甘氨酸的吸收 ：用200mM甘氨酸溶液灌注空肠（流量mmole min-1 30cm-1）(Abidi and Morse 1977)表3 日粮中锌的来源和钙的水平对锌的吸收、贮存和毛发生长的影响（狗） (Lowe等，1994)处 理粪 Zn (mg/kg/日)毛发生长速度(mg/日/10cm2)Zn在毛发中的沉积 (g/25日/10cm2)ZnO3.034.77510.83ZnO+Ca4.023.0007.28ZM2.756.02521.09ZM+Ca2.746.06321.15ZP2.595.21511.73ZP+Ca2.904.18

17、39.91ZnO（50mgZn/kg）为氧化锌；ZM（50mgZn/kg）为小肽螯合锌；ZP（50mgZn/kg）为多糖复合锌；+Ca表示添加20gCa/kg，每处理4只狗。 作用于靶器官功能微量元素蛋白质螯合物的另一个主要特点就是它们可以作用于特定的器官、组织，并具有功能性的作用。蛋白质螯合物锌作用于含角蛋白的组织就是一个很好的说明。使用百乐锌（Bioplex Zn，有机锌）可改善动物蹄的强度、皮肤状况、毛发质量 以及减少乳房炎发病率。一、铁近期，哺乳母猪日粮中使用百乐铁（Bioplex Fe，有机铁）引起了人们很大的兴趣。最直接的效果就是提高了仔猪的断奶体重。使用效果已在许多国家得到了证实

18、。表4和图4显示了使用百乐铁提高仔猪断奶体重和改善仔猪群体体重分布的效果。表4 百乐铁对母猪和仔猪生产性能的影响（Close，1999）日粮对照组百乐铁 (600g/吨饲料)Bioplex Fe母猪 头4341哺乳期长度 天数2626母猪采食量 kg/日4.694.83断奶重 kg7.868.15仔猪日增重 g250278小体重(5.5kg) 中等(6.0kg) 大体重(6.5kg)图4 百乐铁（Bioplex Fe）对断奶增重和体重分布的影响 (Close, 1999)大量的试验表明，在正常铁供应的基础上，在母猪日粮中添加百乐铁（600克/吨饲料），可得到以下效果： 仔猪断奶重提高 仔猪更健

19、康，皮肤红润 仔猪死亡率下降 断奶时，小体重仔猪数减少 仔猪采食量增加二、锌 氧化锌被广泛地用来改善断奶仔猪肠道的健康状况。美国密苏里大学的 Carlson博士将仔猪使用百乐锌和氧化锌后的效果进行了比较（图5）。她发现， 100200ppm来源于百乐锌（Bioplex Zn）的有机锌 的效果与2000 ppm 来源于ZnO 的锌相当。Carlson 博士指出，锌在肠道中发挥作用（Carlson，2000）。0ppm 百乐锌50ppm百乐锌100ppm百乐锌200ppm百乐锌400ppm百乐锌800ppm百乐锌2000ppm ZnO第1周 1-2周图5 添加百乐锌（Bioplex Zn）对断奶2

20、周后的仔猪生长性能的影响克/日Carlson的研究结果得到了西澳大利亚Mullan研究小组的支持。他们在断奶仔猪（21日龄断奶）日粮中添加中等水平的百乐锌（Bioplex Zn）与高水平的ZnO处理进行比较。结果发现，如只考虑生长指标，未考虑粪便中Zn排泄量减少的优势的话，使用百乐锌的经济效益就大大好于ZnO对照处理（表5）。表5 日粮添加氧化锌（ZnO）和百乐锌（Bioplex Zn）对断奶仔猪生长速度和Zn排泄量的影响（Mullan 2002）对照组ZnO(3000/2000ppm)百乐锌Bioplex Zn(100ppm)百乐锌Bioplex Zn(250ppm)日增重 g367a389

