畜禽微量元素營(yíng)養(yǎng)需要量的評(píng)價(jià)方法與影響因素研究進(jìn)展

apple12151007 · 發(fā)表于 2010-10-14 13:31:36

　　畜禽微量元素營(yíng)養(yǎng)需要量的評(píng)價(jià)方法與影響因素研究進(jìn)展

　　姚妙愛(ài)

　　摘要：本文綜述了微量元素營(yíng)養(yǎng)需要量的兩種評(píng)價(jià)方法，并分析影響微量元素需要量的主要因素：生產(chǎn)性能等評(píng)定指標(biāo)、鈣和纖維素對(duì)微量元素利用的影響、植酸酶對(duì)微量元素利用率的影響等。
　　關(guān)鍵詞：微量元素;評(píng)價(jià)方法;影響因素
　　微量元素作為酶和輔酶的組成成分，在機(jī)體代謝中起著不可替代的作用。由于對(duì)飼料原料微量元素含量及其利用率缺乏系統(tǒng)準(zhǔn)確分析，生產(chǎn)中添加微量元素存在很大盲目性。普遍做法是不考慮基礎(chǔ)日糧含量，直接按2～3倍NRC水平添加，致使日糧微量元素含量超標(biāo)且不平衡性加劇。機(jī)體存在一套穩(wěn)定組織微量元素含量的調(diào)控機(jī)制，過(guò)量或不平衡攝入微量元素時(shí)，大部分隨排泄物進(jìn)入環(huán)境，致使土壤微量元素含量超標(biāo)，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類健康。確定微量元素需要量和適宜添加方案并提高利用率是當(dāng)前營(yíng)養(yǎng)學(xué)家的重要任務(wù)，也是21世紀(jì)我國(guó)面臨飼料資源短缺、養(yǎng)殖業(yè)污染嚴(yán)重、人們對(duì)畜產(chǎn)品的需求卻不斷提高的基本條件下實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)高效、健康和可持續(xù)發(fā)展的重要保障。
　　1 評(píng)價(jià)微量元素需要量方法
　　1.1 劑量反應(yīng)法
　　劑量反應(yīng)法是評(píng)定營(yíng)養(yǎng)需要最古老、最常用的方法。采用含低水平被研究元素的實(shí)用日糧或純合、半純合日糧，并按設(shè)計(jì)劑量逐步補(bǔ)充微量元素，建立動(dòng)物對(duì)微量元素添加水平的劑量—反應(yīng)曲線，由此得出特定條件下微量元素的需要量(圖1)。該方法簡(jiǎn)單易行，試驗(yàn)中廣泛應(yīng)用，但缺點(diǎn)是要求基礎(chǔ)日糧被測(cè)元素含量要盡可能低，反應(yīng)指標(biāo)要敏感，結(jié)果受基礎(chǔ)日糧類型和觀測(cè)指標(biāo)的影響較大。

1.2 析因法
　　析因法是以動(dòng)物微量元素代謝為基礎(chǔ)，根據(jù)元素在體內(nèi)和產(chǎn)品的沉積量(R，retention)即生產(chǎn)需要(P ，Production)、代謝過(guò)程中不可避免的損耗量(Obligatory loss)即通常所說(shuō)的內(nèi)源損失(E，endogenous loss)來(lái)評(píng)定微量元素凈需要量，然后再利用微量元素的生物學(xué)效價(jià)(A，availability)來(lái)確定某種元素在日糧中的適宜添加水平，計(jì)算公式可表示為：需要量=(P+E)÷ A。
　　利用析因法確定微量元素需要量的準(zhǔn)確性和可靠性取決于計(jì)算公式中數(shù)據(jù)和參數(shù)的準(zhǔn)確性。不同生長(zhǎng)時(shí)期微量元素的沉積量可通過(guò)比較屠宰試驗(yàn)獲得;內(nèi)源損失量可利用同位素示蹤技術(shù)或外推法，測(cè)定糞、尿中不同來(lái)源微量元素含量獲得;微量元素的生物學(xué)效價(jià)通過(guò)消化試驗(yàn)、代謝試驗(yàn)和斜率比法來(lái)確定。
　　利用析因法評(píng)定需要量有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，不需要誘導(dǎo)缺乏癥，減少了對(duì)日糧的要求;第二，使用靈活，可以估算不同類型日糧與品種的需要。由于動(dòng)物代謝的復(fù)雜性和環(huán)境因素的影響，目前在微量元素內(nèi)源排泄，日沉積量上還未取得一致的看法。
　　2 影響微量元素需要量的因素
　　2.1 評(píng)定指標(biāo)

