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矿物质营养
一、矿物质元素概述
（一）动物体内的矿物质分类及分布
概念：家畜体内的各种元素中，除C、H、O、N主要以有机化合物的形式出现外，其他各种元素，无论其含量多少，统称为矿物质，亦称为矿物元素或粗灰分，是一类无机的营养物质。
1.矿物质的分类：
分为常量元素（＞0.01%）（钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫7种）和微量元素（＜0.01%）（铁、锌、铜、锰、碘、硒、钴、氟、铬、硼等12种）两大类
根据生物学作用分为：
①必需元素：如常量元素和15种微量元素；
②可能必需元素：钡、镉、锶、溴、锗等；
③非必需元素：铝、铅、汞等
一、矿物质元素概述
（一）动物体内的矿物质分类及分布
1.矿物元素在体内的含量与分布特点：
第一：按无脂空体重基础表示，每个元素在各种动物体内的含量比较近似，常量元素近似程度更大；
第二：体内电解质类元素含量从胚胎期到发育成熟，不同阶段都比较稳定；
第三：不同组织器官中元素含量，依其功能不同而含量不同。
骨骼：钙、磷；红细胞：铁；
动物肝脏中微量元素含量普遍比其它器官含量高。
一、矿物质元素概述
（二）动物体内的矿物元素的生理功能
1.构成畜体组织的主要原料；
2.调节体内渗透压的重要物质；
3.维持血液酸碱平衡的重要物质。矿物质如磷酸盐、重碳酸盐等是血液中重要的缓冲物质，以维持血液PH为弱碱性，保证组织器官的正常机能；
4.是体内许多酶的激活剂或组成成分。
5.各种矿物质，尤其是钾、钠、钙、镁离子保持适当比例，是维持细胞膜的通透性及神经肌肉兴奋性的必需条件。
6.可影响其他物质在体内的溶解度。
7.畜体内某些物质特殊生理功能的发挥有赖于矿物质的存在。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）钙（Ca）和磷（P）
1.含量和分布
钙和磷是体内含量最多的矿物元素，占体重的1%~2%，其中98-99%的钙、80%的磷存在于骨骼和牙齿中。
正常的磷钙比是2：1左右，由于动物种类、年龄和营养状况不同，钙磷比也有一定的变化。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）钙（Ca）和磷（P）
2.吸收与排泄
钙和磷主要在十二指肠吸收。
吸收的影响因素：
（1）酸性环境：可增加钙磷的溶解度，阻碍磷酸钙的形成，利于吸收。如维生素D可促进钙磷的吸收，还可降低肠道PH值。
（2）钙磷比例：1~2：1。 （3）草酸、植酸含量影响
（4）脂肪的影响。
排泄途径：粪和尿两个途径排泄。草食动物的磷主要经粪排出，肉食动物经尿排出；正常情况下钙经粪排出，但马、兔采食高钙时也可经尿排出。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）钙（Ca）和磷（P）
3.营养作用（钙）
第一，作为动物结构组成物质参与骨骼和牙齿的组成，起支持保护作用；
第二，通过钙控制神经传递物质释放，调节神经兴奋性；
第三，通过神经体液调节，改变细胞膜通透性，使Ca2+进入细胞内触发肌肉收缩；
第四，刺激多种酶的活性；
第五，促进胰岛素、儿茶酚胺、肾上腺皮质固醇，甚至唾液的分泌；
第六，具有自身营养调节功能，在外源钙供应不足时，沉积钙可大量分解供代谢循环需要。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）钙（Ca）和磷（P）
3.营养作用（磷）
第一，与钙一起参与骨骼、牙齿结构组成，保证骨骼和牙齿的结构完整；
第二，参与体内能量代谢，是ATP和磷酸肌酸的组成成分；
第三，促进营养物质的吸收，磷以磷脂的方式促进脂类物质和脂溶性维生素的吸收；
第四，保证生物膜的完整；
第五，作为重要的生命遗传物质DNA、RNA和一些酶的结构成分，参与许多生命活动过程。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）钙（Ca）和磷（P）
4.缺乏与过量
（1）缺乏
草食动物最容易出现磷缺乏，猪、禽最易出现钙缺乏；
动物典型的钙、磷缺乏症有：佝偻病、骨软化症、骨疏松症、产后瘫痪等；
