電解質在家禽飼養的使用
一、前言
近年來電解質(Electroyte)在家畜禽飼養的使用愈來愈普遍,就像運動飼料的成長一樣,特別在夏天,運動後,疲勞恢復,甚至下痢、發燒等情形,都可見到運動飲料的功用。而電解質的功能簡單的說,是在保持動物體液的平衡,不致因環境的變化或疾病的感染,而影響體內正常的生理作用,進而影響生長與生產的效率,其作用和運動飲料相似。
電解質包括正負離子,如鈉、鉀、鈣、鎂等陽離子,以及氯、硫酸根、磷酸根、重碳酸根等陰離子,其在動物體內分布於體(血)液中,細胞內以及骨骼中,維持正常的滲透壓及酸鹼值。體內電解質的平衡,受到飼糧中離子平衡、環境溫度、生理狀態等因素的影響,如果體內電解質不平衡,最迅速的治療方法即是由飲水或飼糧中提供適量的離子,也正是電解質在家畜禽飼養之最大功用。然而市售電解質種類繁多,成份各異,如何正確的使用,以達到最好的效果,是很重要的課題。本文將從電解質的功用,影響家禽生產的原因,以及飼養上電解質的正確使用原則簡要介紹,以供飼養者參考。
二、飼糧中離子均衡及其對動物之影響:
飼糧中的正負離子以下列公式表示其總和,即為飼糧離子均衡值(dietary electrolyte balance)(Na+ +K+ +Ca++ +Mg++) -(Cl+ +H2
動物攝取飼糧後,體內會產生正負電位變化,進而影響到體(血)液的酸鹼值,由上述公式計算出的離子均衡值(即dEB值)為正值,表示正離子多,將會使血液鹼性化;反之若dEB值為負值,表示陰離子多,血液則會酸性化。
通常飼糧中的鈣和磷添加量穩定且各有其功用,對dEB值的影響變化不大,而鎂則飼糧中少有添加,硫的影響比較小,因此由飼糧中來計算dEB值實可修正為dEB=(Na+ +K+ -Cl-),直接測定飼糧中鈉、鉀、氯的含量,可計算dEB值,用以預測此飼糧對家畜禽之影響。
鈉在動物體內主要存在體液與骨骼中,鈉離子為血液中主要的正離子,佔血中正離子的90%左右;而氯離子則為血液中主要的負離子,其佔血液負離子的65%左右,鉀離子則主要存在於細胞質中,以肌肉和神經細胞最多。鈉、鉀、氯在細胞內外,對滲透壓的維持、酸鹼均衡的調節、離子的代謝,乃至於細胞內外養分的輸送和代謝產物之排泄均有很大功用。
家畜禽的血液pH值為7.2~7.5之間,一般而言,動物動脈血pH值7.40比靜脈血pH7.35略高。動物能夠生存的pH為6.8~7.8之間,也就是氫離子(H+)濃度相差10倍的範圍。dEB值低的飼糧,會降低血液中的pH值,稱為產酸性飼糧,家禽對於產酸性的飼糧較產鹼性飼糧來得敏感。飼糧中dEB值對家禽的影響,可分為生長、血液性狀、骨骼發育以及蛋殼品質,茲分別簡述如下:
(一)生長
家禽的最佳生長飼糧,其dEB值應保持在250meg/kg左右,太高(Na+,K+太多)或太低(Cl-太多)均會抑制生長。尤其氯含量過高時,會抑制採食量,降低生長速率,等量的鈉或(和)鉀的添加可以減緩抑制的作用(表1)。飼糧中鈉與鉀的比例以0.8~1.5之間,可使童子雞有最佳之生長(圖1);而鈉與氯的比例則以1最合適(圖2)。就dEB值而言則以飼糧含200~300meg/kg有最佳之生長(圖3)。
(二)血液性狀
飼糧中dEB值會影響體(血)液的酸鹼值,不管是童子雞或是產蛋雞,飼糧中添加過量的氯,(dEB值小或為負值),血液pH、PCO2以及HCO3-的濃度均降低(表2)即為酸毒症。血液的pH值隨著Na/Cl比值升高而升高,也就是dEB值為正值即為產鹼性飼糧(圖4)。
(三)骨骼發育
骨骼的發育是鈣化的過程,每沈積1mole的鈣於骨中會有0.9 mole的H+釋出於體液中,使血液變酸,因此飼糧中Cl-含量高,或是Na+、K+含量低,均會影響骨骼的鈣化,骨中的灰分也會降低(表3,表4)。而肉雞中常見的脛骨發育不全症(Tibial Dyschondroplasia)也因飼糧中的dEB值小或為負值(即Cl-高或Na+、K+低)而提高發生率,鈉或鉀的添加將會有改善(表2,表5)。
