随着对畜禽营养代谢理论和日粮平衡技术的深入研究,在充分考虑日粮能量蛋白平衡、氨基酸平衡(理想蛋白模式)和钙磷平衡后,日粮电解质平衡 (electrolyte balance)的重要性逐渐得到研究者的重视。对于电解质平衡的深入研究,将有助于提高畜禽对营养物质的利用,充分发挥畜禽的生长和生产潜能,了解一些代谢性疾病的发生机制和解决途径。从而通过合理的日粮电解质平衡技术,配制优质平衡饲料。
一、电解质平衡概念和计算
1. 概念
动物机体电解质平衡是指动物体摄入水及各种无机盐类,同时又不断地排出一定量的水和电解质,使动物体内各种体液之间保持一种动态的平衡,以维持正常的生理功能。日粮电解质平衡(Dietary electryte balance,DEB)又被称为日粮阴阳离子平衡(Dietary cation-anion balance,DCAB)是指每公斤或每100克日粮干物质中所含主要阳离子(Na++K++Ca2++Mg2+)毫摩尔与主要阴离子 (Cl-+S2-+PO43-)毫摩尔之差。其含义有两层,即日粮中各种离子的含量及这些离子之间的比例关系。日粮电解质平衡是维持机体电解质平衡的主要条件。
2. 日粮电解质平衡计算公式
日粮电解质平衡的概念被提出以后,各国学者先后提出了各种不同的计算公式,其中较有影响的见下表。
表日粮离子平衡的研究公式
研究者日粮电解质平衡计算公式
Mellier和ForbesC/A=(Na+K+Ca+Mg)/(H2PO4+HPO4+Cl+SO4)
Camin等A/C=(Cl+P+S)/(Na+K+Ca+Mg)
Cohen等Na/Cl
Sauveur和MonginNa+K+Cl、Na/Cl和(Na+K)/Cl
Sauveur和MonginCl/(Na+K)或(Na+K)/Cl
Nelson等EC=mEq[(Na+K+Ca+Mg)- (H2PO4+HPO4+Cl+SO4) ]
MonginDEB(mEq)=Na+K-Cl
BlockDEB(mEq)=Na+K-Cl-S
PatioencedUA=(Na+K+Mg+Ca)-(Cl+P+S)
SummersDEB(mEq)=Ca+Na+K-Cl-S
单纯依靠日粮电解质平衡值来评定饲料电解质好坏存在一定的不足。这是因为通过这些公式得出的结果只是某几种常量元素电荷之差,而没有分析日粮中每种离子的浓度是否满足动物的最低需要量或者其中任何一种的绝对含量是否超过中毒剂量。有时离子的不足或过量造成的对动物的有害影响比它们的比例失衡更严重。同时,这些公式仅考虑日粮中无机离子的浓度,而没有考虑其吸收率和利用率,不能反映无机离子被利用,即实际参与动物机体离子平衡的比例,所以保证这些公式有效的前提条件是:各种电解质含量适宜,提供形式一致。
因为日粮中主要的固定阳离子是Na+和K+,主要阴离子是Cl-,它们三者相互作用,对维持机体渗透压和PH值起主要作用,所以仅对日粮中的一价离子计算电解质平衡值,具有一定的理论基础(即 DEB(mEq)=Na++K+-Cl-),同时,该公式简单、实用,因此在实际中得到了广泛应用。
计算DEB是计算电荷的摩尔数,而不是原子的摩尔数,所以必须将日粮中每种元素的百分比换算成毫克当量数(mEq),换算方法如下:
以Na+ mEq的计算为例:
首先,将钠的百分含量乘以10000,换算成每千克日粮中钠的mg数;
第二,将计算结果乘以钠的化合价+1;
第三,将上述结果除以钠的原子量,即得每千克日粮钠的毫克当量数(mEq)。
为了计算方便,可先计算某元素的转化系数。转化系数=10000×该元素化合价÷原子量。日粮中常量元素的转化系数分别为(单位:mEq/kg):Na 435;K 256;Cl 282。计算mEq时只要将该种离子的百分含量乘以该种元素的转化系数即可(刘庆华,2001)。
二、日粮电解质平衡对家禽营养代谢的作用机制
通过长期进化,动物机体形成复杂的电解质平衡调节机制,以维持体内的酸碱平衡、渗透压平衡。电解质平衡通过对体内酸碱平衡的影响而发挥作用,而酸碱平衡状态又是通过对体内微环境的pH值的影响改变机体的营养代谢,同时体内某些酶又以电解质离子钾、钠、钙和镁等作为辅因子,电解质是酶正常的催化活性必不可少的成分。所以,日粮离子水平及其平衡值的变化,可以改变体内的酸碱状态,影响动物体内消化酶活性,机体环境适宜时,各种酶处于高活性状态,对饲料中养分利用率提高,提高饲料消化利用率和采食量,反之,日粮电解质不平衡,在一定范围内,机体可以通过自身调节作用来维持内环境平衡,但如果超出调节范围,机体正常平衡状态就会被破坏,各种酶和激素的活性就会降低,养分利用率和采食量随之下降。
