动物营养学 第七章矿物质与动物营养

第七章矿物元素与动物营养 重点要求掌握矿物元素的主要生理功能 典型缺乏症和影响动物对矿物元素需要和利用率的关键因素 第一节概述第二节常量元素第三节微量元素 第一节概述 一 动物的必需矿物元素目前已确认为动物所必需的矿物元素有22种 常量矿物元素7种 钙 Ca 磷 P 钾 K 钠 Na 氯 Cl 镁 Mg 硫 S 其中钙 磷 钠 氯动物常感缺乏 反刍动物日粮中还需补充硫 牛在春季大量采食幼嫩青草时需补充镁 微量元素15种 即铁 Fe 铜 Cu 锌 Zn 碘 I 锰 Mn 硒 Se 钴 Co 钼 Mo 氟 F 铬 Cr 镍 Ni 硅 Si 锡 Sn 钒 V 砷 As 等 其中前6种单胃动物常感缺乏 反刍动物日粮中还常需要补充钴 锶 Sr 锂 Li 钡 Ba 溴 Br 硼 B 等矿物元素也可能为动物所必需 但有争议 表7 1动物体内某些必需矿物元素含量 常量元素体内浓度 微量元素体内浓度 mg kg 钙1 50铁20 80磷1 00锌10 50钾0 20铜1 5钠0 16锰0 2 0 5氯0 11碘0 3 0 6硫0 15钴0 02 0 1镁0 04钼1 4硒1 7铬0 08 二 矿物元素的一般功能 可概括为 1 作为构成动物体组织的重要组成成分 2 作为调节 催化体内生化反应物质 如激素 酶和某些维生素的成分 和激活剂参与机体物质代谢 3 维持体液的渗透压和酸碱平衡 如钾 钠 氯 磷 4 维持神经 肌肉的兴奋性 钠 钾离子 神经 肌肉的兴奋性 钙 镁离子 神经 肌肉的兴奋性 5 是畜禽产品的组成成分 矿物元素在体内的动态平衡 血液 血液 第二节常量元素 一 钙与磷二 镁三 钾 钠和氯四 硫 一 钙与磷 一 钙 磷在动物体内的分布占动物体内矿物元素总量的3 4 主要存在于骨骼和牙齿中 软骨组织也丰富 体内钙的99 磷的75 85 存在于骨骼和牙齿中 其余的钙主要存在于细胞外液中 细胞内很少 其余的磷分布在各组织器官的几乎所有细胞中和血液中 骨骼和牙齿中钙 磷存在的形式 主要以两种状态的磷酸钙形式存在 1 无定形状态的水合磷酸三钙 2 结晶羟磷灰石 3Ca3 PO4 2 Ca OH 2 3 少量碳酸钙 磷酸镁等 二 钙 磷的主要生理功能 1 钙 磷是构成骨骼 牙齿的主要成分 维持骨骼 牙齿的硬度和坚实性 一般骨组织中灰分约占25 正常的骨骼灰分中钙占36 磷占18 钙磷比约为1 2 1 成年动物一般约2 1 骨骼是动物体钙 磷的贮备库 并调节血液中钙 磷的水平 钙是蛋壳的主要组成成分 2 体液中的钙与许多酶的活性有关 参与多种反应 如 参与凝血过程 维持正常的神经与肌肉兴奋性 血钙 动物的神经 肌肉的兴奋性 严重时发生抽搐 参与生物膜的正常功能 对产蛋 泌乳等都起着重要作用 3 骨骼之外的磷则起着更为广泛的作用 参与构成活细胞的结构 以磷脂 DNA RNA组成 参与几乎所有重要有机物的合成和降解代谢 以磷酸根形式 对体液的酸碱平衡起着重要作用 通过H2PO4 HPO4 2调节 随尿排出 高能磷酸化合物在能量的贮存 转换 释放 供能 中起重要作用等 三 影响钙 磷吸收利用的因素 主要有 1 动物消化道酸性环境有利于钙 磷的吸收 动物胃酸分泌不足时 钙 磷吸收减少 2 饲料中的钙 磷比例 Ca P溶解度积是常数 一般认为 生长动物日粮中的钙 磷比以1 1 5 1为宜 产蛋鸡约为4 6 1 3 VD可促进动物对钙 磷的吸收与利用 并起着调节钙 磷比例平衡的作用 4 钙 磷的来源不同 其利用率不同 1 单胃动物对植酸磷利用率很低 猪约为20 60 鸡约30 甚至更低 在配制日粮时 