微量元素锌在反刍动物生产中的应用

占今舜 周美玲

（扬州大学动物科学技术学院，江苏扬州 225009）

锌元素是动物生命活动的必需微量元素之一，是动物体内多种酶类的组成成分，参与体内一系列的生理过程。研究表明，锌是动物体内300多种酶的组分，参与蛋白质、碳水化合物、脂质和核苷酸的代谢，并且通过稳定细胞膜的分子结构来维持细胞和器官的完整性（Leggett，2012；Lowe等，2009）。因此，锌在动物生长发育、繁殖和免疫等方面具有重要的作用。当动物锌缺乏时，就会导致生长发育受阻、皮炎、采食量和繁殖性能下降等。

1 锌在体内的分布、吸收和代谢

锌广泛分布于动物机体组织器官，主要存在于肌肉和骨骼中，约占动物体中锌的90%。其次，分布于皮肤、毛发、肝脏、胃肠道以及胰腺等。血液中的锌主要存在于血浆、红细胞和白细胞中。存在于各组织器官细胞中的锌，由于与细胞成分结合紧密，不易分离，代谢较缓慢，当机体缺锌时不易被动员。而存在于血浆中的锌参与体内循环，因此含量较少。十二指肠末端和空肠是锌的主要吸收部位，大肠和胃几乎不吸收，而反刍动物的小肠、大肠和真胃均可以吸收，且对锌的吸收率为20%～40%（杨改青等，2011）。锌通过穿过小肠黏膜细胞顶膜进入细胞而被吸收，再经过小肠黏膜细胞基底膜进入血液。吸收后的锌主要沉积在肝脏、胰脏、脾脏，少量沉积在肌肉和脑中，之后大部分的锌被转运到骨中，其中锌在肝脏组织中代谢最快。日粮中未被吸收的锌和来自于唾液、肝脏、胰脏和肠黏膜细胞等向肠腔分泌的内源锌主要通过粪便排出体外，雄性动物的精液中也能排出大量的锌，而尿中排出的锌很少。当日粮缺乏锌时，锌的排出量就会减少（李晓颖等，2012）。

2 锌源

添加在动物饲料中的锌有两种形式，一种是无机锌，另外一种是有机锌。无机锌主要有氧化锌、硫酸锌等；有机锌则有丙酸锌、醋酸锌以及氨基酸螯合锌、酵母锌等。无机锌中氧化锌的生物利用率比较低，目前，饲料中以硫酸锌作为主要锌源。氯化锌生物利用率虽与硫酸锌相似，但其具有毒性及腐蚀性。现在有一种新的饲料级无机锌源——碱式氯化锌，其生物效价高于氧化锌和硫酸锌，且具有减少饲料中油脂、维生素和酶制剂等营养物质的损失的优点（李石强等，2012）。锌在体内以有机结合形式进行吸收、转运和利用，无机锌需要在机体中转化为有机结合态才能被有效地吸收。因此，相对于无机锌，有机锌的生物学效价较高。刘英丽（2005）研究硫酸锌、乙酸锌和酵母锌的生物利用率，结果发现，硫酸锌和乙酸锌的生物利用率同效，而酵母锌的生物利用率显著高于硫酸锌。有机锌在消化道内比较稳定，不易与纤维素、植酸等形成难被吸收利用的物质，能更有效地被吸收利用。梁建光等（2008）利用体外瘤胃发酵的方法研究有机锌的稳定性，结果表明，有机锌在模拟瘤胃环境下是稳定的，过瘤胃率在92%以上。邵凯（2000）试验结果表明，蛋氨酸锌具有一定过瘤胃性能。

