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第六章矿物质与动物营养第一节矿物质营养概述第二节常量元素第三节微量元素动物体内的各种元素中，除C、H、O、N主要以有机化合物形式出现的外，其他各种元素，无论其含量多少，统称为矿物质，又可称为矿物质元素或粗灰分。矿物质是一类无机的营养物质，对动物的生命活动和健康具有重要作用。第一节矿物质营养概述它不象碳水化合物、脂肪和蛋白质那样在动物体内可氧化供能。矿物质元素在动物体内不能相互转化和互相代替，只能从一种价态转变为另一种价态。根据矿物质元素在动物体内的含量情况，可将其分为常量矿物质元素和微量矿物质元素。一、矿物质的主要功能（一）是构成体组织的重要组成成分（二）是调节体内渗透压的重要物质（三）是维持血液酸碱平衡不可缺少的物质（四）是体内许多酶的激活剂（五）是维持细胞膜的通透性及神经、肌肉兴奋性的必要条件如钾、钠、钙、镁等离子。（六）可影响其他物质在体内的溶解度（七）体内某些物质发挥特殊生理功能，有赖于矿物质的存在二、矿物质在动物体内的动态平衡肌肉、骨骼血液软组织器官尿（体表）产品（奶蛋等）消化道矿物元素在体内的动态平衡体内矿物质元素存在形式多种多样，或与蛋白质及AA结合，或游离，或作为离子的组成成分存在。不管以任何存在或转运，都始终保持动态平衡（如图）矿物质元素在不同组织器官中周转谢速度不同。血浆中钙每天可周转几次，而牙齿中钙几乎没有变化。第二节常量元素一、钙和磷（一）钙、磷在体内的分布1.钙和磷占机体矿物质总量的70%以上（钙占动物体重的1—2%，磷占0.7—1.1%）。约99%的钙和80%以上的磷（80—85%）存在于骨骼中。其余的钙存在于血液、淋巴液及其他组织中。磷主要存在于细胞核中。2.骨骼中的钙、磷主要以羟基磷灰石[3Ca3(PO4)2·2Ca(OH)2]的形式存在。骨骼的灰分中含钙36%、磷17%，钙与磷的比例约为2∶1，比值较为稳定。3.余下的1%的钙，存在于血浆及软组织中，血钙含量比较稳定，每100ml血浆中含钙约8—12mg，产蛋母鸡的血钙可达25mg。余下约20%的磷，存在于细胞、肌肉和血液中。通常每100ml血浆含6-9mg，以有机磷和无机磷的形式存在（二）钙、磷不足对动物的影响1.幼龄动物：幼龄动物对钙磷的需要量较大，其原因是骨骼的生长强度大。如饲料中钙磷供给不足，则生长速度减慢，如严重不足，则可患佝偻病（又叫软骨病），患病动物由于软骨仍继续增生，而钙化不全，则使骨端变粗，四肢关节肿大，骨质松软,以至管骨弯曲变形。在肋骨处也会由于软骨增生而形成念珠状突起（算盘珠样）。病猪常呈坐卧状，严重者出现后肢麻痹。因此，幼龄动物应在饲料中供给足够的钙磷，且钙磷比例应恰当（2∶1—1∶1，在实际生产中以1.5—2∶1较好）2.成年动物：成年动物钙磷不足，易患骨质疏松症（溶骨症）。尤其在怀孕后期的动物和产后、高产奶牛、高产蛋禽中容易发生。成年动物缺乏钙磷，骨质疏松，容易出现骨折（甚至出现自发性骨折），高产奶牛、母猪易得产后瘫痪（产乳热，又称产后麻痹综合症），分娩后，产奶对钙的需要突然增加，甲状旁腺素、降钙素的分泌不能这种突然变化，在缺钙时则引起产后瘫痪。会出现钙痉挛（因血钙过低引起动物痉挛、抽搐、）。蛋鸡产软壳蛋、薄壳蛋。另外，容易发生异食癖（较常见）。1.肠道中的酸度当肠道内呈酸性时有利于钙磷的吸收，在酸性条件下可阻止磷酸钙的生成，使钙盐和磷盐的溶解度增加。2.饲料中钙磷的比例饲料中钙磷比例应保持在一定范围内，如钙过高，则易与磷酸根、碳酸根等形成不溶物质，从而影响磷的吸收。如果磷过高，则磷酸根与钙结合而降低钙的吸收利用。有时还会引起副甲状腺机能亢进（这是由于日粮中的磷过多而使血钙降低为了调节血钙，刺激副甲状腺分泌增加而引起）。3.维生素D的供给维生素D对钙磷的吸收利用具有调节作用，是保证钙、磷有效吸收的基础，供给充足的维生素D可降低动物对钙、磷比的严格要求，保证钙磷有效吸收和利用。长期舍饲的动物，特别是高产奶牛和蛋鸡，因钙磷需要量大，维生素D显得更为重要。