一般视植酸磷为无效磷 植物性饲料中的 有效磷含量 总磷含量 植酸磷含量或有效磷含量 总磷含量 30 无植酸磷含量资料时 2 饲料中的草酸 脂肪酸等 能与钙结合成草酸钙 钙皂等不溶物 降低钙的利用率 3 动物性饲料中的钙 磷利用率较高 猪 禽对无机磷的利用率较高 可达70 以上 可溶性的无机物吸收更高 在配制日粮时 动物性饲料中的磷和无机磷视为有效磷 其 总磷的含量 有效磷的含量 例 有一种大麦含总磷0 33 植酸磷0 16 有一种肉骨粉含总磷4 7 此大麦和肉骨粉的有效磷含量各为多少 大麦有效磷含量为 0 33 0 16 0 17 肉骨粉有效磷含量为 4 7 5 过多的其他元素 过多的铁 铅 锰 铝等 磷的吸收 能与磷酸根形成不溶性的盐 影响磷的吸收 过多的Fe Zn等降低Ca的吸收 利用 6 蛋白质的摄入量 蛋白质摄入 尿钙的排出 7 日粮Ca P Ca P吸收利用率 8 不同的生理阶段利用率不同 如妊娠和泌乳期 产蛋期等Ca P利用率高 年龄 Ca P利用率 四 钙 磷缺乏和过多 1 钙 磷缺乏症轻者 动物产生异嗜癖 严重者 导致动物骨骼病变 主要缺乏症有 1 软骨症 佝偻病 幼龄动物骨骼发育不良 钙化不全 骨骼软弱无力 变形 见图 骨骺变粗 关节肿大 骨骼弯曲变形 肋骨与肋软骨结合部位有念珠状突起 动物的四肢畸形 呈 O 形或 X 形 弓背 鸡龙骨 S 形等 佝偻病 水貂念珠状突起 念珠状突起 2 溶骨症 骨质疏松症 成年动物长时间缺乏 动物骨壁变薄 骨质疏松 易骨折 骨折多发生在盆骨 股骨和腰荐部椎骨 3 母畜产后瘫痪 见图 多发生在高产奶牛 产后三天内 如未能及时治疗 通常在一天之内死亡 4 母鸡产薄壳蛋 软壳蛋 蛋的破损率增加等 2 2 钙 磷过多 钙 磷过多对动物的发育不利 并影响动物对其他物质的利用 1 钙过多 会阻碍磷 锌 锰 铁 碘等元素的吸收 2 Ca与脂肪酸结合成钙皂排出 降低脂肪的吸收率 3 磷过多 Ca Mg等吸收利用率 五 钙 磷的来源和供给 谷物及其副产品 如糠麸 以及油饼类饲料含有丰富的磷 而缺钙 但其中1 3 2 3为植酸磷 幼嫩茎叶含Ca较高 豆科牧草中Ca较其他牧草中丰富 随成熟 Ca 其中P含量也较丰富 藁秆 块根茎含 低 动物常感不足 以矿物质饲料补充 二 镁 一 体内的分布 除钙 磷外 镁是动物机体内分布广 在骨骼中存在量大的矿物元素 占骨灰分的0 5 0 7 占体重约0 04 0 05 存在于动物几乎所有的组织中 其中70 左右在骨中 其余的在细胞内和细胞外液中 但其浓度细胞内大于外 蛋壳中也含有少量镁 二 生理功能和缺乏症 1 生理功能 1 作为结构物质 镁参与骨骼的生长 发育 以磷酸盐 碳酸盐的形式存在于骨中 2 是许多酶的必需辅助因子 起着活化酶的作用而参与体内多种代谢 如焦磷酸酶 磷酸转移酶 胆碱脂酶 ATP酶 肽酶等 糖 蛋白质 脂肪 能量代谢 高能键断裂等 3 在维持神经 肌肉兴奋性中起着重要作用 Mg抑制神经肌肉的兴奋性 2 缺乏症 镁不足 动物的神经 肌肉兴奋性 严重者发生痉挛 抽搐等症状 过多 降低采食量 引起腹泻 内脏痛疯等 三 镁的来源与供给 动物一般不会缺镁 牛在春季大量采食幼嫩青草可以引起缺镁痉挛症 三 钾 钠和氯 都是电解质 在维持细胞内 外液渗透压和酸碱平衡 控制水代谢方面起着重要作用 各自又有特殊的作用 一 钾1 分布 钾约占活体重的0 2 主要以K 形式存在于细胞内 2 生理功能与缺乏 1 对维持细胞内渗透压 保持细胞容积 维持酸碱平衡起着重要作用 K是维持细胞内渗透压和酸碱平衡的主要阳离子 2 参与糖和蛋白的代谢 3 维持神经 