肉羊鈣需要量及估測(cè)方法研究進(jìn)展

紀(jì)守坤，刁其玉，姜成鋼，李艷玲，屠 焰，許貴善，鄧凱東

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081）

我國(guó)已成為世界養(yǎng)羊大國(guó)，肉羊養(yǎng)殖在我國(guó)畜牧業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。目前大多數(shù)草原牧場(chǎng)的載畜量已經(jīng)過(guò)飽和，為了保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡，肉羊的舍飼或半舍飼已經(jīng)成為廣大農(nóng)、牧區(qū)和禁牧區(qū)域的主要養(yǎng)殖方式。肉羊圈養(yǎng)后在客觀上必需滿(mǎn)足其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要，才有可能產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在羊的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)方面，我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)借鑒國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有制定出我國(guó)統(tǒng)一的肉羊營(yíng)養(yǎng)需要量的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，這在一定程度上導(dǎo)致了我國(guó)肉羊飼養(yǎng)的粗放性和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不合理供給，使我國(guó)優(yōu)良的種質(zhì)潛力不能得到有效發(fā)揮，同時(shí)也加劇了一些潛在養(yǎng)殖問(wèn)題發(fā)生的可能性。所以隨著我國(guó)肉羊養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展和規(guī)模化、集約化飼養(yǎng)的需要，建立符合我國(guó)自身的肉羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的需求日益迫切。

鈣在動(dòng)物生長(zhǎng)和生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，是制定飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中重點(diǎn)考慮的因素之一。鈣是骨骼和牙齒的主要結(jié)構(gòu)物質(zhì)，機(jī)體內(nèi)的鈣98%～99%存在于骨骼和牙齒中，鈣與骨骼的生長(zhǎng)和健康密切相關(guān)，骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育狀況也是評(píng)定肉羊產(chǎn)肉性能的重要指標(biāo)之一，所以鈣對(duì)肉羊生產(chǎn)有著重要的作用[1]。動(dòng)物體液中的鈣在特定酶的活性、神經(jīng)興奮性、細(xì)胞膜的通透性和血液凝固等諸多方面上都具有重要作用，因此，飼料中鈣缺乏或過(guò)量都會(huì)對(duì)家畜生長(zhǎng)、生產(chǎn)和健康產(chǎn)生重大影響。制定肉羊鈣需要量的標(biāo)準(zhǔn)，首先要解決肉羊鈣需要量研究方法問(wèn)題。本文綜述了常用的鈣需要量的研究方法，以期為生產(chǎn)實(shí)踐提供依據(jù)。

1 動(dòng)物鈣需要量的研究方法

1.1 濃度梯度試驗(yàn)法

梯度飼養(yǎng)法通常是在飼糧本身含有量的基礎(chǔ)上，添加不等梯度的供試元素，形成日糧供試元素含量在一定范圍的梯度（此梯度范圍可根據(jù)已有研究成果和本地生產(chǎn)實(shí)踐確定），按單項(xiàng)或綜合反應(yīng)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)和生產(chǎn)性能及健康狀況的觀測(cè)，判定最佳補(bǔ)加量，即定為需要量，同時(shí)可以推斷出最低需要量。在最佳需要量的判定上主要采用比較不同供試元素水平對(duì)特定敏感指標(biāo)（存留率、體增重、單位體重飼料消耗、脛骨鈣含量、脛骨強(qiáng)度、血清鈣含量、血液堿性磷酸酶活性等）的影響，在不同水平中找出對(duì)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)最有利的添加量，即為需要量，但此種判定方法較粗略，只能在所設(shè)的不同梯度中選擇最優(yōu)添加量；或經(jīng)過(guò)梯度飼養(yǎng)試驗(yàn)，建立以特定敏感指標(biāo)為依變量，供試元素水平為自變量的回歸關(guān)系，根據(jù)實(shí)際情況由回歸關(guān)系式求出最大或最小值，即可確定供試元素的最佳需要量，此種方法也是比較簡(jiǎn)單有效的營(yíng)養(yǎng)需要測(cè)定方法，在我國(guó)也被大多數(shù)研究者所采納。

蔣宗勇等通過(guò)研究6個(gè)不同水平鈣添加量對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能、骨骼和血清有關(guān)指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)在所設(shè)的6個(gè)水平中，當(dāng)日糧含鈣0.74%時(shí)最有利于7～22 kg仔豬生長(zhǎng)，因此認(rèn)為7～22 kg仔豬鈣的需要量為0.74%，這與NRC（1998）推薦的10～20 kg仔豬鈣需要量為0.70%相似[2]。王金榮等通過(guò)設(shè)立5個(gè)不同鈣水平和4個(gè)不同磷水平飼喂肉雞，以脛骨灰分和脛骨強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立脛骨灰分、脛骨強(qiáng)度與日糧中鈣磷含量的回歸關(guān)系模型，計(jì)算得出1～3周齡肉雞鈣的最佳需要量分別為0.98%和1.06%，這個(gè)結(jié)論與NRC（1994）的推薦量1.00%相一致[3]。

