饲料添加剂稀土的研究

   日期:2019-10-10     来源:互联网    作者:admin    浏览:1    评论:0    
核心提示:摘要:稀土元素在化学元索周期表中,为第六周期,属于镧系族及钪、钇共17种元索的总称。具有增加酶的活性、消除自由基、加速蛋白
摘要:稀土元素在化学元索周期表中,为第六周期,属于镧系族及钪、钇共17种元索的总称。具有增加酶的活性、消除自由基、加速蛋白质合成、消炎镇痛、调节动物机体代谢等作用。近年来又发现在饲料中添加稀土,可以起到促进畜禽的生长性能、减少死亡率、调节免疫反应等生理作用,随着对稀土研究的深入,其在畜牧生产中的应用必将发挥积极的作用。
关键词:稀土;饲料添加剂;研究
Researchofthefeedadditiverareearthelement
SongZhijuanZhaoGuoxianZhangXiaoyunLiSuihan
(Collegeofanimalscienceandtechnology,Agricultureuniversityofhebei,Baoding,071001)
Abstract:Rare-earthelementliesinsixthperiodamongperiodictableofchemicalelementandincludesthe15elementsoflanthanidesandelementsscandium(Sc)andyttrium(Y).Rareearthelementcanincreaseactivationofenzyme,eliminatefreeradical,acceleratecompositionofprotein,diminishinflammationandeaseoffpainandregulatemetabolismofanimalorganism.Inrecentyears,wefindthatrareearthelementasfeedadditivecanpromotegrowthofanimals,reducerateofmortality,regulatetheimmuneresponseetc.Withthedeepresearchofrareearthelement,itsapplicationwillplayapositiveroleinanimalhusbandry.
Keyword:Rare-earthelement;feedadditive;research
稀土是历史遗留的名称,这些元素从18世纪末开始陆续被发现。当时人们习惯于把不溶于水的固体氧化物称作土。例如,把氧化铝叫陶土,氧化镁叫苦土,稀土是以氧化物状态被分离出来的,量很少,因而得名稀土[1]。稀土元素(REE)包括原子系数从57到71的镧系元素以及钪和钇,共17个元素。根据它们的电子层结构、密度、化学、地理化学及矿物化学等性质上的某些区别。划分为轻稀土元素(钪、镧、铈、镨、钕、钜、钐、铺)和重稀土元素(钆、铽、镝、钬、铒、钇、铥、镱、镥),其中铈48%、镧25%、钕16%、钐2%、镨5%、其它12种元素仅占4%。常以氧化物形式存在或与含氧酸盐物种伴生,天然丰度较低[2]。
1稀土的研究历史与现状
稀土发现于18世纪,20世纪初国外有人对稀土的医学作用进行研究,30年代植物学家发现稀土有较强的生理活性[3]。自1960年由美国发起成立世界稀土研究会以来,许多国家相继开展了对稀土的应用研究,稀土的应用进入了许多生产领域[4]。七十年代,我国开始了稀土的农用研究并取得了重要进展。众多的研究结果表明,科学施用稀土于农作物,可使许多农作物(如玉米、小麦、油菜,黄瓜、禾本科及豆科牧草等等)增产和提高其品质[5]。稀土作为饲料添加剂的研究稍晚,1984年由中科院的有关所开始研究,“七五”期间列入国家科委攻关项目[4]。1987年以来,我国进行了

