技術服務資料─鉀、電解質平衡影響豬隻日糧
一、前 言
鈉(Na)、鉀(K)和氯(Cl)等強電解質的濃度，對於動物日糧之酸鹼平衡具有重大影響。以玉米─大豆粕為主的豬隻日糧，例行添加食鹽以提供鈉和氯。由於飼料原料中鉀之含量足夠豬隻需要(Preston Linsner, 1985)，通常並不再另行添加鉀。但是，改變飼料原料加工、農業措施(譯者按：如肥料之施與)以及使用日糧原料替換物，都會改變日糧中電解質濃度。例如，大豆粕，其含鉀量較高，如果以合成的L-離胺酸(L-Lysine HCl)來取代的話，則將顯而易見地改變電解質之平衡狀態。其它因子，諸如胺基酸之濃度(特別是含硫胺基酸)會影響酸鹼狀態，也因此可能影響電解質添加物需求。
二、生長豬隻之電解質平衡
有人提出，維持日糧中最佳電解質平衡，亦即維持動物體內最佳酸鹼狀態，則可使動物之性能達最佳之境界。蒙金(Mongin, 1981)指出，在大多數情形下，飼料電解質之平衡與否，可由鈉＋鉀－氯(meg/kg)這一公式決定之。電解質平衡多少代表了日糧的產酸能力(Acidogenicity)或產鹼能力(Alkalenogenicity)。礦物質陽離子過多的日糧將偏向鹼性(Patient等，1987a)。根據研究家禽的結果，電解質平衡達250 meg／kg為最適當。奧斯提格等人(Austic et al., 1983；Coffey et al., 1985)試圖證明上述結果亦適用於生長豬，但並不十分成功。除了單純的電解質平衡外，最近陸續有許多資料已將其它影響因子闡明。這些影響因素都會影響豬隻對於日糧中電解質濃度的反應。
表一 豬隻對日糧中不同鉀和氯含量之反應，以3×3複因子設計安排
日 糧 含 量 ％ |
|||
鉀 |
氯 |
||
0.03 0.30 0.57 0.03 0.30 0.57 0.03 0.30 0.57 |
0.21 0.22 0.14 0.29 0.42 0.43 0.31 0.43 0.47 |
0.56 0.54 0.45 0.73 0.80 0.78 0.74 0.77 0.92 |
2.85 2.61 3.47 2.61 1.96 1.95 2.35 1.82 2.01 |
SE＝0.06 |
0.08 |
0.31 |
|
a.摘自Golz和Crenshaw, 1986。 d.對氯含量之直線反應(P＜0.10)。
b.對鉀含量之直線反應(P＜0.001)。 e.對鉀及氯含量直線反應之交感作用(P＜0.07)。
c.對鉀含量之曲線反應(P＜0.06)。 f.對氯含量之曲線反應(P＜0.07)。
高茲和克倫修(Golz & Crenshaw, 1984)已證實，豬隻日糧中鉀和氯有相互關係，而鈉和鉀之間或鈉和氯之間則沒有交互作用。體重5∼15公斤的豬隻獲得最佳生長性能所需要的氯及鉀，最少應分別為0.27％和0.57％(計算值)；超過上述最低需要量，而以1比1之比例添加鉀和氯，還可以進一步提高增重速率。但是，後來的一項試驗(表1)顯示，供應高於上述最低需要量的鉀和氯時，並未改進生長性能(Crenshaw & Golz, 1986)。這些資料證實，日糧中之鈉和鉀含量在以鈉＋鉀－氯之公式計算時，並不相等。更甚者，特殊之需求和個別電解質之交互作用會影響生長性能。用以評估電解質平衡的試驗，多由於主要電解質缺乏或中毒，而混淆了試驗結果(Patience等, 1987a)。
貝汀斯等人(Patience et al., 1987b)調整玉米-大豆粕日糧中之鈉和氯，使電解質平衡介於－85 meg／kg到341 meg/kg之間。然後測定8∼12週齡生長豬對各種電解質平衡狀態的反應，結果顯示電解質平衡由0到340 meg／kg各組的生長性能相似(表2)；但是，鈉＋鉀－氯＝－85 meg/kg的一組則生長性能下降。因此，用以預測豬隻生長之數學模式便因而產生了，電解質平衡由－85 meg／kg到接近0 meg／kg時，在家禽之生長性能呈直線反應，而在豬隻則呈二次曲線反應；由0到340 meg／kg時則可維持較佳之生長性能。增加豬隻日糧中的鹼性成分，並不致於降低生長性能，因為豬隻腎臟容易排出過多的重碳酸鹽(bicarbonate)。豬隻之生長性能顯然會受到日糧電解質平衡的影響，但可能不如家禽來得敏感。而且，和酸性日糧比較起來，豬隻較能忍受鹼性日糧。
