饲料电解质平衡与动物营养

    饲料电解质平衡对动物的生长、发育和健康起着重要的作用，是与动物生长发育和代谢密切相关的一个重要因子。动物体内稳定的酸碱平衡，是维持动物蛋白质电荷和机体整体代谢功能的必要前提，但B粮中因饲料的组成成分不同，形成的电解质平衡度就不同，从而影响动物的营养物质代谢、健康及生产性能。

    1、饲粮电解质平衡的表示和计算方法

表示日粮离子平衡的方法有多种，如（表1）所列，其中日粮电解质平衡（dietary elec－trolyte balance，缩写 dEB）表示为日粮中主要明、阳离子是摩尔数与其化合价（电荷数）乘积（mEq）的总和，即dEB（dEq）＝（Na⁺＋K⁺＋2Ca⁺＋2Mg⁺）－（Cl^-＋2SO^2-₄十H₂PO₄^-＋2HPO^2-₄）

    但Mongin（1981）认为，对子酸碱平衡，实质上只有Na⁺、K⁺、CI^-三种高于起着决定性作用，并建议以Deb(Meq)＝ Na⁺＋K⁺－Cl^-作为饲粮电解质平衡的表示方法。这一方法在电解质平衡研究和生产应用中得到广泛采用（Johnson，1985）。关于饲粮dEB值（dEq／kg）的计算法，例如：一个仔猪饲粮含Na：0.15％、K：0.26％、Cl：0.15％，计算该饲粮dEB值（mEq/kg）的步骤如下：

表1、几种日粮由律质平衡的表示方法

    1）将饲粮中Na、K、Cl的含量分别乘以10⁶以转化成每千克们粮中的毫克数，然后分

别除以各自的原子量，再分别乘以各自的化合价，得

Na⁺：0.15％×10⁶＋23.01×=0.15×10⁴÷23.0＝0.15×435＝65.7（mEq/kg）

K^＋：0.26％×10⁶÷39.1×1＝0.26×10⁴÷39.1＝0.26×256＝66.6（mEq/kg）

Cl^-:0.15％×10⁶÷35.5×1＝0.15×10⁴=÷35.5=0.15×282=42.3(mEq/kg)

2)dEB＝Na⁺＋K⁺－Cl－＝65.7＋66.6一42.3＝90（mEq/kg）

    在第1）步的计算中，为了简化，可用元素的百分含量，直接乘以转换系数（表2）而得出各电解质对dEB的贡献值（mEq/kg）。

表2、计算饲根电解质平衡值（mEq/kg）所需要的原子量、化合价和转换系数

*:引自董国忠,2000

2、饲粮电解质平衡对营养物质代谢的影响

饲粮电解质平衡可影响饲粮中营养物质的消化吸收有重有的影响。在猪的研究中表明，猪采食玉米一豆粕型饲粮时，随着饲粮dEB值质代谢的影响增加，营养物质的消化率增加，dEB值在250～400mEq之间的营养物质消化率最高（表3）（Haydon，1990b）。

表3、猪饲粮电解质平衡对营养物质回肠末端消化率的影响

注：引自Haydon, 1990b

    在营养物质的代谢利用中，氨基酸代谢受饲粮电解质平衡影响很大。例如，饲粮电解质平衡可明显影响赖氨酸和精氨酸之间营养互作关系。畜禽饲粮中过量赖氨酸，导致血浆赖氨酸浓度升高，引起精氨酸浓度下降，这主要原因是：在赖氨酸与精氨酸的拮抗作用中，高赖氨酸增加精氨酸酶的活性，从而使精氨酸的分解增加；而Austic（1981）报道，碱性盐可提高赖氨酸氧化分解途径中的L一赖氨酸一α一酮戊二酸还原酶活性，从而使过量的赖氨酸得到部分分解，生理体液中的赖氨酸和精氨酸便趋于平衡；另外还有饲粮高氟低钾有利于赖氨酸在小肠中的吸收，从而加剧赖氨酸和精氨酸的桔抗作用，所以提高饲粮钾水平，有助于抑制高氟水平对赖氨酸吸收的促进作用。研究表明，在赖氨酸超量的鸡饲粮中添加钠和钾。鸡的增重速度得到改善，这种效果有时与补充精氨酸的效果相似；猪饲粮中添加销和钾，可使猪血浆和组织中的赖氨酸和精氨酸浓度恢复正常。

