■ 陈志敏 王金全 常文环
(中国农业科学院饲料研究所农业部饲料生物技术重点实验室,北京 100081)
随着经济的增长,我国宠物行业得到了迅猛发展。宠物在陪伴人们生活,缓解压力方面起到了重要作用,人们对宠物健康和动物福利也更加关注。但是我国对宠物狗的营养方面尚处于起步阶段,缺少相当的基础数据,主要是依靠国外的研究报道。本文总结了国内外有关宠物狗营养需要方面的研究进展,重点阐述健康成年狗的营养需要特点和营养不平衡导致的后果,旨在为宠物狗营养研究及饲料配制提供科学参考。
犬的能量以代谢能(ME)来衡量,食物的来源不同,代谢能值也不一样,碳水化合物和蛋白质的代谢能值平均为3.5 kcal ME/g,脂肪的平均代谢能是8.5 kcal ME/g;由于脂肪的高能值,根据犬在不同生理阶段和不同状态下,脂肪在日粮中的添加量也会有很大的差异。
计算犬的代谢能应该用犬进行实际测定,但因为实际测定相当麻烦,而且耗时长,目前通常使用的是通过计算得出的“估测代谢能”,犬的能量需求量受年龄和个体活动量不同等影响,变化较大。Jurgens推荐的公式如下:①体重2~30 kg(5~65磅)的必需量公式:x(33-0.25x)=kJ/d;②体重30 kg(65磅)的必需量公式:18x=kJ/d,式中x为体重(磅)。以上是维持量,根据各种条件,还应加上以下数值:①年龄变数:1岁犬加10%,6月龄犬加30%,3个月龄犬加60%;②活动变数:中等强度活动加25%,重度活动(狩猎)加60%。
通常来讲,大部分狗能够自由摄取足够的能量来满足自身的生长需要(Romsos,1978),目前市场上适口性强、消化率高的犬粮大部分能量都超过犬的基本营养需要(NRC和AAFCO),基于这种现状,大部分狗会产生肥胖症状,甚至忍受由于肥胖引起的相关疾病。
狗需要22种氨基酸用于合成不同的机体蛋白质,其中10种是必需氨基酸(精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸),这些氨基酸不能被机体合成或者合成数量不够,必须由食物供给。为了确保满足成年犬的营养需,AAFCO(1993)推荐维持状态日粮蛋白质的最小添加量为占干物质的18%,在成长和生长期日粮蛋白质的最小添加量为占干物质的22%。
值得注意的是,犬日粮中的精氨酸水平对成年犬保持体重和防止氨中毒方面至关重要,如果缺乏会表现为呕吐、嘴角起泡、肌肉痉挛,严重都会导致死亡(Burn等,1981)。AAFCO(1993)推荐胱氨酸和酪氨酸含量应该分别高于蛋氨酸和苯丙氨酸需要量的50%(schaeffer,1989)。除了必需氨基酸之外,狗同样需要日粮中的氮,例如非必需氨基酸态氮,或者是超量的必需氨基酸态氮,来用于生物合成非必需氨基酸(丙氨酸、天门冬酰胺、天门冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、羟赖氨酸、羟脯氨酸、脯氨酸、丝氨酸和酪氨酸)和其他含氮物质(核酸、嘌呤、嘧啶等)。与猫不同,狗能够利用其他含硫氨基酸合成牛磺酸,因此不需要额外添加。
成年犬蛋白质缺乏情况很少,因为大部分商业犬粮都能够提供足够的蛋白质。然而,当狗处于怀孕、哺乳和激烈运动等生理阶段,对蛋白的需要量增加,如果狗的主人选择劣质狗粮,会造成蛋白质缺乏。日粮中必需氨基酸的缺乏会引起狗采食下降,被毛粗糙,严重的会导致生长迟缓,体重减轻,产奶量下降,骨骼肌消耗等。
