第七章
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第七章 矿物元素与动物营养. 本章要点 矿物元素的主要 生理功能 、 典型缺乏症。 第一节 概述 第二节 常量元素 第三节 微量元素. 第一节 概 述. 一、动物的必需矿物元素 (一)动物必需元素的概念 在动物体内具有确切生理功能和代谢作 用,缺乏会导致缺乏症和相应的生化变 化,补给相应的元素缺乏症即可消失 。. (二)动物必需元素种类 (22 种 ). Ca 、 P 、 K 、 Na 、 CI 、 Mg 、 S ; Fe 、 Zn 、 Cu 、 Mn 、 I 、 Se 、 Co 、 Mo 、 Cr 、 F 、 Ni 、 Si 等.

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第七章 矿物元素与动物营养

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第七章矿物元素与动物营养

本章要点

矿物元素的主要生理功能、典型缺乏症。

第一节 概述

第二节 常量元素

第三节 微量元素


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第一节 概 述

一、动物的必需矿物元素

(一)动物必需元素的概念

在动物体内具有确切生理功能和代谢作

用,缺乏会导致缺乏症和相应的生化变

化,补给相应的元素缺乏症即可消失。


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(二)动物必需元素种类(22种)

Ca、P、K、Na、CI、Mg、S;

Fe、Zn、Cu、Mn、I、Se、

Co、Mo、Cr、F、Ni、Si等


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(三)常量元素和微量元素

1.常量元素:

体内含量≥0.01%,Ca、P、K、Na、CI、Mg、S;

其中Ca、P、Na、CI动物常感缺乏,一般反刍动物还需补S,牛春季大量采食幼嫩青草需补Mg。


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2.微量元素:

体内含量<0.01%,

Fe、Zn、Cu、Mn、I、Se、Co、Mo、

Cr 、F、Ni、Si、Sn、V、As等。

前6种单胃动物常感缺乏,反刍动物常

需补Co。

锶(Sr)、Li、Ba、Br、B等为动物所必

需,有争议。


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表7-1 动物体内某些必需矿物元素含量

常量元素体内浓度(%) 微量元素体内浓度(mg/kg)

钙1.50铁20 -80

磷1.00锌10 -50

钾0.20铜1 - 5.0

钠0.16锰0.2 - 0.5

氯0.11碘0.3 - 0.6

硫0.15钴0.02- 0.1

镁0.04钼1.0 - 4.0

硒1.7

铬0.08


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不同动物体内矿物元素含量

常量元素(%) 微量元素(mg/kg)

CaPNaKCIS MgFeZnCuMnI SeCo

猪1.11 0.71 0.16 0.25 0.15 0.04 90 25 25 0.20

鸡1.50 0.80 0.12 0.11 0.06 0.15 0.03 40 35 1.3 0.4 0.25

牛1.20 0.70 0.14 0.10 0.17 0.15 0.05 50 20 5.0 0.3 0.43 <0.04

绵羊 2.00 1.10 0.13 0.17 0.11 0.10 0.06 78 26 5.3 0.4 0.20 0.01

人1.80 1.00 0.15 0.35 0.15 0.25 0.05 74 28 1.7 0.3 0.40 0.30


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二、矿物元素的一般功能

(一)构成动物体组织的重要组成成分

如 Ca、P、Mg是骨骼牙齿主要成分;

(二)调节、催化体内生化反应和激活剂

如 H、E和某些Vit的成分;

(三)维持体液的渗透压和酸碱平衡

如 NaHCO3/H2CO3

(四)维持神经、肌肉的兴奋性

Na+、K+使兴奋性提高,Ca++、Mg++降低兴奋性;

(五)畜禽产品的组成成分


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矿物元素在体内的动态平衡

肌肉、骨骼

消化道

血液

软组织器官

尿、

体表

产品(奶蛋等)


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三、矿物元素利用率

(一)净利用率

矿物元素在体内收支平衡为基础,测定两组矿物质沉积量:

(B2-B1)/(I2-I1)×100%

(二)相对利用率

以动物效应为标识,用待测元素的效应与所选含同样元素的标准物效应比较。


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(三)净吸收率

(I-C1+C0)/I × 100%,

区分内外源,采用同位素进行。


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第二节 常量元素

一、钙与磷

二、镁

三、钾、钠和氯

四、硫


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一、钙与磷

(一)钙、磷在动物体内的分布

含量最高,Ca+P为活重的1-2%,体内矿物元素总量的3/4。

Ca的99%、P的75%-85%存于骨骼牙齿。软骨组织中也丰富,其余Ca主要存于细胞外液。P除骨骼、牙齿外,分布各组织器官的细胞和血液。


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骨骼牙齿中Ca、P存在形式:

1.非晶型化合物 Ca3(PO4)2、CaCO3、

Mg3(PO4)2

2.结晶羟基磷灰石 Ca10(PO4 )6 (OH)2


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不同动物Ca的代谢(g)

动物年龄体重摄入吸收内源粪Ca 内源尿Ca 总粪Ca 存积Ca 分解Ca

(kg)

猪 15周 35 11 4.7 1.45 0.11 7.8 13.3 10.2

绵羊 6月 30 2.65 1.3 0.85 0.05 2.2 2.4 2.03

牛 5周 50 5.8 5.3 0.5 0.01 1.12 15.0 10.3

牛 14周 380 26.6 9.6 6.46 微量 23.46


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(二)钙Ca、P主要生理功能

1.骨骼、牙齿的主要成分:骨组织中灰分25%;骨骼灰分中钙36%,磷18%。骨骼是动物体钙、磷贮备库,并调节血液中钙、磷水平。

2. Ca的其他功能:

①激活多种酶:凝血;

②维持正常的神经与肌肉兴奋性,血钙下降,神经、肌肉 兴奋性增强,严重时发生抽搐;

③体液调节,改变生物膜通透性;

④促进胰岛素、儿茶酚胺、肾上腺皮质固醇、甚至唾液分泌;

⑤产蛋、泌乳。


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3.P的其他作用:

①参与体内能量代谢;

②促进营养物质的吸收;

③保证生物膜的完整;

④构成DNA、RNA和一些酶的成分。


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(三)影响Ca、P吸收利用的因素

1.消化道酸性环境利于Ca、P吸收:

无机Ca、P主要在小肠前端以离子吸收,有机P主要在小肠后端吸收。若消化道pH过高,溶解的Ca、P也会结合成不溶性磷酸三钙。胃酸分泌不足,Ca、P吸收减少。

2.饲料中Ca、P比例:

Ca、P供给充足,比例不当会严重影响吸收利用;

生长动物钙、磷比1-1.5∶1为宜,产蛋鸡4-6∶1。

3.VitD促进对钙、磷的吸收与利用,并起着调节钙、磷比例平衡的作用。


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4.钙、磷来源不同,其利用率不同:

(1)植物中磷1/3-2/3是植酸磷(六磷酸环已酯),利用率:猪20-60%,鸡30%甚至更低。

有效磷含量=总磷含量-植酸磷含量 或

有效磷含量=总磷含量×30%

可利用P%=无机P+植物来源P×30%

植酸磷与Ca、Mg、Cu、Mn、Fe、Zn等离子生成稳定络合物,影响消化吸收。

  • 瘤胃微生物可分泌植酸酶,可利用植酸磷。马、兔植酸磷利用率高于猪、禽。


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(2)植物中草酸、FA等与Ca结合成草酸钙、钙皂等不溶物,降低钙利用率。

(3)动物性饲料Ca、P利用率较高。

猪、禽对无机磷利用率较高,70%以上。

在配制日粮时,动物性饲料中的P和无机P视为有效磷,其总磷的含量即为有效磷的量。


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例:

一种大麦含总磷0.33%,植酸磷0.16%。一

种肉骨粉含总磷4.7%。此大麦和肉骨粉的

有效磷含量各为多少?

大麦有效磷含量:0.33%-0.16%=0.17%

肉骨粉有效磷含量:4.7%


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5.过多的Fe、Pb、Mn、Al等与磷酸根形成不溶性盐,影响磷吸收;过多的Fe、Zn等降低Ca的吸收、利用。

6.人蛋白质摄入量明显影响尿钙排出,摄入增加,尿钙排出随之增加。

7.日粮Ca、P↑,Ca吸收利用率↓。

8.不同生理阶段利用率不同。

如妊娠和泌乳期、产蛋期等Ca、P利用率高;年龄↑,Ca、P利用率↓。


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(四)钙、磷缺乏和过多

1.钙、磷缺乏症

轻者,异嗜癖;严重者,骨骼病变。

(1)佝偻病:

幼龄动物骨骼发育不良,钙化不全,骨骼软弱无力,由于体重的压力,骨骺变粗,关节肿大,骨骼弯曲变形,表现为肋骨与肋软骨结合部位有念珠状突起,四肢畸形,呈“O”或“X”形,弓背;鸡龙骨“S”形。


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佝偻病


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(2)骨质疏松症:

成年动物。骨中矿物元素含量正常,只是绝对总量减

少。一是骨基质蛋白质合成障碍,减少矿物沉积,骨

绝对总量减少;一是长期低钙摄入,代谢功能减弱,

骨总灰分减少强度降低。

(3)骨软化症:

成年动物。Ca、P、VD3缺乏或不平衡,高产动物(奶

蛋等)过多动用骨中矿物引起。


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(4)母畜产后瘫痪:

高产奶牛因缺Ca引起内分泌异常。分娩后

产奶对Ca需要突然增加,甲状旁腺素、降

钙素分泌不能适应这种突然变化引起瘫痪。

(5)鸡产薄壳蛋、软壳蛋,破损率增加


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2.钙、磷过多

(1)Ca过多,会阻碍P、Zn、Mn、Fe、I等吸收;

(2)Ca与FA结合成钙皂排出,降低脂肪的吸收率;

(3)P过多, Ca、Mg等吸收利用率下降。


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(五)钙、磷的来源和供给

  • 谷物及其副产品(如糠麸)及油饼类富含P,缺钙,但其中1/3~2/3为植酸磷。

  • 幼嫩茎叶含Ca较高,豆科牧草Ca较其他牧草丰富,随成熟,Ca↓,其中P也较丰富。藁秆、块根茎含P低。

  • 动物常感不足,以矿物质饲料补充。


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二、镁

(一)体内的分布

占骨灰分0.5~0.7%。占体重0.04~0.05%。存于所有组织。其中70%骨中,其余在细胞的内和外液,其浓度细胞内大于外。蛋壳中含少量。


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(二)生理功能和缺乏症

1.生理功能:

(1)骨骼牙齿结构物质:磷酸盐、碳酸盐

(2)许多酶的必需辅助因子,起着活化酶的作用

(如焦磷酸酶、磷酸转移酶、胆碱脂酶、ATP酶、

肽酶等),参与多种代谢(如糖、蛋白质、脂肪、能

量代谢、高能键断裂等)。

(3)维持神经、肌肉兴奋性:抑制神经肌肉兴奋性

(4)DNA、RNA、蛋白质合成


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2.缺乏症:

不足,血Mg↓,神经、肌肉兴奋性↑。

严重者发生痉挛、抽搐等症状。牛缺镁

痉挛症为缺镁典型症状。


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(三)镁的来源与供给

饲料含有丰富的Mg

牛在春季大量采食幼嫩青草可以引起缺镁痉挛症(草痉挛)。应注意补镁。

过多:降低采食量,引起腹泻等。


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三、钾、钠和氯

维持细胞内、外液渗透压和酸碱平衡,控制

水代谢起重要作用,各自又有特殊的作用。

(一)钾

1.分布

钾约占活体重0.2%,主要K+形式存于胞内。


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2.生理功能与缺乏:

(1)维持细胞内渗透压,保持细胞容积,维持酸碱平衡:维持胞内渗透压和酸碱平衡主要阳离子。

(2)通过细胞对Glc的吸收影响CHO代谢;

(3)维持神经、肌肉的兴奋性和心血管的正常功能。K↑,神经、肌肉兴奋性↑。

此外,K+对细胞分裂过程具有特殊作用。

缺钾,神经、肌肉的兴奋性降低,全身肌肉软弱,步态不稳,心电图异常。


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2.来源与供给:

  • 饲料含丰富的钾,日粮一般不会缺乏。

  • 下痢动物,因钾的损失,引起体内渗透压和酸碱平衡的失调。


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(二)钠和氯

1.分布与生理功能:

(1)Na

约占体重0.15%-0.25%,大部分在细胞外液。

①维持体液渗透压和酸碱平衡、调节体液容量:

参与水代谢、体温调节;

②维持正常神经肌肉兴奋性和神经冲动的传递:

不足则神经、肌肉的兴奋性降低;

③钠由唾液入瘤胃,防止瘤胃过酸:

以碳酸氢钠的形式。


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(2)氯

主要分布细胞外液。血中以NaCl存在,在胃

液中以HCl存在。

主要生理功能:

①维持细胞外液渗透压;

②胃酸的形成,保证胃蛋白酶所必需的pH,有

助于营养物质的溶解与消化。杀菌作用。


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2.来源与供给:

  • 饲料钠氯量常不能满足需要。食盐是主要来源,还有调味增进采食量的作用。

  • 缺乏症:长期摄取不足,动物活力下降、食欲减退、精神不振;生长缓慢、发育停止;成年动物体重下降;奶牛被毛逆立、体重和泌乳量下降。

    3.食盐量过多:中毒


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四、硫

(一)分布与生理功能

1.分布:

体内含硫0.15%,分布全身细胞。大部分以有机物存于毛、蹄、角、爪、羽毛的角蛋白。几乎所有体蛋白都含硫AA(Met、Cys等),许多H也有含硫AA。

硫胺素、生物素、含硫粘多糖、硫酸软骨素、硫酸粘液素及谷胱甘肽等重要活性物质都含硫。


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2.生理功能:

  • 合成各种含S蛋白质、激素;

  • 硫胺素参与碳水化合物的代谢;

  • 粘多糖参与胶原和结缔组织代谢等。


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(二)来源与供给:

饲料中硫往往不能满足需要:

