微量元素的作用及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

李　妍　楊維仁*　姜　洪　劉艷花

(1.山東農(nóng)業(yè)太學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,山東泰安　271018, 2.山東省糧油檢測(cè)中心,山東濟(jì)南　250101, 3.膠州市畜牧獸醫(yī)局,山東青島　266300)

微量元素的作用及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

李妍1楊維仁1*姜洪2劉艷花3

(1.山東農(nóng)業(yè)太學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,山東泰安271018, 2.山東省糧油檢測(cè)中心,山東濟(jì)南250101, 3.膠州市畜牧獸醫(yī)局,山東青島266300)

微量元素是動(dòng)物體維持生命活動(dòng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一.本文旨在通過論述微量元素在養(yǎng)豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展,以期為合理使用微量元素添加劑提供理論依據(jù)。

微量元素養(yǎng)豬生產(chǎn)研究進(jìn)展

銅、鐵、鋅、錳均是維持動(dòng)物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量元素.隨著人們可持續(xù)發(fā)展觀念的深入,對(duì)于高微量元素的畜糞所造成的土壤環(huán)境污染及資源浪費(fèi)已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注.因此探討微量元素的作用機(jī)制,進(jìn)一步深入研究微量元素在養(yǎng)豬生產(chǎn)上的應(yīng)用以期為合理使用微量元素添加劑提供理論依據(jù)具有重要意義。

1　銅

1.1銅的作用機(jī)制研究進(jìn)展

銅是動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育必需的微量礦物元素之一,具有機(jī)體造血、新陳代謝、生長(zhǎng)繁殖、維持生產(chǎn)性能、增強(qiáng)機(jī)體抵抗力等作用,參與血紅蛋白合成和紅細(xì)胞成熟及骨形成,有利于維持鐵的正常代謝.在動(dòng)物體內(nèi)作為金屬酶的組成部分,如銅藍(lán)蛋白、過氧化物酶和超氧化物歧化酶等直接參與體內(nèi)代謝。

目前認(rèn)為,高銅促進(jìn)豬生長(zhǎng)機(jī)制可能與高銅能提高采食量(ADFI),提高含銅酶活性,抑制腸道有害微生物,調(diào)節(jié)內(nèi)分泌功能等因素有關(guān).銅在動(dòng)物體內(nèi)的吸收受多種因素影響,吸收率低,約為5%～10%,主要吸收部位是小腸.評(píng)價(jià)動(dòng)物體內(nèi)銅水平的相關(guān)指標(biāo)主要是血清銅含量、血清銅藍(lán)蛋白(CP)、銅鋅超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)活性等指標(biāo)。

1.2銅在豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展

1.2.1高銅對(duì)豬促生長(zhǎng)效果的研究進(jìn)展

Braude首次發(fā)現(xiàn)在日糧中添加50mg/kg的銅可以明顯提高豬的日增重及肝臟銅含量.李家奎等的研究中,日糧添加有機(jī)銅或無機(jī)銅均能提高平均日增重及飼料利用率,升高血液中生長(zhǎng)激素(GH)和血漿神經(jīng)肽(neturopetide,NPY)水平,但對(duì)ADFI沒有顯著影響.可能由于試驗(yàn)所選用的是生長(zhǎng)豬,此階段銅對(duì)豬的食欲促進(jìn)作用可能已不明顯。

夏牧生報(bào)道在仔豬生長(zhǎng)前期高劑量硫酸銅的促生長(zhǎng)效果最好,然而就整個(gè)生長(zhǎng)期而言,50mg/kg酪蛋白組促生長(zhǎng)效果最顯著,這表明長(zhǎng)時(shí)間使用高劑量(240mg/kg)銅可能會(huì)產(chǎn)生一系列毒副作用,從而降低動(dòng)物的生長(zhǎng)性能.高原的試驗(yàn)也認(rèn)為在日糧中添加不同水平的銅(150～300mg/kg)可明顯提高生長(zhǎng)豬日增重(ADG),降低料重比(F/G),但前期(0～60d)效果優(yōu)于后期(60～100d).張?zhí)K江的試驗(yàn)結(jié)果也支持上述觀點(diǎn)。

