豬隻對有機或無機微量礦物質:
銅、鋅及鉻的需要量
一、前言
微量元素在動物及植物營養上扮演重要角色,因為它們是許多新陳代謝過程的必須成份。微量礦物質被動物體吸收及蓄積在動物體內的量非常低,且吸收率通常低於15%,亦即所餵予的礦物質幾乎完全被排泄掉的。吸收率低的問題是相當複雜的,因為各種微量元素的生物活性在不同的動物體中有不同的反應。另外,微量元素之間會互相影響,並且會大量減低其他元素的生化活性,及破壞一般常用飼料中原有的化學物質成份,為彌補微量元素的低生物活性及活性的變異性,因此在動物飼糧中必須添加大量無機微量礦物質於飼糧中,以確保所添加的微量元素能滿足動物的需求。在飼糧中添加高量的微量元素不是一個非常實際的方法。Spears(1996)報告中指出,母豬及肥育豬飼糧由北卡羅來飼料測試實驗室分析結果指出,該兩種飼料中銅、鐵及鋅含量為NRC(1988)推薦量的百分之334到776。飼料中含如此高量微量礦物質所造成的結果是排泄物中也會有高量的微量礦物質殘留。目前微量礦物質在豬糞尿的含量,對土地施用豬糞尿灌溉不是主要的限制標準,但是對於過度使用微量礦物質,導致這些殘留的微量礦物質不斷蓄積在土壤中,未來可能會影響土壤的平衡。例如,北卡羅萊納州山普森郡的一項土壤分析中發現,以液狀豬糞尿混合物灌溉的百幕達草,該牧草地為滿足該牧草氮的需求,必須增加土壤中400%的磷和鋅,增加100%的鉀及增加300%的銅,這些土壤樣品是在離地91公分的深度所採集而得,而且是在連續三年期間的試驗結果(Mueller等,1994)。另一項研報告也以家禽堆肥來灌溉時,土壤中殘留高量的銅與鋅。(Ray,Tucker,Personal Communication NorthCoroling soil Testing Laboratory)。
微量元素的主要有機形態,就是螯合物及複合物,這種被認為其有較高的生物活性,如果是這樣的話就可降低礦物質在飼糧中含量而且可以滿足動物的需要量,同時可減低礦物質在豬糞尿的含量。除了提高生物活力以外,螯合或複合形的微量礦物質還可以提高動物生產及繁殖成績,亦可提高免疫能力及抗病能力。
關於螯合形及複合形微量礦物質之反應機構不是很清楚。微量金屬在飼料中或動物血液及組織中,以共價鍵的方式結合成有機螯合物及合成物,而非如離子狀態存在(Spears,1991)。然而,微量礦物質添加到動物飼糧中通常以無機鹽形式。那微量礦物質複合物之發展及市場商品,均遵守一個固定原則,那就是複合形的礦物質可提供微量礦物質形式更多的生物利用率,這些複合物接近體內發生的形態。因此可被使用的比無機來源更有效率。為使金屬複合物或螯合物在消化道中維持穩定,因此必需與其他飼料原料結合防止被破壞,因為有了保護形式而獲得較大吸收。由此可知金屬複合物或螯合物可被吸收或被製造成一個容易被吸收的化學形式。
礦物質來源及效益的研究已經有很長的時間為了寫這篇專論,我曾參與多個研討會,亦曾在密西根州大學研究所提出當作我的博士論文的一部份。在課堂討論,我評論了生物利用有關鋅的來源的部份。有趣的是那時所有的研究報告中有參照許多無機鋅來源,沒有有機鋅包含其中。四年後,Bunch等(1965)報告研究出評估離乳仔豬的補充銅(250ppm)。他們的銅來源除了硫酸銅和碳酸銅之外還包含一個銅-甲硫胺酸複合物。
在這篇報告中,我將簡要對有機微量礦物質來源定義及說明,並且綜論已發表的有關豬隻對有機銅及鋅利用有效評估的相關報告,我也將討論鉻的部份,尤其是有機鉻(Chromium picolinate)。
二、有機礦物質來源的定義及敘述
所有螯合物是複合物,但複合物不全是螯合物(Sherman和Rowland,1990)。在複合物中的金屬是以共價鍵的方式組成,而一般的無機鹽金屬則是以離子鍵的方式與無機鹽類結合,如NaCl(Kratzer和Vohra 1986)。在複合物中的金屬離子所提供的電子控制接受電子的有機鹽類,進而主控整個共價鍵的強度,一旦這種鍵結形成時,即很難去區分這個共價鍵的性質。控制鍵結的電子,稱為配位電子,各種分子只要含有這種配位電子者,能將這個電子與其他離子共同,形成配位鍵。如果配位電子有一個以上的可共用電子時,其結果會導致複合有異屬環的產生,稱為螯形環。然而配位電子則可取代螯形的結構。螯形物會將金屬離子包圍在其環中,並且與該金屬形成對等的共價鍵(Sherman和Rowland,1990)。這些共價鍵共用金屬離子鹽胺基酸或羥基離子的電子形成強勢的鍵。
近年來利用複合或螯形有機礦物質在各種動物營養上的研究越來越多,而且有很多是關於該物質在生理上所造成影響的研究。這種有機複合微量礦物質的商業產品是依其配位鍵的型態或配位鍵的數量來評斷其品質及特性。一般市場上將這種有機微量礦物質命名為複合物或螯合物或結合蛋白。由美國飼料管制協會評定的各種有機礦物質的產品如下:
(1)metal amion acid complex金屬胺基酸複合物-該產品複合了可溶性金屬離子鹽與胺基酸。
