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尿体表产品(奶蛋等)肌肉、骨骼软组织器官消化道血液尿体表产品(奶蛋等)肌肉、骨骼软组织器官消化道第二节常量元素一、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:①参与凝血过程；②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；③参与生物膜的正常功能；④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：①参与构成活细胞的结构：以磷脂、DNA、RNA组成②参与几乎所有重要有机物的合成和降解代谢:以磷酸根形式③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；④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。22.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Ｐ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：①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。②参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↓。③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：①参与维持细胞外液渗透压；②参与胃酸的形成：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。⑴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；⑵参与体内复杂的氧化还原过程中的电子传递。⑶铁与动物的免疫机能有关：运铁蛋白、乳铁蛋白有抗菌作用。⑷特殊作用：去毒作用：Fe++与游离棉酚1:1结合。3.Fe缺乏症：⑴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。⑵怀孕母畜缺铁，母畜贫血，新生仔畜体弱多病。4.来源与供给：⑴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。⑵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。⑶怀孕母畜，特别是怀孕后期，需铁量较高。因胎儿的