近年來因高銅的促生長(zhǎng)效果,銅作為一種有效的生長(zhǎng)促進(jìn)劑在養(yǎng)豬業(yè)中廣泛應(yīng)用.豬日糧中銅的用量達(dá)到250mg/kg,甚至更高.有報(bào)道指出,日糧中70%～95%的銅隨豬糞便排出.因此,探索銅的促生長(zhǎng)機(jī)制,在改進(jìn)日糧配方的前提下,找到一個(gè)最佳的銅添加量,以減少銅的排出所造成的環(huán)境污染具有重要的意義。

1.2.2高銅對(duì)豬血液指標(biāo)的影響

張?zhí)K江的試驗(yàn)證明銅有助于改善組織抗氧化能力,加銅組的血清CP和CuZn-SOD酶活性均有明顯的增加同時(shí)血清GH、胰島素(INS)和甲狀腺素水平均有明顯提高.有試驗(yàn)證明高劑量銅可極顯著降低血清尿素氮(BUN)含量(P<0.01),添加150mg/kg銅可顯著提高血清CuZn-SOD活性(P<0.05);然而試驗(yàn)中過高劑量(250mg/kg)銅的添加,并沒有提高血清白蛋白(ALB)含量,可能是長(zhǎng)期添加高銅已使肝臟的正常生理功能受到了影響,降低了合成蛋白質(zhì)的能力。

1.2.3有機(jī)銅與無機(jī)銅的比較研究

大量試驗(yàn)證明,有機(jī)銅與無機(jī)銅相比,生物學(xué)利用率和生物學(xué)活性較高、不受其他微量元素和養(yǎng)分干擾,更易被動(dòng)物體吸收.有研究認(rèn)為以組織銅含量為衡量指標(biāo),賴氨酸銅和蛋白銅的生物學(xué)利用率顯著高于硫酸銅,且可減少糞銅的排泄.何河試驗(yàn)結(jié)果也說明添加中等水平的有機(jī)蛋氨酸銅,其吸收利用率比高劑量硫酸銅高,且可減少糞銅、鋅的排泄.鄭春田試驗(yàn)中使用不同銅源,結(jié)果表明:100mg/kg小肽銅和100mg/kg復(fù)合氨基酸螯合銅均能有效提高生長(zhǎng)豬ADG和ADFI,且促生長(zhǎng)效果與200mg/ kg硫酸銅無顯著差異(P>0.05),然而糞中銅含量均顯著降低(P<0.05).Armstrong等的研究結(jié)果也顯示,125mg/kg檸檬酸銅和250mg/kg硫酸銅對(duì)斷奶仔豬的促生長(zhǎng)效果無顯著差異。

然而也有試驗(yàn)證明有機(jī)銅源與無機(jī)銅源在相同濃度下對(duì)豬的促生長(zhǎng)性能無差異[8],使用硫酸銅與賴氨酸銅對(duì)血清銅含量提高的影響無區(qū)別。

2　鐵

2.1鐵的吸收作用機(jī)制研究進(jìn)展

鐵是血紅蛋白、肌紅蛋白、細(xì)胞色素和多種氧化酶的成分,在豬體內(nèi)主要生理作用是參與氧的轉(zhuǎn)運(yùn)、變換和組織呼吸過程同時(shí)影響動(dòng)物體蛋白質(zhì)合成和免疫機(jī)能,與能量代謝密切相關(guān)。

目前關(guān)于有機(jī)鐵的吸收機(jī)制有兩種觀點(diǎn):完整吸收假說和競(jìng)爭(zhēng)吸收假說。

完整吸收假說認(rèn)為,氨基酸鐵絡(luò)合物利用肽和氨基酸的吸收機(jī)制以整體的形式透過腸黏膜層進(jìn)入血液,同時(shí)鐵離子被保護(hù)在絡(luò)合物的核心,因此微量元素的利用率大大提高.Saltman等認(rèn)為在動(dòng)物的腸腔內(nèi),不論是Fe3+還是Fe2+都必須與低分子量配位體結(jié)合形成絡(luò)合物或以大分子復(fù)合物,如鐵蛋白形式儲(chǔ)存,再以此形式吸收并進(jìn)一步轉(zhuǎn)運(yùn),而氨基酸就是較合適的一種配位體。