（2）过量
钙过多：可能出现骨质增生、甲状腺肿大或骨岩化症，还可影响磷、锰、铁、镁等元素的吸收和利用。
磷过多：造成钙不足，将出现肋骨软化、骨折或跛行、腹泻。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）钙（Ca）和磷（P）
5.需要和供给
钙、磷的适宜需要和供给量受多种因素影响，维生素D的影响最大。
不同钙、磷来源和不同动物对其利用情况不同：
非反刍动物：对无机和动物性来源的钙、磷比植物来源的钙、磷更有效，主要因为植酸盐的影响；
反刍动物：对各种来源的钙、磷都能有效吸收，瘤胃微生物产生的酶可以将植酸盐水解成磷酸和肌醇。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（二）镁（Mg）
1.含量和分布
动物体内约含0.05%的镁，其中60-70%存在于骨骼中，软组织中的镁主要存在于细胞内的亚细胞结构内，线粒体内镁浓度特别高。
2.吸收代谢
反刍动物消化道镁的吸收主要经前胃壁吸收；非反刍动物主要经过小肠吸收。
镁可以两种形式吸收：一是以简单的离子扩散吸收，二是形成螯合物或与蛋白质形成络合物经易化扩散吸收。
镁的代谢随动物年龄和组织器官不同而变化。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（二）镁（Mg）
3.营养作用
第一，参与骨骼和牙齿组成；
第二，作为酶的活化因子或直接参与酶组成，如磷酸酶、氧化酶、激酶、肽酶等；
第三，参与DNA、RNA和蛋白质合成；
第四，调节神经肌肉兴奋性，保证神经肌肉的正常功能。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（二）镁（Mg）
4.缺乏与过量
非反刍动物需镁量低，一般饲料即可满足需要，但小猪对镁需要较多，低于125mg/kg可导致镁缺乏。
反刍动物需镁量高，一般是非反刍动物的4倍，而且饲料中镁含量变化大和吸收率低，容易出现缺乏症。
缺乏：厌食、生长受阻、过度兴奋、痉挛和肌肉抽搐，严重时导致死亡。可能出现肾钙沉积和肝中氧化磷酸化强度下降，外周血管扩张和血压体温下降等症状，典型的例子为“牧草痉挛”。
过量：引起中毒，采食量下降，生产力降低，昏睡、运动失调和腹泻，影响钙磷吸收。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（三）钠（Na）、钾（K） 、氯（CL）
1.含量和分布
动物体内钠、钾、氯按无脂干物质计算分别含0.15%、0.3%和0.1-0.15%。主要分布在体液和软组织中。钠主要分布在细胞外，大量存在于体液中，少量存在于骨中；钾主要分布在肌肉和神经细胞内；氯在细胞内外均有。
2.吸收代谢
反刍动物的前胃，钠和氯可经偶联的主动吸收机制吸收，一般情况下，钠主要通过糖和氨基酸的吸收而伴随吸收。三种元素都是一价离子，也能通过简单扩散吸收。
三种元素主要的吸收部位是十二指肠，其次是胃、小肠后段和结肠（钠）
主要通过尿排泄，部分也可通过粪便、皮肤、汗腺、奶和蛋等排泄。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（三）钠（Na）、钾（K） 、氯（CL）
3.营养作用
（1）钾、钠、氯共同维持细胞内外体液的渗透压和机体的酸碱平衡；
（2）钾可促进肌酸磷酸化作用、活化丙酮酸激酶；促进细胞对中性氨基酸和葡萄糖的吸收，影响蛋白质和糖的代谢；维持心、肾、肌肉的正常活动；
（3）钠与氯参与水的代谢；钠可调节肌肉的兴奋性和心肌活动；氯离子和氢离子结合成盐酸，保持胃液酸性，具有杀菌作用；食盐还有调味和刺激唾液分泌的作用。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（三）钠（Na）、钾（K） 、氯（CL）
4.缺乏与过量
各种动物饲料钠都比较缺乏，其次是氯，钾一般不缺。
缺乏钠：初期有严重的异食癖，随时间延长产生厌食、被毛粗糙、体重减轻、产量下降，猪可导致相互咬尾和同类相残；
缺乏钾：食欲明显变差。
过量：一般过量耐受力较强，但较长时间缺乏后再过量，会导致中毒，表现为腹泻、极度口渴、产生类似脑膜炎样的神经症状；
