在动物营养学中,电解质是指在动物代谢过程中稳定不变的阴阳离子。饲粮中各种离子之间的关系相当复杂,每一种都必须同其他离子保持一定的比例关系,才能共同发挥作用。近20年来,动物营养学家对电解质平衡问题进行了广泛深入的研究,发现饲粮电解质平衡对动物的生长、发育和健康等起着重要的作用。
1饲粮电解质平衡与动物体的酸碱平衡
随着动物营养科学研究的不断深入和发展,人们逐渐认识到影响动物体内酸碱平衡的重要因素之一是饲粮的离子平衡。通常以7种常量矿物质元素的含量之和来表示饲粮离子平衡。但在实际情况下,饲粮中钙(Ca)、磷(P)、镁(Mg)、硫(S)的主要作用不是参与动物体酸碱平衡调节,而饲粮中钠(Na)、钾(K)、氯(C1)才是调节机体酸碱平衡的主要因子,因此,可用电解质平衡值dEB=(Na++K+-Cl-)mmol/kg来表示饲粮的离子平衡。而饲粮离子平衡对动物生产性能的影响是通过对酸碱平衡的影响而实现的。动物机体的正常生命活动需要在一个稳定的内环境中进行,适宜的体液酸碱度是稳定内环境的一个重要方面。体内酸碱平衡的失调,将影响酶的催化活性、膜的通透性和器官功能。Mongin(1981)提出了饲粮电解质平衡与机体酸碱平衡的数学模式:dEB=(An-Cat)out-(An-Cat)in-H+endo,式中(An—Cat)in为摄入的阴离子与阳离子之差,即机体酸的净摄人量;(An—Cat)out为尿中阴阳离子之差,即酸的净排出量;H+endo为内源酸的产量,主要是非挥发性酸(即固定酸)。饲粮蛋白质或含硫氨基酸过高或氨基酸不平衡时,1 mol含硫氨基酸可产生2 tool H+;磷脂、核酸、磷蛋白等分解产生磷酸;对于生长迅速的动物(如仔猪),Ca以羟基磷灰石沉积于骨中的同时也产生一部分酸。据估计,骨中每沉积1 mol Ca,大约产生9 mol H+(Patience,1987)。
许多试验证明,饲粮离子平衡影响动物体内的酸碱平衡。对猪的研究表明,血浆HC03一浓度随dEB增加而线性增加(低dEB条件下)。但当 dEB>100 mmol/kg时,则血浆HC03一浓度基本稳定,血液pH值也有类似变化规律(Patience,1987)。当dEB在-200 400 mmol/kg时,家禽血浆HC03一浓度随dEB增加而呈线性增加,血液 pH值则呈S形上升。当饲粮dEB为O一341 mmol/kg时,仔猪采食量和日增重基本一致,只有在dEB为一85 mmol/kg时,才降低采食量和日增重(王云芳,2000)。
2,饲粮电解质平衡与营养物质的消化代谢
2.1 饲粮电解质平衡对营养物质消化率的影响饲粮电解质平衡对饲粮中营养物质的消化吸收有重要的影响。对猪的研究表明,猪采食玉米一豆粕型饲粮时,随着饲粮dEB值增大,营养物质的消化率增高;dEB值为250~400 mmol/kg,营养物质消化率最高(Haydon,1990)。但dEB对营养物质消化率的影响,受许多条件的制约。一般认为,在低K或低dEB水平的饲粮中,提高dEB值可提高营养物质消化率(Patience,1987),其机理尚不清楚。推测可能是因dEB的变化,改变了肠道的pH值和Na~的浓度,影响消化酶的活性,从而间接影响到养分的消化率。目前,关于这方面的报道还较少,意见也不统一,但大多倾向认为提高饲粮dEB水平可以提高营养物质消化率。 Haydon(1990)对体重为24. 4 kg 猪在不同dEB水平(-50、100、250、400 mmol/kg)下营养物质消化率进行了研究。结果表明,随dEB水平从-50~100、100~250、250~400 mmol/kg变化时,回肠末端测得氮、能量和干物质(DM)的消化率分别提高4.5%、1.8%和2.1%,而且随dEB从-50~400 mmol/kg变化中,除蛋氨酸外所有必需和非必需氨基酸消化率都呈直线上升。但也有不少研究认为碱盐添加不影响营养物质消化率(Patienc,1987)。
2.2 饲粮电解质平衡对氨基酸代谢的影响 氨基酸代谢受饲粮电解质平衡影响很大。例如,饲粮电解质平衡可明显影响赖氨酸和精氨酸之间营养互作关系。黄瑞林(2000)对猪的研究表明,饲粮中不同dEB值对粗蛋白质消化代谢影响较大。由于赖氨酸和精氨酸之间存在拮抗作用,猪饲粮中过量赖氨酸,导致血浆赖氨酸浓度升高和精氨酸浓度下降。在这种情况下,猪饲粮中添加钠和钾,可使猪血浆和组织中赖氨酸和精氨酸浓度恢复正常。另外,在赖氨酸超量的鸡饲粮中添加钠和钾,鸡的增重速度得到改善。这种效果有时与补充精氨酸的效果相似。在赖氨酸与精氨酸的拮抗作用中,高赖氨酸可增加精氨酸酶的活性,从而使精氨酸的分解增强。当饲粮赖氨酸水平过高时,添加钠和钾可使精氨酸酶活性降低。饲粮高氯低钾有利于赖氨酸在小肠中的吸收,从而加剧赖氨酸和精氨酸的拮抗作用。提高饲粮钾水平,将抑制高氯水平对赖氨酸吸收的促进作用。鸡、猪的氮沉积效率,受饲粮电解质平衡的影响较大。当猪的玉米一豆粕型饲粮dEB值从-50 mmol/kg增至400 mmol/kg时,存留氮占进食氮或吸收氮的比例呈线性增加(Haydon,1990)。
3饲粮电解质平衡对动物健康生长的影响
酸碱平衡的破坏对机体的影响是广泛而深远的。在由饲粮电解质不平衡所引起的代谢性酸中毒条件下,猪的食欲和采食量下降;在长期性酸中毒条件下,哺乳动物血液pH值下降,骨密度降低,尿Ca排泄增加,Ca平衡降低(Patience,1987)。Summers(1996)认为,赖氨酸、蛋氨酸在饲粮中使用量增加,豆饼用量减少,导致饲粮中钾含量下降,硫和氯的含量升高,从而使得饲粮的dEB降低,肉鸡的腹水症发病率显著升高,但料重比和增重无显著影响。
饲粮离子平衡状况与动物生长性能密切相关。可用天然饲粮或纯合饲粮来确定动物饲粮离子平衡值和生长性能之间的数量关系,NRC(1994)给出的生长肉鸡的钠离子和氯离子需要量推荐值均为1. 5g /kg。Mahan等(1996)发现NRC(1988)给出的钠和氯需要量推荐值偏低。NRC(1998)大幅度地提高了钠和氯需要量的推荐值。
4展望
饲粮中Na、Cl、K含量是决定饲粮电解质平衡值的主要参数。目前,人们在确定动物饲粮中食盐的添加量有相当大的随意性。另外,关于饲粮电解质平衡状况,对动物体酸碱平衡的具体影响,对各种营养物质消化、吸收、代谢、利用的影响程度和机理等,尚有待研究阐明。不同种类动物在不同生理阶段、不同环境条件及不同饲粮组成时饲粮电解质最佳平衡值,也有待进一步探讨。