鋅對仔豬健康的作用

鋅在仔豬上有兩種用途，一是（低劑量時(shí)）作為重要的營養(yǎng)元素，另一是（高劑量時(shí)）作為一種預(yù)防腹瀉發(fā)生的方法。鋅到底是如何起作用的？鋅在食品生產(chǎn)用動物上會有何種應(yīng)用前景呢？

中圖分類號：S816 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C 文章編號：1001-0769（2014）10-0006-04

“鋅是一種微量元素，對斷奶仔豬而言，鋅參與的生物學(xué)功能比其他任何微量礦物質(zhì)元素要多?！边@是美國著名科學(xué)家Gretchen Hill博士刊登在最新一期《動物科學(xué)》雜志的一篇學(xué)術(shù)論文中所說的第一句話。事實(shí)上，鋅是幼齡仔豬健康和成長所必需的礦物質(zhì)營養(yǎng)元素，且得到了歐盟承認(rèn)，允許在豬飼料日糧中添加多達(dá)150 mg/kg。

鋅有時(shí)又被稱為生長促進(jìn)劑，一些學(xué)者嘗試詆毀此種說法，但在歐盟委員會2003年的一篇報(bào)告中顯示，在鋅添加量達(dá)到250 mg/kg時(shí)，生產(chǎn)性能未顯示出顯著的差異。添加鋅可改善仔豬生產(chǎn)性能的情況僅在仔豬斷奶后觀測到。

1 治療作用

添加（2 500 mg/kg鋅，3 100 mg/kg氧化鋅）氧化鋅對斷奶仔豬腹瀉和偶爾出現(xiàn)的水腫病分別具有預(yù)防和治療作用，這兩種疾病都與感染大腸桿菌有關(guān)。通過預(yù)防斷奶后的腹瀉甚至是死亡使疾病得到控制，從而可極大地促進(jìn)仔豬生長，并能提高飼料轉(zhuǎn)化效率。

這是目前一個(gè)有激烈爭議的領(lǐng)域，因?yàn)橐恍W盟成員國允許其使用，而另一些則禁止使用，因?yàn)楹笳邠?dān)心環(huán)境受到污染和鋅在土壤中長期積累及其可能會流入水中。

因此，在不允許用氧化鋅治療仔豬腹瀉的地方，抗生素通常被用來控制斷奶仔豬的大腸桿菌感染。最近這些抗生素，如粘菌素，已經(jīng)因耐藥性問題而登上了報(bào)刊的頭條，因?yàn)檫@些抗生素正成為人類醫(yī)學(xué)中控制革蘭氏陰性菌感染的最后手段，這些細(xì)菌對氟喹諾酮類、頭孢菌素類和碳青霉烯類抗生素也產(chǎn)生了新的耐藥性。

2 斷奶后腹瀉

當(dāng)仔豬斷奶時(shí)，其生理狀態(tài)會發(fā)生重大變化，通常會導(dǎo)致生長緩慢、頻繁發(fā)生腹瀉和偶爾的死亡。斷奶時(shí)，仔豬離開了作為主食的母乳，而母乳含有能抵抗環(huán)境中各種微生物的保護(hù)性抗體。它們采食教槽料，但是基本上以固體飼料為主，這是它們必須適應(yīng)的。仔豬還可能會被轉(zhuǎn)群、接種疫苗及與其他窩的仔豬進(jìn)行混群，進(jìn)而開始爭斗，以建立進(jìn)食的群體社會等級。它們失去了母豬的安慰，而且很可能將要進(jìn)入一個(gè)新的采用漏縫地板的平板式豬欄；它們不得不自己找食，適應(yīng)由碗式飲水器到乳頭式飲水器轉(zhuǎn)換的飲水方式。還好環(huán)境溫度仍保持較高水平，而且波動不大，從而能幫助它們應(yīng)付這些變化。整體來說，為適應(yīng)新環(huán)境，仔豬會產(chǎn)生很大的應(yīng)激；如果在21日齡斷奶，它們在斷奶5 d后通常會開始腹瀉，且體況的損失或生長抑制將會持續(xù)到大約35日齡。

氧化鋅（圖1）最早在豬上使用是在20世紀(jì)90年代，僅用作藥物并不能解決問題，因?yàn)楣芾淼母倪M(jìn)和營養(yǎng)都扮演著重要角色。將氧化鋅加入離乳前后的仔豬飼料中，出現(xiàn)了驚人的效果，仔豬的腹瀉問題得到了解決。

自從采用4周斷奶的方法以來，斷奶仔豬腹瀉的嚴(yán)重程度也在降低，且7 d后仔豬恢復(fù)健康并繼續(xù)生長，不同于采用3周斷奶的14 d的情況。采用墊料斷奶也能解決很多問題，因?yàn)樗軌驕p少一定數(shù)量的環(huán)境和溫度控制應(yīng)激（圖2）。