钾过量，会降低镁的吸收率。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（四）硫（S）
1.含量与分布
硫约占动物体重的0.15%，广泛地分布于动物体的每个细胞中，其中大部分硫以有机形式存在于肌肉组织、骨骼和牙齿中，少量以硫酸盐的形式存在血液中，动物的被毛、羽毛中含硫量高达4%。
2.吸收和排泄
无机硫主要在回肠以易化扩散方式吸收，也可能存在简单扩散吸收；有机硫基本按照含硫氨基酸吸收机制转运吸收，主要吸收部位在小肠。
非反刍动物基本上只能消化吸收无机硫酸盐和有机含硫物的硫；
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（四）硫（S）
反刍动物消化道的微生物能将一切外源硫转变成有机硫。吸入体内的无机硫基本不能转变成有机硫，更不能转变为含硫氨基酸。
反刍动物利用无机硫的能力较强，非反刍动物很弱，但，所有动物都能利用无机硫合成粘黏多糖。
硫主要通过粪和尿两种途径排泄。由尿排泄的硫主要来自于蛋白质分解的完全氧化的尾产物或经脱毒形成的复合含硫化合物。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（四）硫（S）
3.营养作用
第一，以含硫氨基酸的形式参与被毛、羽毛、蹄爪等角蛋白的合成；
第二，合成软骨素基质、黏多糖、牛磺酸、肝素、胱氨酸等有机成分；
第三，是在蛋白质合成过程中所必需的含硫氨基酸的成分；
第四，是脂类代谢中起重要作用的生物素的成分；
第五，是碳水化合物代谢中起重要作用的硫胺素的成分；
第六，在能量代谢中起重要作用的辅酶A的成分；
第七，作为氨基酸的成分，硫是某些激素的组分。
二、常量矿物质元素的供给与代谢利用
（四）硫（S）
4.缺乏与过量
缺乏：消瘦，角、蹄、爪、羽等生长缓慢；禽易发生啄食癖，影响羽毛质量；
过量：厌食，失重、抑郁等症状。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）铁（Fe）
1.含量和分布
各种动物体内含铁30-70mg/kg，平均为40mg/kg。
所有动物不同的组织和器官分布差异很大，60-70%分布于血红蛋白质中，2-20%分布于肌红蛋白质中，0.1-0.4%分布在细胞色素中，约1%存在于转运载体化合物和酶系统中。肝、脾和骨髓是主要的贮铁器官。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）铁（Fe）
2.吸收和代谢
动物消化道吸收铁的能力较差，吸收率只有5%-30%，但在缺铁情况下，可提高到40%-60%。十二指肠是铁的主要吸收部位，各种动物的胃也能吸收相当数量的铁；大多数铁以螯合或以转铁蛋白结合的形式经易化扩散吸收。
吸收进入体内的铁约60%在骨髓中合成血红蛋白。肌红蛋白在肌肉中合成。红细胞寿命短，铁代谢速度较快。铁周转代谢大部分是内源铁的反复循环代谢，进入体内的铁一般反复参与合成于分解循环9-10次才排出体外。
铁主要经粪排泄。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）铁（Fe）
3.营养作用
第一，参与载体组成、转运和储存营养素：血红蛋白是体内运载氧和二氧化碳最主要的载体，肌红蛋白是肌肉在缺氧条件下做功的供氧源，转铁蛋白是铁在血中循环的转运载体等。
第二，参与体内物质代谢：二价或三价铁离子是激活参与碳水化合物代谢的各种酶不可缺少的活化因子。
第三，生理防卫功能。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（一）铁（Fe）
4.缺乏和过量
缺乏：缺铁的典型症状是贫血，表现为：生长慢，昏睡、可视黏膜变白、呼吸频率增加、抗病力弱，严重时死亡率高。
过量：各种动物对过量铁的耐受力都比较强，而猪比禽、牛和羊更强。当饲粮中铁利用率降低时，耐受量则更大。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（二）锌（Zn）
1.含量和分布
多数哺乳动物和禽类体内含锌在10-100mg/kg范围内，平均30mg/kg。