表二 電 解 質 平 衡 對 豬 隻 性 能 之 影 響
鈉 ＋ 鉀 － 氯 ， 毫 當 量 ／ 公 斤 |
||||||
－85 |
0 |
100 |
175 |
277 |
341 |
|
平均每日增重，公斤 平均每日攝食量 飼料採食／增重 |
0.57 1.27 2.23 |
0.65 1.45 2.22 |
0.66 1.43 2.18 |
0.69 1.48 2.15 |
0.67 1.49 2.21 |
0.66 1.48 2.23 |
摘自貝汀斯等，1987b。
b.日糧電解質平衡之直線(P＜0.002)和曲線(P＜0.04)反應。
有許多研究是從事測定豬隻日糧中陽離子之間(鈉和鉀)以及日糧蛋白質與胺基酸含量之間的相互關係。立赫慈等人(Leibholz et al., 1966)觀察到，低蛋白質日糧(再額外補充鉀，可改進豬隻生長和飼料效率。莫鐸巴克等人(Medubulke et al., 1980)的研究也得到類似的結果，且他們下結論：鉀對於生長中豬隻的離胺酸需求有種節約作用(Sparing effect)，鈉也有此可能。理論上，由於陽離子具有酸鹼平衡的功能，因此補充陽離子可能可以節省鹼性胺基酸(例如：離胺酸)，從而增加胺基酸利用率以供作生長之用。(另外也有研究發現，在胺基酸面臨缺乏邊緣的日糧中添加陽離子並無益處(Froseth et al., 1982a；1982b；Zimmerman, 1982)。
一項最近的研究顯示，如果日糧中胺基酸僅僅在缺乏的邊緣時，豬隻對額外添加的陽離子並無反應(Patience等，1987b)。在玉米-大豆粕日糧中，僅僅缺乏離胺酸或色胺酸(Tryptophan)，則添加鈉並無益處。但是，當離胺酸和色胺酸兩者均缺乏時，則添加鈉可增進生長和飼料攝食量(表3)。作者結論說：唯有在缺乏大量之蛋白質或胺酸基時，添加鈉和鉀纔有效果。以往試驗結果若為鈉或鉀之添加無效，通常都會發現處理組僅缺乏一種胺基酸，而且最常缺乏的是離胺酸。另一項重要的原因可能是日糧中其他胺基酸濃度並不低，而日糧中同時缺乏離胺酸和色胺酸，並且含硫胺基酸又過多時，進行氧化作用產生硫酸(sulphuric acid)，以致於日糧中電解質之平衡降低(61 meg／kg)，過多的含硫胺基酸更會增加日糧之酸度。在這種情況下，添加鈉可促進電解質平衡，並且使酸鹼平衡移向較為鹼性之一方。
表三 離 胺 酸 缺 乏 而 色 胺 酸 適 量 或 缺 乏 的 日 糧 添 加
與 不 添 加 碳 酸 氫 鈉 時 對 豬 隻 性 能 的 影 響
色 胺 酸 |
||||
1.0 |
1.4 |
|||
碳 酸 氫 鈉 ， 克 ／ 公 斤 |
||||
0 |
25.9 |
0 |
25.9 |
|
平均隻日增重，公斤 平均隻日攝食，公斤 飼料採食量／增重 |
0.15 0.64 4.51 |
0.18 0.73 4.29 |
0.16 0.68 4.38 |
0.14 0.68 5.83 |
a.摘自貝汀斯等，1987b。
b.碳酸氫鈉與色胺酸之交感作用(P＜0.02)。
在一項用以測定鈉和鉀對豬隻蛋白質和熱能消化率之影響試驗中發現，添加鈉和鉀這二種陽離子，對於胺基酸或氮之消化率均無影響(表4)。由此顯示出，在胺基酸缺乏的飼料中，陽離子並不具備促進胺基酸被吸收(Uptake)的功能。此外，添加鉀而不添加鈉，則熱能之消化率降低了。鈉和鉀對於熱能消化率有這種不同之影響，乃是鈉和鉀之所以不能單單根據鈉＋鉀－氯這一公式來補充的另一個原因(Patience等，1986)。
表四 碳酸氫鈉或碳酸氫鉀對營養分表面消化率(％)之影響
| 碳酸氫鈉％ 碳酸氫鉀％ |
0 0 |
1.3 0 |
2.6 0 |
0 3.0 |
顯著性b |
| 氮 離胺酸 色胺酸 熱能 |
84.9 73.6 78.7 85.2c |
86.1 72.7 77.0 84.8c |
84.4 73.6 77.8 85.1c |
82.9 71.1 73.9 82.7d |
