微量元素在反刍动物中的应用现状及其影响

■文奇男

（辽宁省农牧业机械研究所有限公司，辽宁沈阳 110036）

微量元素是酶的必需组分和激活剂,作为机体重要的营养物质来维持动物的正常生长发育，虽然反刍动物对微量元素所需的量较小，但其对反刍动物的生长和高效生产具有不可或缺的作用(姜云霞,2007)。反刍动物自身不能合成微量元素，必须通过日粮供给才能满足其生长发育（李喜艳等，2009）。如果饲粮中含有的某种元素无法达到动物机体的需求，则会影响动物的生长发育，因此，对动物进行微量元素补饲至关重要。反刍动物不能消化的纤维素及半纤维素等植物物质可在瘤胃内微生物的作用下消化,为反刍动物提供充足的能量和养分,而微量元素可以促进瘤胃微生物的生长。同时，微量元素对反刍动物生长及繁殖性能的影响主要通过参与体内的代谢活动和调节激素的分泌。本文就微量元素对反刍动物生产性能、瘤胃发酵、繁殖性能及免疫力的影响做一简要介绍，以期为微量元素在反刍动物日粮中的合理应用提供参考。

1 微量元素的营养生理作用

微量元素可为反刍动物提供营养物质,参与机体内的代谢活动，是动物组织器官的组成成分之一。铁(Fe)是细胞色素、血红蛋白及许多酶的组成成分之一，也是牛奶中的必要组分，日粮中缺铁易使动物患营养性贫血。有研究表明，14周龄以下犊牛日粮中，当铁含量为39 mg/kg DM时,犊牛生长正常,但肌肉发白,且伴有轻微的贫血。钴（Co）是维生素B12的主要成分，与蛋白质及碳水化合物的代谢有关，也是瘤胃微生物生长所必需的。铜（Cu）是构成血红蛋白和一些酶的成分，对造血起催化作用,对血红素的合成有促进作用;另外,Cu能增强机体的免疫功能。所以Cu可作为动物的促生长剂或免疫增强剂。锌(Zn)和硒(Se)参与动物体内多种酶的组成成分，Zn与动物体内300多种酶和功能蛋白的组成有关(庞全海等,2002),Se是细胞谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)的主要组成成分,参与维生素E代谢，对动物机体的生长繁殖起调控作用。试验表明，日粮中长期含硒量低于0.1 mg/kg,则可能引起硒缺乏症，使动物出现生长受阻、白肌病、腹泻、贫血受胎率低和胎衣不下等。Zn和Se具有抗氧化性、具有维持生物膜结构的完整性等功能。碘(I)参与合成甲状腺激素，几乎参与动物体内的各种代谢活动，日粮中缺碘将会影响动物生命过程中的许多方面，从繁殖泌乳到抗应激能力等。锰（Mn）在动物体内含量很少，主要分布在线粒体及富含线粒体的组织中(Miller等，1998)。锰是动物体内一系列酶的激活剂，与动物的生长、繁殖、三大产能营养素的代谢有关，能够激活蛋白聚糖类合成酶的活性，促进骨骼的形成和生长及中枢神经系统的发育，促进碳水化合物和脂类的代谢（Underwood等，1999）。

