稀土元素在動物營養(yǎng)上的應(yīng)用

吳端欽，賀志雄，譚支良

（1.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，湖南省畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)中心，農(nóng)業(yè)部中南動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)觀測實驗站，湖南長沙410125；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

稀土元素是周期表中IIIB 族鈧、釔和鑭系元素的總稱，共包含17種元素。從1794年芬蘭人加多林（J.Gadolin）分離出釔，到1947年美國人馬林斯基（J.A.Marinsky）等制得钷，歷時150多年。其中大部分稀土元素是歐洲礦物學(xué)家、化學(xué)家、冶金學(xué)家發(fā)現(xiàn)制取的。稀土元素在地殼中含量稀少，約占0.015%。我國是世界上稀土儲量最多的國家，也是對稀土開發(fā)利用最廣泛的國家之一［1］。

稀土具有獨特的理化性能，應(yīng)用前景廣闊。現(xiàn)在，稀土已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域?，F(xiàn)在世界各國，在動物生產(chǎn)中，逐步的限制或者禁止在動物生產(chǎn)上濫用抗生素。大量試驗發(fā)現(xiàn)，在動物日糧中添加一定劑量的稀土元素，可以具有類似抗生素的作用，選擇性地影響腸道細(xì)菌，提高動物對飼料的利用率以及增強動物免疫力等，具有類似抗生素的一些功能［2］。因此，稀土元素也成為動物營養(yǎng)學(xué)家，選作替代抗生素的一個研究方向。本文主要就稀土元素添加劑的種類、作用機理以及在動物營養(yǎng)上研究與應(yīng)用進行綜述。

1 我國稀土資源的分布

我國的稀土儲量、稀土生產(chǎn)以及稀土出口量均為居世界首位。而且，我國的稀土資源成礦條件較好，分布面廣，但是又相對集中。全國各地已有20多個?。▍^(qū)）發(fā)現(xiàn)了稀土礦床，這些稀土礦主要分布在內(nèi)蒙、山東、四川、江西、廣東、廣西等地，主要的稀土礦有內(nèi)蒙古的白云鄂博礦，山東微山湖礦，四川冕寧牦牛坪礦，湖南的獨居石礦，廣東的離子吸附型稀土礦，以及漫長海岸線上的海濱砂礦等［3］。

2 稀土飼料添加劑種類

近些年來，稀土元素被開發(fā)為動物添加劑，在畜牧業(yè)中逐步得以應(yīng)用。開發(fā)應(yīng)用的稀土添加劑包括無機稀土添加劑和有機稀土添加劑。常見的無機稀土添加劑主要是各種無機鹽稀土，如硝酸鹽稀土；有機稀土添加劑主要是各種有機酸鹽稀土，常見的有氨基酸稀土絡(luò)合物、檸檬酸有機稀土等。

3 稀土元素的作用機理

稀土作為動物的一種輔助性營養(yǎng)元素，參與動物機體的物質(zhì)代謝，一定劑量的稀土對機體內(nèi)相關(guān)酶有激活效應(yīng)，從而產(chǎn)生生理作用。

3.1 對酶活性的影響

添加適量的稀土元素可以激活動物機體內(nèi)的酶活性，從而對動物產(chǎn)生積極作用。張義等［4］在烏骨雞的基礎(chǔ)日糧中添加稀土殼聚糖，研究稀土對烏骨雞血清中ATP 酶活性的影響時發(fā)現(xiàn)，添加0.10%和0.15%可顯著提高心臟、肝臟和腎臟中Na＋－K3ATP酶和Ca2＋－M－ATP酶的活性。

3.2 對自由基的影響

自由基是引起動物機體炎癥、癌變及衰老的重要因素。機體內(nèi)的自由基可使脂質(zhì)過氧化，機體代謝紊亂，從而造成對細(xì)胞的毒害［5］。劉堅等［6］研究發(fā)現(xiàn)鑭能調(diào)節(jié)體內(nèi)脂質(zhì)過氧化，降低體內(nèi)過氧化脂質(zhì)的生成，具有較強清除體內(nèi)氧自由基的能力。

3.3 對營養(yǎng)物質(zhì)代謝的影響

稀土作為一種添加劑，添加到動物日糧中，可以提高動物對飼料中營養(yǎng)成分的消化和吸收，促進動物的生長，從而提高動物的生產(chǎn)性能。Prause等［7］研究發(fā)現(xiàn)，動物飼喂一定量的稀土可以顯著提高氮的吸收、能量平衡、碳水化合物吸收及營養(yǎng)素的消化率。這可能是由于稀土影響動物小腸的滲透性及促進動物胃中消化液的分泌，從而提高不同營養(yǎng)物質(zhì)的消化。