1.2 析因法

析因法是以營(yíng)養(yǎng)素在動(dòng)物體內(nèi)的代謝機(jī)理為基礎(chǔ)的方法，其將動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)素的凈需要量分解為維持需要量（內(nèi)源損失）和生產(chǎn)需要量，然后根據(jù)營(yíng)養(yǎng)素的生物學(xué)利用率將需要量公式化，從而可以確定不同體重和不同生產(chǎn)水平動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要量。析因法測(cè)得的是一個(gè)將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供給量、組織的沉積量和動(dòng)物生產(chǎn)水平聯(lián)系起來(lái)的動(dòng)態(tài)需要量模型，根據(jù)動(dòng)物不同的生產(chǎn)水平便可以推算出其合適的營(yíng)養(yǎng)需要量。

大量研究證明，析因法是一個(gè)準(zhǔn)確可靠并有實(shí)用價(jià)值的方法，在研究人與動(dòng)物的能量、蛋白質(zhì)、氨基酸的利用和需要上，該方法已經(jīng)很成熟[4]。但由于礦物質(zhì)交互作用的復(fù)雜性、內(nèi)源性礦物質(zhì)的影響及試驗(yàn)成本等原因，我國(guó)利用析因法在礦物質(zhì)的需要量測(cè)定上研究報(bào)道較少。利用析因法測(cè)定礦物質(zhì)的需要量是比較容易地計(jì)算出總利用量與表觀吸收率、存留量等之間的數(shù)量關(guān)系和總利用率，且在確定總需要量時(shí)，不僅可隨生產(chǎn)強(qiáng)度、不同生產(chǎn)內(nèi)容改變而變化，還可以隨總利用率的變化而變化，研究表明，對(duì)于 Ca、P、Mg、Na、K、Se、Zn、Mn和Fe等礦物質(zhì)元素的需要量，常采用析因法。對(duì)于諸如S、Cu和I等微量元素，由于動(dòng)物體內(nèi)代謝過(guò)程非常復(fù)雜，其需要量更多地依賴(lài)于功能性模型預(yù)測(cè)。

鈣在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮著重要作用，也是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)上考慮最多的礦物質(zhì)之一，但對(duì)鈣的需要量，公式的推導(dǎo)存在著一定的分歧。一般認(rèn)為，當(dāng)飼喂不含鈣的日糧時(shí)，動(dòng)物排出的鈣量即為內(nèi)源鈣排出量，也就是維持需要量，但在實(shí)際試驗(yàn)操作中這種方法具有一定難度和不可操作性，原因是無(wú)鈣日糧難以得到；飼喂無(wú)鈣日糧時(shí)，由于飼料中不含鈣而導(dǎo)致的內(nèi)源鈣含量發(fā)生變化即機(jī)體在鈣缺乏時(shí)會(huì)減少鈣的排出；很難用無(wú)鈣日糧較長(zhǎng)時(shí)間飼喂動(dòng)物。所以在試驗(yàn)中常利用鈣的采食量和排出量的回歸關(guān)系外推到鈣的進(jìn)食量為零即可得到維持需要量。

NRC（2007）也認(rèn)為綿羊和山羊鈣的維持需要量與干物質(zhì)采食量有關(guān)，見(jiàn)式（1）：

其中，DMI為干物質(zhì)采食量，kg；0.400為鈣的表觀吸收率。

而ARC（1980）則認(rèn)為，鈣的維持需要量可以依據(jù)內(nèi)源損失量每天16mg·kg-1體重來(lái)確定，即鈣的維持需要量與動(dòng)物體重有關(guān)。有學(xué)者提出生長(zhǎng)牛的鈣的維持需要量可以用15.4mg·kg-1體重來(lái)計(jì)算。所以在具體試驗(yàn)中，有必要先對(duì)鈣的維持需要量進(jìn)行相關(guān)性分析再確定所要使用的維持需要量公式。

生產(chǎn)需要量是動(dòng)物在形成產(chǎn)品過(guò)程中用于機(jī)體體內(nèi)沉積或沉積于動(dòng)物產(chǎn)品中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量，在動(dòng)物鈣的生產(chǎn)需要量上，大量文獻(xiàn)的觀點(diǎn)相似。ARC（1980）和 NRC（1985）認(rèn)為，羔羊空腹體重每增加1 kg需要鈣11 g攝入，而AFRC（1991）提出要把羔羊的體成熟情況考慮在內(nèi)，因?yàn)殡S著羔羊體成熟骨骼生長(zhǎng)速度降低對(duì)鈣的需求也會(huì)相應(yīng)減少，NRC（2007）采納了此觀點(diǎn)并對(duì)此前的公式進(jìn)行了修正見(jiàn)式（2）：