（三）影响钙磷利用的因素4.饲料中的草酸、植酸的含量由于草酸可与钙结合成草酸钙，植酸与磷结合成植酸磷，而降低钙和磷的利用率。植酸即肌醇六磷酸酯，是一种较为稳定的结构。植酸磷必须经过水解才能被利用，单胃动物由于其消化道水解植酸磷的能力低，因此利用率低。试验表明，植酸磷对雏鸡的生物学效价为10—20%，对猪为25—40%。反刍动物的瘤胃微生物具有水解植酸磷的能力，因而对其利用率很高。在谷实、糠麸和饼粕等饲料中虽然含有丰富的磷，但所含的磷约有30—70%以植酸磷的形式存在。饲料类型饲料名称总磷含量（%）植酸磷占总磷（%）谷实类饼粕类糠麸类玉米大麦小麦大豆饼菜籽饼米糠小麦麸0.280.370.350.590.841.781.0269.663.971.441.062.875.772.7各种饲料中总磷及植酸磷含量由于单胃动物对植酸磷的利用率低，因此对猪和家禽提出了有效磷（又称可利用磷）的计算公式：可利用磷%=无机磷%+植物来源磷×30%为保证单胃动物对磷的需要，建议在生产中最好使无机磷的比例占总磷需要量的30%以上。二、钠、氯（一）功能钠和氯主要分布于细胞外液中，是维持外渗透压和酸碱平衡的主要离子，并参与水的代谢。此外，钠和其它元素一起参与维持肌肉和神经的兴奋性，对心脏活动起调节作用。以重碳酸盐形式存在的钠离子可抑制反刍动物瘤胃中产生过多的酸，为瘤胃微生物活动创造适宜环境。氯是胃酸中的主要阴离子，它与氢离子结合形成盐酸，使胃蛋白酶活化，并保持胃液呈酸性，具有杀菌作用。食盐可刺激唾液分泌，提高食欲。（二）缺乏和过量对动物的影响缺乏动物表现为食欲差，生长慢，饲料利用率低，生产力下降，被毛粗乱，出现异食癖（尤其是奶牛），猪可能相互咬尾，产蛋鸡易形成啄癖。动物常出现喝尿的现象。重役动物缺少食盐，又大量出汗，可发生急性食盐缺乏症，导致神经错乱，肌肉运动失调。食盐过多，饮水量少，会引起动物中毒，特别是鸡，对高剂量的食盐耐受力差。雏鸡日粮中食盐达2%时便会死亡。饲喂含食盐为2%日粮的生长猪，在给水少的情况下，可出现食盐中毒，表现为极度口渴，步态不稳，后肢麻痹，剧烈抽搐，甚至死亡。不同动物日粮适宜的食盐含量为：鸡0.35—0.37%，猪0.25—0.40%。三、镁（一）含量和分布动物体约含0.05%的镁，其中60-70%存在于骨骼中,占骨灰分的0.5-0.7%。骨镁1/3以磷酸盐形式存在,2/3吸附在矿物质元素结构表面。存在于软组织中镁约占总体镁的30-40%。细胞外液中镁的含量很少，约占动物体总体镁的1%左右。血中镁75%在红细胞内。(二)生物学功能镁作为一个必需元素有如下功能:第一，参与骨骼和牙齿组成；第二，作为酶的活化因子或直接参与酶组成，如磷酸酶、氧化酶、激酶、肽酶和精氨酸酶等；第三，参与DNA、RNA和蛋白质合成。第四，调节神经肌肉兴奋性,保证神经肌肉的正常功能。(三)缺乏和过量1、缺乏----非反刍动物需镁低,约占饲粮0.05%,一般饲料均能满足需要。小猪饲粮镁低于125mg/kg可导致镁缺乏。反刍动物需镁量高,一般是非反刍动物的四倍左右,而且饲料中镁含量变化大和吸收率低，容易出现缺乏症。动物缺镁主要表现：厌食、生长受阻、过度兴奋、痉挛和肌肉抽搐，严重的导致昏迷死亡。实际生产条件下可能出现的缺乏症是产奶母牛在采食大量生长旺盛的青草后出现的草痉挛，其主要表现为：神经过敏、肌肉发抖、呼吸弱、心跳过速、抽搐和死亡。2、镁过量引起动物中毒,主要表现为：采食量下降、生产力降低、昏睡、运动失调和腹泄，严重可引起死亡。当鸡饲粮镁高于1%时生长速度减慢、产蛋率下降和蛋壳变薄。四、硫动物体内约含0.15%的硫，少量以硫酸盐的形式存在于血中，大部分以有机硫形式存在于肌肉组织、骨和齿中。有些蛋白质如毛、羽等含硫量高达4%左右。硫的吸收比较有效。无机形式的硫主要在回肠以易化扩散方式吸收,也可能存在简单扩散吸收；有机硫基本按含硫氨基酸吸收机制转运吸收,主要吸收部位在小肠。动物缺硫表现消瘦,角、蹄、爪、毛、羽生长缓慢,反刍动物利用纤维素的能力降低,采食量下降。