肌肉的兴奋性和心血管的正常功能等K 神经 肌肉兴奋性 据研究 K 对细胞分裂过程具有特殊作用 动物缺钾 神经 肌肉的兴奋性降低 全身肌肉软弱 步态不稳 心电图异常等 3 来源与供给 饲料中含有丰富的钾 实用日粮中一般不会缺乏 下痢动物 可因钾的损失 引起体内渗透压和酸碱平衡的失调 二 钠和氯 1 分布与生理功能 1 钠钠约占动物体重的0 15 0 25 大部分在细胞外的体液中 主要生理功能 在维持体液渗透压和酸碱平衡 调节体液容量方面起着重要作用 即钠参与水代谢 体温调节 参与维持正常的神经肌肉兴奋性和神经冲动的传递 钠不足 神经 肌肉的兴奋性 钠为防止瘤胃过酸所必需 还由唾液排入瘤胃 以碳酸氢钠的形式 2 氯 氯主要分布于细胞外液 在血液中以氯化钠 NaCl 形式存在 在胃液中以HCl形式存在 主要生理功能 参与维持细胞外液渗透压 参与胃酸的形成 保证胃蛋白酶所必需的pH值 有助于多种饲料营养物质的溶解与消化 具有杀菌作用 氯还参与淀粉酶的激活等 2 来源与供给 饲料中所含钠和氯的量常不能满足动物的需要 食盐是钠和氯的主要来源 还有调味增进采食量的作用 有资料显示 适当的食盐可提高动物的抗病力 缺乏症 动物活力下降 食欲减退 精神不振 生长动物生长缓慢 发育停止等 成年动物体重下降 奶牛出现被毛逆立 体重和泌乳量下降 3 食入食盐量过多 会引起中毒 返回节 四 硫 一 动物体的分布与生理功能1 分布 动物体内含硫约为0 15 分布于全身几乎所有细胞 大部分以有机物态存在于蛋白质中 特别是构成毛 蹄 角 爪 羽毛的角蛋白中含硫较多 几乎所有的体蛋白都含有含硫氨基酸 蛋氨酸 胱氨酸等 许多激素也含有含硫氨基酸 此外 硫胺素 生物素 含硫粘多糖 硫酸软骨素 硫酸粘液素以及谷胱甘肽等含有硫重要活性物中都 2 生理功能与缺乏 硫的作用主要是通过含硫有机物实现 如参与合成各种含S蛋白质 激素并起作用 硫胺素参与碳水化合物的代谢 粘多糖参与胶原和结缔组织代谢等 硫缺乏 消瘦 角 蹄 爪 毛 羽生长缓慢 饲料利用率 掉毛 毛质量 二 来源与供给 饲料中的硫往往不能满足动物需要 1 单胃动物以补给含硫氨基酸 Vit来满足需要 当含硫氨基酸和含硫维生素满足了动物需要时 单胃动物不会表现出缺硫 2 反刍动物一般也不易缺乏 体内Pro S代谢 硫酸盐 唾液 再利用 反刍动物使用非蛋白氮时 硫不足可补充无机硫 满足消化道微生物合成含硫有机物的需要 缺硫还影响微生物对粗纤维的消化和瘤胃中挥发性脂肪酸的比例 日粮中氮 硫比以10 14 1为宜 高产奶牛日粮含硫量应为干物质的0 23 0 26 3 高产毛动物反刍动物要注意补硫 有研究表明 在含硫氨基酸不足的单胃动物日粮中补充无机硫 可改善生长发育和生产性能 下节 第三节微量元素 一 铁 铜 钴二 锌三 锰四 碘五 硒 返回章 一 铁 铜 钴 为三大造血元素 三者间有协同作用 一 铁1 体内分布 主要存在于血红蛋白 肌红蛋白 铁蛋白 运铁Pro 乳铁Pro 细胞色素酶和多种氧化酶 含铁血黄素等 少量为无机铁 2 生理功能及作用 铁是以含Fe有机物起作用 作为氧的载体 运氧 贮氧 保证体组织内氧的正常输送和供给 参与体内复杂的氧化还原过程中的电子传递 铁与动物的免疫机能有关 运铁蛋白 乳铁蛋白有抗菌作用 特殊作用 去毒作用 Fe 与游离棉酚1 1结合 3 Fe缺乏症 贫血 体质下降 表现为食欲不振 皮肤和粘膜苍白 生长发育不良 体重减轻 仔猪常出现大肠肝菌感染并发症 引起腹泻 水肿病 对哺乳幼畜 特别是初生仔猪应补铁 防止缺铁性贫血 怀孕母畜缺铁 母畜贫血 新生仔畜体弱多病 4 来源与供给 