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奶牛微量元素锌营养研究进展

山东农业大学动物科技学院  

大量试验证实,锌是200多种金属酶的组成成分,与动物生长发育、新陈代谢、繁殖机能和免疫功能等密切相关,由此锌被称为“生命元素”。近几十年来,人们对锌在奶牛上的应用引起极大重视,随着奶牛生产性能的不断提高,NRC(1989)规定的锌需要量(40m/kg)已不能满足高产奶牛对锌的需要,饲料中增加锌对产奶量、乳锌量的提高已被大量试验证实,奶牛锌营养研究也步入更新更深的阶段。

1 锌在奶牛体内的分布、吸收和代谢

锌广泛分布于奶牛体内各个组织,其中以骨骼、牙齿、肝脏和皮毛中含量较高。犊牛锌的吸收部位主要是在小肠,成年奶牛体内锌约有三分之一在真胃内吸收,进一步的吸收在小肠完成。食入的锌或者构成许多酶的组分参与代谢,或者与一些非酶配合基形成复合物,进入小肠粘膜上皮细胞内浆膜面的受体上,使锌与血浆里的白蛋白或运铁蛋白结合,经门脉循环运至肝脏。在肝脏内大部分锌与白蛋白结合,小部分与α-球蛋白结合,然后按不同比例进入机体各个组织。

2 奶牛锌的排泄与丢失

2.1 粪、尿锌 饲料中的锌进入奶牛消化道后不能被吸收的锌大部分由粪便排出体外。例如母牛摄入100mg锌,约有78mg左右经粪便排出,而仅有4mg左右经尿排出,此外,粪锌中还含有部分肠道脱落的内源锌。

2.2 乳锌 乳锌是奶牛锌丢失的重要途径,乳中锌的浓度受动物种类、泌乳期及饲料中锌含量的影响。一般认为,初乳中锌量比常乳高3~4倍。程庆岭(1988)分析测定了不同泌乳期牛乳中锌含量结果为:初乳期锌为5.98μg/mL,常乳期锌为2.21~4.32μg/mL,枯乳期锌为2.07μg/mL,在一定范围内,乳锌随饲料锌的增加而增加。

2.3 蹄甲与毛发锌 奶牛蹄甲与毛发中含有一定量的锌,且由蹄甲与毛发的生长状况可反映出体内锌的摄入水平及机体锌营养状况。

3 锌在奶牛体内的生物学功能

3.1 锌与奶牛体内的酶 锌参与碳酸酐酶、DNA聚合酶、胸腺嘧啶核苷酸激酶、碱性磷酸酶、胰腺羧基肽酶和乳酸脱氢酶等重要酶的合成。其中碱性磷酸酶活性已成为人们判断奶牛锌营养状况的重要指标之一。Spears等(1988)在研究氧化锌和蛋氨酸锌对反刍动物的生物学利用率时发现,不同锌源对血浆碱性磷酸酶活性没有影响,但是补锌组(48.1mg/kg锌)血浆碱性磷酸酶活性比基础日粮组(含23.1mg/kg锌)显著增强。

3.2 锌与奶牛生长 锌参与核酸、蛋白质和激素的合成,在体内不仅参与DNA、RNA、糖类、脂类、蛋白质、维生素和微量元素的代谢,而且与胰岛素、前列腺素、促肾上腺素、生长激素等有关,并参与体内二十碳四烯酸、水和阳离子的代谢。缺锌动物的共同特征是生长停滞,这主要是由于胸苷激素的活性降低,削弱了DNA的合成与细胞分裂的缘故。Mayland等(1980)研究证明,给奶牛日粮(含29mg/kg锌)补充适宜的锌(100~200mg/kg),能提高奶犊牛日增重,增加奶牛产奶量。Beeson等(1977)证实,向奶牛日粮(含20mg/kg锌)补锌75mg/kg,能显著提高犊牛的生长率,减少饲料消耗,提高饲料转化效率。吕广庙等(1995)给断奶前后的犊牛日粮补锌40mg/kg,可显著提高犊牛日增重。姚军虎等(1996)报道,日粮含91.6mg/kg锌时日增重和饲料转化率分别提高31.6%和32.8%。