碳水化合物主要用于供给热量、平衡体温,迅速补充各器官在运动中释放掉的能量。碳水化合物包括各种糖、淀粉和植物纤维素,结构最简单的糖最容易消化。成年犬无法消化乳糖,这种糖大多存于奶中,不过成年犬却能应付最平常的蔗糖和淀粉。犬粮中的主要碳水化合物来源是玉米、小麦、大麦、大米、高粱等谷物淀粉。日粮中的淀粉和糖在狗的小肠中被消化成葡萄糖,用于产能和生成糖原、脂肪和其他复合物(非必需氨基酸、戊糖、糖蛋白)。由于膨化和加工过程能够打开淀粉分子内部的葡萄糖之间的氢键,打破了淀粉结构,所以大部分日粮中的淀粉在膨化过程中被糊化后都能被狗利用。Walker等(1994)利用回肠瘘管术研究证明,大麦、玉米、燕麦或者大米中的淀粉膨化后在小肠中几乎被全部消化(98.5%~99.5%),而且这种消化率与淀粉来源无关。当日粮中的淀粉含量很低时,在肝脏和肾脏会分解代谢蛋白质中的氨基酸和脂肪中的甘油这些非碳水化合物的前体物质,通过内源糖异生作用提供葡萄糖。
犬胃和小肠不含消化纤维素和半纤维素的酶类,因此犬采食的纤维素和半纤维素不能在胃和小肠中酶解,但可在大肠中靠细菌发酵降解为乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸和一些气体。部分挥发性脂肪酸可被机体利用。未被消化的碳水化合物最终以粪便的形式排出体外。消化不了的碳水化合物,例如日粮纤维,是犬粮配方中的重要组成部分,这类碳水化合物的生理功能很重要,有利于维持肠道健康和粪便成型。
成年犬每日需要的碳水化合物可占饲料的75%。碳水化合物不足时,犬就要动用体内贮备物质(糖元、体脂肪,甚至体蛋白)来维持机体代谢水平,从而出现体况消瘦,体重减轻,繁殖性能减低等现象。如果大量缺乏碳水化合物,会生长迟缓、发育缓慢、容易疲劳。
脂肪是机体所需能量的重要来源之一。每克脂肪充分氧化后,可产生39.3 kJ热量,比碳水化合物和蛋白质都高。犬体内脂肪的含量约为其体重的10%~20%。除了提供能量,日粮脂肪还有一些其它功能,脂肪性维生素的载体、增加日粮的适口性等。
脂肪进入体内逐渐降解为脂肪酸而被机体吸收。大部分脂肪酸在体内可以合成,但有一部分脂肪酸不能在机体内合成或合成量不足,必须从食物中补充,称为必需脂肪酸,如亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸,其中亚油酸是动物最重要的必需脂肪酸,必须由日粮供给,亚麻油酸和花生油酸可通过日粮直接供给,也可以通过供给足量的特定脂肪酸(亚油酸)由体内进行分子内部转化而合成。所以犬营养需要中只考虑亚油酸的供给。
成年犬每日每千克体重需要脂肪量1.0~1.1 g,按饲料干物质计算,以含12%~14%为宜。当饲料中缺乏时,可引起严重的消化障碍,以及中枢神经系统的机能障碍,出现倦怠无力,被毛粗乱,缺乏性欲,睾丸发育不良或母犬发情异常等现象,同时会加速蛋白质的消耗,出现消瘦。但脂肪贮存过多,会引起发胖,同样也会影响犬的正常生理机能,尤其对生殖活动的影响最大。
维生素是一类不能用来产能,而是用来构成动物体组成成分的有机营养物质。分为脂溶性(A、D、E、K)和水溶性(B族和C)维生素。大多数高品质商品狗粮预混料里都含有充足的维生素,所以,吃商品粮的狗很少出现缺乏的情况。因为一些维生素在加热、光照、氧化、潮湿、酸败和矿物质存在的情况下会不稳定,所以,犬的食品中建议添加足量以保证在饲喂时能保持在推荐量的水平。AAFCO推荐量见表1。
表1 维生素需要量(AAFCO推荐)
根据日粮中需要量的多少,狗需要的矿物质分为常量矿物质和微量矿物质。常量矿物质包括钙、磷、镁、硫、钠、氯和钾,微量矿物质元素包括铁、铜、锰、锌、硒、碘、铬、氟、钼、硅、砷、镍和钒。AAFCO推荐量见表2。
表2 矿物质需要量(AAFCO推荐)