表1 不同指標(biāo)評(píng)價(jià)蛋雞銅、鐵、鋅、錳需要量的結(jié)果（mg/kg）

元素	NRC(1994)	評(píng)價(jià)指標(biāo)	需要量	備注
銅	5.00	產(chǎn)蛋性能	6.00	Leeson等[7]
		銅藍(lán)蛋白	30.00	Banks等[8]
		雞蛋膽固醇	＞125.00	Lien等[9]；Balevi等[10]
鐵	56.00	血紅蛋白含量	35.00～45.00	Morck等[11]
鐵	56.00	琥珀酸脫氫酶	600.00	Morgan等[12]
鋅	44.00	夏季產(chǎn)蛋性能	110.00	安曉芳[13]
		產(chǎn)蛋性能	40.00	Burrell等[14]
		蛋殼強(qiáng)度	65.00	Balnave等[15]
		免疫性能	100.00～120.00	Kidd等[16]
錳	25.00	產(chǎn)蛋性能	20.00	Mabe[17]
		蛋殼強(qiáng)度	45.00	羅緒剛[6]；Sazzad[18]
		心肌Mn含量	100.00	羅緒剛[6]
		心肌MnSOD活性	105.00	羅緒剛[6]

注：NRC(1994)未給出產(chǎn)蛋期銅的需要量，參考生長(zhǎng)期數(shù)值。

微量元素需要量受評(píng)定指標(biāo)的影響。生產(chǎn)性能是評(píng)定微量元素需要量最常用的指標(biāo)，肉仔雞用日增重，蛋雞用產(chǎn)蛋率或產(chǎn)蛋量(Fisher[1]，1986)。超過(guò)需要的元素含量在一個(gè)較寬的范圍不影響動(dòng)物生產(chǎn)性能(圖1)。一般認(rèn)為，以動(dòng)物最佳健康狀況為目標(biāo)獲得的微量元素需要量大于最高生產(chǎn)性能獲得的結(jié)果。已有報(bào)道表明，單獨(dú)用日增重評(píng)價(jià)肉仔雞錳(Gallup等[2]，1939)和鋅(Marzo等[3]，2002)需要量的結(jié)果應(yīng)用于生產(chǎn)存在風(fēng)險(xiǎn)，有可能出現(xiàn)缺乏癥。
　　以錳為例，20世紀(jì)50年代以前對(duì)錳需要量的研究多以增重、腿病率和產(chǎn)蛋率等為指標(biāo)，結(jié)果表明，50.00 mg/kg的錳就足以滿足生長(zhǎng)雞對(duì)錳的需要。NRC[4](1994)依據(jù)上述研究結(jié)果建議生長(zhǎng)雞、肉仔雞和種雞錳的需要量均為60.00 mg/kg，產(chǎn)蛋雞為30.00 mg/kg。Baker等[5](1986)等以骨灰錳和膽汁錳濃度為指標(biāo)，評(píng)定的結(jié)果為42.00 mg/kg;羅緒剛等[6](2003)以蛋殼強(qiáng)度為指標(biāo)評(píng)價(jià)錳的需要量為45.00 mg/kg，以心肌錳含量和心肌細(xì)胞線粒體錳MnSOD活性為指標(biāo)，錳的需要量分別為100.00 mg/kg和105.00 mg/kg。