2 微量元素对反刍动物的影响

2.1 对反刍动物瘤胃微生物生长的影响

瘤胃微生物的微量元素以两种形式存在:一种聚集于细胞表面,另一种则被吸收进人细胞。已有研究表明,Se、Fe、Zn、Cu、I、钴(Co)等微量元素通过参与瘤胃微生物的代谢来促进瘤胃微生物的生长，进而促进瘤胃的正常发酵。Se对瘤胃微生物的生长起到促进作用,但日粮中添加硒对瘤胃微生物生长的影响结果却不同(Collins等,1993)。体外培养试验与饲养试验均发现,添加0.3 mg/kg DM的硒(NaSeO3)可使瘤胃细菌蛋白、可溶蛋白和原虫蛋白的合成量显著提高（P＜0.05）,而郭杨等(2007)研究表明，日粮中添加0.2 mg/kg DM的硒(NaSeO4和NaSeO3为硒源)使瘤胃微生物的生长量分别降低27%和19%,但差异不显著（P＞0.05）。Cu是许多酶的组分成分，既能刺激又能抑制瘤胃微生物的生长，具有双重作用。Cu参与动物体内的多种代谢活动,一旦铜缺乏或过量,就会破坏瘤胃微生物的正常代谢过程,使动物的生产性能降低。有研究表明，添加CuSO4或Met-Cu均会使瘤胃原虫和细菌产生重新分配，而且通过体外培养试验得出:当日粮中Met-Cu的含量在14 mg/kg DM时，会加快瘤胃原虫的生长速度。Fe主要存在与瘤胃微生物的细胞中,具有电子转移功能。无论是需氧菌还是厌氧菌都需要铁,铁是瘤胃微生物必不可少的矿物质元素。一旦铁缺乏,便对糖酵解的过程产生变化。碘在动物生长发育、繁殖和红细胞生长等方面起促进作用。在反刍动物体内，碘的主要功能是通过甲状腺素来完成的,瘤胃微生物的生长,包括动物消化道微生物的生长都需要碘,在缺碘的日粮中添加碘后,可提高瘤胃中纤维分解菌的活力及对氮的利用率。锰对于瘤胃微生物有着不可或缺的作用,对于许多种酶来说,锰均可作为镁的选择性辅助因子,因此,锰是某些瘤胃微生物生长所必需的微量元素。钴是牛体内最先被发现的一种必需微量元素（Underwood等，1935），是维生素B12(钴胺素)的组成成分。对瘤胃微生物的生长具有促进作用,对瘤胃微生物生长因子的合成也有促进作用。Singh等(1995)研究表明，日粮中添加一定量的钴对于维持瘤胃细菌与原虫的正常数量和种类是必需的,然而过多的Co会抑制细菌和原虫的生长。饲料中添加适量的钴，对提高饲料、尤其是低质粗饲料的瘤胃消化率，提高瘤胃中的乙酸含量具有重要作用。钴的缺乏通常会引起维生素B12的缺乏，进而影响丙酸代谢。钼在反刍动物营养代谢中具有特殊的作用,既可以作为硫酸盐氧化酶的辅助因子刺激瘤胃微生物的生长代谢,使瘤胃降解粗纤维类微生物数量增加，又可以作为反刍动物瘤胃微生物硝酸盐氧化酶的组成成分,直接参与瘤胃中饲料硝酸盐的转化。据试验表明,日粮中额外添加一定量的钴可使瘤胃厌氧菌的数量与瘤胃乳酸产量分别提高50%和86%。

2.2 对反刍动物生产性能的影响

适量的Zn对于提高动物食欲,增强反刍动物的抗氧化能力具有重要作用。Zn对于胰岛素和胰岛素样生长因子的合成与分泌具有促进作用,从而加强合成代谢以提高动物的生产性能。李成会等（2004）报道，氨基酸微量元素螯合物锌、铜、猛、铁对提高产奶量及改善奶品质量均具有重要作用，试验组奶牛产奶量和乳蛋白含量高于对照组，而奶料比、乳脂率和非脂固形物含量无明显差异。宋慧亭等(2000)在奶牛精料中添加蛋氨酸锌0.1 kg/t，结果表明，每头奶牛产奶量平均提高1.14～2.46 kg/d，乳脂率提高0.28%～0.44%。高峰等（2005）研究结果表明，在奶牛日粮中补充一定剂量的锌能提高奶牛的乳锌含量和产奶量，且蛋氨酸锌效果显著优于氧化锌（P＜0.05）。刘万洪等（2000）研究结果表明，在育肥肉牛日粮中添加微量元素补充料和蛋白质饲料，均可显著提高肉牛的日增重。郑秋峰等(2003)试验表明,与对照组相比，在生长牛日粮中添加25 mg/kg锌(蛋氨酸锌)的试验组日增重和饲料转化率分别提高8.1%、7.3%;在泌乳期奶牛日粮中添加蛋氨酸锌可显著提高奶牛产奶量及乳脂率(P＜0.05)。