21、b405427cFCR1.581.381.361.37粪Zn ppm（仔猪38日龄）2290891019601830三、铜Cu（尤其是CuSO4）长久以来一直作为生长促进剂添加到猪饲料中。许多国家颁布法规限制Cu的使用量。人们正在寻找它的替代品。Carlson博士（2000）认为，吸收后的Cu可用作生长促进因子。她的结果表明，50ppm的有机铜（来源于百乐铜Bioplex Cu）的效果要好于250ppm来源于 CuSO4的无机铜（图6）。当以百乐铜中的有机铜取代30%的正常铜需要量时，也获得了很好的效果。25ppm百乐铜200ppm百乐铜对照11ppm100ppm百乐铜50ppm百乐铜250p

22、pm CuSO4 平均日增重（028天） 图6 百乐铜对仔猪平均日增重的影响克/日 百乐系列蛋白螯合态有机微量元素（Bioplexes）与胴体和肉类的品质有着紧密的联系。例如，瑞士联邦技术研究所的研究显示，日粮中添加0.2 ppm 有机铬和20 ppm的Mn（百乐锰Bioplex Mn）可使猪胴体品质获得明显地改善（表7）。另外，日粮添加有机铁、有机硒可以明显改善猪肉的色泽。Fremaut的研究表明，一般来说，按日粮微量元素正常需要量的30%使用百乐有机微量元素就可获得最佳的生产性能。表7 生物铬和百乐锰对胴体品质的影响（Gebert和Wenk，1994）对照组生物铬Bio Chrome百乐锰

23、Bioplex Mn高价值肉块 %50.751.851.3最小背膘厚 cm1.61.71.8背膘厚 cm1.82.02.0眼肌面积 cm249.553.853.5DSouza和Mullan的研究发现有机镁（百乐镁Bioplex Mg）有助于改善猪肉的品质（1999）（表8）。更有意思的是，该研究仅在育肥猪出栏屠宰前2天的日粮中添加百乐镁（1.6g Mg/天）。胴体评定结果显示，PSE肉（灰白、软、渗液肉）从50%降低到15%，滴水损失降低了近50%。表8 日粮添加百乐镁（Bioplex Mg）对背腰肉肉质的影响（屠宰后24小时）（DSouza和Mullan, 1999）日 粮对照组百乐镁Bio

24、plex Magnesium显著性检验最终 pH5.395.40NS表面淡色 L值*54.1052.30NS滴水损失 %6.503.60*PSE肉 %50.0015.00*NS 差异不显著; *P0.05; *P0.01; *P0.001。 PSE肉灰白、软、渗液肉。四、硒近年来，人们对日粮中硒的作用开展了大量的研究，发现酵母硒的使用效果好于亚硒酸钠。缺硒是一个普遍问题，尤其对于仔猪，母猪缺硒可以导致死胎和出生时仔猪死亡率上升。 新生仔猪必须有一个合适的硒的供应，以满足其对硒的需求和断奶时的应激。由于初生仔猪的营养在很大程度上依赖于母乳，因此，通过母乳为仔猪提供适量的硒是非常重要的。有机硒通过

25、胎盘转运的效率大大高于无机硒（图7）。在母猪饲料中添加有机的赛乐硒，母乳中奶硒含量很快提高， 4天就可见效果，仔猪通过母乳就可获得更多的硒。 日粮Se水平，ppm图7 日粮硒的来源与水平对母猪奶中Se含量的影响（平均714天）。母猪从妊娠109天至整个哺乳期饲喂该日粮（Mahan,1999）。奶硒，ppm硒的重要功能是参与形成谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px），提高商品猪肉中硒含量有非常重要的的现实意义。猪肉中硒的含量完全取决于日粮中所添加的硒的形式和水平。酵母硒（Sel-Plex，赛乐硒）在猪肉中的存贮率大大地高于亚硒酸钠（图8）。酵母硒中的硒是以硒代蛋氨酸的形式存在的，它是硒天然地存在于动