微量元素主要以酶或輔酶形式發(fā)揮生物學(xué)功能，以特定酶分子的基因表達(dá)及其活性評(píng)價(jià)微量元素需要量更能直接敏感地反應(yīng)微量元素生物學(xué)功能，但動(dòng)物的生長(zhǎng)、繁殖、泌乳等任何一種生命現(xiàn)象都是諸多分子共同作用的結(jié)果，單獨(dú)用一種或幾種分子的基因表達(dá)及其活性是否能客觀反應(yīng)微量元素生理功能還需進(jìn)一步研究。表1總結(jié)了以不同指標(biāo)獲得的評(píng)價(jià)銅、鐵、鋅、錳需要量的研究結(jié)果。
　　2.2 鈣和纖維素
　　高鈣增加鋅的排泄，補(bǔ)充一定鋅(30.00 mg/kg)不能減輕高鈣導(dǎo)致鋅的缺乏(Grance[19]，1981)。鈣能與植酸形成復(fù)合物，此復(fù)合物進(jìn)一步與鋅作用形成鈣—植酸—鋅的三元復(fù)合物，這種三元復(fù)合物比植酸—鋅的二元復(fù)合物更難被動(dòng)物利用(Fordyce[20]，1987)。也有學(xué)者認(rèn)為，鈣在消化道結(jié)合植酸，消除了植酸對(duì)鋅的干擾，由此可提高鋅的利用率(Lonnerdal[21,22]，1988，2000)。Spencer等[23](1988)試驗(yàn)表明在無(wú)植酸的純合日糧中鈣水平提高6～8倍，不影響微量元素吸收率，說(shuō)明高鈣影響微量元素利用需通過(guò)植酸作用才能實(shí)現(xiàn)。
　　產(chǎn)蛋雞日糧鈣水平高達(dá)3.5%，若不添加植酸酶，鋅的利用可能受到鈣和植酸的影響。以NRC[4]為基礎(chǔ)，蛋雞采食量按110 g/d 計(jì)算，鋅的需要量為35.00 mg/kg，本課題組試驗(yàn)表明，產(chǎn)蛋雞基礎(chǔ)日糧70.00 mg/kg的鋅不能滿足最大產(chǎn)蛋性能的需要，添加30.00 mg/kg的鋅極顯著提高蛋雞產(chǎn)蛋率，實(shí)用日糧中產(chǎn)蛋雞對(duì)鋅的需要量在100.00 mg/kg左右，遠(yuǎn)高于NRC(1994)推薦的35.00 mg/kg，可能是實(shí)用日糧中鋅的利用率較低。
　　纖維素和微量元素利用的研究表明，高纖維日糧降低微量元素利用率。但也有試驗(yàn)顯示，單獨(dú)添加人工纖維對(duì)微量元素利用沒(méi)有影響(Turnlund等[24]，1982;Navert等[25]，1985;)。實(shí)際日糧中，高纖維往往伴隨高植酸含量，纖維對(duì)微量元素利用率的影響可能包含了植酸的效應(yīng)。也有學(xué)者認(rèn)為，纖維素對(duì)微量元素的利用的影響是通過(guò)抑制機(jī)體消化功能，降低營(yíng)養(yǎng)素的吸收(Fairchild等[26]，2001;Cousins[27]，1989)實(shí)現(xiàn)的。
　　2.3 植酸酶