成年健康动物一般不会出现铁缺乏症 动物发生消化道疾病 如胃膨胀 寄生虫 长期腹泻 失血过多等 等异常状态时 会导致铁的不足 幼龄动物易出现铁缺乏症 生长 发育需较多的铁 母乳中的铁一般不能满足其需要 犊牛和羔羊仅喂单一的母乳可发生缺铁性贫血 哺乳仔猪易发生缺铁性贫血 仔猪出生时贮铁量低 约29 47mg Kg体重 生后早期生长率高 需Fe量大 7 10mg 日 但母乳中的含铁量约为1 2毫克 千克 怀孕母畜 特别是怀孕后期 需铁量较高 因胎儿的生长 发育 猪 鸡日粮使用未脱毒棉籽饼时 铁离子与游离棉酚结合 降低了日粮铁的吸收率 铜不足影响铁代谢 但高剂量的铜 使动物对铁的需要量显著增加 饲料中Zn Co Cd Mn等元素与铁有一定拮抗作用 过多降低铁的吸收利用率 VC VE 有机酸 某些AA 肽 糖可促进铁吸收 植酸降低单胃动物铁吸收 不同来源铁消化吸收率不同 Fe 2比Fe 3易吸收 大多数有机铁较无机铁利用率高 5 铁过多 会引起中毒 猪对日粮中Fe的最大耐受量为3000mg kg 绵羊对Fe的耐受性低 为500mg kg日粮 禽 牛约1000mg kg 二 铜 1 体内分布 肝是Cu贮存器官 约总量的1 2在肝中 其他以肾 心 眼色素部分 被毛等含Cu量高 幼畜体组织高于成年动物体 哺乳动物初生时 肝中贮备大量Cu 2 铜的生理功能 参与血红蛋白及许多氧化还原酶的合成和激活 通过此在动物体发挥广泛的作用 主要有 与造血有关 参与血红蛋白的合成 与铁的利用有关 红细胞的形成必须在铜蓝蛋白的参与下才能进行 所以缺铜也引起动物贫血 参与骨骼的正常发育 缺铜 骨质中的胶原纤维合成受阻 骨骼发育受阻 缺 Cu Ca P不易在软骨中沉积 铜与动物血管的正常发育和正常功能有关 胶原F 血管弹性 易破裂 与被毛生长和品质 中枢神经系统 繁殖机能有关 日粮中使用高剂量铜还有刺激幼龄动物生长和类似抗生素的药理作用 尤其对生长猪 一般剂量 每千克日粮125 200mg铜 3 铜的主要缺乏症 1 贫血 2 生长发育缓慢或停滞 3 骨骼发育不良 骨质疏松 易碎 骨骼变形 4 幼龄动物出现神经症状 共济运动失调 四肢软弱无力 羊易发生 见图 如地方性初生动物运动失调 摇背病等 5 5 被毛生长不良 羊毛变脆 掉毛 弯曲异常 有色毛颜色变淡 羊毛品质下降 6 繁殖性能下降 胚胎死亡或被吸收 鸡产蛋率下降 牛缺铜还会引起腹泻 4 Copperdeficientcow roughthaircoatandlosthair Copperdeficientrabbitandanormallitter mate Copperdeficient normal 4 来源与供给 在下列情况下需补充铜 饲料Cu不足 缺铜地区饲料含Cu低 以玉米为主的生长家畜日粮和放牧家畜补充料中一般都补充铜 影响饲料Cu消化利用的因素 植酸 过量的钙 磷 铁 锌 镉 硫 钼均影响铜的吸收 尤其是钼 硫 铜三者的拮抗作用在反刍动物最为明显 饲料中铜 钼比例以6 10 1为最佳 5 铜过多 铜中毒多为慢性的蓄积性中毒 日粮中铜安全含量的上限 一般认为 每千克日粮中 鸡为300mg 猪为250mg 猪的中毒剂量为500mg Kg日粮 但与日粮中其他元素含量有关 使用高剂量铜时 必须增加日粮中铁 锌的添加量 据研究 日粮含130mg Kg的锌 150mg Kg的铁即可抵消250mg Kg铜中毒的危险 饲喂高铜日粮可能污染土壤和水 反刍家畜对铜较为敏感 日粮中超过20mg Kg左右就可能有不良影响 一 钴 1 体内分布 在体内含量少 但分布于几乎所有组织器官 肾 肝 