競(jìng)爭(zhēng)吸收假說認(rèn)為氨基酸鐵絡(luò)合物中鐵元素受到氨基酸的保護(hù),進(jìn)入腸道后可防止鐵元素與飲水或消化物里的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)變?yōu)椴蝗苄曰衔?直接到達(dá)小腸刷狀緣,并在吸收位點(diǎn)處發(fā)生水解,以鐵離子形式進(jìn)入腸上皮細(xì)胞并被吸收入血液,因此進(jìn)人體內(nèi)的鐵元素量增加[17].VanCampen試驗(yàn)中采用在大鼠體內(nèi)結(jié)扎十二指腸技術(shù),研究證明了L-組氨酸、L-賴氨酸、L-半胱氨酸可以顯著增加大鼠對(duì)鐵的吸收。

鐵在動(dòng)物體內(nèi)的主要吸收部位是十二指腸,吸收率僅為5%～30%,但在缺鐵時(shí)可提高到40%～60%.目前評(píng)價(jià)動(dòng)物體內(nèi)鐵水平主要使用血清鐵含量、紅細(xì)胞數(shù)(RBC)、血紅蛋白含量(MCH)、紅細(xì)胞壓積(HCT)、血清總鐵蛋白(TIBC)以及轉(zhuǎn)鐵蛋白(sTf)等指標(biāo)。

2.2鐵在豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展

2.2.1鐵在母豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展

華衛(wèi)東報(bào)道,賴氨酸鐵和甘氨酸鐵相對(duì)于硫酸亞鐵(FeSO4)可以不同程度地提高母豬母乳鐵含量及血紅蛋白水平,其中賴氨酸鐵作用效果更顯著,說明賴氨酸鐵更有利于通過母豬胎盤進(jìn)入母乳中。

2.2.2鐵在仔豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展

Yu等報(bào)道,與添加同劑量FeSO4比較,添加復(fù)合氨基酸螯合鐵可顯著提高紅細(xì)胞壓積、血紅蛋白水平和血漿鐵水平及肝、脾含鐵血黃素和sTf.J.Feng等試驗(yàn)證明補(bǔ)充甘氨酸亞鐵(Fe-Gly)能夠改善組織中鐵儲(chǔ)和抗氧化酶活性,其生物利用率顯著高于FeSO4.FangCL等也證明在120mg/kg添加水平時(shí),與添加FeSO4組相比,Fe-Gly組仔豬十二指腸和空腸的小肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1 (PEPT1)mRNA表達(dá)水平顯著升高(P<0.05),Ferroportin1 mRNA表達(dá)水平顯著降低(P<0.05).陳鳳芹試驗(yàn)中Fe-Gly組血清IgG含量極顯著高于FeSO4組和富馬酸亞鐵組(P<0.01)。

2.2.3鐵在生長(zhǎng)育肥豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展

徐建雄在早期斷奶仔豬日糧中添加60mg/kg蛋氮酸鐵,可顯著提高生長(zhǎng)肥育豬的ADG,提高飼料利用率和養(yǎng)殖效益。

3　鋅

3.1鋅的吸收作用機(jī)制研究進(jìn)展

鋅是味覺素(一種含兩個(gè)鋅離子的唾液蛋白)的組成成分,味覺素對(duì)維持口腔黏膜上皮細(xì)胞的正常形態(tài)、功能、代謝有重要作用,因此添加鋅可通過促進(jìn)舌黏膜味蕾細(xì)胞迅速再生增強(qiáng)味蕾對(duì)味覺的敏感性,調(diào)節(jié)食欲,從而促進(jìn)采食,提高飼料消化率.腹瀉常與病原性大腸桿菌相關(guān),而鋅離子對(duì)大腸桿菌呼吸鏈有抑制作用,這可能是高鋅抗腹瀉的機(jī)理。