    饲粮电解质平衡对氮的沉积效率也产生影响。鸡、猪的氮沉积效率，都受饲粮电解质平衡的影响。当猪的玉米一大豆粕型饲粮dEB值从一50mEq/kg增至400mEq／kg时，存留氮占进食氮或吸收氮的比例呈直线增加（Hay一don,1990b）。黄瑞林等（2000）在猪的研究中也表明日粮中不同dEB值对粗蛋白质消化代谢影响较大（见表4）。粗蛋白质消化率以120mEq/Kg组（Ⅲ组）最高，达到87.11％。氮沉积以Ⅰ组（0组）最低，仅为6.75g／d，但Ⅲ组日粮的氮沉积最高。日粮中dEB值对于物质和有机物质消化率的影响差异不显著（P＞0.05），但Ⅲ组日粮的干物质和有机物质的消化率均达到了最高值。氨基酸消化率情况亦大致如此。除天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸和赖氨酸外，其他大部分的氨基酸的消化率，以日粮中维持较高DCAB值的试验组较高，尤其以 DCAB值为 120mEq/kg(Ⅲ)的试验组消化率最高。郑黎等（2000）在处于热应激的仔猪中也研究发现，提高电解质平行值时，可降低仔猪体内的PUN水平，改善一些与代谢有关的血液指标，从而影响了热应激下的代谢。Cloz（1991）的研究表明：电解质（K,Cl）对猪氮沉积影响的机制可能是通过影响动物体内主要离子排泻和沉积来实现，因为他研究发现，当日粮钾的浓度从0.1％上升到0.6％时，猪每天摄入K⁺提高4.8mEq/kg体重，摄入的钾有60％从尿中排出，并以减少尿中NH4⁺的排泄来平衡，从而在生产上可观察到氮沉积相应提高。

    3、饲粮电解质平衡对动物健康的影响

    酸碱平衡的破坏对机体的影响是广泛而深远的。在由日粮离子不平衡所引起的代谢性酸中毒条件下，猪的食欲和来食量下降（Yen等，1981；Patience等，1987a；Haydon等，   1990）；在长期性酸中毒条件下，哺乳动物血液PH值下降，骨密度降低（Whiting等，1981），尿Ca排泄增加，Ca平衡降低（Patience等，1997），进一步的研究表明，过量的Cl一损伤了猫（Chins等，1989）肾脏形成1.25－（OH）₂VD₃的能力，从而降低了Ca的吸收和利用，影响骨的发育、形成。Scott（1971）认为，严重的酸负荷（acid load）会降低N平衡。鸡缺钾时，骨骼钙化不全，这可能是由于低钾导致酸碱平衡失常和细胞内酸中毒所引起的。饲粮中氯化物（如赖氨酸盐酸盐或气化钙）含量过高会降低骨中灰分含量。Hulan等（1987）的研究表明饲粮中钠、钾水平影响肉鸡股骨发育不良(TD)的发生率。饲粮钙、氯水平也与TD的发生率有关，当日粮中钙、钠或钾含量升高，TD发生率下降；当饲粮钢水平较低时，只有同时提高钾与氯的含量，才能降低TD的发生率。另外有报道，当饲粮氯水平较高（0.36％）时，饲粮中高水平（0.65％）的有效磷，会导致肉用仔鸡TD发生率的显著增加。随着铜粮dEB值从一200mEq／kg增至400mEq/kg,TD发生率就从＞2O％降至＜3％（Ansic和Patience，1983）。Summers等（1994）认为赖氨酸、蛋氨酸使用量的增加，而豆饼的用量在减少，从而饲料中钾的水平下降，硫和氯的水平升高使日粮的meq平衡降低，肉鸡的腹水症发病率明显升高，但对料重比和增重没有影响。Owen等（1994）研究了日粮添加氢化钦使之成酸性或加入碳酸氢钠使日粮成碱性对腹水症发生率的影响。结果表明酸性日粮使死亡率略有增加，而碱性日粮则大大降低了腹水症的发生率。虽然目前的研究不能得出明确的结论，但至少可以表明日粮的电解质平衡可能与腹水症有关。