(2)Metal amino acid chelat金屬胺基酸螯合物─該產品是由可溶性金屬離子鹽提供金屬的電子與胺基酸螯合而成的。其產物是以1莫耳的螯合物。平均可水解的胺基酸分子量不可超過800。
(3)Metal proteinate蛋白結合物-該產品是由胺基酸和/或部份水解蛋白質螯合金屬離子所產生的。
(4)Metal polysaccharide complex多聚醣螯合物─該產品是由水溶性鹽類與多聚醣體溶液結合而產生的。
三、銅化合物
當銅餵飼100到250毫克/公斤的含量被公認增進生長的已經超過30年(Buch等,1961,1965;Hanbaker,等1961)。雖然銅的刺激生長的作用模式至今不清楚。另一個假設認為銅在增進生長的作用模式類似於抗生素對豬的胃腸道內作用的相同方法(Fuller等,1960;HawBaker等,1961;Buch等,1965)。Cromwell(1989)及Bowland(1990)提出了銅的作用模式及位置,關係到可溶性銅的來源,意味著銅刺激對增加生長的作用,必須是銅被有效的吸收方可能發生。Wapnir(1990)提出銅在胃腸道的時候,可能和蛋白質降解的產物結合,如胜鏈及胺基酸。Wapnir及Balkman(1990)報告指出,在老鼠飼糧中添加組胺酸會減少十二脂腸空場對銅的吸收。相對的,添加甘胺酸產生一個有條件的增加,當L-色胺酸刺激促使銅被大量的吸收。Zhon等(1994b)論文中指出,仔豬18天中每隔一天給予銅-組胺酸的靜脈注射可刺激所有體重增加及mitogenic的活動性。這提出銅能促進生長的機制。因此餵給銅螯合物與胺基酸或許對豬確定有較多效益。
在我們研究中,Apgar等(1995)比較硫酸銅與銅-離胺酸用在離乳豬在兩個5週的實驗。每個銅來源添加到基本飼糧(含有15毫克銅/公斤飼糧)分別為100、150及200毫克/公斤的含量。其結果顯示,生長成績和器官組織及血清的銅濃度及血清中mitogenic活性。平均每日增重在兩種不同銅來源均與其濃度成線性關係增加,然而,在兩種來源之間沒有差別(如表1所示)。
表1. 離乳仔豬飼糧中添不同銅來源,對其生長成績血清中銅含量
、Mitogenic的活性及軟組織中銅含量的影響
對照組 | 添加銅,毫克/公斤 | |||
100 | 150 | 200 | ||
平均每日增重,克a | 296 | |||
硫酸銅 | 324 | 312 | 345 | |
銅─離胺酸複合物 | 312 | 328 | 348 | |
平均每日餵飼量,克a | 516 | |||
硫酸銅 | 582 | 565 | 582 | |
銅─離胺酸複合物 | 557 | 583 | 607 | |
血清中銅,毫克/公升a | 1.44 | |||
硫酸銅 | 1.49 | 1.54 | 1.58 | |
銅─離胺酸複合物 | 1.48 | 1.57 | 1.58 | |
血清中Mitogenic的活性,0D540mm-690mm | 197 | |||
硫酸銅 | .225 | .199 | .223 | |
銅─離胺酸複合物 | .211 | .217 | .232 | |
肝臟中銅含量,DM毫克/公斤b,c | 28 | |||
硫酸銅 | 36 | 80 | 138 | |
銅─離胺酸複合物 | 28 | 69 | 279 | |
腎中銅含量,DM毫克/公斤b | 30 | |||
硫酸銅 | 25 | 37 | 47 | |
銅─離胺酸複合物 | 31 | 29 | 43 | |
腦中銅含量,DM毫克/公斤b,c | 19 | |||
硫酸銅 | 19 | 20 | 25 | |
銅─離胺酸複合物 | 20 | 20 | 21 | |
a銅的線性影響(P<0.05)沒有銅含量及來源的交互作用 b銅的線性影響 c銅含量及來源交互作用(P<0.001) 註:DM=乾物質 |
在Coffey等(1994)三組七個重覆試驗結果顯示,銅-離胺酸比硫酸銅較在提高生長速率上有效。在Coffey等(1994)的其他試驗報告,兩種銅的來源是有相同效果。Zhon等(1994a)報告指出,在24天的處理,離乳仔豬在任食飼料含215毫克/公斤的銅時,豬攝取添加銅─離胺酸組比添加硫酸銅組顯著增加平均每日增重和每日攝食量,當豬採限食時將減少這利益。Van Heugten及Coffey(1992)論文報告,在增加硫酸銅的濃度時,得到的平均日增重是二次方增加,但是銅-離胺酸並沒有改善平均日增重。Stansbury等(1990)報告指出,在哺乳豬和生長豬,無機(EDTA)及有機銅螯合物在對生長的刺激是沒有比硫酸銅更有效。在早期研究(Bunch等,1965),當餵飼在250毫克/公斤的硫酸銅或銅-甲硫胺酸複合物時,豬生長快,但是在兩種銅的來源之間沒有差別。