(四)蛋殼品質
蛋殼中鈣佔40%,而碳酸根(CO3-2)為60%,在家禽殼腺形成蛋殼過程中K+和Cl+由體液進入蛋白,Ca+2由體液沉積於蛋殼中,同時有2H+離子由殼腺回到體液中,所以產蛋家禽在蛋殼形成過程為暫時性酸血症,在產蛋後便可恢復正常。而由於蛋殼形成時血液中HCO3-的濃度也會下降,此時產蛋雞會以增呼吸速率來調整,即可恢復HCO3-濃度,而降低PCO2。
飼糧中高氯(0.8%)會增加鈣的排泄,降低蛋殼品質,提高破蛋率;而高鈉(0.28%)與低氯(0.08%)飼糧,對蛋殼品質均有不良影響(表6),亦有研究報告指出添加鉀或鈉可以改善蛋殼品質;因此鈉、鉀、氯三者對蛋殼品質的影響,研究結果較不一致。然而經由血液pH值之變化來影響蛋殼品質則是肯定的。
三、高溫環境與家禽飼養管理
本省夏季長,白天平均溫度在30℃以上者長達六個月,對於肉雞和蛋雞、種雞均有不良影響,除降低採食量、抑制生長外,增加飲水造成糞便含水量提高,使管理工作不易,而降低蛋殼品質,破壞家禽體內離子平衡,增加死亡率,造成損失,實為家禽飼養上最難解決的問題之一。
(一)高溫環境與家禽散熱之方式
家禽最適當的溫度帶為16~28℃,環境溫度升高造成呼吸加速,CO2大量排出,造成鹼毒症(Alkalosis),本省夏季長,白天溫度平均在30℃以上,對肉雞、蛋雞和種雞均有很大的影響;雖然家禽體溫為41℃,不過當環境溫度高於30℃便會影響其正常的生理,包括增加了飲水量、減少採食量、血液因CO2分壓降低而偏鹼,此時家禽散熱方式以蒸發為主,更增加了飲水量的需求,表7顯示雞隻採食量在37℃時僅為21℃環境下的30~45%,而飲水量的增加則在37℃時顯著的高於在21℃。對於增重的影響,主要來自於採食量的降低。
高溫環境下對產蛋雞的影響,除降低採食量所造成的產蛋率降低外,也因為加速呼吸,使CO2大量排出,影響到蛋殼品質,由18℃升高到34℃會使蛋殼變薄12%,造成破殼蛋比率升高,本省夏季破殼蛋比率約為8%,比溫帶地區之破殼蛋比率的4%高出一倍,造成很大的損失。種雞由於高溫環境下,飲水增加使墊料容易潮濕,造成管理之困擾,而駕乘交配的次數也受到影響,降低受精率、孵化率也因胚胎的早期死亡率增加而降低,所造成的損失相當嚴重。
(二)高環境溫度對家禽體內離子均衡的影響
高溫環境對於家禽會加速呼吸,有呼吸性鹼毒症,而增加飲水以利散熱,同時也增加排尿量。表8顯示長期性熱緊迫(24℃對32℃)對肉雞生長及血液性狀之影響,高溫造成血液pH值升高,而PCO2和HCO3-均顯著下降。表9及表10均顯示高環境溫度增加尿中離子的排泄,而明顯的減少Cl離子的流失,其中Ca、K、Na均會加倍的流失,P、S、Mg、Mn也有顯著增加,這些變化當然會影響到體內離子平衡的狀態,而影響到正常生理和生長,加以高環境溫度降低撮食量,這些因素更加深了對家禽不利影響。例如蛋殼品質不良及營養性骨骼發育不良之現象。
由於高環境溫度提高家禽體內離子的大量流失,在飼養上可否由添加鹽類來補充離子,以減少高溫的不利影響,試驗顯示在飲水或飼糧中添加KCl,均可有效改善鹼毒症、降低死亡率、改善增重,在飲水中添加NH4Cl或NH4CL+NaHCO3也有相同效果,但是CaCL2的添加則無效(表11及表12)。這些鹽類均屬於高解離度的,家禽撮食後容易補充所流失的離子,同時藉回復體內離子的平衡,來達到維持正常血液的pH值及其他生理現象。
(三)其他影響家禽體內離子均衡的因素
除了上述高環境溫度所造成的動物體內離子的流失外,尚有其他因素,如飼糧中離子含量不均衡,撮取過高的蛋白質,均會影響。