表4、日粮不同dEB但对营养物质消化代谢的影响

    日粮电解质平衡对奶牛的产乳热具有明显的影响。据报道，奶牛产犊前日粮富含阳离子（Na⁺＋K⁺＋CI^－＋2S^2-一449mEq/kg），产乳热发生率高达47.4％；在该日粮中加入阴离子，使dEB值至-172mEq/kg，产乳热发生率使降至零。在降低奶牛产犊前日粮dEB值（Na⁺＋K⁺一Cl^－＋2SO^2-₄＜0=的同时，提高钙的水平，显著降低了产乳热的发生率。当日粮钙水平更高时，预防产乳热的效果更好（Ender等，1971）。有研究表明，降低日粮的dEB值，

使小肠中钙的吸收率增加。

    4、饲粮电解质平衡对动物生产性能的影响

    Patience等（1987）观察到，给猪饲喂过量阴离子的饲粮（dEB为一85mEq/kg）时，生长速度下降。当饲粮的dEB值在0～341mEq／kg范围内时，猪的生产性能无明显差别。在赖氨酸不足的生长猪饲粮中，如果dEB值低（68mEq/kg），猪日增重低。原因可能是赖氨酸不足，机体蛋白质合成减少，饲粮中大部分含硫氨基酸因而未用于蛋白质合成而被氧化分解，产生较多的硫酸。在赖氨酸不足的饲粮中添加 NaHCO₃提高 dEB值后，猪的生长速度升高。蒋宗勇等（2000）在仔猪的研究中也表明，电解质在50－200mEq/kg之间时，处于高温状态下的仔猪的生产性能在各组间无差异，这与所检验的血液指标不符。说明电解质可能从微观上改善动物的健康状况，而不一定表现在宏观的生产性能，但这种改善作用不但能提高动物在特定环境下的抵抗能力，而且能弥补营养物质不平衡的缺陷，从而减少动物疾病的发生。这也可能与日根的其它营养组成有关，这方面的研究几乎未见报道，需要进一步深入。

饲粮电解质平衡对蛋壳质量可产生影响。蛋壳形成是一个产酸的过程。子宫粘膜细胞分泌 HCO-₃和 Ca²⁺到壳腺管腔形成蛋壳时，H^＋便转入血浆，使血液pH降低，酸碱平衡发生变化。研究报道，饲粮dEB值在137～245mEq/kg范围内不影响产蛋性能，但当饲粮dEB值过低（68mEq/kg）或过高（296mEq／kg）时，蛋壳变薄。Hughes（1988）也观察到，饲粮dEB值过低或过高，均会降低蛋鸡的来食量和产蛋水平。当 dEB值＞ 150mEq／kg时，随着dEB值升高，血液PH、HCO^-₃浓度和蛋壳厚度均上升（Hughes。1988）。将饲粮钾含量从外66％升至0.88％，可改善蛋壳质量（Anstic，1984）。但饲粮高氟水平，显著降低采食量、产蛋量和蛋壳品质。饲粮高磷水平，也会使蛋鸡血液中HCO^-₃浓度和蛋壳中矿物质含量降低。当饲粮中氟水平降低（＜0.12％＝，而钠水平较高（0.52％）时，蛋鸡采食量和产蛋率也降低，但鸡蛋比重和壳厚增大（Austic，1984）。

奶牛的产奶性能，也受日粮电解质平衡的影响。但由于奶牛的日粮组成和瘤胃微生物的影响，奶牛日粮电解平衡值的计算公式为：dEB（mEq）＝（ Na⁺＋K⁺）－（ Cl^-＋2SO^2-₄。根据Wheeler的研究的总结，当日粮dEB值约为100mEq/kg时，奶牛产奶量得到提高。奶牛分娩后短期内，日粮保持酸性有利于防止产乳热。但随着产奶量升高，代谢率增高，体内环境趋于酸性，日粮应从酸性变成高碱性。随着泌乳期的推进，产奶量逐渐下降，代谢率降低，日粮碱性应相应降低。据报道，泌乳期超过 100 d后，在奶牛日粮中添加N_aHCO₃已无多大作用。

    5、添加酸化剂对体内酸碱平衡和日粮电解质的影响

    饲粮中添加酸化剂，降低了饲粮的pH值和酸结合力，这是有利的一面；另一方面，添加的Cl一降低了dEB值，破坏了词粮原有的阴一阳离子平衡。添加 0.6％、  1.2％和2.4％的HCl使饲粮dEB值由194mp如降为135、72、－50mep/kg（冷向军，2000）。