銅能刺激生長及增加攝食已在許多研究中被觀察,(Edomonds等,1994;Burnell等,1988;Kornegay等,1989;Coffey等,1994)。在我們研究中,豬餵予提高飼糧中銅含量時顯著增加平均每日攝食量,但在 的來源並沒有差別。相對的,Coffey等(1994)及Zhon等(1994a)報告指出,豬餵來自銅-離胺酸所含的銅比豬餵硫酸銅所含的銅有較高的平均每日攝食量。平均日增重和平均每日攝食量兩者所增加的量暗示主要影響平均日增重的改善可能來自增加飼糧的攝食,雖然增重/飼糧比是藉由飼糧中添加銅而有稍微改善,在兩種銅來源之間並沒有差異。
Paik及Kim(1993)報告指出,在離乳仔豬試驗餵予含銅(銅的複合及多醣類)65.3毫克/公斤的飼糧,其生長成績(平均日增重及飼料/獲得)和豬餵予添加硫酸銅而含200毫克銅/公斤飼糧相等。
豬餵予200毫克/公斤的飼糧時,使用硫酸銅或銅-離胺酸對肝臟中含銅濃度是不相同,當豬飼予銅-離胺酸時,其含銅濃度是飼予硫酸銅的兩倍(Apgar等1995)。在對照這些發現,Coffey等(1994)報告在兩個三次重覆的實驗中,豬攝取的銅來自銅-離胺酸時比來自硫酸銅組在肝臟的銅含量趨向較低;在這些處理組中銅的來源間並沒有統計上的差異。在我們的研究中餵予200毫克/公斤的銅時,豬隻肝臟的含銅濃度是和Cromwell等(1978)的報告中餵250mg/kg銅的結果相類似。在我們的研究中,雖然對照組的豬之肝臟銅的濃度是比Cromwell(1978)的對照組多兩倍,豬在銅來自兩種來源中飼予125毫克/公斤飼糧,比Cromwell(1978)的報告中豬餵125毫克/公斤銅的飼糧低。Zhon等(1994a)報告指出,當用硫酸銅和銅-離胺酸的銅以刺激生長之銅濃度和在增加肝臟銅的含量上,兩種銅來源是沒有差異的。只有在豬餵予200毫克/公斤銅的飼糧時,在腎臟組織中的銅濃度才會上升;而在銅的來源間並沒有差異。
Apgar等(1995)報告指出,在飼糧中增加銅濃度將導致腦組織的銅累積;在200毫克/公斤的銅,豬飼予硫酸銅比飼予銅-離胺酸組低。Zhon等(1994a)報告指出,豬飼予銅-離胺酸,腦部的銅濃度是高於硫酸銅組。
藉著增加日糧銅濃度將使血清中銅濃度增加,Apgar等(1994a)與Zhon等(1994a)也有相同的發現,不過在兩個研究中銅的來源是沒有不同。在離乳時銅濃度是最高。
在豬飼糧提高銅含量將增加血清中mitogenic活力,Apgar等(1995);Zhon等(1994a)也有相同的發現,其報告指出,豬飼予添加銅的飼糧得到血清mitogenic活性的增加。Zhon等(1994b)建議銅也許可以增加mitogenic複合物在豬隻體內循環的數目,這也許可以指出銅在刺激生長的作用模式。不過,沒有確實的證據被發現,任何一種來源的銅有比其他銅更能促進生長。
來自硫酸銅和銅-離胺酸的銅在肥育豬被比較其吸收和蓄積(Apgar和Kornegay,1996)。飼糧處理分:(1)16%粗蛋白、玉米-大豆粕含36毫克/公斤的銅,(2)上個基本飼糧添加硫酸銅,使銅含量達200毫克/公斤的銅,(3)基本飼糧添加銅-離胺酸同樣達200毫克/公斤的銅含量。豬在飼予兩種銅來源時,銅的吸收和蓄積大於(P<0.001)飼予對照組日糧的豬;不過在硫酸銅或銅-離胺酸之間並沒有差異(如表2所示)。銅的吸收百分率在基礎飼量是11.9%,在硫酸銅組是12.0%,在銅─離胺酸是8.8%;在各處理是沒有顯著的差異。從尿液中排出的銅各處理組均很少(少於攝取銅量的0.05%),然而在肥育豬大約有88到91%的銅是經由糞便中排出。Kornegay等(1977)報告指出,銅的吸收評估在17.8到18.3%之間,而在相同上市體重的女豬對銅攝取的範圍從8.6到28.3毫克/公斤飼糧。藉由72公斤女豬飼予含12.6毫克銅/公斤的飼糧所測的銅的吸收估計是28%(Lindemann等1986)。
最近的研究發現顯示,銅-離胺酸在促進生長的生物利用率和效益至少和硫酸銅相等。在少數的試驗,根據生長成績、組織和血清中銅濃度建議,銅-離胺酸也許有更佳的利用率,因為在飼糧中含較低濃度的銅-離胺酸就有相同於較高濃度硫酸銅所對於生長的促進作用。但是從銅吸收的研究結果指出,兩種銅來源是僅有相同的可利用率。未來研究中,在證明兩種銅來源的利用率時,所使用的良好定義必須清楚。
表2. 肥育豬對飼糧中添加0或200毫克/公斤不同來源銅的乾物質消化率及銅吸收情形
試驗1和2的組合(Apgar等,1996)。
項目a | 日糧 | SEM | ||
對照組 | 硫酸銅 | 銅-離胺酸 | ||
乾物質b 攝食量 糞便中 已消化 消化率,%c |
65.9 8.2 57.7 87.6 |
66.0 8.1 58.0 87.7 |
68.0 7.9 60.1 88.3 |
1.83 .32 1.60 .32 |
銅 攝食量 糞便中 尿液ce 吸收的 吸收率,% 蓄積率,% |
2.4c 2.1c .001c .25c 11.9 11.9 |
16.5 14.5 .009 1.96 12.0 11.9 |
