家禽日粮电解质平衡研究进展

   日期:2020-03-26     来源:互联网    作者:admin    浏览:6    评论:0    
核心提示:矿物元素在动物营养中处于重要地位。通过国内外众多学者的研究,人们已对多种矿物质元素,如常量元素钙、磷、钠、钾、氯等功能特
矿物元素在动物营养中处于重要地位。通过国内外众多学者的研究,人们已对多种矿物质元素,如常量元素钙、磷、钠、钾、氯等功能特性有了比较系统的了解,但对日粮不同矿物质离子的互作平衡间的研究还有待于进一步的发展和探索。
目前研究证实,日粮中矿物质离子及其平衡极大的影响家禽体内的酸碱平衡,进而影响家禽体内各种酶的活性与正常生理机能,从而影响了家禽的生产性能。在生物体液中,正电荷的总量必须等于负电荷的总量,体液是电中性的。细胞外液中主要的阳离子是Na+,主要的阴离于是Cl-和HCO3-。如果Cl-上升,而阳离子并未相应增加,则HCO3一浓度广降,导致血液pH值下降。Mongin(1981)提出日粮电解质平衡(DEB=Na++K+,-CI-mmol/kg)这个概念来研究饲粮离子平衡(cation-anionbalanc,)对家禽体液酸碱平衡的影响,此后日粮电解质平衡这一表示方法被越来越多的学者所接纳采用。
1家禽体内酸碱平衡
1.1家禽体内酸碱平衡的含义
家禽的代谢活动必须在具有适宜酸碱度的体液内环境中进行。体液酸碱度的相对稳定,是维持内环境稳定的主要因素之一。正常情况下,尽管机体经常摄取一些酸性或碱性的食物,在代谢过程中不断生成酸胜或碱性物质,但体液的酸碱度依靠体内缓冲体系和调节功能仍能维持稳定。维持血液pH的稳定的过程称为“酸碱平衡”。pH的相对稳定是靠体内各种缓冲系统(存在于细胞内外),以及肺和肾的调节实现的。许多致病因素可引起酸碱平衡失调称为“酸碱平衡障碍(或紊乱)。
1.2酸碱平衡的调节
机体缓冲体系主要为碳酸-碳酸盐缓冲体系,其为主要的缓冲体系(Robin等,1969),可缓冲本系统以外的各种酸类和碱类。非碳酸盐缓冲系统包括血浆蛋白缓冲对、磷酸盐缓冲对、氧合血红蛋白缓冲对和血红蛋白缓冲对等。它们可以缓冲包括重碳酸盐和碳酸在内的各种酸类和碱类。
动物机体呼吸系统和肾对维持长期氢离子浓度稳定起到重要作用。机体代谢过程中产酸最多的酸性物质是碳酸,其主要为糖、脂肪和蛋白质在分解代谢中氧化的最终产物CO2与水结合生成。碳酸分解并释放氢离子,叶通过肺排出二氧化碳以调节酸产量。而蛋白质分解代谢产生的硫酸、磷酸和尿酸,糖酵解生成的甘油酸、丙酮酸、乳酸、β-羟了酸和乙酰乙酸等均不能变成气体由肺呼出,而只能通过肾由尿排出。体内代谢过程中也可产生碱性物质,如氨基酸脱氨基所产生的氨等,但机体碱生成量与酸相比则少得多。
机体大量组织细胞内液也是酸碱平衡的缓冲池。细胞的缓冲作用主要是通过离子交换进行的,如H+-K+,H+-Na+,Na+-K+交换以维持电中性。如细胞外液氢离子浓度增加时,氢离于弥散入细胞内,而细胞内钾离子则逸出细胞外。所以酸中毒时,往往伴随高钾。CI--HCO3一的交换也很重要,因为氯离子是可自由交换的阴离子,当HCO3一升高时,它的排泄只能由Cl-HCO3一的交换来完成。
上述各调节因素共同作用以维持体内的酸碱平衡,但是在作用时间上和作用强度上是有差别的。血液缓冲系统反应迅速,但缓冲作用不能持久;肺的调节效能最大,缓冲作用于30min时达到最高峰;细胞的缓冲能力虽较强,但约3-4h后才发挥作用;肾的调节作用更慢,常在数小时后起作用,3-4d才达到高峰,对排出非挥发酸及保留碳酸氢钢有重要作用。当进入血液的酸或碱过多,超过机体的调节能力,就会发生酸中毒或碱中毒(ButcherandMile,1993)。