稀土在畜牧养殖中的应用研究,结果表明,稀土在养殖业中的应用是可行的,能够提高动物的生产性能。
目前,用于养殖业的稀土主要是无机稀土(氯化稀土、硝酸稀土、碳酸稀土)及有机络合稀土(维生素C稀土、柠檬酸稀土)。两者都可促进畜禽的生长,减少死淘率,提高免疫力,而不会对肉品质产生不良的影响。杨志强(1991)试验表明,日粮中添加50mg/kg硫酸铈和100、200、250mg/kg硝酸稀土对一月龄以后的肉用仔鸡不仅有明显的促生长作用,而且在提高饲料报酬和屠宰率方面也有良好效果。李淑红等人[6]用硝酸稀土饲喂泌乳奶牛的试验表明,在日粮中添加一定剂量的稀土即可提高奶牛的产奶量,也可增加牛乳的乳脂率和比重。而且,添加稀土的试验组奶牛在日常管理中,对乳房炎及胃肠道疾病的抵抗力也有一定的增强。刘祥银等人[7在育肥猪日粮中添加100mg/kg及125mg/kg的CA-稀土,结果表明CA-稀土可提高了日增重和产肉量,降低了饲养成本,具有明显的经济效益。农七师农科院于1993年用RCT-3有机稀土0.01%和0.02%两个浓度对京白杂种老龄蛋鸡进行试验结果表明:0.01%组产蛋率71.80%,0.02%组产蛋率74.38%,对照组68.00%。两个处理组分别提高3.80%和6.18%(p<0.05),投入产出比分别为1∶32和1∶26,经济效益令人满意。
2稀土元素的作用机理
2.1对Ca2+代谢的影响
大量的实验证明,细胞增殖时细胞质中钙浓度增加,并且需要补充外源性钙离子,稀土离子能改变表皮细胞膜表面的钙离子通道,促进钙离子内流[8]。将稀土元素La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb注射到小鼠,随注射量的增大,Ca2+在器官中的浓度也提高,说明稀土元素能使动物体中钙浓度提高[9]。另外,腹腔注射低浓度的稀土以后能显著增强肝脏内Ca2+-ATp酶的活性,Ca2+-ATp酶属于p类型的ATp酶,它为维持正确、有效的细胞内稳定Ca2+浓度起着非常重要的作用[10]。
2.2对酶系统活性的影响
稀土是一类有益和辅助性营养元素,一方面参与动物体内物质代谢,另一方面对酶有不同程度的激活效应(尚磊等,1994)。在肉鸡日粮中添加150~300mg/kg的硝酸稀土肉鸡全血谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-pX)活性有不同程度的增加(杨志强等,1992)。朱家芹等表明,添加稀土可提高蚕体内过氧化氢酶、中肠组织的蛋白酶活性,促进过氧化氢分解,加强蛋白质的代谢,且稀土可与动物体内ATp形成络合物,抑制己糖的催化活性。邵红星等在鲤鱼饲料中添加100~200mg/kg稀土,结果表明,添加适量稀土可提高鲤鱼蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和过氧化氢酶活性,促进鱼体对营养物质的吸收。聂秀敏(1992)给大鼠注射稀土氯化物,其血清中生长激素(GH)水平显著提高,甲状腺激素T4水平明显降低,使动物产生明显的抗应激作用。此外稀土及其配合物能够刺激胰岛β-细胞释放胰岛素,从而控制血糖正常水平。邓汝温等(1981)报道了氯磺丙脲稀土配合物降血糖的实验。刘小雷(1997)报道,D860钆配合物具有降血糖作用。
2.3对自由基的调节
在正常条件下,自由基对机体起保护作用,体内也存在一整套抗氧化系统以清除多余的自由基。当清除能力不足时,多余的自由基会对机体产生一系列损害,而稀土在一定条件下可能成为有害自由基的清除剂。稀土中的Sm与腙及酰腙形成的配台物或Sm(Ⅲ)对有氧化作用的自由基O2-和OH-有消除作用,从而恢复了自由基代谢系统的平衡,使体内自由基维持较低的浓度。起到防止组织细胞衰老的功能[3]。王金胜等[11]发现,12mol/ml的铈离子可以大量清除由光辐射核黄素产生的超氧阴离子(O2-)。栗建林发现,10~20mg/l的LaCl3可明显清除温石棉诱导巨噬细胞(AM)产生的OH-和O2-,还可明显抑制氧化镍诱导AM产生的O2-[12]。稀土中的矿物质元素与饲料中的其他元素有协同作用,尤其是稀土对动物血中