16.6 15.2 .008 1.46 8.8 8.7 |
.33 .40 .001 .26 1.94 1.94 |
a數據是由2組各8頭豬隻平均所得的平均值。 b公克/天×(BW). (.75)-1表示式,礦物質的值是以公克/天×(體重)(.75)-1表示。 c被處置干擾所試驗。 d對照組的各項平均值與硫酸銅組和銅─離胺酸組的各項平均值不同(P<0.001)。 e週的影響(P<0.05) 註:本表出自Apgar等,1996。 |
四、鋅的複合物
鋅的有機複合物和螯化物被廣範建議使用在家畜飼糧上,是因為有機鋅比一般使用的無機鋅鹽提供更多的可利用鋅。O'Dell(1984)報告指出,鋅唯有經過生化轉化過程使之俱有生化活性後,才可能被生物體吸收及利用。
在早期研究中,Kornegay和Thomas(1975)比較硫酸鋅和鋅的蛋白質螯合物(鋅-甲硫胺酸)添加低含量(30mg鋅/kg飼糧)和正常鋅含量(80mg/kg)的飼糧到80mg/kg的濃度。即使飼糧中沒有添加鋅,也沒有不全角化的問題和生長性能上的差異被觀察到。Hill等(1986)報告中指出,試驗中以玉米-大豆粕-乾燥乳清粉型的飼糧(31mg鋅/kg)添加由硫酸鋅、鋅-甲硫胺酸或鋅-甲硫胺酸與焦油酸結合所供給的鋅(40mg鋅/kg),其結果顯示每日增重、每日攝食量或日糧:增重、血清中的鋅濃度和蹠骨的鋅濃度並沒有不同。不過,在這研究中,所有鋅供應組比對照組有較大的每日增重、每日攝食量,血清和蹠骨中鋅含量也比較高。
Swinkets等(1994)綜論數篇研究報告後指出,除了礦物質來源以外還有很多因素影響鋅的可利用率包括:1. 鋅的可利用率是被所選用的礦物質來源所控制(Wedekind等,1992;Wedekind and Baker,1990),2. 鋅與飼糧中的其他成分的交互作用(Lennerdal,1991)和鋅在實驗動物體內的狀況(Hallmens等,1987)(Swinhels等,1996)。使用硫酸鋅和鋅的胺基酸螯合物,餵給鋅缺乏症的仔豬,來比較該鋅使血清中和軟組織中(肝、腎臟、胰臟、腦和小腸)的鋅的濃度達飽和量的效率,其結果顯示硫酸鋅和鋅的螯合物兩者對於提供血清和軟組織中鋅的效益是相同的(如表3所示)。在其他的報告(Swinhels等,1996)建議在補充鋅給缺乏鋅的豬供給鋅時,在鋅的吸收上使用鋅的螯合物比使用硫酸鋅要來得高。而且供給豬鋅的螯合物有高量的鋅在組織中蓄績,Scheel和Kornegay(1996)從豬飼糧中加1000、2000、3000ppm的鋅,該鋅是來自氧化鋅、鋅-甲硫胺酸、鋅-離胺酸及硫酸鋅,其結果顯示,肝臟、腎臟、助骨和血漿對日糧中鋅的濃度全都是敏感的;其中肝臟和助骨的敏感度幾乎是相等的(如表4所示)。
表3. 餵富含鋅的飼糧給缺或不缺鋅的豬隻14天對該豬隻
生長成績及器官和小腸中鋅含量的影響(Swinkel等,1996a)
缺乏 | 不缺乏 | |||
硫酸鋅 | 鋅─胺基酸螯形物 | 硫酸鋅 | 鋅─胺基酸螯形物 | |
生長成績 平均每日增重,克b 平均每日攝食量,克b 增重/餵飼,克/公斤 |
220 380 550 |
240 420 580 |
360 540 660 |
370 560 660 |
組織中鋅的濃度,毫克/公斤(乾物質) 肝臟c 腎臟c 胰臟c 腦c |
215 143 141 91 |
216 150 140 90 |
279 159 149 89 |
221 153 149 93 |
各段小腸組織中鋅的濃度,毫克/公斤(乾物質) 正端 中端 遠端 |
131 132 135 |
129 131 137 |
133 129 137 |
130 133 138 |
a基礎日糧包含17毫克鋅/每公斤飼糧,並以硫酸鋅或鋅胺基酸螯合物另外添加45毫克/公斤飼糧。 b先前已缺鋅的豬隻其數值比較低。 c在剛開始時,缺乏鋅的豬組織中鋅濃度的飽和量比較低,但肝臟、腎臟及胰臟中鋅的濃度並未完全達到飽和。 |
表4. 離乳仔豬飼糧添加1000、2000、3000ppm不同鋅來源的鋅
對其血清中及組織中鋅濃度的影響
項目 | 處理 | ||||
對照組 | 硫酸鋅 | 氧化鋅 | 鋅─離胺酸 | 鋅─甲硫胺酸 | |
血清中鋅濃度,毫克/公升 1000 ppmb 2000 ppmb 3000 ppmb |
.65 .65 .46 |
.82 1.49 1.42y |
.78 .99x .98x |
.76 1.21xy 1.25xy |
.78 1.35xy 1.09x |
肝臟中鋅濃度,毫克/公斤(乾物質) 1000 ppmb 2000 ppmb 3000 ppmb |
114 160 155 |
156 949z 1883y |
155 372 1141xy |
130 645y 1765 |
131 763xz 1104x |
第十肋骨中鋅濃度,毫克/公斤(乾物質) 1000 ppm 2000 ppmb 3000 ppmb |