3.3 锌与奶牛繁殖机能 锌通过影响奶牛性腺活动和性激素分泌影响奶牛的繁殖机能。研究表明,向种公牛日粮中添加锌75mg/100kg体重,可显著改善其精液品质,并提高母牛的受胎率。Datiev(1973)报道,向缺锌公牛日粮中补锌,可使其射精量提高16.8%,精子数增加5.1%,死精和畸形精减少11%,精子存活时间延长7.8%。缺锌可影响睾丸发育,使其重量减轻,血浆中睾酮与二氢睾酮下降。

3.4 锌与奶牛免疫功能 锌对奶牛免疫功能的影响是通过抑制过氧化物对细胞的损害,稳定细胞膜体现的。奶牛缺锌导致体内锌含量下降,进而使免疫器官如胸腺、脾脏和淋巴结等萎缩,特异性的改变胸腺上皮细胞功能,使胸腺素含量下降,胸腺素分泌减少,从而影响T淋巴细胞的成熟,造成机体免疫功能障碍。作为T细胞成熟效应因子之一的胸腺素是以含锌复合物的形式存在的,可促进合成具有胸腺素依赖特性的Interleukin-2(IL-2)受体,调节IL-2在免疫系统中的作用。缺锌奶牛外周血淋巴细胞数减少,IL-2水平及淋巴细胞产生淋巴因子的能力降低,补锌后淋巴细胞对抗原和有丝分裂原的反应能力得到改善。吕广庙(1995)研究了奶犊牛断奶前后补锌对免疫机能的影响,日粮添加40mg/kg锌可显著提高外周血T淋巴细胞转化指数和淋巴细胞ANAE染色率以及特异性抗原兔血红细胞的抗体滴度,降低血清中γ-球蛋白含量。

此外,锌是肝脏和视网膜内维生素A还原酶的活性成分,影响奶牛的视觉;锌也是构成生物膜的成分,影响膜的活性和通透性;锌能够抑制奶牛腐蹄,促进创伤愈合;锌通过影响成骨活性影响奶牛骨骼的生长发育;锌还与大脑神经系统的正常发育有关。

4 影响奶牛锌利用的因素

4.1 日粮因素 幼龄反刍动物采食低能量低蛋白质饲料时,锌的吸收和沉积水平均降低。饲粮锌缺乏严重影响硫和氮的吸收,日粮锌与氮之间存在极为密切的关系,由于目前日粮蛋白质一般不会缺乏,不会发生由于氮缺乏而影响锌的利用现象。豆科饲料中含植酸盐高,能与锌、钙形成锌-植酸盐-钙不溶性物质,从而影响锌的吸收,但日粮中钙水平只要不高于1.5%,用豆科饲料配制的日粮饲喂反刍动物不会影响锌的吸收。高钙日粮降低血浆中锌含量,增加粪中锌量。日粮纤维素含量高也会影响反刍动物对锌的利用率。

4.2 锌供给量对吸收的影响 动物对锌的吸收受日粮提供锌数量的影响,锌量低于最佳水平时奶牛能够充分吸收日粮中的锌,当高于最佳水平时,奶牛对锌的吸收随日粮锌的升高而降低。试验证明,在5头奶牛日粮中减少部分锌的供给量,奶牛对日粮锌的表观吸收率增加,特别是在开始减少的几天内,表观吸收率曲线陡直上升,而在减少锌供给6周后给其中4头奶牛补加锌,其表观吸收率在一周内即开始下降,其下降的幅度与补加锌水平的高低有关,锌补加愈多,下降幅度愈大。

4.3 胃肠道机能状态的影响 当奶牛物质代谢障碍时,出现消化器官各种机能紊乱,食欲降低,导致机体对锌的利用率降低,并且锌随粪的排出量增加。近年来,由于奶牛生产性能的提高,精料在日粮中所占比例增大,且精粗料分别饲喂,这样使精料未经充分咀嚼就进入瘤胃,然后很快转入真胃,使瘤胃中微生物对日粮的作用时间缩短,从而使营养物质中锌的利用率降低。另外,大量饲喂精料导致瘤胃pH值降低,试验证明,日粮酸性增加可发生锌的负平衡。