Cu和Se在反刍动物的生长发育中起着促生长的作用。常新耀等（2008）在奶牛日粮中添加不同量的铜，结果表明，微量元素铜不影响奶牛的采食量，但10 mg/kg组与12 mg/kg组显著提高了奶牛的产奶量（P＜0.05），且牛奶的乳脂率和干物质含量并未降低,经济效益显著。铜对于反刍动物对纤维素消化的促进作用较弱。低浓度的铜(1～3 mg/kg)对于蛋白质的降解、脱氨基和糖的利用具有促进作用。试验证明,在8月龄以上的荷斯坦育成牛日粮中添加中等剂量(国内外推荐的铜的浓度范围的中间值)的铜,试验组平均日增重与对照组相比提高了11.9%,体质量每增加1 kg，能量消耗和成本分别降低12.1%、10.8%,且差异显著（P＜0.05）。杨正德(2000)研究结果表明,日粮中补饲5～10 mg/kg的铜可促进肉牛生长,尤其在精料型日粮中添加铜会使肉牛肥育后期的育肥效果更好，且添加量以5 mg/kg为宜。铜对肉牛增重有促进作用主要有以下几点原因:①铜可提高消化酶的活性或调整肠道微生态的平衡；②可刺激垂体细胞分泌生长激素；③铜提高SOD的活性,促进动物生长。对于高剂量铜,在猪、鸡的生产应用中研究很多,但对肉牛报道还没有,可能是由于肉牛对铜的耐受量的限制。戴晖等(2003)研究表明,给山羊补饲含硒量在1.1～1.4 mg/（d·只）的颗粒料,提高了山羊体重，对促进山羊生长发育具有显著效果,并且山羊毛色光亮洁白,生长状况较好。丁红等(1993)以配种前1个月的绵羊为试验动物，皮下注射硒酸钡后发现,显著提高了羊毛产量（P＜0.05）。硒对泌乳性能也有着重要的影响,不仅能提高乳脂中多不饱和脂肪酸的含量(Wang等,2008),还能降低乳中原有的体细胞数量(Kruze等,2007)。黄应祥等（2005）在肉牛日粮中添加复合微量元素，研究其对肉牛增重的影响，结果表明，复合微量元素用于肉牛育肥不仅提高了增重和营养物质的消化率，而且经济效益显著。

2.3 对反刍动物繁殖性能的影响

微量元素对反刍动物的繁殖性能有重要的影响,日粮中添加适量的微量元素可有效改善公畜的精液品质,提高公畜的性欲;对母畜发情有促进作用,能降低反刍动物各种繁殖疾病的发生率。日粮中某种微量元素的含量过低或者过高,都会对家畜的繁殖性能产生影响。若反刍动物体内缺乏微量元素会引起内分泌系统激素分泌失调、降低体内酶的活性及公畜的精液品质，引发母畜一系列的繁殖疾病,从而降低动物的繁殖性能,严重的可导致繁殖机能丧失。

锌是肾上腺皮质的固有成分,对维持奶牛性器官的正常发育、性机能的正常发挥等具有重要的生理意义。缺锌会降低奶牛奶产量、使奶品质下降、阻碍犊牛的生长发育、性周期发生紊乱、降低受胎率,并引发流产、早产、死胎及胎儿畸形等症状（汪腊根等，2004；姜淑珍等，2004）。梁明振等（2004）研究发现，当动物体内锌含量不足时,会导致性成熟延迟、性机能发生障碍、公畜睾丸发育不良、射精量减少、精子密度低等一系列症状。李文立等(1997)试验表明,饲料中添加适量的锌，公牛的性反射时间明显缩短,增强了公牛性欲。同时,添加锌可显著提高公牛的鲜精活力、精子冻后活力和顶体完整率。这是由于睾丸类固醇激素的合成需依赖锌的存在,锌通过影响垂体促性腺激素的释放而影响睾酮的分泌,而睾酮的生物合成必需依赖锌。硒参与精子顶体蛋白的构成，硒可显著降低母畜胎衣不下及乳房炎的发病率,提高受胎率,显著增加母羊的双羔率。动物体内缺硒会损坏公畜的精细胞、降低精子活力，使母畜乳房炎、胎衣不下、流产等繁殖疾病的发病率显著升高（左晓磊等，2005；梁明振等，2003）。铜盐由于含有生物活性物质,可作为催化剂参与反刍动物体内的氧化还原反应。铜可以提高公畜的精子活力、母畜的不返情率和受胎率，而缺铜则会降低公畜的精液品质和母畜卵巢的机能,阻碍动物发情或使动物发情受到延迟(刘宗平，2003)。当饲料中添加铜后,奶牛的繁殖力会上升,受胎率提高。研究表明,给母牛补饲铜后，母牛的不返情率从53%提高到了72%;血铜水平较低的奶牛补铜后,其受胎率可从53%提高到67%。铬参与调节动物体内的蛋白质、脂肪、核酸等物质代谢,对动物繁殖性能的提高有促进作用。奶牛饲料中添加有机铬,可改善奶牛的繁殖性能，同时可减少酮病的发生率、提高奶牛的产奶量和抵抗疾病的能力。种公牛日粮中铬不足,会降低公牛的精液量和精液品质、使精子畸形率提高。