3 锌在反刍动物生产中的应用

3.1 提高繁殖性能 锌在精子的生成、成熟、体内保存以及获能等过程中具有重要的作用。机体缺锌，会引起公畜睾丸中曲细精管上皮细胞发育不完全，导致结构发生异常，使性腺的发育和功能受损，进而促使精子生成受阻，精液品质下降。研究表明，在反刍动物日粮中添加适量的锌具有提高精液品质的作用。李文立等（1998）在公牛的日粮中添加100 mg/kg硫酸锌，结果发现，添加锌使公牛的鲜精活力、精子密度、冻后精子活力和顶体完整率以及血清睾酮浓度得到显著提高。杨毅强等（2012）在辽宁绒山羊的日粮中添加20、40、80 mg/kg的锌，结果表明，40 mg/kg和80 mg/kg组精液量、精子密度和精子活力以及冻精活力均显著高于20 mg/kg组，但是80 mg/kg添加组的精子畸形率有增加趋势。在小尾寒羊基础日粮中添加一定量的锌，能够提高种公羊精液的精子密度和活率，降低了精子畸形率和精液pH（刘洪瑜，2006）。对于幼龄动物，锌对其性器官的发育有着重要的作用。在幼龄动物日粮中添加一定量的锌，能够促进其睾丸的发育。李青旺等 （1998）试验证实在绵羊的日粮中添加80 mg/kg和100 mg/kg的锌，能够显著促进公羔羊睾丸的发育，提高其初情体重。锌在垂体、肾上腺、甲状腺以及性腺中均有分布，且参与睾酮、雌二醇以及促性腺激素等激素的合成。贺翠婷等（2011）研究发现，不同锌源和水平均对生长激素（GH）和雌二醇（E2）的分泌具有促进作用，而高锌会抑制催乳素（PRL）的分泌。另外，日粮中添加甘氨酸锌可以提高胚胎移植受体羊的黄体数和血清孕酮（P4）、E2及游离三碘甲腺原氨酸 （FT3）水平 （吴森等，2012）。对于母畜，锌缺乏会导致卵巢萎缩、发情周期紊乱、胚胎发育异常、难产以及死胎和畸形胎儿增加。研究表明，在青年母牛的日粮中补添锌，能够使母牛的卵巢活性提高，改善其发情率和妊娠率，增加犊牛出生重（王长宏，2007）。

3.2 提高生产性能 锌是参与蛋白质、碳水化合物、脂质和核苷酸代谢酶类结构成分之一，缺乏锌时会导致蛋白质等物质在体内的代谢受阻。另外，缺锌会导致口腔黏膜增生、角质化不全，促使味蕾的结构和功能异常，从而引起食欲减退，采食量下降。因此，在动物日粮中添加适量的锌具有改善动物生长性能的作用。在牛方面，Spears和 Kegley（2002）研究发现，在育肥牛基础日粮中添加25 mg/kg（日粮干物质）锌，能够提高日增重。然而，Engle等（1997）研究发现，在杂交肉母牛的基础日粮中添加23 mg/kg（日粮干物质）锌对其生长性能无影响。Mandal等（2007）和 Huerta 等（2002）在小牛和杂交小公牛的基础日粮中分别添加20 mg/kg（日粮干物质）和35 mg/kg（日粮干物质）锌对其生长性能无显著影响。研究表明，在羔羊基础日粮中添加20 mg/kg（日粮干物质）锌，辽宁绒山羊基础日粮中添加30 mg/kg（日粮干物质）锌，高原型藏羊的饲料中添加0.2 g/d·只的蛋氨酸锌均能提高生长性能（Fadayifar等，2012；朱世海，2010）。因此，在生产实践中，日粮中添加锌时要考虑不同品种对锌的需要量。

芦春莲等（2002）在泌乳早期初产中国荷斯坦奶牛的基础日粮中加入20～60 mg/kg的锌，结果表明，各加锌组日均产奶量均得到提高，且乳中锌的含量增加，但对乳蛋白和乳脂无影响。吴志广等（2005）在泌乳早期的经产中国荷斯坦奶牛的基础日粮中添加100～400 mg/kg的蛋氨酸锌，结果发现，随蛋氨酸锌的增加，奶牛营养物质的表观消化率和产奶量得到提高，乳蛋白有升高的趋势，而对乳脂、乳糖无影响。另外，在奶牛的基础日粮中添加醋酸锌和氨基酸螯合锌均能提高乳锌和产奶量（王磊等，2012；辛小玲等，2012）。 以上说明，锌可促进动物对营养物质的消化吸收，进而改善其生产性能。对各项指标进行综合分析，发现奶牛能耐受日粮中871 mg/kg的锌而不会出现明显的中毒反应，但生产实践中，建议日粮中锌最佳含量为571 mg/kg，该水平对奶牛无任何不利影响，且生产性能达到最佳（欧阳建华等，2005）。锌通过参与胱氨酸和黏多糖代谢，维持动物上皮细胞和皮毛的正常形态、生长和健康。韦月平和王鹏（2008）在辽宁绒山羊母羊的基础日粮中添加含锌量为40 mg/kg的硫酸锌、氧化锌和蛋氨酸锌，结果发现，与对照组相比，均提高了绒毛的重量，但毛长度变短，其中蛋氨酸锌的效果最好。另外，在内蒙古细毛羊羯羊的日粮中添加蛋氨酸锌，得到与其相似的结果。