4.4 锌的化学形式对吸收的影响 不同化学形式锌的吸收与利用率不同。用氧化锌和蛋氨酸锌对架子牛作试验,结果发现二者的表观吸收率相似,但蛋氨酸锌组尿锌的排出量少,表明蛋氨酸锌的沉积率高。用半纯合基础日粮评价蛋氨酸锌、硫酸锌和氧化锌的生物学利用率,以胫骨锌为指标,假设硫酸锌的生物学利用率为100%,蛋氨酸锌为177%,而氧化锌为61%。5 奶牛锌营养状况的监测

5.1 奶牛被毛锌的监测 用同位素的方法证实毛发具有摄入和保留微量元素的能力,因此通过测定奶牛毛中锌含量来监测锌的营养状况是一种很有前途的方式。由于被毛采样方便,易于保存和运输,检测时可多次重复,其结果在一定程度上可代表日粮锌的摄入量。但在具体应用中受个体、年龄和不同部位的影响,仅可作为评价锌营养状况的辅助指标。正常奶牛毛锌含量为100~130μg/g。日粮增加锌含量能够提高毛锌含量,但不明显。

5.2 血锌的监测 奶牛血清中锌含量相对稳定,为80~150μg/100mL。养殖中,血清锌常作为奶牛锌营养状况的依据。虽然血液中不断进入和排出各种营养物质,而健康动物血锌含量可以迅速恢复平衡。日粮成分和管理条件改变时,血液锌并无显著改变,只有当肝脏和骨组织中锌贮备下降到临界值时,血锌才开始下降。因此,只有血液中锌含量下降到最适量的50%以下时,才是奶牛锌缺乏的标志。血浆锌与日粮锌在一定范围内呈正相关(P<0.05)。近年来,血清碱性磷酸酶活性常作为奶牛锌营养状况的判断依据。Spears(1988)证实,血浆锌水平和碱性磷酸酶活性呈正相关,但嗜中性粒细胞中碱性磷酸酶活性与血浆中的碱性磷酸酶活性无关,因此认为同时测定嗜中性粒细胞与血浆中的碱性磷酸酶活性才能作为奶牛体内锌营养状况的判断指标。

5.3 乳锌的监测 由于整个奶牛机体都参与乳的形成,奶牛乳锌含量可以反映其锌的营养状况。正常奶牛乳锌含量为3.28μg/mL。在一定范围内,乳锌与日粮锌密切相关(P<0.01)。5.4 肝脏锌的监测 由于肝脏结构与生理功能的特殊性,肝脏锌状况被认为是奶牛锌营养状况的重要判断指标,可作为人们调整日粮组成和疾病诊断的重要参考。成年奶牛肝脏锌为110~170mg/kg(以干物质计)。肝中锌含量降低,证明体内锌缺乏,含量越少,缺乏程度越高。实践中常采用活体肝脏穿刺技术采取肝样。

5.5 其他方法 骨锌含量也十分稳定,但需要进行屠宰试验,耗资多,因此很少被采用。随着血清免疫学技术的普遍应用,有人运用放射性免疫法测定血清及肝脏中金属硫蛋白的水平,并配合血浆锌浓度来确定奶牛锌营养状况。然而,利用上述指标和方法评定奶牛锌营养状况时,必须注意日粮锌浓度和进食量、持续时间等。作为锌浓度指标,并非总与锌的摄入量呈线性关系,而往往是呈S型曲线。

6 奶牛锌的需要量NRC建议奶牛锌的需要量为40mg/kg,但其没有考虑奶牛的生产性能。我国还没有制订出相应的标准。研究表明,为了提高奶牛生产性能和乳锌含量,青年奶牛日粮含锌量应为60~100mg/kg,产奶牛日粮的含锌量应提高到100~400mg/kg。(参考文献略)


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