如果利用非蛋白氮作氮源，当饲粮氮:硫大于10:1（奶牛大于12:1）时可能引起硫缺乏。自然条件下硫过量的情况少见。用无机硫作添加剂，用量超过0.3-0.5%时,可能使动物产生厌食、失重、便秘、腹泻、抑郁等毒性反应，严重时可导致死亡。第三节微量元素一、铁（一）功能铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素酶和多种氧化酶的成分。其主要功能是参与载体组成，如血红蛋白是体内运载氧和二氧化碳的最主要的载体，肌红蛋白是肌肉在缺氧条件下做功的供氧源。铁还参与体内物质代谢，二价或三价铁离子是激活碳水化合物代谢的各种酶不可缺少的活化因子。铁直接参与细胞色素氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、黄嘌呤氧化酶等的组成，催化各种生化反应。（二）缺乏和过量对动物的影响缺乏：出现低色素小红细胞性贫血，临床表现为生长慢，昏睡，可视粘膜苍白，呼吸频率增加，抗病力弱，严重时死亡率高。初生仔猪最容易发生，原因是体内铁贮备量少（仅40mg），从母乳中获得的铁有限（每天仅能提供1mg左右），而每天约需要7mg。过量：动物采食含铁达1000mg/kg的饲料时，会慢性中毒，引起腹泻，生长速度下降。二、铜（一）功能铜也是多种酶的成分，如细胞色素氧化酶、酪氨酸酶、赖氨酰氧化酶、过氧化物歧化酶等，这些酶直接参与体内代谢。红细胞的生成、骨骼的构成、被毛色素沉着及脑细胞的质化等均需铜的存在。另外，铜在动物消化道内具有一定杀菌作用和促生长作用。试验表明，高铜（150—250mg/kg）可促进生长猪的生长和增重（8%以上），饲料转化率提高5%以上。（二）缺乏和过量对动物的影响缺乏：贫血、运动失调、骨代谢异常、被毛粗乱、繁殖率低等。过量：铜在肝脏中蓄积到一定水平时，就会释放进入血液，使红细胞溶解，动物产生血尿、黄疸、组织坏死甚至死亡。不同动物对铜的耐受量不同，猪最强，牛次之，绵羊最弱。猪250mg/kg（有的认为是500mg/kg），绵羊仅为25mg/kg。三、碘(一)含量、分布和营养生理作用动物体内平均含碘0.2-0.3mg/kg,分布全身组织细胞,70-80%存在于甲状腺内,是单个微量元素在单一组织器官中浓度最高的元素。血中碘以甲状腺素形式存在,主要与蛋白质结合,少量游离存在于血浆中。碘作为必需微量元素最主要功能是参与甲状腺组成,调节代谢和维持体内热平衡,对繁殖、生长、发育、红细胞生成和血液循环等起调控作用。体内一些特殊蛋白质(如皮毛角质蛋白质)的代谢和胡萝卜素转变成维生素A都离不开甲状腺素。(二)缺乏动物缺碘,因甲状腺细胞代偿性实质增生而表现肿大,生长受阻,繁殖力下降。妊娠动物缺碘可导致胎儿死亡和重吸收,产死胎(如猪、羊)或新生胎儿无毛(猪、牛、羊)、体弱、重量轻、生长慢和成活率低。犊牛、羔羊缺碘,甲状腺明显肿大。母牛缺碘发情无规律,甚至不育。猪缺碘表现无毛、皮厚、颈粗。禽、鱼缺碘也明显影响生长和繁殖。生化检查表明：缺碘动物血中甲状腺素浓度下降,细胞氧化能力下降,基础代谢率降低。四、锰(一)含量、分布和营养作用动物体内含锰低,大约0.2-0.3mg/kg。骨、肝、肾、胰腺含量较高,约1-3mg/kg，肌肉中含量较低,约0.1-0.2mg/kg。骨中锰占总体锰量的25%,主要沉积在骨的无机物中,有机基质中含少量。锰的主要营养生理作用是在碳水化合物、脂类、蛋白质和胆固醇代谢中作为酶活化因子或组成部分。此外,锰是维持大脑正常代谢功能必不可少的物质。(二)缺乏和过量缺锰：可导致采食量下降、生长减慢、饲料利用率降低、骨异常、共济失调和繁殖功能异常等。骨异常是缺锰典型的表现。禽类缺锰产生滑腱症(或叫骨短粗症)和软骨营养障碍。滑腱症的主要表现为：胫骨和跖骨之间的关节肿大畸形,胫骨扭向弯曲,长骨增厚缩短，腓长肌腱滑出骨突，严重者不愿走动,不能站立,甚至死亡。软骨营养障碍主要表现为：下颌骨缩短呈鹦鹉嘴，鸡胚的腿、翅缩短变粗，死亡率高。猪缺锰产生骨异常的表现是脚跛