钙和磷是体内含量最多的矿物质元素,平均占体重的1%~2%,其中98%~99%的钙、80%的磷在骨骼和牙齿中,其余存在于软组织和体液中。钙是骨骼和牙齿的构成成分,起支持和保护作用;在维持神经和肌肉正常功能中起着抑制神经和肌肉兴奋的作用;可促进凝血酶的致活,参与正常血凝过程;是多种酶的抑制剂或激活剂。机体中磷约80%构成骨骼和牙齿;在能量代谢中,磷作为ADP和ATP的成分,在能量储存与传递过程中起着重要作用;还是DNA、RNA及辅酶I和辅酶II的成分,与蛋白质的生物合成和宠物的遗传有关;也是细胞膜和血液中缓冲物质的成分。钙缺乏时犬会表现为食欲减退,消化不良,精神不振,不愿活动,卧地不起,骨骼软化,骨质疏松、多孔呈海绵状,骨壁变薄,颌骨异常,牙龈退化,失去繁殖力,容易发生骨折,血钙降低,四肢抽搐。异食癖。缺磷时犬表现为食欲减退或废绝,身体消瘦,生长停滞;雌性不发情或屡配不孕,并可导致永久性不育,或产畸胎、死胎,产后泌乳量减少;雄性性机能降低,精子发育不良,活力差。
钠、钾、氯这三种元素又称为电解质元素,主要存在于体液和组织中。钠和氯的主要作用是维持细胞外液渗透压和调节酸碱平衡,并参与水代谢。还能刺激唾液的分泌及活化消化酶。钾在维持细胞内夜渗透压的稳定和调节酸碱平衡上起着重要作用。与肌肉收缩有密切关系。参与蛋白质和糖的代谢,并促进神经和肌肉兴奋。缺乏时,犬表现为食欲不振,疲劳无力,饮水减少,皮肤干燥,被毛脱落,生长减慢或失重,并有掘土毁窝、喝尿、舔赃物等异食癖,同时饲粮蛋白质利用率下降。过量时表现为口渴、拉稀、步态不稳、抽搐等症状,严重时可导致死亡。犬饲粮中干物质盐的最大含量为1%,饲粮中钾过量会影响钠、镁的吸收,甚至引起“缺镁痉挛症”。
镁参与骨骼和牙齿组成;参与遗传物质DNA、RNA和蛋白质的合成;具有抑制调节神经、肌肉兴奋性,保证心脏、神经、肌肉的正常功能;作为酶的活化因子或直接参与酶的组成。缺乏时主要表现为:生长受阻,过度兴奋,痉挛厌食,肌肉抽搐,甚至昏迷死亡。过量时主要表现为:昏睡、运动失调,腹泻,采食量下降,生长缓慢甚至死亡。
硫是蛋白质化学组成中的重要元素;参与被毛、羽毛等角蛋白的合成;参与碳水化合物代谢;参与胶原蛋白和结缔组织的代谢。缺乏时表现为消瘦,蹄、爪、毛生长缓慢。
铁最重要的功能是与铜和蛋白质结合形成血色素,铁也是某些酶的组成成份,在保证这些酶的正常功能中发挥作用。铁存在于肝脏、瘦肉、鱼、全麦和豆类中。大多数商业宠物粮中含有高利用率的铁补充剂以满足宠物的需要。铁主要是通过小肠吸收,机体需要持续的供给铁,因为血红细胞只存活大概110 d,之后就会死亡,需要新的血细胞来替换。机体缺铁会导致贫血,缺铁性贫血血红细胞的大小和血色素的数量会减少,贫血的症状包括生长减慢,虚弱、抵抗力差,铁缺乏可能会引起宠物便秘。如果在怀孕期间没有食入足够量的铁,幼犬的初生重会低于正常水平,给泌乳的母犬补充铁剂并不能补偿,因为这时补充铁剂不能增加母乳中铁的含量。在这种情况下幼犬经常会在哺乳期患缺铁性贫血。铁中毒很少见,但是,日粮中过量的铁会影响磷的吸收。
铜的营养作用:①作为酶的组成成分直接参与体内代谢;②维持铁的正常代谢,以利与血红蛋白合成和红细胞合成;③能促进被毛中双硫基的合成及双硫基的交叉结合,从而影响被毛的生长;④参与骨形成并促进钙磷在软骨基质上的沉积;⑤在维持中枢神经系统功能上起着重要作用;⑥参与血清免疫球蛋白的构成并通过由他组成的酶类构成机体防御体系。
一般不易缺乏铜,缺铜引起的贫血和缺铁贫血相似。缺铜可导致被毛褪色、毛色不良,还会引起血管破裂死亡;易骨折或骨畸形;免疫力下降,繁殖力降低。铜过量后,大量铜转移至血液中,使红细胞溶解,发生血红蛋白尿和黄疸,并使组织坏死,导致宠物迅速死亡。因伯灵顿犬牙交错有特殊的缺陷,常因过量食用铜会对肝产生毒性,引起肝炎、肝硬化,而且表现出遗传性。因此,对此种犬,禁用含铜高的食物,避免使用含铜的矿物质添加剂。