從那時(shí)起，英國大多數(shù)斷奶飼料均添加氧化鋅，如果日糧不經(jīng)意地漏添了氧化鋅，腹瀉和死亡率會迅速上升。從獸醫(yī)的角度來看，這在我們控制斷奶后腹瀉上產(chǎn)生了巨大的差異，因?yàn)閿嗄毯蟾篂a非常復(fù)雜且涉及許多因素。它還有助于減少抗生素的使用。

3 氧化鋅的作用機(jī)理

長期以來，氧化鋅被認(rèn)為具有抗菌作用，尤其是對大腸桿菌的作用。丹麥的研究表明，其在體外具有抗菌活性（Aarestrup和Hasman，2004），但他們不得不將氯化鋅溶解在酸中，并把pH值下降到5.5才能溶解。它確實(shí)有抗大腸桿菌、各種沙門氏菌、金黃色葡萄球菌的作用，并且對腸球菌具有更為復(fù)雜的作用。因此，人們可能會認(rèn)為它在酸性環(huán)境中會起作用，尤其是在胃中，且可以阻止細(xì)菌進(jìn)入腸道（圖3）。然而，Hojberg等（2005）比較了高劑量 （2 500 mg/kg）的鋅對豬腸道菌群的作用，發(fā)現(xiàn)飼喂含2 500 mg/kg鋅的日糧，的確可提高胃內(nèi)容物的pH值，并且回腸和盲腸的pH值也顯著升高，但結(jié)腸內(nèi)的不提高。胃中大腸桿菌顯著增加（而不是殺死它們），并且在盲腸和結(jié)腸中也是如此。同樣地，它還增加了腸道中的腸球菌種類，但顯著減少了乳酸桿菌，意味著減少了可預(yù)防腹瀉的有益菌（表1）。

其他研究（Roselli等，2003）顯示，氧化鋅能夠降低腸毒型大腸桿菌（ETEC）K88（F4）菌株的細(xì)菌粘附性，并通過防止細(xì)胞間緊密連接的通透性來增加和調(diào)節(jié)細(xì)胞因子基因的表達(dá)，特別是增加炎癥性細(xì)胞因子和減少抗炎因子的表達(dá)來阻止細(xì)菌入侵。正如先前所推測，氧化鋅的作用模式可能不是直接的抗菌作用。

4 氧化鋅的功效

已完成的多項(xiàng)試驗(yàn)檢測了氧化鋅的功效以確定最佳添加比例。10項(xiàng)試驗(yàn)的結(jié)論顯示了鋅對仔豬平均日增重的劑量滴定效應(yīng)。

低劑量試實(shí)驗(yàn)的確表明鋅不是一個(gè)生長促進(jìn)劑，因?yàn)樗]有提高試驗(yàn)豬的生長速度；但是當(dāng)飼料中鋅的濃度提高到1 500 mg/kg時(shí)，對生長有明顯的積極作用，用生長速率作為一個(gè)客觀指標(biāo)證實(shí)了其治療效果。其作用的峰值似乎在鋅的添加劑量為2 500 mg/kg時(shí)，此時(shí)平均生長速率可提高16 %。

一旦豬進(jìn)入斷奶后階段，其生長改良速度往往會減緩，且有時(shí)與對照組相比在斷奶后3～4周會呈負(fù)增長。建議添加期為斷奶期間的兩周，一些養(yǎng)豬場會適當(dāng)延長添加時(shí)間，但4周之后鋅的促生長作用已經(jīng)失效。

5 鋅的毒性

氧化鋅的吸收率相對較低，約添加量的14 %，因此大多部分鋅（86 %）會通過糞便排出。鋅進(jìn)入體內(nèi)后主要分布在肝和腎，而肌肉和骨髂只有很低的水平；添加量高于1 000 mg/kg時(shí)血液水平將增加。吸入體內(nèi)的鋅會經(jīng)由尿液排出0.25 %，其余的則保留在體內(nèi)。血液的鋅濃度>3 μg/mL會抑制生長，但是這通常是指其他鋅鹽，而不是氧化物。需要注意的是不要過量或過長時(shí)間飼喂鋅化合物。

6 對環(huán)境的影響

這是對氧化鋅使用存在爭議的主要方面，像英國、愛爾蘭、西班牙、丹麥、美國等國家已批準(zhǔn)氧化鋅可用于治療目的，近期比利時(shí)也批準(zhǔn)了它的使用，前提是鋅在其他豬飼料中的濃度減少。德國和荷蘭禁止它在飼料中的使用，而法國依舊在審批中。