3.3 改善抗氧化功能和免疫功能 在正常情况下，机体自由基的产生和清除处于动态平衡。当机体处于应激状态时，激素分泌增加，促进脂肪等物质分解加速和组织代谢增加，进而使自由基产生过多，造成细胞受到氧化损伤。超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶能够清除体内的自由，而锌是超氧化物歧化酶的组成成分之一，又是谷胱甘肽过氧化物酶的激活剂。如果锌缺乏，该类酶就不能有效发挥清除自由基的作用。金属硫蛋白是一种含有大量半胱氨酸残基且具有与金属离子结合的独特性能的蛋白质，有强清除自由基的功能。当细胞中锌的浓度升高时，就能诱导产生金属硫蛋白。重金属与金属硫蛋白的结合能力比锌强，能够置换出金属硫蛋白的锌，因此，能够有效降低重金属对机体产生的损伤。除此之外，锌还能够阻断铜和铁诱导的脂质过氧化反应，延迟氧化反应过程（占今舜等，2012；曹功明和卢建雄，2010）。 因此，在动物日粮中添加适量的锌可以有效缓解应激的发生，降低应激造成的危害。有研究报道，在高温高湿季节，奶牛日粮中添加蛋氨酸锌对奶牛热应激有显著的缓解作用。

锌对动物免疫系统的形成、发育以及免疫机能起到调控作用。锌能够通过影响细胞免疫、体液免疫、细胞因子的分泌以及调控基因表达和淋巴细胞凋亡等来改善机体的免疫功能。Mandal等（2007）研究发现，在小公牛的基础日粮中分别添加35 mg/kg的硫酸锌和丙酸锌，均能提高机体的体液免疫能力。邵凯等（2010、2000）研究发现，在绵羊的基础日粮中添加蛋氨酸锌，可明显提高羊布氏杆菌试管凝集反应抗体滴度，羊血清球蛋白含量，淋巴细胞ANAE染色阳性率和外周血T淋巴细胞转化率，且效果优于氧化锌。Kendall等（2012）研究发现，添加锌能够提高羔羊血蓝蛋白抗体和IgG的水平。说明锌改善了羔羊的体液免疫应答。高剂量的钼会引起绵羊T淋巴细胞、B淋巴细胞百分率下降，造成机体的免疫损伤。有研究发现，绵羊在钼中毒的情况下，添加适量的锌能够阻止绵羊的T淋巴细胞、B淋巴细胞百分率及绝对值的减少，在一定程度上具有保护绵羊免疫系统的作用（杨自军等，2009）。

3.4 其他 研究表明，在奶牛基础日粮中添加锌，能够提高瘤胃微生物摄取氮的数量，促进淀粉和纤维性物质在瘤胃中的降解，提高饲料有机物、蛋白质的消化率和瘤胃挥发性脂肪酸的产量，促进瘤胃液的外排和尿中嘌呤衍生物、肌苷酸的排出，降低瘤胃中氨氮的浓度（郭杨，2008）。

腐蹄病是牛、羊的常见蹄病。目前，利用口服锌制剂、肌肉注射锌制剂和锌制剂浸蹄的方法来防治牛、羊腐蹄病已经取得了良好的效果。刘辉放等（2004）研究结果表明，在奶牛的基础日粮中添加4 g蛋氨酸锌能降低肢蹄病的发生。Jelinek等（2001）给蹄底腐蹄损伤中有节瘤腐蹄杆菌感染史的绵羊用含表面活性剂15%～18%的硫酸锌溶液进行浴蹄，结果发现，洗蹄后第2周至第52周无任何一只羊有腐蹄损伤，而对照组绵羊病变蹄增加。张泽强（2007）研究表明，给患腐蹄病奶牛喷雾10%硫酸锌溶液和硫酸锌-薄荷制剂，均能有效治愈奶牛腐蹄病。腹泻能够导致小牛死亡。有研究报道，口服锌制剂具有缓解小牛腹泻的作用（Glover等，2013）。乳房炎是引起牛乳中体细胞增加的主要原因，牛乳中的体细胞数量能够反映奶牛是否发生乳房炎。研究表明，在奶牛日粮中添加蛋氨酸锌和羟基蛋氨酸锌，均能够降低牛乳中体细胞数，减少乳房炎的发生（刘辉放等，2004；赵士堂，2003）。除此之外，锌还能够有效防治砷和钼中毒（Jeevan 等，2013；杨自军等，2011）。

4 小结

综上所述，锌能够促进反刍动物生长，提高繁殖性能，改善机体免疫力，防治疾病等。动物补锌成为一种普遍现象，各种锌制剂广泛用于畜牧业生产中。然而，锌添加量过高，一方面会导致动物粪便中锌的排出量增加，使其在土壤中积累，污染环境；另一方面促使机体血浆中铜代谢紊乱和抑制铁代谢，导致贫血等疾病，不利于动物的生长。另外，有机锌的生物效价高于无机锌，且具有化学稳定、适口性好等优点，易被动物吸收。因此，在动物生产中，要综合考虑品种、锌源、动物对锌的耐受量以及成本等方面来确定锌的添加量，避免引起动物发生锌中毒而造成经济损失。

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