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第七章矿物元素与动物营养本章要点矿物元素的主要生理功能、典型缺乏症。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（一）动物必需元素的概念在动物体内具有确切生理功能和代谢作用，缺乏会导致缺乏症和相应的生化变化，补给相应的元素缺乏症即可消失。（二）动物必需元素种类(22种)Ca、P、K、Na、CI、Mg、S；Fe、Zn、Cu、Mn、I、Se、Co、Mo、Cr、F、Ni、Si等（三）常量元素和微量元素1.常量元素:体内含量≥0.01%,Ca、P、K、Na、CI、Mg、S;其中Ca、P、Na、CI动物常感缺乏，一般反刍动物还需补S，牛春季大量采食幼嫩青草需补Mg。2.微量元素:体内含量0.01%,Fe、Zn、Cu、Mn、I、Se、Co、Mo、Cr、F、Ni、Si、Sn、V、As等。前6种单胃动物常感缺乏，反刍动物常需补Co。锶(Sr)、Li、Ba、Br、B等为动物所必需，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1-5.0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1.0-4.0硒1.7铬0.08不同动物体内矿物元素含量常量元素（%）微量元素（mg/kg）CaPNaKCISMgFeZnCuMnISeCo猪1.110.710.160.250.150.049025250.20鸡1.500.800.120.110.060.150.0340351.30.40.25牛1.200.700.140.100.170.150.0550205.00.30.430.04绵羊2.001.100.130.170.110.100.0678265.30.40.200.01人1.801.000.150.350.150.250.0574281.70.30.400.30二、矿物元素的一般功能(一)构成动物体组织的重要组成成分如Ca、P、Mg是骨骼牙齿主要成分；(二)调节、催化体内生化反应和激活剂如H、E和某些Vit的成分；(三)维持体液的渗透压和酸碱平衡如NaHCO3/H2CO3(四)维持神经、肌肉的兴奋性Na+、K+使兴奋性提高，Ca++、Mg++降低兴奋性；(五)畜禽产品的组成成分矿物元素在体内的动态平衡肌肉、骨骼血液消化道尿、体表软组织器官产品（奶蛋等）三、矿物元素利用率（一）净利用率矿物元素在体内收支平衡为基础，测定两组矿物质沉积量：（B2-B1）/（I2-I1）×100%（二）相对利用率以动物效应为标识，用待测元素的效应与所选含同样元素的标准物效应比较。（三）净吸收率（I-C1+C0）/I×100%，区分内外源，采用同位素进行。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含量最高，Ca+P为活重的1-2%，体内矿物元素总量的3/4。Ca的99%、P的75%-85%存于骨骼牙齿。软骨组织中也丰富，其余Ca主要存于细胞外液。P除骨骼、牙齿外，分布各组织器官的细胞和血液。骨骼牙齿中Ca、P存在形式:1.非晶型化合物Ca3(PO4)2、CaCO3、Mg3(PO4)22.结晶羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2不同动物Ca的代谢（g）动物年龄体重摄入吸收内源粪Ca内源尿Ca总粪Ca存积Ca分解Ca（kg）猪15周35114.71.450.117.813.310.2绵羊6月302.651.30.850.052.22.42.03牛5周505.85.30.50.011.1215.010.3牛14周38026.69.66.46微量23.46(二)钙Ca、P主要生理功能1.骨骼、牙齿的主要成分：骨组织中灰分25%；骨骼灰分中钙36%，磷18%。骨骼是动物体钙、磷贮备库，并调节血液中钙、磷水平。