日粮电解质平衡还会影响氨基酸的平衡。研究表明,细胞内高浓度的钾离子是细胞内核糖体保持蛋白质合成过程所必需的。在日粮中添加高水平的钠和钾的可代谢盐或有机酸盐,能降低精氨酸和赖氨酸间的颉抗作用,这是因为在赖氨酸与精氨酸的拮抗作用中,高赖氨酸影响精氨酸酶活性,从而使精氨酸分解增加,而金属阳离子可以提高赖氨酸氧化分解过程中L—赖氨酸—a—酮戊二酸还原酶的活性,从而使过量的赖氨酸部分分解,使赖氨酸与精氨酸比例趋于平衡。
三、日粮电解质平衡对家禽的影响
1. 电解质平衡对家禽生长的影响
作为影响动物生长性能的主要因素之一,日粮离子平衡状况与动物的生长性能密切相关。使用天然日粮或纯合日粮进行的试验证实,一般当日粮 (Na++K+-Cl-)为250mEq/kg时,家禽生长性能最佳。DEB过低(<180 mEq/kg)或过高(>300 mEq/kg)都会导致42日龄肉仔鸡增重降低,但是也有些研究结果显示,肉用仔鸡0~3周龄的日粮DEB最佳值为204mEq/kg,3~6周龄为 180mEq/kgm,6~7周龄为140mEq/kg。Pesti等(1999)研究发现,为得到最大的增重和最佳的饲料转化率,日粮中氯化钠的添加量为4g/kg。Rondon等(2000)研究表明,1~7日龄肉鸡的最大体增重所需的钠离子和氯离子分别为2.6g/kg和2.9g/kg,最佳饲料转化率所需的钠离子和氯离子分别为2.9 g/kg,和2.8 g/kg,最佳日粮离子平衡范围是DEB为250~252 mEq/kg。Murakami等(2001)对21~42日龄的肉鸡的钠和氯离子的需要量进行了研究,结果表明,钠离子的需要量为1.5 g/kg,而氯离子的需要量为2.3 g/kg,肉鸡最佳生长性能的日粮DEB值为249~261 mEq/kg。陈继军等(2002)的结果表明,肉仔鸡DEB在155~300mmol/kg范围内,增重和饲料转化率无较大差异;肉仔鸡获得最大增重所需DEB还受饲粮钙水平的影响,当饲粮含钙0.95%时,最佳DEB为215mg/kg;而当饲粮含钙1.38%时,DEB为174mmol/kg增重最大。丁角立等(1994)研究了饲粮电解平衡对肉仔鸡生长的影响,0~21、22~42、43~49日龄基础饲粮DEB分别为229 mEq/kg、209 mEq/kg、186 mEq/kg,以NaHCO3和无水CaCl2将上述三阶段肉仔鸡饲粮DEB分别调整为150mEq/kg、176mEq/kg、137mEq/kg,结果49日龄鸡平均体重比基础饲粮组提高7%。吴跃明等(1997)将肉鸡日粮电解质平衡值119由改变为209 mEq/kg和-55 mEq/kg,日增重分别增加46.5%和-26.8%。综合考虑,一般认为肉鸡饲料的电解质平衡值适宜量为150 mEq/kg~250 mEq/kg,而且随着肉鸡日龄增加有下降趋势,氯和钠的含量相等或氯含量略高于钠。
2. 电解质平衡对家禽生产的影响
2.1对产蛋性能的影响
大量研究表明,饲粮电解质平衡会影响血液中阴阳离子比例,从而影响蛋禽的产蛋性能。Hughes(1988)观察到,DEB过低(8和 33mmol/kg)或过高(319和418mmol/kg)都会降低蛋鸡的采食量和产蛋水平;饲粮含氯过多(2.13%,Hamilton 等,1980;0.75%~0.90%,Austic,1984)会严重降低鸡采食量和产蛋性能,不利于蛋壳钙化。也有试验证实,摄入高钠(0.52%) 低氯(<0.12%)的饲粮时,鸡采食量减少,产蛋率下降。Stevenson(1983)发现,DEB在137~245mEq/kg范围内,蛋鸡产蛋性能差异不大。霍启光等(1992)报道,饲粮钠占0.15%时,氯含量在0.15%~0.60%范围内65~72周龄蛋鸡的产蛋率、蛋重和饲料报酬差异不明显。一般规律显示,蛋禽的适宜生产日粮电解质平衡值在100~300mEq/kg之间。而且由于产蛋家禽处于成年期,机体内环境自我调节能力较强,可以忍受较严重的电解质失衡状态而不影响生产。
2.2 对蛋壳质量的影响
日粮电解质平衡是影响蛋壳质量的重要因素之一。在蛋壳形成过程中,受到日粮离子平衡及钙磷代谢等多种因素的影响。日粮中过量的氯使蛋壳的强度和厚度均显著降低。奥村纯市报道,在饮水中加入矿物质氯化钠250毫克、氯化钾40毫克,破裂蛋、软壳蛋增加一倍,在饮水中加入食盐200、400、600克/升,破蛋率从6.5%增加到10.4%、14.2%和18.9%,据报道,产蛋鸡以蛋壳强度和厚度为