的硒(Se)含量有增高趋势。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分,后者可以消除脂质过氧化物的毒性作用,防止细胞和亚细胞膜受过氧化物的破坏。稀土元素之所以能起到自由基清除剂的作用,还因为它能增强超氧化物歧化酶(SOD)活性。注射诱癌剂的小鼠连续饮用含稀土的水溶液后,体内SOD含量明显高于没饮用稀土水的小鼠,而脂质过氧化代谢产物丙二醛(MDA)含量则显著低于阳性对照组,与阴性对照组处于同一水平[13]。
2.4对遗传物质的影响
稀土元素能与DNA结合,一分子DNA约可结合700个稀土原子,也就是说1mg稀土可与8.03mgDNA结合[14]。稀土离子能明显降低DNA的解链温度,促进DNA的解链,有利于DNA的复制、转录及蛋白质的合成,从而促进细胞的分裂增殖;对RNA酶也有激活作用,可使RNA水解速度加快。Aramini.J.M.等研究表明,一定剂量的铈和钆可以促进DNA的前体胸腺嘧啶核苷酸渗入人的二倍体细胞,有促进人二倍体细胞DNA复制的作用[15]。崔明珍(1994)通过实验证实,在细胞遗传物质受损伤前后加入稀土都可起到保护作用。曾有消息报道,稀土螯合物当作生物学分子“剪刀”,能在短时间内有效地截断基因主体或致癌的目标基因。
2.5对微生物的作用
稀土能调节细菌生长,对细菌生长有调控作用。多数研究表明较高浓度的稀土离子(如Ld3+l×10-4~1×10-2mol/L)能抑制细菌生长,而较低浓度(M3+<1×10-5mol/L)则刺激细菌的生长。稀土有机复合物配合形式的不同对细菌生长有不同作用。例如腐植酸铈溶液及硝酸铈溶液能强烈抑制各菌株生长,而柠檬酸铈盐溶液则对大肠杆菌等6种菌有刺激生长作用。稀土可改善反刍动物瘤胃微生物区系,使瘤胃保持稳定的酸性环境,各种微生物比例达到理想状态,促进瘤胃对营养物质的有效利用,但高剂量的稀土可破坏瘤胃的缓冲体系,使瘤胃内环境发生异常变化。
3.稀土作为饲料添加剂的安全性
稀土矿多与钍和铀矿等放射性元素共存,故具有一定的放射性。在畜牧业中应用的稀土是除去放射性强的钍、铀等元素的盐类,而且稀土元素的天然放射性同位素丰度很低,半衰期很长,所以实际上放射性非常弱,远低于国家标准。饲料中添加稀土,经消化道吸收很少,而吸收的部分也主要沉积在骨骼中。何明渊等人[16]指出,饲喂稀土复合添加剂的情况下,肌肉中残留量为0.25~0.30mg/kg,脏器内残留最高为0.62~1.22mg/kg,按此标准计算,若每天每人食用肉类lkg,其摄入稀土量仅为0.30mg,加之其它食品摄入的稀土元素量也远低于人体耐受量(12~120mg/d),对人体健康无任何不良影响。刘茂玲等[17]实验表明,肉鸡屠宰前8天停喂稀土饲料添加剂,屠宰时肌肉中的稀土含量又恢复到未添加时的水平。总之,在饲料中添加适量的稀土作添加剂是安全可行的,不会对人及环境及水域造成污染。刘玉等[18]报道,在雄性小鼠日粮中分别添加200mg/kg和800mg/kg稀土元素铈,雄性小鼠的精子畸形率显著高于对照组,且与摄入剂量和时间呈依赖性关系,小鼠睾丸重也略有下降。Meyer[19]研究报道,镧离子可以使血睾屏障功能失调,打破生精周期,它还可穿过血睾屏障,进入睾丸内部,对睾丸间质细胞和生精细胞产生毒害作用,影响睾丸间质分泌睾酮。因而在繁殖动物中,稀土元素要慎用。
4稀土作为饲料添加剂在应用中存在的问题
稀土吸附性强,在与饲料混合时极易吸附在饲料表面,不易与饲料混合均匀,在配料前应先将稀土与定量滑石粉充分混匀,使稀土被滑石粉包裹成细小颗粒,然后再送入混合机与饲料混合。也可用喷洒法,将稀土先溶于水,再喷入饲料中。
目前对稀土作用机理的研究主要集中在稀土复合添加剂,而其中具体是哪一种或哪几种元素或几种元素的互作效应在起作用还不得而知。这对稀土饲料添加剂生产的标准化、最佳饲喂量的确定都需加大研究力度


5小结
稀土作为饲料添加剂,可有效地促进动物生产,改善饲料效率,提高经济效益。我国是世界上轻稀土矿重要的生产国,分布广、蕴藏量大、产量高。而且稀土价格低于其它微量元素,比各类促生长物质价格相对低得多,如能充分开发利用这一资源,必将取得良好的社会和经济效益。

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