2.Ca的其他功能:①激活多种酶：凝血；②维持正常的神经与肌肉兴奋性，血钙下降,神经、肌肉兴奋性增强，严重时发生抽搐；③体液调节，改变生物膜通透性；④促进胰岛素、儿茶酚胺、肾上腺皮质固醇、甚至唾液分泌；⑤产蛋、泌乳。3.P的其他作用：①参与体内能量代谢;②促进营养物质的吸收;③保证生物膜的完整;④构成DNA、RNA和一些酶的成分。(三)影响Ca、P吸收利用的因素1.消化道酸性环境利于Ca、P吸收：无机Ca、P主要在小肠前端以离子吸收，有机P主要在小肠后端吸收。若消化道pH过高，溶解的Ca、P也会结合成不溶性磷酸三钙。胃酸分泌不足，Ca、P吸收减少。2.饲料中Ca、P比例：Ca、P供给充足，比例不当会严重影响吸收利用；生长动物钙、磷比1-1.5∶1为宜，产蛋鸡4-6∶1。3.VitD促进对钙、磷的吸收与利用，并起着调节钙、磷比例平衡的作用。4.钙、磷来源不同，其利用率不同：(1)植物中磷1/3-2/3是植酸磷（六磷酸环已酯），利用率:猪20-60%，鸡30%甚至更低。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%可利用P%=无机P+植物来源P×30%植酸磷与Ca、Mg、Cu、Mn、Fe、Zn等离子生成稳定络合物，影响消化吸收。瘤胃微生物可分泌植酸酶，可利用植酸磷。马、兔植酸磷利用率高于猪、禽。(2)植物中草酸、FA等与Ca结合成草酸钙、钙皂等不溶物，降低钙利用率。(3)动物性饲料Ca、P利用率较高。猪、禽对无机磷利用率较高，70%以上。在配制日粮时，动物性饲料中的P和无机P视为有效磷，其总磷的含量即为有效磷的量。例：一种大麦含总磷0.33%，植酸磷0.16%。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：0.33%-0.16%=0.17%肉骨粉有效磷含量：4.7%5.过多的Fe、Pb、Mn、Al等与磷酸根形成不溶性盐，影响磷吸收；过多的Fe、Zn等降低Ca的吸收、利用。6.人蛋白质摄入量明显影响尿钙排出，摄入增加，尿钙排出随之增加。7.日粮Ca、P↑，Ca吸收利用率↓。8.不同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，异嗜癖;严重者，骨骼病变。(1)佝偻病：幼龄动物骨骼发育不良，钙化不全，骨骼软弱无力，由于体重的压力，骨骺变粗，关节肿大，骨骼弯曲变形，表现为肋骨与肋软骨结合部位有念珠状突起，四肢畸形，呈“O”或“X”形，弓背；鸡龙骨“S”形。佝偻病(2)骨质疏松症：成年动物。骨中矿物元素含量正常，只是绝对总量减少。一是骨基质蛋白质合成障碍，减少矿物沉积，骨绝对总量减少；一是长期低钙摄入，代谢功能减弱，骨总灰分减少强度降低。(3)骨软化症：成年动物。Ca、P、VD3缺乏或不平衡，高产动物（奶蛋等）过多动用骨中矿物引起。(4)母畜产后瘫痪：高产奶牛因缺Ca引起内分泌异常。分娩后产奶对Ca需要突然增加，甲状旁腺素、降钙素分泌不能适应这种突然变化引起瘫痪。(5)鸡产薄壳蛋、软壳蛋，破损率增加2.钙、磷过多(1)Ca过多，会阻碍P、Zn、Mn、Fe、I等吸收；(2)Ca与FA结合成钙皂排出，降低脂肪的吸收率；(3)P过多,Ca、Mg等吸收利用率下降。(五)钙、磷的来源和供给谷物及其副产品(如糠麸)及油饼类富含P，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Ca较其他牧草丰富，随成熟，Ca↓，其中P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）体内的分布占骨灰分0.5～0.7%。占体重0.04～0.05%。存于所有组织。其中70%骨中，其余在细胞的内和外液，其浓度细胞内大于外。蛋壳中含少量。(二)生理功能和缺乏症1.生理功能：(1)骨骼牙齿结构物质：磷酸盐、碳酸盐(2)许多酶的必需辅助因子，起着活化酶的作用(如焦磷酸酶、磷酸转移酶、胆碱脂酶、ATP酶、肽酶等)，参与多种代谢(如糖、蛋白质、脂肪、能量代谢、高能键断裂等)。