锌在体内的分布不均衡，骨骼肌中占体内总锌50%-60%，骨骼中约占30%，皮和毛中锌含量随动物种类不同而变化较大，其他组织器官含锌较少；而按单位干物质浓度计算，眼角膜最高，其次是毛、骨、雄性器官、心和肾等。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（二）锌（Zn）
2.吸收和代谢
非反刍动物锌吸收主要在小肠，反刍动物在真胃、小肠都可吸收。各种动物锌的吸收率为30-60%。
吸收的锌于血浆清蛋白结合，通过血液循环转运到各组织器官。肝是锌代谢的主要器官，周转速度较快；骨和神经系统锌周转代谢较慢；毛中锌基本不存在分解代谢。代谢后的锌主要经胆汁、胰液及其它消化液从粪中排泄。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（二）锌（Zn）
3.营养作用
第一，参与体内酶组成；
第二，参与维持上皮细胞和皮毛的正常形态、生长和健康，其生化基础与锌参与胱氨酸和酸黏多糖代谢有关，缺锌使这些代谢受影响，从而使上皮细胞角质化和脱毛；
第三，维持激素的正常作用；
第四，维持生物膜的正常结构和功能，防止生物膜遭受氧化损害和结构变形，锌对膜中正常受体的功能有保护作用。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（二）锌（Zn）
4.缺乏和过量
缺乏：可产生食欲低、采食量和生产性能下降、皮肤和被毛损害、雄性生殖器官发育不良、母畜繁殖性能降低和骨骼异常等临床症状。
皮肤不完全角质化症是很多动物缺锌的典型表现。
过量：各种动物对高锌都有较强的耐受力，但耐受力随动物种类、饲粮中与锌拮抗的物质含量不同而异。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（三）铜（Cu）
1.含量和分布
动物体内含铜平均2-3mg/kg，其中约一半在肌肉组织中。
肝是动物铜的主要储存器官。
2.吸收和代谢
消化道各段都能吸收铜，但主要部位是小肠，绵羊大肠也具有较强的吸收力。铜的吸收方式受饲粮铜含量的影响，当浓度低时，主要经易化扩散吸收，浓度高时，可经简单扩散吸收。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（三）铜（Cu）
2.吸收和代谢
铜的吸收受多种因素的影响：
第一，体内需要的影响，缺铜动物比不缺铜的动物对铜的吸收更有效；
第二，饲粮中配位体和营养素可能影响铜的吸收；
第三，胆、胰和肠道分泌物中某些内源物质降低铜吸收。
吸收的铜主要与铜兰蛋白结合，少量与清蛋白和氨基酸结合转运到各组织，肝是铜代谢的主要器官。
内源铜主要经胆汁由肠道排泄，消化道其它部位和肾也排泄少量内源铜。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（三）铜（Cu）
3.营养作用
第一，作为金属酶组成部分直接参与体内代谢；
第二，维持铁的正常代谢，有利于血红蛋白合成和红细胞成熟；
第三，参与骨形成。
铜是骨细胞、胶原和弹性蛋白形成不可缺少的元素。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（三）铜（Cu）
4.缺乏与过量
缺乏：自然条件下缺铜和地区和动物种类有关。草食动物常出现缺铜，猪、禽基本上不出现，只有在纯合饲粮和其它特定饲粮条件下才可能出现缺铜。缺铜可表现为贫血。
过量：会产生毒性反应，反刍动物产生严重溶血，其它动物可表现出生长受阻、贫血、肌肉营养不良和繁殖障碍等。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（四）锰（Mn）
1.含量和分布
动物体内含锰低，为0.2-0.3mg/kg。骨、肝肾、胰腺含量较高，肌肉中含量低。
2.吸收和代谢
消化道吸收细胞都能吸收锰，但主要在十二指肠。
锰浓度低、吸收部位存在低分子配位体、处于妊娠期以及鸡患球虫病时，可提高锰的吸收率；高铁、钙和磷会降低锰的吸收。
锰以游离形式或与蛋白结合形成复合物转运到肝，氧化态锰与转铁蛋白结合后再进入循环，由肝外细胞摄取。锰代谢主要经胆汁和胰液从消化道排泄，经小肠黏膜上皮和肾排出一部分。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（四）锰（Mn）