非反芻動(dòng)物鋅吸收主要在小腸,吸收率約為30%～60%.目前主要使用血清鋅含量、CuZn-SOD活性以及紅細(xì)胞脆性等指標(biāo)評(píng)價(jià)動(dòng)物體內(nèi)鋅水平。

3.2鋅在豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展

歐秀瓊等試驗(yàn)結(jié)果顯示高鋅組粗脂肪的消化率均顯著地高于100mg/kg組(P<0.01或0.05),而高鋅組之間差異不顯著(P>0.05).許梓榮等試驗(yàn)結(jié)果表明,飼糧中添加高劑量氧化鋅可顯著降低腹瀉率,促進(jìn)豬的生長(zhǎng).試驗(yàn)同時(shí)證明高劑量鋅似通過有效清除體內(nèi)自由基的不良影響,增強(qiáng)DNA轉(zhuǎn)錄RNA,促進(jìn)INS、胰島素樣生長(zhǎng)因子I的合成和分泌,加強(qiáng)合成代謝,而產(chǎn)生促生長(zhǎng)效果.飼糧中添加蛋氨酸鋅和甘氨酸鋅替代無機(jī)鋅可以一定程度提高生長(zhǎng)肥育豬的生產(chǎn)性能,且以蛋氨酸鋅替代的無機(jī)鋅組效果最佳;日糧中添加有機(jī)鋅可以提高微量元素在組織中的沉積量,改善豬肉肉色.蛋氨酸鋅還能提高眼肌面積和肌肉系水力從而改善胴體和肌肉品質(zhì).有機(jī)鋅對(duì)生長(zhǎng)肥育豬抗氧化能力提高的幅度要明顯高于無機(jī)鋅,且有機(jī)鋅的生物利用率高于無機(jī)鋅。

4　錳

4.1錳的吸收作用機(jī)制研究進(jìn)展

錳是精氨酸酶、脯氨酸酶、RNA聚合酶、超氧化物歧化酶等多種酶的組成成分,也是體內(nèi)許多酶的激活因子.由此可見,錳在碳水化合物、脂類和蛋白質(zhì)和膽固醇代謝中作為酶活化因子或組成部分.此外,錳在維持大腦正常代謝功能中也是必不可少的。

有試驗(yàn)證明,動(dòng)物對(duì)鈣磷的吸收與對(duì)錳的吸收具有拮抗作用.Georgievskil認(rèn)為日糧中鈣水平過高,可通過在腸道內(nèi)形成不溶性的磷酸鈣絮狀物質(zhì)抑制錳的吸收且使原已吸收的錳排出增多,因而拮抗錳的沉積[30].Parker指出,當(dāng)錳在骨骼中的沉積量增加,其中的磷含量將有所降低。

消化道吸收細(xì)胞都能吸收錳,但主要在十二指腸,吸收率為5%～10%.目前評(píng)價(jià)動(dòng)物體內(nèi)錳水平常使用的指標(biāo)是血清錳含量、血清MnSOD、血紅蛋白、紅細(xì)胞壓積等。

4.2錳在豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展

錳的缺乏多見于雞.豬對(duì)錳的需要量相對(duì)較低,故不為營(yíng)養(yǎng)學(xué)家所重視,這方面的資料較少。

王長(zhǎng)富報(bào)道,在含錳47～51mg/kg的玉米-豆粕型實(shí)用無魚粉日糧試驗(yàn)組中豬的ADG、飼料利用率較其他組高(P<0.01或0.05);而且錳對(duì)增重具有直接促進(jìn)作用.同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果顯示,肝、脾、毛中的鐵含量下降明顯(P<0.01或0.05).錳和鐵在腸道內(nèi)吸收過程中,競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合同一受體,這大概是它們沉積上相互拮抗的原因.且這種拮抗作用在仔豬上表現(xiàn)得比較明顯. Santon等試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在飼糧中用雞羽毛粉氨基酸微量元素絡(luò)合物(銅和錳)取代不同比例的無機(jī)微量元素具有顯著提高斷奶仔豬ADG的作用。