168 178 131 |
185 251y 219 |
187 208x 185 |
169 212x 217 |
184 234xy 203 |
腎臟中鋅濃度,毫克/公斤(乾物質) 1000 ppm 2000 ppmb 3000 ppmb |
127 103 109 |
121 189z 235 |
128 133x 169 |
120 145xy 212 |
130 159y 176 |
b對照飼糧與高鋅含量飼糧不同(P<0.01)。 xyz同行的平均值中不同上標,表示其與其他數值差異顯著(p<0.05)。 |
Hill等(1987)的研究採用豬隻十二指腸液體做體外的試驗,其結果顯示,各種不同鋅來源(硫酸鋅、鋅-早硫胺酸和鋅-離胺酸的複合物)。Wedekind和Lewis(1993)餵給仔豬玉米-大豆粕型不添加鋅(40mg鋅/kg)的飼糧,在5週的時間內消耗掉豬隻體內貯存的鋅。然後比較該豬在生長和肥育期時對硫酸鋅、鋅-甲硫胺酸和鋅-離胺酸和氧化鋅的吸收情形。基礎生長飼料供給35mg鋅/kg肥育飼料含27mg/kg鋅。鋅-硫酸鋅和鋅-離胺酸是被添加供給7.5mg/kg鋅的程度,而氧化鋅則供給15mg/kg。硫酸鋅濃度(0、7.5和15mg/kg是被用來形成標準曲線。在這報告中,鋅的添加是不影響生長成績,而鋅的生物利用率的改變是依測量點(血漿、掌骨和尾椎骨)而不同。不但如此,他們的結論也顯示鋅-甲硫胺酸、鋅-離胺酸和氧化鋅的利用率比硫酸鋅差。
從我們的實驗室初步發現(Schell和Kornegay,未發表的資料),使用一個鹽缺乏(不添加鹽類)基本上鋅-充足或鋅-缺乏的仔豬飼糧以添加硫酸鋅或鋅-離胺酸試驗結果顯示,來供應2000mg/kg的鋅豬攝食鋅-離胺酸比攝食硫酸鋅飼料者,在血清和肝臟中有較高的鋅濃度。鋅的來源對腎臟和第十肋的鋅濃度沒有顯著的影響。離胺酸對鋅貯存的影響機制還不是很清楚,當鋅-離胺酸被添加到約0.21%的鹽含量時鋅-離胺酸和鈉可能會造成影響。在另一個連續兩週的研究(Schell和Kornegay,1996),使用離乳仔豬來比較鋅在組織的貯存,餵給仔豬基礎飼糧(130mg/kg鋅),並添加來自氧化鋅、硫酸鋅、鋅-甲硫胺酸和鋅-離胺酸(1000、2000和3000mg/kg的鋅如表4所示)。其結果顯示飼餵2000和3000mg/kg鋅的飼糧鋅在肝臟、腎臟和肋骨中蓄積量比對照組高,同時血清中鋅濃度也比對照組高,但不同的血清中鋅濃度和豬餵飼不同的鋅來源並沒有一致性。飼餵1000mg/kg鋅日糧兩過的豬,只有增加肝臟的鋅濃度超過對照組;腎臟和肋骨的鋅濃度則沒有超過對照組的豬。
Littell等(1995)所敘述的平均比率被用來判定各種鋅來源與硫酸鋅的生物利用率相對百分,被餵飼的每一種鋅來源呈線性相關(如表5所示),豬飼餵添加1000mg/kg鋅的飼糧的資料沒有被採用,因為基結果和對照組的豬差異不顯著。
表5. 不同鋅來源與硫酸鋅中鋅的生物活性的比較
項目 | 鋅來源 | |||
氧化鋅 | 鋅─甲硫胺酸 | 鋅─離胺酸 | 硫酸鋅 | |
第一組(3,000毫克鋅/公斤飼糧) 血漿(2週) 肝臟 腎臟 肋骨b |
69 61 72 84 |
77 59 75 93 |
88 94 90 99 |
100 100 100 100 |
第二組(2,000毫克鋅/公斤飼糧) 血漿(2週) 肝臟 腎臟 肋骨a |
72 39 71 83 |
99 80 85 93 |
88 69 78 84 |
100 100 100 100 |
a關係生物活性價值是被Littell等(1995)計算好的,主要是從比率方法的描述。這些數值是被傳送來當硫酸鋅試藥等級的百分比。 b左第十肋骨。 |
在另一實驗豬飼餵添加3000mg/kg的鋅,使用飼料級的硫酸鋅、試劑級的硫酸鋅和氧化鋅,來比較豬的血清、肝臟、腎臟和肋骨的鋅濃度,其結果顯示,飼料級和試劑級硫酸鋅之間,鋅的生物利用率是相同的;當和硫酸鋅比較時氧化鋅的相對生物利用率顯現出最低(70%),跟著是鋅-甲硫胺酸(83%)和鋅-離胺酸(86%)。Hahn和Baher(1993)報告中指出,豬餵餵含氧化鋅的飼糧,其血清中鋅濃度只有那些餵飼硫酸鋅日糧的55%。Wedekind等(1994)以骨頭和血清中鋅的濃度是當鋅生物利用率的指示時,發現有關鋅的生物利用率,氧化鋅比硫酸鋅低;而鋅-甲硫胺酸的生物利用率居中,而鋅-離胺酸的生物利用率則是比氧化鋅低。Van Heutgen等(1995)指出,豬餵飼玉米-大豆粕-乳清型飼糧。在鋅的添加上使用硫酸鋅、鋅-甲硫胺酸和鋅-離胺酸時,其生長成績和免疫反應是相同的。