其中DMI為干物質(zhì)采食量，g·d-1；ADG為日增重，kg；MW為成熟體重，kg；BW為實(shí)際體重，kg；0.68為鈣的吸收率。

在生長(zhǎng)期的牛上AFRC（1991）也采取了相似的公式，見(jiàn)式（3）：

其中MW為成熟體重，kg；BW為實(shí)際體重，kg；ADG為日增重，kg。

2 經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方法估測(cè)鈣需要量

平衡實(shí)驗(yàn)、消化代謝實(shí)驗(yàn)和比較屠宰實(shí)驗(yàn)作為常用的研究方法也常用于鈣需要量的測(cè)定中，這些實(shí)驗(yàn)?zāi)転殁}需要量的確定提供部分?jǐn)?shù)據(jù)，有時(shí)也作為營(yíng)養(yǎng)需要量結(jié)果合適與否的驗(yàn)證方法。

2.1 平衡實(shí)驗(yàn)

研究營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)食入量與排泄、沉積或產(chǎn)品間的數(shù)量平衡關(guān)系的實(shí)驗(yàn)稱(chēng)為平衡實(shí)驗(yàn)。平衡實(shí)驗(yàn)一般用于估測(cè)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量和飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，也可用來(lái)對(duì)動(dòng)物體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)平衡情況做判定。研究認(rèn)為，動(dòng)物鈣需要量可用平衡實(shí)驗(yàn)測(cè)定，并認(rèn)為幼齡動(dòng)物鈣在骨骼中的沉積十分強(qiáng)烈，沉積的速度隨年齡的增長(zhǎng)而減弱；對(duì)青年反芻動(dòng)物，表現(xiàn)為鈣的正平衡，即沉積大于消溶（體內(nèi)蓄積鈣被動(dòng)員而最終排出體外）；而成年反芻動(dòng)物則兩者接近平衡[5]。泌乳初期，乳中排出的鈣量多于消化道吸收的鈣，當(dāng)鈣的攝入量不足時(shí)，鈣元素處于負(fù)平衡，消溶可能大于沉積。

2.2 消化代謝實(shí)驗(yàn)

消化代謝實(shí)驗(yàn)是以測(cè)得飼料養(yǎng)分的消化率和利用率為目的的實(shí)驗(yàn)。在消化率和利用率測(cè)定中，全收糞法是最常用的方法。全收糞法是指在試驗(yàn)過(guò)程中收集動(dòng)物的飼料樣品和所有的糞便，測(cè)得飼料養(yǎng)分的消化率，鈣的消化率就可通過(guò)式（4）計(jì)算：

在消化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再增加尿液的收集，測(cè)定尿中排泄的鈣即為鈣的代謝實(shí)驗(yàn)，鈣的代謝率計(jì)算機(jī)見(jiàn)式（5）：

這里得到的數(shù)據(jù)是鈣的表觀消化率，在真消化率測(cè)定中還要扣除內(nèi)源鈣，其方程見(jiàn)式（6）：

同時(shí)也要注意收集糞便的天數(shù)以偶數(shù)天為宜，以避免動(dòng)物排糞不穩(wěn)定帶來(lái)的誤差。

全收糞法是一種比較經(jīng)典而且比較準(zhǔn)確的方法，對(duì)其他測(cè)定消化率的方法起到了標(biāo)尺的作用，但工作量大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力是該法最大的缺點(diǎn)。

2.3 比較屠宰實(shí)驗(yàn)

比較屠宰實(shí)驗(yàn)常選取品種、性別等相同，年齡、體重等相似的動(dòng)物，設(shè)定不同梯度的飼料喂量，在試驗(yàn)開(kāi)始、中間和結(jié)束時(shí)分別屠宰動(dòng)物，分析動(dòng)物體組織在試驗(yàn)過(guò)程中的變化，測(cè)定出鈣的沉積劑量，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模苑Q(chēng)為比較屠宰實(shí)驗(yàn)。比較屠宰試驗(yàn)直接測(cè)定動(dòng)物組織中鈣的客觀沉積量，可以用于比較不同處理之間對(duì)動(dòng)物機(jī)體成分和沉積效率的影響，也是鈣的凈需要量測(cè)定的有效方法，通過(guò)比較屠宰實(shí)驗(yàn)一般可在生長(zhǎng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上獲得更多更詳細(xì)的資料[6]。

3 樣品中鈣含量分析技術(shù)