    关于日根离子平衡对猪体内酸碱平衡的影响，已有较多研究报道（Yen等，1981；Pa-

tience等，1987a，1997）。针对体内酸碱平衡变化的趋势，动物体具有强大的调节能力，其中肾脏通过肾小管的重吸收作用（对HCO₃^-的重吸收）和分泌作用（泌H⁺和泌NH⁺₄）是一种重要方式。其结果是尿液变酸（H⁺增加），PH值下降，HCO^-₃浓度下降，NG⁺₄排泄量增加。Patience等（1997）、Golz等（1991）、Dai等（1991）均报道了不同日粮离子水平条件下机体的有关调节反应。冷向军（2000）也研究表明：2。4％HCl极显著地降低了尿液pH值（P＜0.01＝，尿中已无 HCO₃^-存在，Cl^一排泄量显著上升（ P＜0.01＝，氨N排泄量及氨N占总N的比例显著上升（ P＜0.05＝，尿素合成受到抑制，尿素N的排泄量及其占总N的比例显著下降，表明有代谢性酸中毒趋势发生。添加 l％NaHCO₃或柠檬酸储则具有与上述相反的趋势。在2.4％HCl中添加2.04％NaHCO₃或2.38％柠檬因销后，尿液pH值和尿中HCO^-₃排泄与对照组基本一致，表明2.4％ HCL给机体所造成的变“酸”趋势得到了缓和。尿液中的各项指标反应了机体进行酸碱平密调节的过程，而进行调节的最终结果，需通过血液指标得到反映。在Eidelsburger等（1993a）的试验中，添加1.4％HCl也诱导了代谢性酸中毒趋势发生。而这种股中毒趋势，可为添加NaHCO₃或柠檬酸钠缓解，从而保持体内酸碱平衡的稳定。单独添加1％ NaHCO₃或柠檬酸钠对体内酸碱平衡没有明显影响。

    6、不同来源的钠、钾、氯对日粮酸碱平衡和电解质的影响

    大多研究者采用CaCl₂（供CL^-）和NaH－CO₃（供Na⁺）来调节日根dEB值。而当用

HCl提供Cl^-时，尽管等克当量的HCl和CaCl₂所提供的Cl^-相等、但对饲料的酸柱性，对体内酸碱平衡的影响程度不同（冷向军，2000）；NaCO₃和柠檬酸钠的碱性也不同，与HCl的反应更是存在较大差异，两种碱性钠盐的差异，在生产性能上得到了一定程度的反映，单独添加或在2.4％HCl中添加，柠檬酸钠的作用效果均优于NaHCO₃。实际上，这牵涉到以dEB＝meq(Na⁺＋K⁺－Cl^-/kg来衡量日粮酸碱性的合理性和准确性循间播。不同来源的碱性钠盐、钾盐，不同形式的氯化物（不含Na，K）其作用效果不同，而这种差异在上式中得不到反应。这表明“征用”指标还存在不足之处，有待进一步完善。Mahan等（1996）以HCl形式添加0.05％和0.1％的Cl提高了仔猪生长，而正是Mahan的试验导致了NRC（1998）提高了5一10kg阶段仔猪对Cl的需要量。Mahan等（1999）进一步报道，在含Cl为0.2％的基础饲粮中添加纳0.5％ HCl（使总Cl为0.38％），在断奶后头2周愉极显著提高了21日龄断奶仔猪的日增重、N表现消化率和存留率（ P＜0.01）。以上的研究表吸对于早期断奶来说，仔猪胃切分泌不足。在满足Na、K需要量的条件下，适当提而Cl水平似乎更有利于仔猪生长。这同时表明NRC（1998）关于5一10kg阶段仔猪的Cl需要量仍无援离，但采用dEB为指标的话，则dEB应降低。这表明电解质的计算方法还值得推敲，有可能是不同的动物对电解质平衡值的计算方式要求不同，以后在这一方面可能是电解质研究方向的重点。