NS NS NS ＜0.05 |
a.摘自貝汀斯等，1986，由糞便樣品測得。 c.不同字母表示有顯著差異
b.處理效應之T─測定 * NS＝差異不顯著
三、生長豬飼料補充鉀
少有研究嘗試去測定生長豬隻鉀的需求，而關於種豬，則根本無資料可供利用。由國家研究委員會(NRC, 1979)所制定之需求量是以梅爾(Meyer et al., 1950)及傑遜(Jensen et al., 1961)等人之研究結果為基礎，將4.5，9.0，18，32，54及91公斤體重之豬隻日糧中鉀需求量分別訂為0.3，0.26，0.23，0.20以及0.17％。而本文前面曾提到，高茲和克倫修(1984)最近之調查結果顯示，5∼15公斤豬隻的鉀最低需求量為0.57％。
在玉米-大豆粕日糧中補充鉀並不一定有利(Campbell和Combs, 1986a；1986b)。無論如何，豬隻日糧配方使用替換性蛋白質來源時，鉀方補充具有改進豬隻性能之效果，笛克利與普倫斯(Dekryger & Plumless 1983)之報告說：當日糧蛋白質是由大豆粕以及血粉、肉粉和魚粉等混合物所供應時(表5)，補充氯化鉀以使日糧鉀之含量達0.80％，則可改善生長和飼料效率。動物性蛋白質鉀含量比大豆粕少，和對照組之玉米-大豆粕日糧比較起來，使用動物性蛋白質的日糧含較少(0.44對0.60％)。在對照組日糧中額外添加鉀並得不到什麼利益；而且值得注意的是，含動物性蛋白質的日糧其鉀含量為0.44％，已高過NRC (1979)建議之需求量。
表五 添 加 鉀 對 豬 隻 生 產 之 影 響
蛋 白 質 來 源 |
||||
大 豆 粕 |
大豆粕和動物性蛋白質 |
|||
鉀％ |
0.60 |
0.80 |
0.44 |
0.80 |
平均隻日增重，公斤 飼料採食／增重 |
0.69 3.14 |
0.71 3.11 |
0.69 3.13 |
0.75 3.15 |
a.摘自笛克利和普倫斯，1986，鉀之添加以氯化鉀加入。 c.日糧中鉀之總含量
b.鉀由大豆粕或大豆粕和血粉、肉粉、魚粉等混合物所供應。
華斯等人(Wahlstrom et al., 1983)添加0.4％之鉀到─含0.85％離胺酸和0.45％鉀之對照組日糧中，日糧中之蛋白質使用大豆粕、魚粉以及肉粉等，結果並未能改進仔豬(8.5公斤)生長性能。但是當日糧中添加L-離胺酸(L-Lysine HCl)以使日糧總離胺酸量達1.15％時，添加鉀即可促進生長速率(表6)，單獨添加L-離胺酸(L-Lysine HCl)對於生長並無影響。合成之離胺酸，如L-離胺酸(L-Lysine HCl)，由於其添加氯(Cl)之緣故，可能具有減少日糧電解質平衡之效果。動物蛋白質之添加，不僅僅減少日糧中之鉀含量，也因其含各種不同之胺基酸，因而可能改變酸鹼平衡。例如：魚粉含有豐富的含硫胺基酸(sulfur amino acid)，其最終將使日糧之酸度增加。
表六 離 胺 酸 及 鉀 對 豬 隻 性 能 之 影 響
總離胺酸％ 鉀添加量％ |
0.85 0 |
0.85 0.4 |
1.15 0 |
1.15 0.4 |
平均隻日增重，公斤 飼料攝食量／增重 |
0.33 2.02 |
0.33 2.06 |
0.32 1.80 |
0.35 1.83 |
a.摘自華斯強等，1983。基礎日糧有由大豆粕、肉粉和魚粉所供應之蛋白質。
離胺酸，以L-離胺酸HCl加入，鉀以醋酸鉀添加。
b.離胺酸與鉀之交互作用(P＜0.05)。 c.離胺酸之影響(P＜0.01)。
最近，克林和舒立克(Cline & Schrichker 1986a)的研究顯示，以氯化鉀之型式添加0.4％或0.8％之鉀到玉米𣶸j豆粕、L-離胺酸(L-Lysine HCl)以及含0.55％鉀之基礎日糧中，餵給60公斤體重之生長豬，具有促進生長的效果。這種反應，或許乃由於鉀之添加，因而校正電解質之平衡效果，而非補足鉀之缺乏所致。基本上，氯化鈣經常被使用以供應鈣，也因而使日糧中之氯含量約達1.0％(表7)。因此，同時減少大豆粕而添加L-離胺酸，則導致－75 meg／kg之酸性電解質平衡。