就產蛋家禽而言,由於蛋殼鈣化過程中就是輕微酸毒症,因此高Cl的飼糧(產酸性)對於蛋殼品質影響甚大,尤其在低鈣情況下,高Cl會造成薄殼蛋,增加破蛋比率,高Cl會造成薄殼蛋,增加破蛋比率,其他產酸性的鹽類如硫化物、磷酸鹽,特別是單價磷酸鹽產酸性甚高,添加時特別注意。在高溫環境下,欲改善蛋殼品質於飼糧中添加NaHCO3,或是飲水中添加重碳酸鹽會有改善效果,但是最主要還是要提高採食量,才能增加產蛋率和蛋殼品質。
飼糧中所常添加的合成胺基酸均為產酸性,如飼糧中添加一公克的Lysine. HCl,即增加Cl-6meg/kg飼糧,而代謝每mole的甲硫胺酸或胱胺酸均會產生2 mole的H+離子,這些潛在產酸的因素則要特別注意。此外高蛋白飼糧,或是限制胺基酸的缺乏,造成血液中尿酸的增加,也是潛在產酸的原因,並會增加Ca+2的流失,影響蛋殼形成。
其次在飼養管理上的措施有些也會影響體液中離子的均衡,如環境緊迫、更換禽舍、屠宰運輸、剪喙、預防注射等都會產生增加飲水,減少撮食的現象,因而加速體內電解質的流失,對於生長、或產蛋均有不良的影響。然而這些緊迫所造成對家禽生產之降低,其詳細機制仍有待進一步探討。例如近幾年來肉雞飼養所發生的猝死症(Sudden dead Syndrom, SDS),發現雞群血液酸鹼值有偏鹼之情形,其造成的原因則尚不清楚,但在家禽飼養上是主要損失的原因之一。
四、電解質的使用原則
在大規模飼養,生長速率不斷提升的情況下,家禽的飼養除了提供平衡的飼糧外,隨環境的條件、管理措施、雞群健康狀況等因素的變化,額外提供某些營養素,可以減才雞群的損失,或許更可提高生產效率。在這些營養素中則以電解質最為常見,本省所使用的電解質,大部份以礦物質為主,再添加部份維生素,礦物質氯化鉀(KCl),氯化鈉(NaCl),重碳酸鈉(NaHCO3),氧化鎂(MgO),重碳酸鉀(KHCO3),鈣鹽等為主。這些離子,可以影響飼糧中的dEB值,進而改變家禽體內的電解質,體(血)液的pH值,確實可以改善因體內離子不均衡所造成的生長減緩或是死亡率。除此之外的礦物質如銅、鐵、鈷、錳、鋅等鹽類,據實驗結果來看,並無上述改變體液電解質平衡的功能,僅可視方補充一般礦物質的營養而已,而這些補充,對於營養分平衡的飼糧而言,不但畫蛇添足,有時甚至會造成不平衡的養分撮取,在使用上不可不慎重。
除礦物鹽外,本省所使用的電解質都含有維生素,以維生素A,D,E,維生素B群,維生素C等,這些維生素在平衡的飼糧中應已足夠,額外添加的效果,值得商榷。因此電解質在家禽飼養上的使用,應依據下列原則加以評估,才能確保效果。
(一)要能清楚的估算出飼糧中的電解質:
即飼糧的dEB值及水中的dEB值均應分析計算,才能知道應該補充那些礦物質?補充多少?就高環境溫度而言,重碳酸鈉(NaHCO3),重碳酸鉀(KHCO3),氯化鉀(KCl),氯化銨(NH4Cl)的添加可以改善血液偏鹼的現象,而提高生產效率,減少損失。
(二)了解添加電解質的適當時機和方式:
在生理受到緊迫時,是添加電解質的適當時機,如預防注射、剪喙換舍、感染疾病、高溫環境、運輸前後等,供給電解質有其必要。至於供給電解質的方式不外乎飲水與添加於飼料中,飲水的供給方式適用於短期較急劇的變化,而添加飼料中的電解質則較有利於改善長期的緊迫,此兩種方式均應注意飲水的清潔。
(三)對所使用電解質的成份用量應配合飼糧的dEB值:
做最適當的添加,對於不必要添加的成份,應瞭解其負面的影響,特別是維生素的高量給飼,容易引起副作用,例如高量維生素A(需要量的五倍)可能引起維生素K的吸收不良,嚴重時造成缺乏,延長凝時間或雞蛋中血斑的增加。
(四)在改變飼料配方使用原料,或添加劑時:
應該詳細核對離子含量之變化,在本省所使用的電解質成份固定下,應調整飼糧中之dEB值,才不致於在改變配方時,相同的電解質添加有不同的結果。
(五)隨時注意家禽的狀況:
如產蛋率、蛋殼品質的改變,採食量的變化、肉雞之死亡情形、糞便的含水量等情形,而做適當的調整。
五、結論
肉雞的生長期短,增重速率佳,對環境的變化敏感,容易影響飼養成績;蛋雞的產量在本省高環境溫度下,產蛋率、蛋殼品質常受影響,夏季時的破蛋率高達8~10%,損失很大。已知的營養分需求及飼料製造技術,對提供平衡的飼料應不是問題。由研究結果看來,注意飼糧離子均衡對於家禽體(血)液性狀的影響,進而影響生產效率,似乎是有改善的空間。不過電解質的使用應注意與飼糧的配合,使用時機的掌握,才能夠達到應有的效果。
附錄
一、飼糧中離子平衡的算法
經分析結果飼糧中含
Na=0.16% Na分子量=23
K =0.28% K 分子量=39
Cl=0.14% Cl 分子量=35.5
毫克當量
Na+=1600mg/kg÷23=69.5meg/kg
K+=2800mg/kg÷39=71.8meg/kg
Cl-=1400mg/kg÷35.5=40.0meg/kg
dEB=Na+K-Cl
=(69.5+71.8)-40.0=101.3meg/kg
二、常用飼料原料的dEB值
dEB=meg/kg | |
玉米 大麥 大豆粕 肉粉 魚粉 血粉 羽毛粉 向日葵粉 玉米麩質粉 花生粕 燕麥 小麥 |
+83 +103 +568~+623 +368 +202 +109 +203 +602 +54 +243 +99 +126 |
表1. 飼糧中不同氯來源與含量對雛雞飼料消費與增重之影響
氯源 | 氯添加量 (%) |
飼料消費量 (公克/隻/天) |
增重 (公克/天) |
不添加 Glu-HCl Glu-HCl Glu-HCl Glu-HCl Glu-HCl CaCl.H2O(氯化鈣) MgCl2.6H2O(氯化鎂) NaCl+KCl(氯化鈉+氯化鉀) |
0.28 0.55 0.89 1.31 2.41 2.41 2.41 2.41 |
18.0 16.5 16.3 14.4 11.9 6.8 8.3 13.2 16.9 |
11.5 10.6 9.7 7.0 5.2 1.1 2.1 6.3 10.9 |
(Melliere and Forbes, 1966) |
表2. 不同成分飼糧中添加氯化銨對雞隻生長、脛軟骨發育障礙之影響及血液性狀之影響
飼糧主成分 | 添加氯化銨(%) | 四週齡體重(公克) | 脛軟體發育障礙發生率(%) | 血液成分 | ||
pH | pCO2(mmHg) | HCO3(meq/L) | ||||
葡萄糖─分離大豆蛋白 | 0.00 | 657 | 20 | 7.18 | 55.7 | 187.78 |
葡萄糖─分離大豆蛋白 | 0.73 | 575 | 71 | 7.11 | 45.5 | 14.90 |
葡萄糖─分離大豆蛋白 | 0.46 | 508 | 76 | 7.08 | 46.3 | 12.20 |
玉米─大豆粕 | 0.00 | 671 | 0 | 7.23 | 59.0 | 21.95 |
玉米─大豆粕 | 0.73 | 667 | 9 | 7.23 | 55.2 | 21.18 |
玉米─大豆粕 | 0.46 | 614 | 33 | 7.21 | 51.5 | 18.58 |
(Leach and Nesheim, 1972) |
表3. 飼糧中鉀含量對四週齡雞隻骨骼鈣化之影響
鉀含量(%) | 骨灰分(%) |
0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.50 |
─ 23.6 38.3 41.6 43.4 42.8 43.9 |