豬對(duì)日糧中錳的吸收率較低,僅為3%～4%[30].徐孝義研究認(rèn)為,基礎(chǔ)日糧含錳量14mg/kg即可滿足需要,多余的錳主要通過膽汁和胰液從糞中排出,一部分經(jīng)小腸黏膜上皮和腎排出,還可能以膽汁結(jié)合錳的形式被重新吸收。

5　微量元素之間互作效應(yīng)的研究進(jìn)展

高銅對(duì)豬營(yíng)養(yǎng)代謝的影響,一方面可能表現(xiàn)為引起豬條件性缺鐵或鋅,補(bǔ)鐵或鋅能提高銅的促生長(zhǎng)效應(yīng);另一方面可能導(dǎo)致血紅蛋白水平下降,貧血和生長(zhǎng)停滯.銅、鐵、鋅可能在吸收時(shí)共用一個(gè)載體系統(tǒng),互相競(jìng)爭(zhēng),因此在吸收水平上存在拮抗機(jī)制.周明試驗(yàn)結(jié)果證明在高銅(250mg/kg)日糧中加鐵、鋅,可顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)地增加MCH濃度,血清鐵、鋅含量和血清堿性磷酸酶活性,增強(qiáng)紅細(xì)胞膜穩(wěn)定性,減少血清銅含量.當(dāng)然日糧較高水平的鐵、鋅,可阻礙豬對(duì)日糧銅的吸收.Bowland報(bào)道,在高銅(250mg/kg)日糧中添加130mg/kg的鋅及150mg/kg的鐵,可防止豬銅中毒。

夏中生等試驗(yàn)證明不同添加劑量的氨基酸螯合鐵、銅、鋅、錳按1:2的比例替代生長(zhǎng)豬日糧中相應(yīng)無機(jī)元素,對(duì)生長(zhǎng)豬的生長(zhǎng)性能有一定的改善作用,且飼糧中的微量元素能有效地向血液轉(zhuǎn)移,可在一定程度上提高生長(zhǎng)豬對(duì)鐵、銅、鋅、錳的儲(chǔ)備和利用,同時(shí)減少了糞中微量元素的排泄量.微量元素螯合物替代25%的無機(jī)元素為適宜替代比例.余德謙等試驗(yàn)證明采用有機(jī)銅、鐵、鋅源按照NRC(1998)標(biāo)準(zhǔn)銅、鐵、鋅需要量的一半所配制的日糧,并沒有降低生長(zhǎng)豬的生產(chǎn)性能,而且部分血液指標(biāo)的變化不大.但其糞中的銅、鐵、鋅排泄量減少了30%左右.使用復(fù)合氨基酸螯合鐵、鋅與無機(jī)鐵、鋅相比可顯著提高育肥豬的ADG(P<0.05)。

6　總結(jié)

近年來隨著人們可持續(xù)發(fā)展觀念的深入,科研工作者們積極研究微量元素在養(yǎng)殖業(yè)中的合理使用,以期提高養(yǎng)殖效益,促進(jìn)畜牧事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.大量試驗(yàn)證明,相對(duì)于無機(jī)微量元素而言,有機(jī)微量元素具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、更高的生物學(xué)效價(jià)、提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率、不受其他微量元素和養(yǎng)分干擾等優(yōu)點(diǎn).因此,有機(jī)微量元素具有廣闊的發(fā)展前景,應(yīng)加強(qiáng)研制開發(fā)工作,加強(qiáng)推廣應(yīng)用,推動(dòng)養(yǎng)豬業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.為了追求更高的生產(chǎn)水平和更好的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)保證生態(tài)環(huán)境和食品安全,關(guān)于如何合理使用微量元素添加劑的研究依然是一件十分重要而緊迫的任務(wù)。