在離乳仔豬飼糧中含兩種離胺酸濃度與三種鋅含量,來比較生長成績、血清和組織(肝、腎和第十肋)的鋅濃度,和鋅在胃、 小腸和下結腸的吸收(Cheng等,1996)。日糧處理如下:(1)基礎1,0.8%離胺酸不添加鋅(含32mg/kg的鋅),(2)基礎1再加100mg/kg的鋅,來自硫酸鋅,(3)基礎1再加100mg/kg的鋅,來自鋅─離胺酸,(4)基礎2,1.1mg/kg的離胺酸不添加鋅,(5)基礎2,加100mg/kg的鋅,來自硫酸鋅,(6)基礎2,加100mg/kg的鋅,來自鋅-離胺酸,餵飼的飼糧含硫酸鋅或鋅-離胺酸兩者當作添加鋅的來源時,豬的生長成績、血清中鋅濃度、組織中鋅濃度和鋅的吸收是相同的。肝臟、腎臟和第十肋的鋅濃度對添加鋅,全都有迅速的反應(如表6所示)。離胺酸的鋅濃度和鋅的來源並不影響由體液引起的免疫反應。
Baker(1991)的報告指出,體增重和骨中鋅的蓄積量能表示鋅的利用情形。在我們試驗結果顯示,肝臟中鋅的濃度最能反應出飼糧中鋅的濃度。
表6. 離乳仔豬餵飼飼糧中使用兩種鋅來源和兩種離胺酸濃度,
該豬對飼糧乾物質的消化率和鋅在胃、小腸和下結腸的吸收情形
(Cheng et al., 1996)
處理a | ||||||
基礎1 1 |
硫酸鋅 2 |
鋅─離胺酸 3 |
基礎2 6 |
硫酸鋅 7 |
鋅─離胺酸 8 |
|
鋅,ppm 離胺酸,% |
0 .80 |
100 .80 |
100 .80 |
0 1.1 |
100 1.1 |
100 1.1 |
胃 乾物質消化率,% 試驗1 試驗2b 總合 |
-24.4 -19.3 -21.3 |
-27.3 -36.7 -32.5 |
-18.6 -29.9 -24.8 |
-20.1 -16.0 -17.6 |
-19.2 -19.7 -19.3 |
-43.2 -12.8 -25.6 |
小腸 乾物質消化率,% 試驗1 試驗2c 總合 |
66.5 58.1 61.7 |
56.0 52.8 54.1 |
56.7 56.0 56.3 |
56.6 63.8 60.7 |
56.6 58.2 57.5 |
51.0 65.0 59.0 |
下結腸 乾物質消化率,% 試驗1 試驗2b 總合d |
81.5 80.5 80.9 |
84.0 81.0 82.3 |
80.9 80.3 80.6 |
80.8 81.8 81.4 |
82.5 83.3 83.0 |
78.8 82.7 80.6 |
胃 鋅的吸收率,% 試驗1e 試驗2e 總合de |
-11.0 23.6 8.4 |
36.3 30.8 32.8 |
17.8 23.1 20.4 |
-.2 17.6 9.5 |
24.1 36.1 30.5 |
23.4 29.6 26.5 |
小腸 鋅的吸收率,% 試驗1 試驗2 總合 |
21.9 32.9 28.0 |
26.7 34.1 30.7 |
27.4 27.2 27.1 |
22.6 28.1 25.5 |
21.1 35.5 29.1 |
30.1 26.1 27.6 |
下結腸 鋅的吸收率,% 試驗1e 試驗2e 總合e |
30.9 38.9 35.4 |
26.9 30.8 29.1 |
22.7 24.8 23.9 |
32.0 35.3 33.9 |
21.8 31.0 27.1 |
20.9 28.9 25.5 |
a試驗1是由每個處理組6隻豬平均所得之平均數值,試驗2是由每個處理組8隻豬平均所得之平均數值 b離胺酸的影響(P<.10) c離胺酸的影響(P<.05) d對照:硫酸鋅組和鋅-離胺酸組結果不同(P<.05) e對照:低鋅組與適量鋅組的結困不同(P<.001) |
五、微量礦物質混合物
Veum等(1995)的報告指出,蛋白質微量礦物質混合物,部份取代無機微量礦物質時,可改善在仔豬離乳後第14、21和28天的生長成績。Richert等(1995)報告中指出,當使用螯合的微量礦物質預混料中,主要部份的無機微量礦物質時,改善離乳仔豬成績只有在斷乳後最初七日。他們發現在整個保育期(0~28天)並沒有不同。這些混合的礦物質內容物是不被給與。
六、鉻的複合物
鉻是被認為在動物和人是必需的微量元素(Mertz等,1974)。在豬方面,鉻的需求量還有被確定,但鉻是參與在碳水化合物、脂質、蛋白質和核酸的代謝中(Nielsen,1994)。雖然鉻的特殊功能並不清楚,但鉻做為胰島素的輔助因子工作是被相信的(White等,1993)。在合成葡萄糖耐受性因子中含有鉻蛋白胰島素活化和生物活性(Steele等,1977)。當前,NRC(1988)在豬方面,並沒有推薦飼糧中鉻的需求量,但NRC(1989)建議在安全和適當的估計下,成年人每日攝取50到200μg/d的鉻。玉米-大豆粕飼糧中所含有全部的鉻,能從750到1500ppb。因為鉻是無所不在的存在於天然食物和環境中,在大多數的家畜中鉻沒有被研究,至於人類和實驗動物是直到最近才有。鉻在近幾年才被Ducro(1992)和Mertz(1992,1993)討論。
豬餵予鉻-焦油酸鹽可增加胰島素的敏感性(Amoihon等,1995)。Evock Clover等(1993)報告指出,鉻以鉻-焦油酸鹽(300ppb)來添加時,在生長豬(30到60kg)將降低血清中胰島素和葡萄糖濃度。不過,在Page等(1993)、Amoilon等(1995)和Lindemann等(1995)的研究報告中指出,血漿中葡萄糖濃度是不受鉻給飼量的影響。