(Cillis, 1948) |
表4. 飼糧中鈉與氯含量對四週齡雞隻骨骼發育之影響
添加(%) | 骨灰分(%) | 骨破裂強度(公斤) | 脛骨重(%) |
氯化鈉 NaCL 0.5 |
48.3c |
9.5c |
1.9c |
鈉 Na 0.0 Na 0.09 Na 0.10 Na 0.11 Na 0.12 |
31.8a 32.8a 33.3a 37.0b 39.4b |
3.6a 4.2a 5.3b 6.3a 4.0a |
0.9a 1.3b 1.4b 1.5b 1.6b |
氯 Cl 0.0 Cl 0.009 Cl 0.01 Cl 0.02 Cl 0.03 |
32.4a 34.6a 36.0b 37.8b 40.0b |
4.7a 5.1a 6.2b 6.9b |
0.89a 1.4b 1.3b 1.5b 1.6b |
(Egwuatu et al., 1983) a、b、c同行中無相同字母者,有顯著差異。 |
表5. 童子雞飼養成績(36日齡)
增重 Weight g |
飼料採食量
kg |
飼料效率
kg/kg |
死亡率
% |
墊料指數
|
脛骨發育不全症 | ||
發生率% | 嚴重指數 | ||||||
性別 公 母 |
1862a 1600b |
2.86a 2.55b |
1.54b 1.59a |
5.3a 3.6a |
3.25a 3.44a |
39.1a 12.9b |
2.22 2.03 |
甲硫胺酸 0.38% 0.52% 0.73% |
1697b 1743a 1752a |
2.68b 2.71a 2.73a |
1.58a 1.56b 1.56b |
3.3b 5.1a 5.1a |
3.50a 3.28a 3.24a |
16.9b 27.7a 33.5a |
1.93 2.21 2.25 |
氯 0.13% 0.30% 0.50% |
1721b 1745a 1726b |
2.70b 2.73a 2.69b |
1.57a 1.57a 1.56a |
5.2a 4.1a 4.2a |
3.79a 3.57a 2.70b |
15.2b 25.9ab 36.3a |
1.48 2.23 2.45 |
磷 0.57% 0.79% |
1740a 1722b |
2.71a 2.70a |
1.56a 1.57a |
4.9a 4.1a |
3.91a 2.76b |
21.7b 30.5a |
2.07 2.26 |
表6. 飼糧中不同氯及磷含量對產蛋雞產蛋率、蛋殼品質及血液性狀的影響
處理組(%) | 產蛋率(%) (0~6週) |
蛋殼強度 (kg/蛋) |
比重 | 血α性狀 | |||
pH | PCO2 | HCO3 | |||||
磷 0.55 0.5 1.5 1.5 |
氯 0.22 0.8 0.22 0.8 |
85.9a 82.1a 83.6a 65.9b |
3.627 3.514 3.423 3.195 |
1.085 1.084 1.081 1.079 |
7.245 7.191 7.205 7.137 |
mmHg 63.9a 68.2a 65.6a 54.8b |
meg/l 26.0a 24.3b 25.0ab 17.8c |
磷效應 | * | * | * | * | NS | * | |
氯效應 | * | * | NS | * | NS | * | |
磷×氯交感效應 | * | NS | NS | NS | * | * | |
*表有顯著差異(P<0.05) NS表無顯著差異(P>0.05) (Keshavarz and Austic, 1987) |
表7. 飼料採食量與增重之關係
處理組 | 採食量 (gm) |