7、日粮离子平衡与机体酸碱平衡的关系

    日粮离子平衡对动物生产性能的影响是通过对酸碱平衡的影响而实现的。动物体的正常生命活动得要在一个稳定的内环境中进行，适宜的体液酸碱度是稳定内环抱的一个重要方面。体内酸碱平衡的失调，将影响酶的催化活性。膜的通透性和器官功能。出破平衡是指动物保持体液pH值恒定的趋势，Mongin（1981）提出的酸碱平衡数学模式反映了日粮离子平衡与机体酸碱平衡的直接关系：

          （ An－Cat）in＋H⁺endo- (An－Cat)out＋BE＝0

        式中（An－Cat）in，（An一Cat）out分别为摄入和排出（尿中）的阴阳离子之差，代表机体的净酸摄入量和净欧排出量。H⁺endo为内源产被量。主要由蛋白质代祖产生。如的H₂SO₄。（excess base）为碱贮，即血液中HCO^－₃浓度的改变量。此式的意义在于，净酸摄入量与内源酸产量之和应与原中净酸排出量等，若不等财，则机体透过调节血液碱贮（BE）使动物达到新的平衡状态。

    许多试验证明，日粮离子平衡影响动物体内的酸碱平衡。在猪的研究表明血浆HCO^-₃浓度随dEB增加两线性增加（低dEB条件下），但当dEB＞100meq/kg时，则血浆HCO^一₃浓度基本稳定，血液PH值也有类似变化规律（Pa－tience等，1987a）。当dEB在一200－＋400meq/KG之间时，家禽血浆HCO^一₃浓度随dEB增加而呈线性增加，血液pH值则呈“S”形上升（Mongin, 1981）。

    8．不同动物对日粮的电解质平衡的需求

    在动物体内过酸或过碱的情况下，大多数代谢过程不是用于产品生产，而是用于酸碱平衡的调节。为了使动物获得正常的生长发育和最佳的生产性能，必须保证饲粮较佳的电解质平衡。表4列举了一些研究所得出的最适dEB值。

关于仔猪日粮的适宜dEB值，不同研究者的报道有所不同。Patience（1987）发现日粮dEB在0－341meq/kg之间时仔猪的来食量和日增重基本一致。AustiC等（1983）、Chang和Seerley(1991）则认为dEB为100－300emp/kg和144－297meq/kg时，仔猪生长最佳。林映才（1996）报道5—10kg阶段仔猪日粮以225t和300meq／kg为宜，但在 100—400meq/kg范围内，日增重无显著差异（P＞0.05）。对于鸡,饲粮dEB值过低（＜18mEq／kg=或过高(＞  300mEq/kg)，都会导致仔鸡增重减慢（Johnso等，1985）。另外有报道，当饲粮中钠、钾、氯满足肉鸡最低需要量时，dEB值在150～300mEq／kg范围内，对 1～21日龄肉鸡的生长速度,不产生明显的影响。根据大量的报道可总结出，在奶牛的干奶期，一般在－75meqkg^－1。为了减少疾病的发生，应使dEB为负。在泌乳早期，当选用苜蓿占50％，使DCAD维持在200－300meq kg^-1DM之间；在泌乳中期，日粮应包含更多的粗饲料和很少的豆科植物，以保证dEB在100－200meq kg^－1DM之间。

表5、畜禽的最适饲粮电解质平衡值（nEq/kg）

    9、结语

    稳定的酸碱平衡，是维持动物蛋白质电行荷机体整体代谢功能的必要前提。酸碱平衡对动物生产性能、氮代谢、骨矿化程度、TD、蛋壳品质等均产生重要影响。饲粮缓冲剂可改变反刍动物发酵产物比例，从而影响其生产性能。各种缓冲体系具有防止动物短期内酸碱平衡紊乱的能力。饲粮成分对动物酸碱平衡状态具有复杂的影响，有机酸和不含硫氨基酸的彻底氧化，并不影响动物酸碱平衡状态，但含硫氨基酸和有机酸盐类的氧化，对动物酸碱平衡具有复杂影响。酸碱平衡与动物整体机能代谢密切相关，酸碱平衡的研究对动物健康和生产具有重要意义。合适的dEB值，有利于提高营养物质的利用率和动物的生产性能，有利于保持动物的健康。动物的生产目的不同，最适dEB值不同。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。但就电解质平衡值计算方式的准确性，影响动物电解质平衡的饲料、环境、生产等因素的研究仍需进一步深人，以便根据动物生产的需要得到更详细、准确的dEB。