Lindemann等(1995b)報告中說,在餵飼懷孕母豬後,血清中胰島素量和禁食後再餵飼鉻-焦油酸鹽,其胰島素:葡萄糖的比率均比對照組母豬低。豬餵給鉻-焦油酸鹽,禁食時血清中胰島素的減少和葡萄糖的清除是增加。藉由靜脈注射葡萄糖耐受性試驗和胰島素激活試驗,可知葡萄糖的半衰期是減短(Amoikon等,1995)。
無機形式的鉻在胃腸道只有0.4到3%吸收率(Anderson,1987)。Ward等(1995)評估幾種形式的鉻,可供給200μg/kg的鉻(氯化物、乙酸鹽α、菸鹼酸鹽、兩種來源的焦油酸鹽和菸鹼酸鹽-氨基乙酸-半胱胺酸-麩胺酸鹽)。一般的生長成績、屠體、代謝和激素值是不受試驗處理影響。同樣的氯化鉻(5或25ppm鉻)和鉻-焦油酸鹽(200或400μg/kg的鉻)也不影響屠體或血液值(Mooney和Cromwell,1994)。
雖然,Jensen等(1978)和Steele等(1977)確定在雞和豬的生物活性鉻是經由靜脈腔注射的葡萄糖耐受性因子,豬隻對飼糧中添加鉻的反應到目前為止還沒有報告。幾個研究針對有機鉻複合物(鉻-焦油酸鹽),增加屠體瘦肉的影響均有正面影響的結果(Page等,1993;Lindemann等,1995b;Harper等,1995;Beleman等,1995;Money和Cromwell,1995)或許與日糧中鉻的濃度、鉻的形式、豬對鉻狀況和日糧胺基酸濃度有關(White等,1993;Lindemann等,1995b)。Page等(1993)報告當鉻-焦油酸鹽被餵給生長肥育豬時,可增加豬屠體腰眼肌肉面積和減少背脂(如表7、8和9所示)。Lindemann等(1995)估計日糧中離胺酸的濃度對鉻-焦油酸鹽反應的影響(如表10所示)。通常鉻在鉻-焦油酸鹽最有效的濃度是200μg/kg。在豬方面,鉻-焦油酸鹽似乎是最佳的形式。Page等(1993)當使用氯化鉻並沒有得到反應。
表7. 餵飼不同濃度的鉻-焦油酸鹽對肥育豬生長成績的影響(Page等,1993)
鉻的添加量 | 每日增重a | 每日採食量a | 增重:採食量 |
μ克/公斤 0 100 200 400 800 |
克 913 899 903 854 826 |
磅 2.74 2.64 2.68 2.43 2.53 |
克/公斤 333 340 332 351 330 |
a線性遞減(P<.05)藉著鉻-焦油酸鹽的添加量 註:μ=百萬分之一 |
表8. 飼予不同濃度的鉻-焦油酸鹽對肥育豬
第十肋脂肪厚度和腰眼面積的影響(Page等,1993)
鉻的添加量 | 第十肋脂肪 | 腰眼面積 | 肌肉百分比 |
μ克/公斤 0 100 200 400 800 |
公厘 31.5 23.4 26.4 22.1 24.6 |
平方公分 34.0 40.4 39.9 41.7 40.3 |
百分比 51.7 56.1 54.7 57.4 56.2 |
註:μ=百萬分之一 |
表9. 飼予不同濃度的鉻-焦油酸鹽對肥育豬
第十肋背脂厚度和腰眼面積的影響(Page等,1993)
鉻的添加量 | 第十肋脂肪 | 腰眼肌肉面積 | 肌肉百分比 |
μ克/公斤 0 25 50 100 200 |
公厘 28.2 24.1 23.4 26.7 24.4 |
平方公分 34.9 35.9 35.3 34.2 37.2 |
百分比 52.9 54.7 54.5 53.6 54.3 |
註:μ=百萬分之一 |
表10. 餵飼鉻-焦油酸鹽(μ克/公斤)在兩種離胺酸濃度對屠宰豬的
第十肋背脂厚度和腰眼肌肉面積(Lindemann等,1995)
處理 | 第十肋背脂厚度 | 腰眼肌肉面積 | 肌肉百分比 |
100%離胺酸 鉻-0 -200 |
公厘 33.6 27.8 |
平方公分 29.0 33.6 |
百分比 44.0 47.9 |
120%離胺酸 鉻-0 -100 -200 -500 -1000 |
33.0 31.2 29.6 37.2 28.4 |
30.1 31.1 32.1 26.6 31.7 |
44.7 45.5 46.8 41.4 47.3 |
a屠體校正到104.4公斤 註:μ=百萬分之一 |
氮的平衡試驗之原始技術是在美國維及尼亞州立學院中發展出來的(Wang,1995),以對照的玉米-大豆粕的日糧來比較另一組添加含200μg/kg鉻的鉻-焦油酸鹽(如表11所示)。在這個研究,閹公豬是從24kg養到105kg連續飼養;然而,在另一個研究,鉻餵飼開始於氮的平衡處理的前七天。當豬長期或短期餵飼鉻-焦油酸鹽,乾物質的消化率和氮的吸收是被改善的。氮的蓄積雖然沒有統計上的顯著性(P>.10),但在這兩個研究中,豬餵飼鉻-焦油酸鹽時,都有較多的趨勢。在研究1,屠體比較結果為,腰眼面積增加,但瘦肉百分比和背脂厚度不受鉻-焦油酸鹽添加與否影響。