提供0.4或0.8％之鉀，則可分別增加電解質之平衡達44和154 meg／kg，也因而顯著地改進了生長性能(表8)。接著有一項研究是測定肥育豬日糧中鉀和氯間之交互作用(Clin和Sch- ricker, 1986b)，日糧中添加氯化鈣0.36或0.72％，或是添加0或0.40％之氯化鉀，使其氯和鉀之含量分別為0.66和0.53％，0.68和0.99％，0.95和0.53％以及0.99和0.97％等，因而電解質之平衡分別為10.9，107.2，－71.4和30.2 meg／kg。不管日糧中之氯含量如何，添加鉀的一組生長性能顯然較佳(表9)，作者陳述說：假如鉀具有校正電解質平衡之效果的話，則日糧含氯量高的一組應該有更好的效果纔是，這表示了鉀缺乏的影響大於電解質平衡。然而，添加鉀到低氯之日糧中，實際上可促使電解質之平衡達107 meg／kg。但是，添加鉀到高氯之日糧中，則電解質平衡僅達30 meg／kg。這些結果以及以往其他之探討(Dekryger和Plumless, 1983；Wahlstrom等,1983；Golz和Crenshaw, 1984)證明，目前依據的鉀需求量並不適用於所有情況。相反的，孔氏等人(Combs et al., 1985)最近使用純化日糧(Purified diets)(單離大豆蛋白、玉米澱粉)以測定小豬(約6.6公斤)之鉀需求量，結果鉀之需求量與NRC訂定的鉀需要量0.26％相近似。
表七 日 糧 處 理 各 組 之 電 解 質 平 衡 ─ 試 驗 1.
處 理 |
％ |
平 衡 |
||
鉀添加量(％) |
鉀 |
氯 |
鈉 |
毫當量／公斤 |
0.0 0.4 0.8 |
0.46 1.02 1.45 |
0.96 1.06 1.01 |
0.14 0.16 0.16 |
－75 44 154 |
表八 補 充 鉀 對 於 肥 育 豬 隻 性 能 之 影 響
鉀之添加量，％ |
|||
0 |
0.4 |
0.8 |
|
| 平均隻日增重，公斤 飼料採食量／增重 |
0.55b 4.13 |
0.64c 3.93 |
0.63c 4.24 |
a.採自克林和舒立克，1986a，鉀補充0.04和0.8％之電解質平衡(鈉＋鉀－氯)分別是－75.44和154。
不同字母表示有顯著差異(P＜0.05)。
表九 添 加 鉀 與 氯 對 肥 育 豬 性 能 之 影 響
處 理 |
||||
| 添加量％ | 1 |
2 |
3 |
4 |
| 鉀 氯 |
0 0.36 |
0.4 0.36 |
0 0.72 |
0.4 0.72 |
| 平均隻日增重 飼料採食量／增重 |
070 3.74 |
0.81 3.69 |
0.74 3.70 |
0.77 3.71 |
a.摘自克林和舒立克，1986b，處理1－4之電解質平衡(鈉＋鉀－氯)分別為10，107，－71和30毫當量／公斤。
b.鉀之效應(P＜0.05)。
四、泌乳期飼料補充鉀
通常，泌乳母豬及女豬鉀之需求量為0.20％(NRC，1979)，文獻上一向欠缺種豬對鉀需求之有關資料。北卡羅萊納州立大學從事一項試驗，以測定在低鉀之母豬日糧中補充鉀，對產乳量與乳成分、母豬血清中鉀含量，以及泌乳廿一天體重變化等影響，並且測定母豬日糧中鉀之含量對仔豬存活率、生長性能和血清鉀含量等之影響。
表十 試 驗 日 糧 之 組 成 ， ％
處 理 |
|||
1 |
2 |
3 |
|
玉米 單離大豆蛋白 家禽油 脫水甜菜渣 磷酸鈣 碳酸鈣 碘化鹽 維生素微量礦物質預混物 玉米澱粉 碳酸氫鉀 分析值： 鉀％ |
53.25 11.80 20.00 10.00 1.25 1.25 0.25 0.35 2.00 ─ 0.42 |
53.25 11.80 20.00 10.00 1.25 1.25 0.25 0.35 1.00 1.00 0.76 |
53.25 11.80 20.00 10.0 1.25 1.25 0.25 0.35 ─ 2.00 1.03 |