26、植物组织中的形式，因此硒代蛋氨酸可以很好地存留在肌肉中。 日粮硒水平，ppm图8 硒的来源和水平对生长猪背腰肉硒水平的影响（Mahan，1999）背腰肉硒含量，ppm硒代蛋氨酸从以下几个方面来改善肉质： 谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px 和其他的含硒酶具有抗氧化的能力，使得肉品保质期延长，更新鲜。 酵母硒减少了滴水损失，而亚硒酸钠是一个“助氧化剂”。Mahan1999年的 研究证实，日粮中添加亚硒酸钠，肌肉中的滴水损失高于日粮添加赛乐硒组 （图9）。 色泽对于商品猪肉很重要。亚硒酸钠使得肉色暗淡，而赛乐硒则使肉色红润 （图10）。图9 硒来源对滴水损失的影响（经24小时冷却后的猪背腰肉）（Mah

27、an，1999）小时滴水损失， 日粮硒，ppm图10 日粮硒来源对猪肉色泽（Hunter L值）的影响（猪肉经24小时冷却）（Mahan，1999） L 值，单位 五、铬有机铬可以酵母铬的形式来提供。酵母铬中的铬与烟酸和谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合。吡啶甲酸铬中铬与吡啶甲酸结合。缺铬会给动物带来许多负面的后果： 碳水化合物代谢失调 组织对胰岛素的敏感性降低 蛋白质代谢受损 生长迟缓 血清胆固醇升高 寿命缩短 应激敏感性增高 精子数降低，公畜繁殖力下降造成缺铬有两个主要的因素：一是日粮中铬的利用率很低；二是应激使得 肌体中 铬的排泄量增加。应激有许多种，如长途运输、妊娠、分娩、哺乳、高糖日粮、疾

28、病、创伤、疫苗接种、饲养密度过高等，都会造成铬的排泄增加（Lindermann, 1999）。使用有机铬有助于避免铬的缺乏。另外，在缺铬的日粮中添加铬会改善糖的代谢，有助于增进动物的健康状况和生产性能。对于猪来说，铬可改善猪的生长与繁殖。使用有机铬后效果最明显的要属繁殖母猪。Lindermann的研究证实了这一点，主要是提高了窝产仔数。日粮中一般添加0.2ppm的有机铬。试验的结果表明，长期在母猪日粮中添加有机铬，每窝可以提高12头的产仔数（表10）。短期添加的效果较小（少于1头）。大规模的试验结果表明，使用酵母铬（200ppb Cr）可提高产仔数1.2头/窝， 使用吡啶甲酸铬（200ppb

29、Cr）可提高0.3头/窝。母猪死亡率降低，断奶后母猪返情所需的时间缩短。Campell（1995）的试验显示，日粮添加有机铬，母猪产仔率大大提高（图12）。铬对繁殖母猪的作用机理尚不明确。但它的功能可能是通过葡萄糖耐受因 子的作用来提高排卵率的；然后，铬作为胰岛素的辅助因子又进一步提高刺激 GnRH 释放 LH 和 FSH（孕酮）。妊娠期间孕酮的刺激提高了胚胎的成活率。这一结论 得到了 Bortolozzo（1998）研究的证实。他在青年母猪（首次发情时）的饲料中 添加200ppb 的铬，妊娠第2834天阶段，成活胚胎数从12.7提高至14（与对照组相比）。表10 有机铬对母猪繁殖性能的影响（Lindermann，1995）处理1处理2处理3吡啶甲酸铬Cr ppb0500酵母生物铬Cr ppb02000观察头数*172121窝产仔数: 窝产总头数9.611.810.5 窝产活仔数8.911.210.1 21日龄活仔数8.210.39.3窝重, kg: 初生时总窝重 Kg13.817.015.8 初生时活仔窝重 Kg12.916.315.2 21日龄时窝重