脾 胰脏等含量较高 2 生理作用 钴是VB12的组成成分 其作用主要是通过VB12参与机体造血 据报道 钴还与蛋白质 脂肪代谢有关 单胃动物必须以VB12的形式提供 反刍动物的瘤胃微生物能利用钴合成VB12 3 反刍动物缺钴症 食欲不振 生长不良 贫血 似营养不良症等 母畜易流产 见图4 钴过多 钴对动物是低毒元素 一般动物不易中毒 5 5 来源与供给 动物性饲料中含有丰富的钴 反刍动物补钴方法 必须经口服投给 补充饲料中添加CoCl2 CoCO3 CoSO4等 牧场施Co肥 如CoSO4 制成矿物盐块 自由舔食 口服或灌服Co盐液 可用于预防和治疗缺钴 但需经常服 工作量大 Co弹丸放入胃中 逐渐释放Co供微生物 本节 二 锌 一 锌的作用与缺乏症 Zn是生命元素毛 皮肤 视网膜 前列腺中含量高 其次是肌肉 肝脏中丰富 1 作用 锌是许多金属酶类和激素 如胰岛素 的组成成分 已知有80多种酶的活性与锌有关 锌通过酶和激素参与蛋白质 碳水化合物和脂类代谢 参与脱氧核糖核酸和核糖核酸的合成等 与毛的生长 皮肤的健康 创伤的愈合 繁殖机能 骨骼发育 味觉和食欲等有关 2 动物锌缺乏症 1 食欲下降 生长减慢 发育受阻 产奶 产蛋量下降 饲料利用率低 严重者生长发育停止 产生 侏儒症 2 皮肤角化不全 猪易发生 表现为 皮肤 尤腿内侧 及食道上皮增厚 角化不全 皮肤燥裂 鳞片状 皮屑增多 严重者有痂皮 皮炎 被毛粗乱 脱落 3 创伤不易愈合 腹泻 呕吐甚至死亡 4 4 种畜缺锌繁殖力下降 见图 公畜睾丸发育不良 甚至萎缩 母畜产生死胎 胎儿畸形 种禽则表现为孵化率低 死胚增加等 5 骨骼发育慢 异常 表现为 幼龄动物长骨短粗 骨增厚 脊柱弯曲 缩短 雏鸡 胚胎喙 爪弯曲 跗关节 膝关节肿大 僵硬等 6 胎儿 生长动物脑发育受阻 智力 动物免疫力 二 二 来源与供给 动物性饲料中含量较高 植物性饲料含锌量都很低 而且利用率低 糠麸 油饼类 酵母中Zn稍高 都不能满动物需要 日粮中通常需补充锌 三 过多 各种动物和人对锌的耐受性较高 高水平日粮锌降低日粮铁 铜的吸收 使动物产生贫血 本节 三 锰 一 主要作用 锰是多种酶的组成成分和激活剂 如精氨酸酶 脯氨酸肽酶 丙酮酸羧化酶 核糖核酸多聚酶 含锰超氧化物歧化酶 Mn SOD 等 通过这些酶 锰参与蛋白质 脱氧核糖核酸和核糖核酸 脂类 碳水化合物的代谢 对动物的生长 发育 繁殖 骨骼的正常生长和结构 神经功能等都有重要的影响 二 缺乏症 主要为生长受阻 骨骼畸形 见图 繁殖机能紊乱 新生动物运动失调 犊牛缺锰时 软骨组织增生 腕关节肿大 繁殖母牛发情延迟 受胎率低 流产 产弱子 胎儿畸形 生长缓慢等 雏禽易发生缺锰 溜腱症 见图 病鸡因不能正常行走采食而饿死 种蛋孵化率下降 鸡胚软骨营养障碍 三 三 来源与供给 我国饲料中 糠麸类含有较丰富的锰 禾谷籽实和块根 茎含Mn少 如玉米 20mg kg 动物性饲料中极少 以玉米为主的日粮通常需要补充Mn 特别是雏鸡需Mn量大 日粮及许多生理因素影响动物对锰的利用 四 过多 锰对哺乳动物和鸟类来说 是毒性最小的元素之一 高剂量的锰对钙 磷 铁 钴的利用有拮抗作用 四 碘 一 作用 是甲状腺素的重要组成成分 动物体内大部分碘存在于甲状腺中 用以合成甲状腺素 调节整个机体代谢 其作用包括促进蛋白质合成 活化100多种酶 调节能量的转换 加速生长发育 维持中枢神经系统结构 维持正常的 精神状态 身体形态及 新陈代谢等重要作用 二 缺乏症 1 基础代谢率 幼畜生长迟缓 骨架短小 严重者成侏儒 甲状腺肿大 见图 2 繁殖母畜则引起胚胎早