1.单胃动物补含硫AA满足需要。含硫AA和含硫Vit满足需要时,不会表现缺硫。

2.反刍动物不易缺乏。

反刍动物使用NPN,易出现硫不足,可补无机硫,满足消化道微生物合成含硫有机物需要。


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缺硫影响微生物对CF消化和瘤胃VFA比例,日粮N:S比10-14∶1为宜。高产奶牛日粮S应为DM的0.23%-0.26%。

3.高产毛反刍动物注意补S,单胃动物要补含硫AA。

含硫AA不足单胃动物日粮中补无机S,可改善生长发育和生产性能。


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第三节 微量元素

一、铁

二、锌

三、铜

四、锰

五、硒

六、碘

七、钴


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一、铁

  • 含量与分布30-70mg/kg 60-70%于Hb、2- 20%肌红蛋白

  • 贮存器官 肝、脾、骨髓

  • 生理功能

    参与载体组成、转运和贮存营养素:

    参与物质代谢:CHO代谢酶类

    生理防卫机能:转铁蛋白、乳铁蛋白


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铁的吸收和代谢

  • 吸收部位 十二指肠、胃

  • 代谢Hb

  • 排泄粪

  • 缺乏贫血


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二、锌

  • 含量与分布10-100mg/kg

    骨骼肌50-60%、骨骼30%

  • 生理功能

    参与体内酶组成:200多种

    维持上皮细胞和被毛的正常形态、

    生长和健康:胱氨酸、粘多糖

    维持激素的正常作用:胰岛素

    维持生物膜的结构和机能:


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吸收代谢

  • 吸收非反刍 小肠、反刍 真胃小肠

  • 代谢肝

  • 排泄胆汁、胰液其他消化液

  • 缺乏 皮肤不完全角质化


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三、铜

  • 含量与分布2-3mg/kg 肌肉 肝

  • 生理功能

    金属酶组成部分:细胞色素氧化酶

    维持铁的正常代谢:Hb、红细胞成熟

    参与骨的形成:骨细胞、胶原、弹性蛋白


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Cu的吸收代谢

  • 吸收消化道各段(主要小肠) 铜蓝蛋白

  • 代谢肝

    肝细胞的Cu形成含Cu巯基His三甲基内盐再到酶

  • 缺乏

    贫血低色素小红细胞性贫血、正常色素或正常红

    细胞性贫血、低色素和大红细胞性贫血;

    骨折、骨畸形


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四、锰

  • 含量分布0.2-0.3mg/kg 骨、肝、肾、胰

  • 吸收 十二指肠

  • 代谢 经肝通过胆汁和胰腺分泌排出

  • 缺乏 滑腱症禽类,胫骨和跖骨之间的关节肿大畸

    形胫骨扭向弯曲,长骨增厚缩短,腓

    肠肌腱滑出骨突,严重者不愿走动、

    不能站立、甚至死亡

  • 过量生长受阻,贫血,胃肠道损伤


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五、硒

  • 含量分布0.05-0.2mg/kg 肌肉、肝、肾

  • Se结合蛋白质

  • 营养功能 参与谷胱甘肽过氧化物酶组成

  • 吸收十二指肠、空肠、回肠

  • 缺乏和过量

    肌肉营养不良或白肌病:

    渗出性素质:

    胰腺纤维变性:

    繁殖性能:


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六、碘

  • 含量分布0.2-0.3mg/kg 全身都有,

    70- 80%甲状腺

  • 生理功能

    参与甲状腺组成,调节代谢维持体内热平衡

  • 吸收消化道各部位

  • 排泄尿液

  • 缺乏 甲状腺肿


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七、钴

  • 含量分布 均匀 有机钴

  • 生理功能参与构成B12

  • 排泄 尿液、胆汁

  • 缺乏贫血


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八、钼

  • 含量分布1.5mg/kg

  • 生理功能黄嘌呤氧化酶或脱氢酶、醛氧化酶和亚硫酸盐氧化酶等的成分,参加体内氧化还原反应

  • 排泄 肾、胆汁、产品


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九、氟

  • 分布 骨、牙齿

  • 生理功能 保护牙齿,预防骨质疏松症

  • 过量


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十、铬

  • 分布分布广

  • 生理功能与尼克酸、甘氨酸、谷氨酸、胱氨酸

    形成有机螯合物,有类似胰岛素的生

    物活性,调节三大物质代谢;抗应激

  • 排泄尿、胆、毛、汗

  • 缺乏胰岛素升高,生长受阻

  • 过量接触性皮炎、鼻中隔溃疡或穿孔


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十一、其他微量元素


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复习思考题

一、问答题:

1.矿物元素的一般作用有哪些?

2.为什么日粮中钙、磷满足了动物的需要,有时还会出现钙、磷缺乏症?

二、画表:

列出各种矿物元素的主要作用、缺乏症以及与其他养分的主要关系。


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