1.3酸碱平衡的重要意义和作用
pH值是机体酸碱平衡状况的常用指标。家禽正常细胞外液pH值在7.40左右,大约有0.5pH单位的上下波动。pH值极限值为7.0-7.7齐顺章,19

90)。只有将pH值控制在狭小范围内,机体代谢才会正常。因为体内成千上万种酶蛋白构型与pH值密切相关。其活性依赖于pH值,更重要的事,pH值影响膜通透性和整个器官的功能。衡量禽类体内酸碱平衡状况的指标还有碳酸氢根离子浓度、二氧化碳分压、碱剩余(baseexcess,BE)等。
酸碱平衡影响到机体代谢的正常运行,进而影响到家禽正常生理机能和生产性能。如骨骼的钙化受体液酸碱平衡的影响。鸡缺钾时,骨骼钙化不全,这可能是低钾导致酸碱平衡失常和细胞体酸中毒引起的。蛋壳的形成过程对酸碱平衡很敏感,Mongin(1968)曾对这一问题作过详细综述。他指出,蛋壳形成是一个产酸的过程。子宫粘膜细胞分泌碳酸氢根和钙离子到壳腺管腔形成蛋壳时,氢离子便转入血浆,使血液pH值降低,酸碱平衡发生变化。酸碱平衡的变化也可以影响腿疾的发生率,但酸碱平衡的变化不是影响腿疾发生率的主要原因(Leach等,1965,1972)。
2家禽日粮电解质平衡
在营养学中,电解质指那些在代谢过程中稳定不变的阴阳离子。日粮中各种阴阳离子的比例应适当。人们已详细研究孤立阴阳离子对酸碱平衡的影响。Hurwiz等(1973)。Riddle(1975)、Halley等(1988)。Ruiz-Lopez(1993)都认为氯能降低血液pH值,而且氯对血液酸碱平衡影响最大。而Keshavarz(1994)认为H2pO4一对血液酸碱平衡的酸化能力比Cl一的效果要强,而且排列出这些酸性阴离子相对酸性分别为:H2pO4->Cl->SO42->HpO42-。Ruiz-opez(1993)在对雏鸡酸碱平衡效果的研究中指出HpO42一对酸碱平衡无影响。Junquira(1984)在产蛋鸡研究中指出,日粮磷水平增加虽然能够提高血浆磷浓度,但不能引起pH变化。Ruiz-Lopez认为HpO42一添加不能改变血液酸碱平衡指标的部分原因可能是因为HpO42一的缓冲能力。磷酸的pK2(7.12)在生理pH值范围内,每摩尔HpO42一有缓冲0.35摩尔氢离子的潜力。在这些试验中用确定的阴离子代替碳酸根的潜在负面影响可能已被磷酸盐的缓冲能力充分抵消,以至无法观测到酸碱平衡指标的变化。增加日粮中阳离子Na+、K+可引起pH碱化。
在早期的研究中,Neshem等(1964)和Mellieres、Forbes(1965)研究证明阳离子如Na+、K+唯常紧密地与阴离子SO42一互作。增加日粮阴离子浓度对生长的抑制可破日粮中的Na+、K十抵消。反之,添加Na+、K+引起生长受抑可被Cl一的添加所阻止。Cohen等(1974)对产蛋母鸡的研究证明日粮阴阳离子平衡对家禽生长及生产性能的影响可归因于日粮钠、钾、氯对血液酸碱平衡的影响有互作。Mongin等(1973)以DEB为-20~40mmol/100g的9种合成日粮进行研究,发现血浆碳酸氢根浓度与DEB呈线性关系。Halley等(1982)指出pH、碱储随日粮阴离子含量增加呈线性下降。一直到阳离子与阴离子之比为1.6:1。Keshavarz(1994)指出阴离子对生产性能和蛋壳品质上的不利影响能被碱性盐碳酸氢钾、碳酸氢钠所改善。这些结果表明,在研究日粮中离子对酸碱平衡的影响时,不应孤立的考虑它们。