鋅是一種金屬，且相對不溶于水，所以散播含氧化鋅的糞便可能會引起鋅在土壤中的沉積。一些可能會明顯流失，尤其是在沙質(zhì)酸性土壤中，因?yàn)樗嵝原h(huán)境會增加鋅的溶解度。歐洲食品安全局的一份報(bào)告（2012年）指出，有于陸地環(huán)境土壤中預(yù)測環(huán)境濃度（Predicted Evironmental Concentrations，PECs），模擬了50年間的糞便散播狀況，在開發(fā)的任何場景模型中均沒有超出陸地物種的預(yù)期無影響濃度（Predicted No Effect Concentrations，PNECs）。這并不適用于沙質(zhì)酸性土壤和水質(zhì)，它們的PNECs可能會超過10年。

然而，出人意料的是，僅在斷奶期使用 2 500 mg/kg的鋅，可以使種豬場/肥育豬場的鋅排泄量增加大約70 %，因此必須考慮糞便的處理辦法。而有趣的是，丹麥發(fā)現(xiàn)豬糞便中的含鋅量不超過人類排泄物中的水平，因此允許使用。

7 抗藥性問題

氧化鋅具有抗菌效果的這一推測已導(dǎo)致許多關(guān)于耐藥性的攻擊。其中有一份相關(guān)報(bào)告是鋅與丹麥耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）CC398的關(guān)系（Aarestrup等，2010）。他們發(fā)現(xiàn)，在攜帶mecA基因的丹麥MRSA菌株中，有74 %的菌株也耐鋅，而甲氧西林敏感株（MSSA）則沒有表現(xiàn)出耐鋅性。他們認(rèn)為，鋅化合物可能部分與MRSA克隆株的出現(xiàn)有關(guān)。所有的MRSA和MSSA分離株會耐四環(huán)素，43 %的菌株則耐紅霉素。由于氧化鋅的溶解性差和在腸道中對細(xì)菌缺乏影響力，在鼻子中會達(dá)到充足的濃度來產(chǎn)生影響似乎是不太可能。氧化鋅在英國的使用了已超過20年，而MRSA并沒出現(xiàn)進(jìn)化。Moodley等（2011）也表明，czrC基因（編碼耐鎘和耐鋅的基因）存在于SCCmec元素中，但四環(huán)素抗性基因[tet（K）和tet（M）]存在于移動遺傳元件上，可能是質(zhì)粒。這兩種化合物似乎會增加鼻中MRSA的數(shù)量，但是向其他豬的傳播不受用鋅或四環(huán)素對日糧處理的影響。

在2013年的一篇德國論文中，Bednorz 等證明與對照組相比，飼喂氧化鋅的試驗(yàn)豬具有較高的多重抗藥性大腸桿菌發(fā)病率。

其相對數(shù)量很小（2 %），且并沒有報(bào)道在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是否存在顯著性。大腸桿菌對阿莫西林、四環(huán)素類和甲氧芐啶/sulphas具有耐藥性。在加拿大，一項(xiàng)基于36家豬場的范圍廣泛的研究 （Medardus等，2014年）指出，對阿莫西林、氯霉素、鏈霉素、磺胺類和四環(huán)素有多重耐藥性基因的沙門氏菌菌種，與其他多耐藥性基因相比更有可能攜帶耐鋅基因。

返回上文，如果耐藥性真的是一個(gè)重大問題，為什么氧化鋅在20年后仍在使用？此外，如果把四環(huán)素和其他抗菌性藥物放入腸道環(huán)境中，在一兩天之內(nèi)仍將會快速地產(chǎn)生廣泛的耐藥性，在用四環(huán)素類時(shí)很可能有80 %～100 %的耐藥性。

8 結(jié)論

毫無疑問，爭論還會繼續(xù)下去。然而，在仔豬斷奶前后的飼料中添加氧化鋅在至少過去的20年中改善了豬的健康，極大地提高了動物的福利，結(jié)果是提高了豬的生長效率。氧化鋅不應(yīng)該歸入生長促進(jìn)劑，而應(yīng)是一種能夠有效防止腹瀉和斷奶后腸道紊亂的治療劑。我們?nèi)匀徊惶宄淖饔脵C(jī)理，其對環(huán)境的影響仍然是一個(gè)問題，但是謹(jǐn)慎小心使用，無論鋅在糞便中的濃度還是在砂質(zhì)酸性土壤中的流失都是可以得到控制和避免的。

鋅作為一種耐藥性或多重耐藥性的選擇器是一個(gè)非常有趣的話題，但相對于直接使用抗生素且尤其是那些對人類越來越重要的抗生素，如多粘菌素，不利的風(fēng)險(xiǎn)似乎很小。每一個(gè)歐盟成員國將不得不制定出自己的風(fēng)險(xiǎn)/收益策略。數(shù)十億通過飼料攝入氧化鋅以預(yù)防斷奶后腹瀉的斷奶豬已經(jīng)獲得了巨大的益處和較小的風(fēng)險(xiǎn)?！酢?/p>

原題名：The role zinc in piglet health

原作者：David Burch獸醫(yī)（英國）