3.营养作用
锰的主要营养生理作用是在碳水化合物、脂类、蛋白质和胆固醇代谢中作为酶活化因子或组成部分，此外，锰是维持大脑正常代谢功能比不可少的物质。
4.缺乏和过量
缺乏：可导致采食量下降、生长缓慢、饲料利用率降低、骨异常、共济失调和繁殖功能异常等。
过量：动物生长受阻、贫血和胃肠道损害，有时出现神经症状。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（五）硒（Se）
1.含量和分布
动物体内含硒0.05-0.2mg/kg。肌肉中总硒含量最多，肾肝中硒浓度最高，体内硒一般与蛋白质结合存在。
2.吸收和代谢
硒的主要吸收部位是十二指肠，少量在小肠其他部位吸收。
硒代谢比较复杂，一切形式的硒都必须先转变为硒化物以负二价形式才能形成有机硒起营养生理作用。
不同种类动物经不同途径排泄，反刍动物经粪排出。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（五）硒（Se）
3.营养作用
硒最重要的营养生理作用是参与谷胱甘肽过氧化物酶组成，对体内氢或脂过氧化物有较强的还原作用，保护细胞膜结构完整和功能正常。硒对胰腺组成和功能有重要影响；保证肠道脂肪酶活性，促进乳糜微粒正常形成，从而促进脂类及其脂溶性物质消化吸收的作用。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（五）硒（Se）
4.缺乏与过量
缺乏：
（1）营养性肝坏死：仔猪，家兔表现明显，肝细胞坏死，体脂肪呈棕黄色，表现出皮下水肿（多见于3-4周小猪，冬末春初发病较高）。
（2）白肌病：幼小家畜发病较高，羔羊发病率最高，新疆、内蒙常见。肌纤维苍白肿胀，浮肿。横纹肌变性，肌肉表面可见明显白色条纹。
（3）雏鸡渗出性素质症（小鸡水肿病）：3-6周龄鸡多发，表现为头部、颈部、胸部、腹部严重出现水肿，呈血浆样液体，水肿部位呈紫红色。
（4）影响繁殖性能，生长停滞。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（六）碘（I）
1.含量和分布
动物体内平均含碘0.2-0.3mg/kg。分布全身组织细胞，70-80%存在于甲状腺内。血中碘以甲状腺素形式存在，主要与蛋白质结合，少量游离存在于血浆中。
2.吸收和代谢
碘在消化道各部位都可吸收，以碘化物形式存在的碘吸收率特别高。反刍动物主要吸收部位在瘤胃。
碘主要经尿排泄，反刍动物皱胃也排出内源碘，但进入肠道的碘一部分又被重新吸收。生产动物经产品也可排出碘。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（六）碘（I）
3.营养作用
碘最主要功能是参与甲状腺组成，调节代谢和维持体内热平衡，对繁殖、生长、发育、红细胞生成和血液循环等起调控作用。体内一些特殊蛋白质的代谢和胡萝卜素转变成维生素A都离不开甲状腺素。
4.缺乏与过量
缺乏：甲状腺细胞代偿性实质增生而表现肿大，生长受阻，繁殖力下降。
过量：可造成不良影响，猪血红蛋白水平下降，鸡产蛋量下降，奶牛产奶量降低。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（七）钴（Co）
1.含量和分布
是一种比较特殊的必需微量元素。动物不需要无机态的钴，只需要体内不能合成，存在于维生素B12中的有机钴。体内钴分布比较均匀。
2.吸收和代谢
钴的吸收率不高，采食的钴约80%随粪排出。反刍动物对可溶性钴的吸收比非反刍动物更差。体内钴主要经尿排泄，胆汁也排泄部分钴。
二、主要微量矿物质元素的供给与代谢利用
（七）钴（Co）
3.营养作用
钴的代谢，实质上是维生素B12的代谢作用。反刍动物体内丙酸生糖过程需要的催化酶必须有维生素B12参加才有活力。维生素B12也是某些氮代谢的重要因素。
4.缺乏与过量
缺乏：食欲差，生长慢或失重、严重消瘦、异食癖和极度贫血死亡；
过量：各种动物对钴的耐受力都比较强，过量会产生中毒反应。非反刍动物主要表现是红细胞增多，反刍动物表现为肝钴含量增高，采食量和体重下降，消瘦和贫血。

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