在研究阴阳离子的互作效果中,对钾、钠、氯3种矿物质离子尚无争议,但对如何表示和是否还需考虑其它离子的影响仍无一致意见。Mongin提出的日粮电解质平衡模式(DEB=Na++K+-Cl—mmol/kg)的一个重要前提就是将日粮中的Ca2++Mg2+-SO42-H2pO4—一HpO42一作为内源性产量处理。齐广海(1980)认为,实际上这并非在所有情况下都合适。—些学者提出了日粮中离子平衡的几种表示方法:①日粮电解质平衡:DEB=Na++K+-CI—mmol/kg(Mongin,198

1,各种动物);②未测定阴离子:DUA=Na++K++Ca2+-Cl-mmol/kg(patien-de等,1987,各种动物);③阳离子与阴离子的当量比:C/A=则(Na++K++Ca2++Mg2+)/(Cl--SO42-)mmol/kg(Melliere,等,1966,鸡)④酸碱毫当量:Meq=(Na++K++Ca2+)-(Cl-+SO42-)mmol/kg(Summers,1996,鸡);⑤其它方法:Na+/Cl—,Cl-/(Na++K+)或(K++Cl—)/Na+mmol/kg(吊于明等,1977,鸡)。
Mongin(1981)认为,对于酸碱平衡实际上只有Na+、K+、Cl一这3种离子起决定性作用,因而提出了在日粮阴阳离子平衡研究中得到广泛应用的模式DEB=NO++K+-Cl—mmol/kg。
2.1DEB模式的建构
2.1.1(An-Cat)in+H+endo-(An-Cat)out+BE=0
式中:(An-Cat)in——摄入的阴离子与阳离子之差。即机体酸的净摄入量;
 H+endo——内源酸的产量,主要由蛋白质的代谢产生;
 (An-Cat)out——是尿中阴阳离子的差,即酸的净排出量,酸碱平衡还涉及到
第4个因素,即碱储的改变量(base-xcess,BE)。
该式表示,当机体酸的净摄入量加上内源酸产量不等于酸的净排出量时,则机体调整体内碱储的量,以保持机体的酸碱平衡状态。
2.1.2BE=(An-Cat)out-(An-Cat)in一H+endo
动物体摄入的固定阴阳离子比例直接受日粮中所含阴阳离子浓度的影响。这样,我们可以通过控制日粮中固定阴阳离子的比例,使碱储的改变量尽可能等于零,以维持酸碱平衡,达到控制家禽生产性能的目的。
Mongin认为对于酸碱平衡实际上只有Na+、K+、Cl一这3种离于起决定性作用,Meq可作为内源酸产量。
综上所述便将日粮电解质平衡值与体液酸碱平衡之间的关系联系起来。
当然对此表示方法目前仍存在争议,但在目前尚无进一步实践基础建立理论否定Mongin(1981)的日粮电解质平衡理论时,仍广泛使用此平衡关系表达式。
2。2 日粮DEB的调节
根据Mongin(1980)与Austic(1981)的建议,日粮电解质平衡值的调节可通过添加CaCl2、KHCO3来调节。在配制饲粮时,一方面要注意满足矿物质的营养需要,另一方面要考虑饲粮电解质平衡。
2.3日粮DEB值(mmol/kg)的计算方法
例如,一个肉用仔鸡饲粮含Na+0.18%、K+0.65%、10.20%。计算该饲粮DEB(mmol/kg)的步骤如下。
日粮中Na+、K+、Cl-分别乘106以转化成每千克饲粮中的毫克数,然后分别除以各自原子量,再分别乘以各自化合价,得
Na+:0.18%×106/23.0=78.3mmol/kg;
K+:0.65%×106/39.1=166.4mmol/kg;
Cl—:0.20%×106/35.5=56.4mmol/kg;