3.4 對其他元素的影響

稀土不但可以影響動物對飼料中養(yǎng)分的利用，也可以對機體內(nèi)的其他一些礦物元素產(chǎn)生影響。周寧波等［8］研究了稀土和微量元素對雞胚生長發(fā)育的影響及吸收分布情況，發(fā)現(xiàn)稀土與微量元素不但對雛雞生長發(fā)育有一定的影響，而且對稀土與微量元素的分布也有影響。

試驗證明，細(xì)胞增殖時胞質(zhì)中鈣濃度增加，并且需要外源性鈣離子，稀土則能促進鈣離子內(nèi)流［9］。程驛等［10］給大鼠用氯化鈰灌胃，發(fā)現(xiàn)稀土能以非吞噬機理進入紅細(xì)胞，并能促進氯離子和鈣離子的內(nèi)流，導(dǎo)致胞內(nèi)鈣和氯含量增加，而磷含量減少。姚惠英等［11］利用成纖維細(xì)胞放射性45Ca示蹤法證明，稀土能促進鈣離子內(nèi)流，而稀土的這種促進作用是通過激活鈣離子通道造成的。

4 在動物營養(yǎng)中的研究與應(yīng)用

目前，開發(fā)的無機和有機稀土動物添加劑，均可用于動物生產(chǎn)上，可提高日糧中應(yīng)用成分的利用率，促進動物生長，提高生產(chǎn)性能，而不會對畜禽的肉品質(zhì)產(chǎn)生不良影響［12］。

4.1 在養(yǎng)禽業(yè)上的應(yīng)用

趙義斌等［13］選用46 周齡的羅曼蛋雞280 只，在飼糧中分別添加富馬酸有機稀土鉻合物，研究稀土對產(chǎn)蛋雞后期的影響，試驗發(fā)現(xiàn)飼料中添加有機稀土使飼料利用率和產(chǎn)蛋量提高，單位產(chǎn)品成本降低，總的經(jīng)濟效益提高了84.70%。He等［14］在肉雞日糧中添加無機和有機稀土混合物，研究稀土元素改善肉雞生長性能的效果。試驗發(fā)現(xiàn)，日糧中添加稀土元素對肉雞的血清生化指標(biāo)沒有影響，添加低劑量檸檬酸稀土改善了肉雞生長性能，但對肉雞的胴體成分及健康沒有影響。

大量試驗表明，雞飼料中添加稀土有一個最適添加量問題，添加量過多或過少都不利于肉雞生長或蛋雞的產(chǎn)蛋率提高。最適添加量因雞的品種、飼養(yǎng)管理水平以及基礎(chǔ)日糧結(jié)構(gòu)不同，也不盡相同，需進一步探索研究。

4.2 在養(yǎng)豬業(yè)上的應(yīng)用

目前我國養(yǎng)豬業(yè)正由傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式向現(xiàn)代化養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變，無論是養(yǎng)殖的模式、理念還是生產(chǎn)方式、生產(chǎn)能力都在發(fā)生著顯著的變化。但是，養(yǎng)豬業(yè)仍存在自主創(chuàng)新能力不強、環(huán)保壓力大以及飼料資源匱乏等諸多挑戰(zhàn)［15］。

吳華［16］為了探討在青海高原養(yǎng)豬業(yè)中應(yīng)用稀土作添加劑的可行性和效果，在生長仔豬的日糧中，分別添加富馬酸稀土絡(luò)合物和730有機稀土復(fù)合飼料添加劑，進行飼養(yǎng)試驗。試驗結(jié)果表明，在生長仔豬每千克日糧中添加400 mg富馬酸絡(luò)合物和730有機稀土復(fù)合飼料添加劑均可提高生長仔豬增重率和飼料轉(zhuǎn)化率。鄭宗云［17］在添加不同劑量的稀土硝酸鹽對斷奶仔豬生長性能的影響時發(fā)現(xiàn)，在21d斷奶仔豬每千克基礎(chǔ)日糧中添加一定濃度的稀土硝酸鹽可顯著提高斷奶仔豬的生長性能，其中添加600mg／kg、900mg／kg稀土就可顯著提高斷奶后1～14d平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率；顯著提高斷奶后15～28d平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。

由以上試驗可以發(fā)現(xiàn)，不同稀土添加劑的種類和劑量在豬生產(chǎn)中的效果也有差異。而稀土對不同地區(qū)、不同氣候、不同種類、性別及年齡的豬，作用是否也有差異，還需要進一步的研究。

4.3 在反芻動物上的應(yīng)用

稀土可改善反芻動物瘤胃微生物區(qū)系，使瘤胃保持穩(wěn)定的酸性環(huán)境，各種微生物比例達到理想狀態(tài)，促進瘤胃對營養(yǎng)物質(zhì)的有效利用，提高飼料利用率［18－19］。反芻動物可以利用粗飼料中的纖維，往反芻動物飼料中添加稀土，可以提高動物對中性洗滌纖維的利用［20］，增加瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量［21］。