在懷孕第106天，母豬依體重及產次被分配到三處理組(表10)，處理1為基礎日糧含0.40％之鉀；處理2為基礎日糧加上0.39％之鉀；處理3為基礎日糧加上0.79％之鉀。鉀之補充是由添加碳酸氫鉀所提供。懷孕期間，母豬每天飼予2.25公斤之飼料，而泌乳期間任食。所供應之飲水中含5.45 ppm(百萬分之一)之鉀。分娩時採用標準之管理程序，每處理之每窩仔豬數調整至相等。在泌乳之第七及第廿天，乳產量是吮乳前後之體重差異來測定之(Wgigh-Suckle-Weigh)分娩時以及泌乳之第七、十四及廿一天，從所有功能正常之乳腺取得初乳及乳汁樣品。並且在分娩時以及泌乳期之第七、十四及廿一天，由仔豬之靜脈穿刺取得血液樣品。
日糧處理對母豬及仔豬性能之影響列於表11。第七及第廿天之乳產量，飼料採食量以體重之損失等，並未因日糧之不同處理而改變。不管日糧中鉀之含量如何，各組之間仔豬的性能(出生時活仔數及死產數、生長速率及存活率)是相似的。
補充鉀可增加(P＜0.05)乳汁中的鉀含量，但並不影響氮、鈉或乾物質(Dry matter)含量(表12)。添加鉀到母豬日糧，導致分娩時仔豬之血清鉀及鈉含量較高(P＜0.05)。但其他時間仔豬血清電解質之含量則沒有什麼差異(表13)。
在這一試驗情況下，對照組日糧含0.42％之鉀，已足夠供應母豬及仔豬所需，日糧中沒有必要補充鉀。
表十一 不 同 處 理 對 母 豬 及 仔 豬 性 能 之 影 響
處 理 |
|||
1 |
2 |
3 |
|
| 乳產量，公斤／天 第七天 第二十天 飼料採食量公斤／天 泌乳期體重之損失，公斤 出生活仔數 死產數 出生重，公斤 離乳重，公斤 存活率％ |
4.80 6.09 5.14 47.5 9.40 1.13 1.37 6.79 88.10 |
5.23 7.06 5.24 58.9 10.40 0.50 1.45 6.58 87.50 |
4.95 6.03 5.03 48.3 9.30 0.50 1.36 6.5 88.60 |
存活率＝(吮乳數／離乳數)×100
表十二 不 同 處 理 對 乳 組 成 之 影 響
處 理 |
|||||
1 |
2 |
3 |
|||
| 氮，毫克／公撮d
平 均c 鈉，毫克／克d
平 均c 鉀，毫克／克d
平 均c 乾物質，％d
平 均c |
0 7 14 21 0 7 14 21 0 7 14 21 0 7 14 21 |
25.46 9.07 7.43 8.02 12.49 0.79 0.43 0.38 0.58 0.54 1.15 1.03 0.89 1.10 1.04 24.78 22.33 23.98 21.04 23.03 |
24.80 9.77 7.94 8.16 12.66 0.88 0.40 0.36 0.50 0.53 1.20 1.02 0.88 1.07 1.04 26.30 23.40 24.10 20.34 23.54 |
24.44 9.74 7.99 8.07 12.56 0.90 0.44 0.48 0.50 0.58 1.29 1.13 0.93 1.08 1.11 24.42 23.91 23.54 21.40 23.32 |
24.90 9.53 7.79 8.08 0.85 0.42 0.41 0.53 1.21 1.06 0.90 1.08 25.17 23.21 23.87 20.93 |
a.泌乳天數。 c.所有天數同一處理之平均。 e.處理之影響(P＜0.10)。
b.所有處理同一天數之平均。 d.天數之影響(P＜0.01)。
為了求得相同的結果，最近一項研究(NRC42，1983)是測定分娩前(懷孕之第110天)、分娩時以及泌乳期間添加0.75％之氯化鉀到哺乳母豬日糧之影響。結果顯示，添加0.75％氯化鉀對於母豬體重變化、飼料採食量、出生時活仔數及死亡數、仔豬體重變化及死亡率並無影響。
為了徹底瞭解鉀在母豬日糧中的角色，還需要長期研究幾個胎次，才能有定論。
*(相文譯自硂otassium, electrolyte balance can impact swine diets.𤧬eedstuffs, October 5, 1987. pp.14∼19.)
飼料營養雜誌(45~55)
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