表11. 豬餵糧中使用或不使用鉻-焦油酸鹽
對氮的吸收和蓄積和乾物質的消化率的影響(Wang,1995)
鉻,μ克/公斤 | 0 | 200 |
試驗1─3 氮 每日攝食量,克 氮的吸收,%a 氮的蓄積,%b 乾物質 攝食,公斤 消化率,%c |
||
試驗4 氮 每日攝食量,克 氮的吸收,%a 氮的蓄積,% 乾物質 攝食,公斤 消化率,% |
||
a平均差(P<.05) b平均差(P=.14) c平均差(P<.02) |
母豬餵給添加鉻-焦油酸鹽時,有較多的窩仔數(如表12所示)。Lindemann等(1995b)報告中指出,連續餵飼鉻-焦油酸鹽(200μg/kg的鉻)從20kg直到泌乳期可提高母豬增重和活產仔數。在女豬方面有相同的研究,即給予500或1000μg/kg的鉻觀察其生長期的研究。在隨後母豬的研究中(Lindemann等,1995a),使用71隻新母豬被分配到四個鉻處理的日糧:(1)0 μg/kg的鉻添加,(2)200μg/kg的鉻只有在非哺乳期鉻添加鉻-焦油酸鹽,(3)200μg/kg的鉻只有在哺乳期間和(4)200μg/kg的鉻在全期。這處理的影響沒有統計上的差異;不過,比較第三胎各處理組的平均值顯示,母豬餵給提供全期鉻時窩仔數和存活數比對照組母豬多2.0隻及分娩後21天時多1.3頭哺乳豬。在剩下的處理組的窩仔數是中等。在時間的選擇和餵飼鉻的目的對改善新女豬和母豬是重要的因素之一。有關鉻對受胎率的影響還沒有足夠的研究報告。Campbell(未發表的資料,被Purser引用,1995)的報告中指出,當第一和第二胎次的母豬在配種之後開始飼予以鉻-焦油酸鹽形式之200μg/kg的鉻,分娩率會增加(92.4%與79.0%),但總產仔數和活產數則不受處理的影響。
表12. 母豬飼糧中添加或不添加鉻對其繁殖性能的影響
(Lindemann 等,1995a,b)
有機鉻 百萬分之1克/公斤 | 0 | 200 |
試驗1 窩仔數 產仔頭數a 活產頭數a 窩重,公斤 產仔頭數a 活產頭數a 21日齡b |
9.6 8.9 8.2
13.8 12.9 46.5 |
11.8 11.2 10.3
17.0 16.3 54.6 |
試驗2 窩仔數 產仔頭數 21日齡 窩重,公斤 總出生數 存活數 21日齡 每胎的活產頭數 第1胎 第2胎 第3胎 總計 |
10.7 9.6 9.0
16.4 15.4 50.4
9.2 9.7 10.4 9.6 |
11.3 10.5 9.5
16.8 16.1 54.7
9.6 10.5 12.4 10.5 |
a平均差(P<0.05) b平均差(P<.10) 同所導致的。 |
Trout(1995)推論,鉻的影響報告:(1)使胰島素的功能和細胞對葡萄糖的吸收發揮到最大(Anderson,1985),(2)在人方面,改善葡萄糖的耐受性(Mertz,1993),(3)在豬方面,改善胰島素在維持葡萄糖等穩性(Streele等,1977),(4)隨著靜脈注射胰島激素,來提高血漿中葡萄糖的清除率(Amoikon等,1995)。鉻的正面效果上,在提高窩仔數是藉由提高胰島素的活力而達成。因此,Trout(1995)建議我們,添加鉻可能有下面的影響:(1)改善濾泡成熟,(2)增加排卵率,(3)在妊娠的3-4天增加血液中前列腺素的濃度,(4)視子宮蛋白質而定可改善子宮功能,增加前列腺素分泌,(5)改善胚胎的存活。Trout(1995)指出,鉻將同時正面影響提高窩仔數的能力。Lindemann等(1995b)推測,在母豬飼料添加鉻可能有潛在的利益,這些潛在利益是經由改善葡萄糖、胺基酸和脂質的利用及減少組織、分解代謝的損失,因此改善隨後的性狀。
鉻在豬隻上的運用還須要更多的研究。鉻的生化反應不一致的原因,很可能是因為其他飼料原料中鉻的生化可利用率不同、飼養的目的不同以及鉻在豬隻體內的狀況不同所導致的。
七、總結
就豬營養而論,有機銅和鋅複合物的利用效率與常用的無機銅和鋅的效率相同;就促進生長而言,銅─離胺酸的效益比硫酸銅高;對血清中及軟組織中銅貯存量而言,無論添加硫酸銅或銅─離胺酸其效果均相同。以有機鋅複合物取代全部或部份豬飼糧中鋅需求量的研究報告相當有限,但大部份的結果均顯示,以有機鋅複合物的效率與一般常用無機鋅的效率相同。對豬而言,有機鋅複合物的利用率比較及可提高繁殖效率和抗病能力的假說,還無法完全證實。在有機鉻的研究中發現,肥育豬的飼糧中添加200μg/kg的Chromium picolinate時,能增進肌肉組織的生長及減低脂肪的堆積,但是該質對生長成績則無明顯的幫助。其他有關鉻對豬隻的影響的研究比較少。將來對有機複合物微量礦物質(螯型)是否能被豬有效的利用及這些有機物是否有取代一般常用的無機鹽礦物質,必需有更進一步的研究。(最新養豬技術研討會)
飼料營養雜誌(p.55∼76)─Dr. E.T. Kornegay、九八年第二期