DEB= Na++K+-Cl一=78.3+166.4-56.4=188.3mmol/kg。
3电解质平衡对家禽生产性能、蛋壳质量、腿疾等方面的影响
3.1电解质平衡对家禽生长发育的影响
陈海燕(1997)对AA肉仔鸡的研究发现添加0.7%的碳酸氢钠使饲粮DEB从对照组119增至209mmol/kg时,仔鸡日增重提高46.5%;相反,若添加1.7%CaCl2使饲粮DEB降为一55mmol/kg时,仔鸡日增重减低26.8%。Johnson等(1985)认为对于鸡,饲粮DEB值过低(<188mmol

/kg)或过高(>300mmol/kg),都会导致仔鸡增重减慢。Karunakewa等(1986,1988)报道,当DEB值在150-300mmol/kg范围内,对1-2日龄肉鸡生长速度不产生明显影响。这些结果表明,在动物体内过酸过碱情况下,大多数代谢过程不是用于生产,而是用于酸碱平衡的调节。为使动物能够正常生长发育和保持最佳生产性能,必须保证词粮中较佳的电解质平衡。Mongin(1981)提出,鸡最适DEB值为250mmol/kg。Oviedo-Rondon和Murakmi(2001)提出,1-21日龄肉仔鸡最佳DEB为246-264mmol/kg。21-42日龄肉仔鸡最佳DEB为249-261mmol/kg。
3.2电解质平衡对蛋壳质量的影响
Stevenson(1983)报道,饲粮DEB值在137-245mmol/kg范围内不影响产蛋性能,但当饲粮DEB值过低(68mmol/kg)或过高(296mmol/kg)时,蛋壳变薄(Vogt等,1983)。Hughes(1998)也观察到饲粮DEB值过低(8和33mmol/kg)或过高(319和418mmol/kg)均会降低蛋鸡的采食量和产蛋水平。郭容富等(2000)认为,由于蛋壳形成,产蛋鸡血液pH值发生变化,二氧化碳在钙化中由蛋壳腺释放,导致血液pH值下降。二氧化碳转化成碳酸。碳酸形成碳酸氢根和氢离子,导致酸过载,在蛋壳形成中干扰碳酸钙的形成,降低蛋壳品质和产蛋量。因而可通过日粮电解质平衡的调节改变血液酸碱平衡,达到提高蛋壳质量的目的。
3.3电解质平衡对腿病的影响(TD胜骨软骨发育异常)
Mongin和Sanveur(1977)和Leach和Nesheim(1972)研究证明血液碳酸氢根浓度与TD发病率强烈相关。Halley等(1987)改变日粮几种矿物元素浓度后观察到TD发病率与碱剩相关。Sauveur等(1978)报道,随饲粮DEB由一200mmol/kg增加到400mmol/kg,TD发病率从大于20%降至小于3%。尽管对日粮电解质平衡的研究较多,但是其影响TD发生的机制至今不明。
王尧春(1999)认为日粮电解质平衡可能通过影响钙的代谢而起作用。Sauveur和Mongin(1978)提出,代谢性酸中毒导致TD发病率升高,其原因可能是由于肝中VD3转化为25-(OH)VD3的量减少,进而影响钙的吸收和代谢,但该假设未得到证实。
以上主要阐述了日粮电解质平衡与血液酸碱平衡的关系、作用机理及国内外学者的研究进展,讨论了日粮中木同DEB值对家禽生长、蛋壳质量、腿病等方面的影响。必须指出的是,应用或研究DEB的影响时,其绝对量必须满足最低需要量,且不超过中毒量。否则,造成的不良影响会明显超过DEB平衡调整的益处,这也可能使许多研究结果不一致的原因之一。

 
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