肌肉中总硒含量最多,肾脏、肝脏中浓度最高,体内硒一般与蛋白结合存在。营养作用:①最重要的营养作用是参与谷胱甘肽过氧化酶的组成,对体内氢或脂过氧化物有较强的还原作用,从而保护细胞膜结构完整和功能正常。②对胰腺组成和动能有重要作用。③促进脂类及其脂溶性物质消化吸收。④促进蛋白质、DNA、RNA的合成并对宠物的生长有刺激作用。⑤促进免疫球蛋白的合成,增强白细胞的杀菌能力。⑥在体内有拮抗和降低汞、镉、砷等元素的毒性的作用,减轻维生素D中毒引起的病变。⑦抗癌作用。缺乏症:临床上犬科单独出现肝坏死,也可与肌肉营养不良、桑椹心或白肌病同时出现。严重会引起胰腺萎缩,胰腺分泌的消化液明显减少。明显影响繁殖机能。还会加重缺碘症状,降低机体免疫力。过量:其毒性较强,长期摄入过量硒可产生慢性中毒,表现为消瘦,贫血,关节强直,蹄壳变形并脱落,心脏和肝脏机能损害,行走不便,采食量减少,常因饥渴而死。急性或亚急性中毒表现为眼睛失明,感觉迟钝,肺部充血,痉挛或瘫痪,常因窒息而死。
营养作用:①是体内多种酶的成分和激活剂;②维持激素的正常作用并与精子的生成有关;③在蛋白质和核酸的生物合成中其重要作用;④维持生物膜的正常结构和功能;⑤参与维持上皮细胞和被毛的正常形态、生长和健康。狗缺锌多见锌反应性皮肤病,这种疾病分为两种不同的病症,一种影响爱斯基摩犬,另一种影响饲喂锌缺乏日粮或过量钙日粮的幼犬。爱斯基摩犬吸收锌有困难,当它们在应激状态下、饲喂植物性成份或钙含量高的日粮可能会引起这种情况。一般的表现是掉毛、面部、头部和四肢的皮肤结痂。病灶常围绕在口、下颏、眼睛和耳朵的周围。脚底可能会结痂,被毛暗淡干燥。幼犬饲喂缺锌日粮可能也会表现上述症状也可能会表现为厌食、嗜睡、容易二次感染。诊断经常是通过以前病史、身体检查和对锌补充剂的反应来做出,补充锌之后这些症状通常在几周内消失。一些用于改善皮肤和被毛的产品中包含锌的补充物,在好的维生素补充剂和一些脂肪酸补充剂也包含锌。没有证据表明提高锌水平能提高免疫系统或运动性能,但是补充锌有益于皮肤和被毛已经被证实。大多数饲喂平衡日粮的健康宠物不用额外补锌,当你的狗狗出现皮肤问题比如掉毛、多屑,尤其是北方的品种、幼犬、或在应激状态下,额外补充锌可能是有益的,特别是和脂肪酸补充剂一起添加效果更好。
碘的功用:碘对于维持甲状腺的正常功能和生产甲状腺素是必需的。甲状腺素对宠物机体的新陈代谢率有调节作用而且对幼犬正常生长起重要作用。鱼和碘盐中含碘,商品宠物粮通过添加碘化钾、碘酸钾、碘化钠、碘酸钙来补充。
锰在体内主要存在于肝脏中,在肾脏、胰腺和骨骼中也可测到,最低的含量是在骨骼肌中被发现。锰营养作用:①是精氨酸酶和脯氨酸肽酶的成分,又是肠肽酶、羧化酶、ATP酶等的激活剂,参与蛋白质、碳水化合物、脂肪和核酸代谢;②可催化性激素的前体胆固醇的合成,与繁殖有关;③与造血机能密切相关,并维持大脑的正常功能;④参与骨骼基质中硫酸软骨素的生成并影响骨骼中磷酸酶的活性。锰存在于全麦、种子、坚果、鸡蛋、绿色蔬菜中,一些宠物食品的生产商也在产品中额外的补充锰。因此,大多数质量好、营养充分平衡的宠物食品含有充足水平的锰。犬猫锰缺乏很少见,当锰缺乏时,新生犬和幼犬更易受影响,锰缺乏的症状表现为生长停滞、骨骼畸形、不育、运动性共济失调。
总体来看,宠物犬的营养研究并不够系统和完善,尤其是我国国内正处于起步阶段,缺少对宠物营养需要的系统研究。为了推动宠物饲料产业发展,还应集中进行以下几方面的相关研究:①不同生长发育阶段、不同品种宠物犬的蛋白质、氨基酸和碳水化合物等营养素需要量的研究;②维生素、微量元素需要量,以及相关维生素和微量元素间交互作用;③相关营养素或非营养调控物质对宠物犬生长和免疫的机理研究,并在此基础上进行新型功能性添加剂保健品的研究和开发。