稀土與其它微量元素配合作為一種飼料添加劑，添加在育肥羊日糧中，與其它微量元素呈現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，可以提高育肥羊日增重，與經(jīng)濟效益呈現(xiàn)明顯的正效應(yīng)［22］。將稀土添加到日糧中飼喂羔羊，增重效果也很明顯［23］。于靜等［24］在安裝有瘺管的小尾寒羊的日糧中添加硝酸鹽稀土，分析了添喂稀土對到達小腸和小腸消化吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，特別是氨基酸消化率的影響。結(jié)果表明添喂稀土使綿羊的自由采食量增加了7.4%～13.0%，增加了干物質(zhì)、有機物、纖維素和半纖維素等養(yǎng)分在前胃消化的量；顯著增加了到達小腸的干物質(zhì)、有機物、粗蛋白、微生物蛋白、過瘤胃蛋白、總氨基酸以及賴氨酸等；此外，還顯著增加了氮、鈣和磷的保留量。

Lydia等［25］為了考察稀土元素對肉牛生長性能的影響，將40頭肉牛隨機分為四組，分別飼喂添加不同劑量稀土元素的日糧。試驗結(jié)果顯示，日糧中添加稀土元素影響了肉牛的外周血單個核細(xì)胞的增殖，從而影響了肉牛免疫力；提高了肉牛日采食量，但是對肉牛的日增重沒有影響。同樣，Schwabe等［26］試驗發(fā)現(xiàn)，育肥牛日糧中添加檸檬酸稀土對料重比沒有影響，但是對屠宰率有顯著的影響。王京仁等［27］在泌乳奶牛的基礎(chǔ)日糧中添加稀土添加劑，考察奶牛生產(chǎn)性能的變化，試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗組的日均產(chǎn)乳量、乳脂肪和乳比重都顯著高于對照組。

以上的試驗可以看出，往牛日糧中添加一定劑量的稀土，可以提高牛對飼料的利用率，從而提高牛生長性能，改善乳、肉品質(zhì)等生產(chǎn)性能。

4.4 在其他動物上的應(yīng)用

稀土元素不僅應(yīng)用在家畜動物生產(chǎn)上，也應(yīng)用在水產(chǎn)和經(jīng)濟動物養(yǎng)殖上，效果表現(xiàn)良好，提高了經(jīng)濟效益。

鮑宏云等［28］研究不同梯度稀土元素氨基酸螯合物對虹鱒魚生長性能的影響，結(jié)果表明與基礎(chǔ)日糧對照組相比，稀土元素氨基酸螯合物的試驗組均能增加采食量、提高日增重，降低料重比，而日糧中添加500mg／kg 稀土元素氨基酸螯合物的試驗組效果最佳。劉軍等［29］報道，日糧添加稀土殼聚糖鹽可以改善鯽魚腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，使腸道吸收面積增大，可以更好地消化吸收食物。稀土元素在一定劑量范圍內(nèi)，隨著添加劑量的增加，其對魚的促生長效果也越好，還可以促進受精卵的胚胎發(fā)育［30］。

楊維來等［31］報道在肉兔飼料中添加VC 稀土對增重有顯著效果，殘留主要在骨骼部位，而肌肉、心臟組織等含量較低。烏力吉得力根和高娃［32］研究了不同劑量的稀土對新西蘭公兔精液品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，公兔飼喂稀土可以提高射精量，增強精子活力，從而改善了精液品質(zhì)。

5 動物產(chǎn)品的安全性

稀土元素作為一種動物添加劑，在動物日糧中用量少，但可有效地提高動物的免疫力，可排出體外，低殘留，安全可靠。

劉明江［33］發(fā)現(xiàn)日糧中添加稀土元素鑭在不同器官中有不同程度的殘留。然而，添加稀土組與對照組的閹公豬之間沒有顯著差異。Schwabe等［34］在肉牛的飼料中添加不同水平的稀土元素的檸檬酸鹽，主要含有鈰、鑭和鐠。他們研究發(fā)現(xiàn)，在肝、腎和肋骨中稀土元素的含量隨著日糧中添加水平的增加而增加，但是肌肉中的稀土元素含量非常低，對人體健康不會造成危害。

6 展望

我國稀土礦分布廣，蘊藏量大，是世界稀土大國。在稀土開發(fā)、利用技術(shù)上，遠遠落后于發(fā)達國家。

早期的研究已經(jīng)證實，動物胃腸道對稀土元素的吸收較少，但是仍能促進日糧中營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收。就稀土作為動物添加劑來講，雖說我國近幾年有了較深的研究，但是對于稀土在動物生產(chǎn)性能以及免疫上的作用機理的研究，尤其是分子機理還不清楚，需要進一步研究。但從目前國內(nèi)外動物營養(yǎng)應(yīng)用稀土元素的效果來看，稀土是一種高效、安全的飼料添加劑。

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