3.1 樣品前處理

對(duì)樣品的前處理主要有干法灰化法、濕法消解法和微波消解法（GB/T5009-2003）[7]。干法灰化法是將樣品在高溫爐（550±20℃）中灰化后用鹽酸硝酸混合酸溶解制得分解液的方法。干法灰化法的主要優(yōu)點(diǎn)是處理的試樣量可以很大，且試劑的污染可以被減少到最低程度，但灰化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使其在試驗(yàn)中的應(yīng)用受到很大限制；濕法消解法是將樣品在硝酸中消煮除去有機(jī)物而制得分解液的方法。濕法消解法所用的高氯酸是易爆危險(xiǎn)試劑，消煮過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，該法在鈣含量測(cè)定試驗(yàn)中較少使用。微波消解法是一種新興的方法，是利用微波消解儀產(chǎn)生的高能微波快速去除樣品中有機(jī)物的方法，該法對(duì)樣品消解快，樣品處理時(shí)間短，所需樣品量小，所用試劑少，污染少，測(cè)定時(shí)可獲得較高的準(zhǔn)確度和精密度。寇志華等通過(guò)對(duì)奶粉中鈣含量測(cè)定，認(rèn)為這3種方法都能保證結(jié)果的準(zhǔn)確有效，但一般大批量的樣品采用干法灰化法，而對(duì)于零星加急的樣品采用微波消解法，濕法消解法由于對(duì)環(huán)境的污染較大而很少采用[8]。

3.2 高錳酸鉀滴定法

高錳酸鉀滴定法是將試樣中的有機(jī)物破壞，使鈣成為溶于水的離子，在溶液中加入草酸銨溶液，使鈣生成草酸鈣白色沉淀，然后用硫酸溶液溶解草酸鈣，根據(jù)草酸根和鈣的恒定比例關(guān)系，再用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定游離的草酸根離子，根據(jù)高錳酸鉀的用量來(lái)計(jì)算鈣含量的方法[9]。該方法是實(shí)驗(yàn)室最常用的鈣含量測(cè)定方法，測(cè)定結(jié)果較準(zhǔn)確，但測(cè)定一個(gè)樣品一般需要兩天時(shí)間，并且高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液易發(fā)生變化，需要不斷標(biāo)定，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力又不易處理大批試樣[10]。

3.3 EDTA絡(luò)合滴定法

EDTA絡(luò)合滴定法是將試樣有機(jī)物破壞，使鈣成為溶于水的離子，用三乙醇胺、乙醇胺、鹽酸羥胺和淀粉溶液消除干擾離子的影響，在堿性溶液中，以鈣黃綠素為指示劑用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液絡(luò)合滴定鈣而測(cè)得鈣含量的方法[7]。傳統(tǒng)的EDTA絡(luò)合滴定法因其成分復(fù)雜，通常含色素，使其終點(diǎn)較難判斷，重現(xiàn)性差，測(cè)定結(jié)果偏差相對(duì)較大而在試驗(yàn)測(cè)定中很少使用[11]。

3.4 原子吸收法

原子吸收法全稱(chēng)為原子吸收光譜分析法（AAS），是一種基于光源（空心陰極燈）輻射出具有鈣元素特征譜線光波，當(dāng)光波通過(guò)試樣所產(chǎn)生的原子蒸汽時(shí)，被蒸汽中鈣元素的基態(tài)原子所吸收，根據(jù)輻射光強(qiáng)度減弱的程度，求出試樣中待測(cè)鈣元素含量的方法[7]。劉紅云等通過(guò)對(duì)飼料中鈣含量的測(cè)定，認(rèn)為采用高錳酸鉀滴定法、EDTA絡(luò)合滴定法和原子吸收法3種方法測(cè)定結(jié)果基本一致，但原子吸收法具有結(jié)果準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，可避免高錳酸鉀法的繁瑣費(fèi)時(shí)，又顯著高于EDTA絡(luò)合滴定法的準(zhǔn)確度[12]。

4 小結(jié)

鈣是動(dòng)物體所必須的最重要的礦物元素之一，我國(guó)已經(jīng)對(duì)家禽、豬、奶牛等開(kāi)展了鈣需要量的試驗(yàn)研究，并提出了相關(guān)的推薦量標(biāo)準(zhǔn)；肉羊的蛋白質(zhì)和能量需要量研究也比較深入；而肉羊鈣的需要量的試驗(yàn)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。作為世界養(yǎng)羊大國(guó)，肉羊養(yǎng)殖在我國(guó)畜牧業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。研究鈣的需要量和其他營(yíng)養(yǎng)素的需要量同樣重要，開(kāi)展羊的礦物元素需要量研究是迫在眉睫的課題。

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