2.4 对反刍动物免疫功能的影响

许多微量元素在反刍动物的免疫功能中起着极其重要的作用，硒是谷胱甘肽过氧化物酶的必需成分，保护细胞膜免受过氧化物的损害和干扰，铜是铜-锌超氧化物歧化酶（SOD）和血浆铜蓝蛋白的组成成分，铬在体内的作用主要表现为增强胰岛素的功能，锌是合成DNA和RNA过程中许多酶的组成成分，动物机体如果缺乏这些微量元素将导致机体免疫机能下降。许多试验表明，硒对机体的非特异性免疫具有重要影响。给奶牛饲喂低硒(0.014 mg/kg)饲料26周后发现，与对照组(0.14 mg/kg)相比，奶牛血液中的中性粒细胞的杀菌能力降低了60%，同时也降低了乳汁中的中性粒细胞杀菌的能力。铜在机体的抗氧化系统和免疫过程中发挥了重要作用。铜-锌SOD的作用是歧化胞质溶胶中的过氧化氢的超氧自由基；血浆铜蓝蛋白是一种铜转运蛋白，也具有氧化酶活性，血浆铜蓝蛋白还是一种急性期蛋白质，在疾病期间升高，对清除超氧自由基非常重要。铬在体内的作用主要表现为增强胰岛素的功能，研究表明，围产期奶牛添加适量的铬对细胞介导的免疫应答和体液免疫应答有重要影响，添加铬(铬氨基酸螯合物)0.5 mg/（d·kg）饲料的奶牛分离的淋巴细胞对Con A刺激的母细胞化反应增强（Burton等，1993）。锌通过抑制过氧化物对细胞的损害，稳定细胞膜来影响奶牛的免疫功能（姜淑贞等，2004），奶牛缺锌通常表现为采食量下降，生长速度缓慢，长期缺锌将出现蹄角软弱及四肢头部等皮肤角质化。Shankar等（1998）研究表明，缺锌将导致免疫应答损伤和抗病能力降低。NRC（2001）建议在奶牛产前一个月、分娩当天及产后一个月锌的摄入量应分别为320、440、960 mg/d，可见随着奶牛分娩和泌乳的进行，奶牛自身对锌的需求量也逐渐增加，然而在生产实践中人们却很少注意日粮锌对奶牛产前免疫功能的影响。因此在向动物日粮中添加微量元素之前，必须对饲料进行检测并做出评价以确定饲料中应该添加哪些营养元素，添加量多少。若某些微量元素摄入和/或吸收不足，将会降低动物机体的免疫机能；如果某些微量元素添加过量，不但饲养费用增加，而且还有可能使动物发生中毒。

3 微量元素过量使用的危害

微量元素对动物的生长发育有着极其重要的作用，而动物对微量元素的需要量是有限度的，并不是越高越好，日粮中微量元素含量过高或过低，都会直接或间接地影响动物的生长发育。在生产实践中，为了获得较高的经济效益,生产者认为只有大量使用微量元素添加剂才能促进动物生长,这种想法是完全错误的。过多的微量元素不仅不能改善动物的生长发育，反而会降低反刍动物的生产性能,严重时还会毒害动物自身的健康。一次性皮下注射50 mg铜的绵羊在在1～3 d内即出现中毒死亡现象。过多的摄入钴，会阻碍反刍动物机体的蛋白质、氨基酸、辅酶和脂蛋白的合成。微量元素超量使用,使其在动物体内大量蓄积。当人食用了这种含有微量元素残留的肉类、奶类等畜产品时，这些元素会在人体内逐渐蓄积起来,最终导致人体发生蓄积性中毒。很显然，微量元素的超量使用必然会使动物的排泄量显著增加,破坏生态环境。微量元素含量高的动物粪便一旦污染水源,将会降低水体的自净能力，导致水质恶化。而且通过微量元素含量高的粪便排放到土壤中，会使土壤板结、肥力下降而影响农作物的生长。

4 小结

微量元素虽然在动物生产中所需的量很小，但其作用却很大。目前,对微量元素营养的研究已取得很大的进展，缺乏或不足时都会对反刍动物的生长发育和繁殖性能产生影响，而过量时又会破坏环境、动物发生中毒现象及畜产品残留等危害。因此,在反刍动物日粮中添加微量元素时，应根据实际情况确定动物需要哪些微量元素，不要盲目添加而造成资源浪费及动物中毒现象，从而确保反刍动物足够的营养需求。

32篇，刊略，需者可函索）