　　植酸磷是一個(gè)含六個(gè)磷酸基團(tuán)的環(huán)狀化合物，在多數(shù)油菜籽和豆科植物中占干物質(zhì)的1%～5%。植酸不僅能與植物中的40%～70%的磷結(jié)合(圖2左)，而且還與其它二價(jià)和三價(jià)元素如鈣、鎂、鋅、鐵等螯合形成難溶化合物(圖2右)，在動(dòng)物腸道變得難以吸收。所有金屬元素中，鋅最易與植酸結(jié)合(Kornegay[28]，2001)，尤其在高鈣的情況下，鈣、鋅和植酸磷形成三元復(fù)合物，同時(shí)影響三種元素的吸收(Oberlease等[29]，1996)，植酸酶能促進(jìn)植酸降解，增加磷的釋放量，同時(shí)提高日糧鋅的利用。
　　植酸酶與鋅元素的當(dāng)量關(guān)系，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，Yi等[30](1996)報(bào)道，肉仔雞日糧中添加植酸酶增加鋅的沉積率，經(jīng)線性回歸分析，初步推斷100 U植酸酶相當(dāng)于1 mg的鋅(以ZnSO4為基礎(chǔ))。Jondreville等[31](2005)對(duì)生長(zhǎng)豬的試驗(yàn)表明，植酸酶和鋅存在如下當(dāng)量關(guān)系：Zn(mg/kg，按ZnSO4為基礎(chǔ))=49.9-58.3×e-0.00233x，式中x為植酸酶添加量(U/kg)，按此計(jì)算，生長(zhǎng)豬日糧中植酸酶添加量按500U/kg計(jì)算，可以節(jié)約30.00 mg/kg的Zn，基本可滿足Zn的需要。按Jondreville[31](2005)的指數(shù)模型，100U的植酸酶相當(dāng)于3.7 mg的鋅，高于Yi等[19](1996)用線性回歸法得到的數(shù)值。
　　植酸酶對(duì)除鋅以外的其它元素利用率影響的報(bào)道相對(duì)較少，結(jié)果也不太一致(Morris等[32]，1980;Mohanna等[33]，1999)。一些研究者發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物組織鋅含量隨植酸酶水平增加而提高，但添加植酸酶降低組織銅含量降低(Pallauf等[34]，1992;Lei等[35]，1993;Zacharias等[36]，2003;Revy等[37]，2004)，推斷可能是植酸酶提高鋅利用率，過(guò)量的鋅拮抗了銅的利用;另一些研究者發(fā)現(xiàn)添加植酸酶提高鋅利用率，但不影響銅利用(Jondreville等[38]，2005)。體外試驗(yàn)表明，植酸酶提高菜粕和葵花粕鐵的利用(Larsson等[39]，1997)。Stahl等[40](1999)在仔豬基礎(chǔ)日糧(120.00 mg/kg Fe)中添加1200U/kg的植酸酶，對(duì)照組添加50.00 mg/kg的鐵，結(jié)果仔豬血液Hb含量與對(duì)照組無(wú)顯著差異，說(shuō)明植酸酶能有效提高基礎(chǔ)日糧鐵的利用。植酸酶可提高基礎(chǔ)日糧鈣、磷、鋅的利用，但不影響日糧鐵和銅的利用(Robert等[41]，1997)，提示銅和鐵與植酸鹽的結(jié)合可能方式跟其他元素不同。Roberson[42](1994)研究顯示，添加植酸酶可取消日糧鋅的添加，并可減少錳和鐵的添加。綜合上述報(bào)道，植酸酶提高鋅的利用已被多數(shù)試驗(yàn)證實(shí)，但與銅、錳、鋅等其它元素利用率的關(guān)系還未達(dá)成共識(shí)。
　　2.4.4 其它因素
　　檸檬酸、乳酸、維生素C等有機(jī)酸有利于微量元素的吸收(Gillooy[43]，1983)，主要由于酸與微量元素具有弱的絡(luò)合性，從而改善元素的溶解性，由此提高利用率，但其效果具有一定條件的限制(Pabon和Lonnerdal[44]，1992)。人和動(dòng)物的試驗(yàn)證實(shí)寡糖可促進(jìn)微量元素利用(Kaur等[45]，2002)，Charles等[45](2006)在小鼠日糧中添加7.5%的菊粉(含果寡糖)，成年小鼠鋅的吸收率由30%提高到46%，老齡小鼠鋅吸收率由14%提高到24%，銅的吸收率也顯著提高。寡糖提高微量元素的利用率主要兩種解釋：第一，寡糖在后腸道降解產(chǎn)生有機(jī)酸，降低pH，促進(jìn)微量元素吸收(Trinidad等[41]，1999);第二，寡糖的微生物代謝產(chǎn)物(如丁酸)促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞對(duì)微量元素的攝取(Topping和Clifton[48]，2001)。寡糖對(duì)微量元素利用的改善程度與寡糖種類、機(jī)體微量元素的自身穩(wěn)恒機(jī)制和試驗(yàn)的環(huán)境狀況有關(guān)(Coudray等[49]，2005)，有關(guān)寡糖與微量元素利用在動(dòng)物生產(chǎn)中的研究還少見(jiàn)報(bào)道。維生素D3的中間代謝產(chǎn)物1-α-OH-D3能有效促進(jìn)鈣磷的利用(Xu等[50]，1997)，也可促進(jìn)鋅和錳的利用率(Biehl等[51]，1997)，但趨于降低鐵的利用(Robert[41]，1997)，關(guān)于1-α-OH-D3與微量元素利用率的報(bào)道還較少，結(jié)果尚需進(jìn)一步證實(shí)。
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