(3)维持神经、肌肉兴奋性:抑制神经肌肉兴奋性（4）DNA、RNA、蛋白质合成2.缺乏症：不足，血Mg↓，神经、肌肉兴奋性↑。严重者发生痉挛、抽搐等症状。牛缺镁痉挛症为缺镁典型症状。(三)镁的来源与供给饲料含有丰富的Mg牛在春季大量采食幼嫩青草可以引起缺镁痉挛症(草痉挛)。应注意补镁。过多：降低采食量，引起腹泻等。三、钾、钠和氯维持细胞内、外液渗透压和酸碱平衡，控制水代谢起重要作用，各自又有特殊的作用。(一)钾1.分布钾约占活体重0.2%，主要K+存于胞内。2.生理功能与缺乏：(1)维持胞内渗透压，保持细胞容积，维持酸碱平衡：维持胞内渗透压和酸碱平衡主要阳离子。(2)通过细胞对Glc的吸收影响CHO代谢；(3)维持神经、肌肉的兴奋性和心血管的正常功能。K↑，神经、肌肉兴奋性↑。此外，K+对细胞分裂过程具有特殊作用。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。2.来源与供给:饲料含丰富的钾，日粮一般不会缺乏。下痢动物，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)Na占体重0.15%-0.25%,大部分在细胞外液。①维持体液渗透压和酸碱平衡、调节体液容量：参与水代谢、体温调节；②维持正常神经肌肉兴奋性和神经冲动的传递：不足则神经、肌肉的兴奋性降低；③钠由唾液入瘤胃，防止瘤胃过酸：以碳酸氢钠的形式。（2）氯主要分布细胞外液。血中以NaCl存在，在胃液中以HCl存在。主要生理功能：①维持细胞外液渗透压；②胃酸的形成，保证胃蛋白酶所必需的pH，有助于营养物质的溶解与消化。杀菌作用。2.来源与供给：饲料钠氯量常不能满足需要。食盐是主要来源，还有调味增进采食量的作用。缺乏症：长期摄取不足，动物活力下降、食欲减退、精神不振；生长缓慢、发育停止；成年动物体重下降；奶牛被毛逆立、体重和泌乳量下降。3.食盐量过多:中毒四、硫(一)分布与生理功能1.分布：体内含0.15%，分布全身细胞。大部分以有机物存于毛、蹄、角、爪、羽毛的角蛋白。几乎所有体蛋白都含硫AA(Met、Cys等)，许多H也有含硫AA。硫胺素、生物素、含硫粘多糖、硫酸软骨素、硫酸粘液素及谷胱甘肽等重要活性物质都含硫。2.生理功能：合成各种含S蛋白质、激素；硫胺素参与CHO的代谢；粘多糖参与胶原和结缔组织代谢等。(二)来源与供给：饲料中硫往往不能满足需要:1.单胃动物补含硫AA满足需要：含硫AA和含硫Vit满足需要时，不会表现缺硫。2.反刍动物不易缺乏：反刍动物使用NPN，易出现硫不足，可补无机硫，满足消化道微生物合成含硫有机物需要。缺硫影响微生物对CF消化和瘤胃VFA比例，日粮N:S比10-14:1为宜。高产奶牛日粮S应为DM的0.23%-0.26%。3.高产毛反刍动物补S，单胃动物补含硫AA含硫AA不足单胃动物日粮中补无机S，可改善生长发育和生产性能。第三节微量元素一、铁二、锌三、铜四、锰五、硒六、碘七、钴一、铁含量与分布30-70mg/kg60-70%于Hb、2-20%肌红蛋白贮存器官肝、脾、骨髓生理功能参与载体组成、转运和贮存营养素：参与物质代谢：CHO代谢酶类生理防卫机能：转铁蛋白、乳铁蛋白铁的吸收和代谢吸收:十二指肠、胃代谢:Hb排泄:粪缺乏:贫血二、锌含量与分布10-100mg/kg骨骼肌50-60%、骨骼30%生理功能参与体内酶组成：200多种维持上皮细胞和被毛的正常形态、生长和健康：胱氨酸、粘多糖维持激素的正常作用：胰岛素维持生物膜的结构和机能：吸收代谢吸收非反刍小肠、反刍真胃小肠代谢肝排泄胆汁、胰液其他消化液缺乏皮肤不完全角质化三、铜含量与分布2-3mg/kg肌肉肝生理功能金属酶组成部分：细胞色素氧化酶维持铁的正常代谢：Hb、红细胞成熟参与骨的形成：骨细胞、胶原、弹性蛋白Cu的吸收代谢吸收消化道各段（主要小肠）铜蓝蛋白代谢肝肝细胞的Cu形成含Cu巯基His三甲基内盐再到酶缺乏贫血低色素小红细胞性贫血、正常色素或正常红细胞性贫血、低色素和大红细胞性贫血；骨折、骨畸形四、锰含量分布0.2-0.3mg/kg骨、肝、肾、胰吸收十