飲水量 (ml) |
增重 (gm) |
試驗1 | 任食組 | ||
A -21℃ 37℃ B -37℃ 21℃ |
406 179 167 522 |
566 748 686 623 |
135 -17 23 155 |
試驗2 | 相飼組 | ||
C -37℃ D -21℃ E -37℃ F -21℃ |
184 182 129 130 |
948 431 888 420 |
11 10 8 9 |
(Squibb et al., 1959) |
表8. 長期性熱緊迫對增重、飼料消費量與血液性狀之影響
指標 | 24℃ | 35℃ |
日增重,克 (Body weight gain, g) |
913a | 427b |
日增重,克 (Feed consumption, g) |
2173a | 1123b |
血液酸鹼值(Blood pH) nonpanting(不喘) panting(喘氣) |
7.280a
|
7.280a 7.395b |
Blood CO2 nonpanting(不喘) panting(喘氣) |
18.6a
|
9.1b 5.9b |
Blood HCO3 nonpanting(不喘) panting(喘氣) |
8.14a
|
3.3b 4.8b |
(Teeter et al., 1985) |
表9. 循環性熱緊迫對離子排泄之影響
礦物質 | 糞便排泄 | 尿液排泄 | ||
24℃ | 24~35℃ | 24℃ | 24~35℃ | |
(mg/Kg BW per day) | ||||
P | NS | 46b | 93a | |
K | NS | 57b | 286a | |
Mg | 60.2b | 77.7a | 9.4b | 17.4a |
S | 73b | 140a | ||
Cu | 0.67b NS 0.8a | NS | ||
(Belay et al., 1992) |
表10. 高溫環境對尿α中離子濃度之影響
礦物質 | 尿液排泄 | |
24℃ | 24~35℃ | |
(mg/Kg BW per day) | ||
Ca K P S Na Mg Mn Cl |
1.8b 26.0b 37.9b 20.5b 6.4b 4.3b 0.01b 18.9a |
4.0a 54.2a 60.4a 26.0a 11.0a 6.5a 0.02a 11.3b |
(Belay et al., 1992) |
表11. 長期性熱緊迫時於飼料中添加不同鹽類對改善鹼毒症之效果
Treatment | Blood pH(血液酸鹼值) | ||
24℃ | 35℃ | ||
不喘氣 | 喘氣 | ||
Basal diet +0.3% NH4 Cl +1% NH4 Cl +3% NH4 Cl +1% NH4 Cl & 0.5% NaHCO3 +0.5% CaCl2 +1% CaCl2 |
7.290b ─ ─ ─ ─ ─ ─ |
7.294b 7.290b 7.195bc 7.090c 7.276b 7.330ab 7.256b |
7.381a 7.357ab 7.305ab 7.215b 7.293b 7.354ab 7.332ab |
(Teeter et al., 1985) |
表12. 急遽性熱緊迫時於飲水中添加不同鹽類對存活率之影響
Treatment | 24℃ | 24~41℃ |
存活率(%) | ||
飲水 +0.5% NH4 Cl +0.75% NaHCO3 |
100 100 100 |
62.7b 96.6a 55.5b |
(Smith and teeter, 1987a) |
飼料營養雜誌(p.45∼59)─陳保基、九四年第六期