微量元素铁的研究进展

微量元素铁的研究进展 ,微量元素铁的研究进展 邢立东 周 明 (安徽农业大学 动物科技学院，合肥 230036 ) 摘 要 本文综述了铁的生物学功能以及铁对动物健康、生理生化指标、生产性能和饲料利用等的影响;论述了动物对铁的吸收、储存和动用以及影响铁吸收利用率和饲粮中铁添加量的因素;介绍了动物铁缺乏与过量的后果;并认为，要用营养经济生态安全的理念科学应用铁源性饲料添加 剂。 关键词 铁;代谢;生物学功能;生态安全 铁是地球上分布最广、最常用的金属元素之一，约占地壳质量的5.1%，在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，是动物维持生命和生长发育所必需的微量元素之一。 随着养殖业的规模化发展，动物生产性能的提高，铁对动物的影响也越来越明显。饲粮中含有足量的铁才 [1]能维持动物正常的生理功能，保证动物正常的生长发育与繁衍后代。因此，人们在动物 [2]生产上很重视使用含铁饲料添加剂，并将多种含铁制剂加在畜禽饲粮中做试验，以探讨含铁制剂的饲用效果和适宜添加量等。 1 铁的生物学功能 铁是动物维持正常代谢与生理机能及生长发育的重要微量元素。 1.1 铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素和多种氧化酶的重要组分 含铁血红蛋白作为氧的载体，保证体内氧的正常输送;含铁血红蛋白的功能状态，直接影响动物体内每个器官和组织的生理作用的发挥。铁在肝中以铁蛋白和血红素的形式存在，胎盘中以转铁蛋白的形式 在胰液、乳汁、泪液与白细胞胞浆中以乳铁蛋白的形式存在，在禽卵和爬行类卵蛋白存在， [3-6]中以卵转铁蛋白的形式存在。铁还影响乙酰辅酶A、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、细 [3,4,6]胞色素还原酶等的活性。 1.2 铁参与蛋白质合成和能量代谢 动物体内铁的含量直接影响含磷量。动物缺铁时，肝细胞DNA的合成可因缺磷而受到抑制，肝细胞和其他组织细胞中的线粒体和微粒体出现异常及细胞色素C含量下降从而影响蛋白质的合成。研究证明，铁与能量代谢密切相关，这是因为三羧循环中有一半以上的酶和因子含铁，或者只有铁存在时三羧循环才能正常进行。 [3,4]1.3 铁与动物免疫机能的关系 铁与动物的细胞免疫和体液免疫机能都有关系。动物缺铁，可严重影响其免疫力。动物缺铁时，T细胞数量减少，抗体合成下降，淋巴细胞转化 [4,7,8]受阻。动物铁过量时，可能增强动物对细菌和寄生虫感染的敏感性，对一些疾病的易感性增强。 1.4 铁参与电子传递功能 细胞色素和细胞色素C 氧化酶都是含有铁-卟啉辅基的蛋白质，是一类以传递电子作为其主要功能的蛋白质,，为生物体内极为重要的电子传递体，其 [8]基本功能是通过分子中铁的价态变化起着电子与氢的传递作用。 2 补饲适量铁对动物健康、生产性能和饲料利用的影响 补饲适量铁可提高幼龄动物的增重性能和饲料转化率，并可改善其肤色和被毛状况。林 [9] 映才等(2001)的试验明，在添加FeSO 基础上再添加富力铁，可较大幅度地提高仔猪4 [10] 的日增重，降低料重比，极显著改善仔猪肤色和被毛状况。Yu等(2000)研究了在断奶仔猪日粮中分别添加60、90和120 mg?kg氨基酸螯合铁对仔猪肤色的影响。结果表明，随 [11] 日粮氨基酸螯合铁含量的增加，仔猪皮肤红润程度逐渐增加。郑长峰等(2006报道，在)含硫酸亚铁的基础日粮中，添加400 mg?kg甘氨酸铁能提高仔猪的生长率，改善仔猪皮毛 [12] 外观，皮红毛亮，同时能增强仔猪的抵抗力。徐建雄等(1994)研究发现，蛋氨酸铁可有 , 作者简介:邢立东，动物营养与饲料科学专业硕士研究生;周 明，教授，本文的通讯作者， E-mail:aauzhouming@163.com 。 效地促进肉猪生长，使肉猪对饲料的利用效率提高了7.04%,9.23%，明显降低了肉猪的饲 [13]料成本。孙铁虎等(2006)的研究表明:随着日粮中氨基酸络合铁添加量的增加，生长猪 [14] 试验第35天的皮肤红度呈显著地提高。Paradi(1997s)等在反刍动物的试验中发现:铁通 [15] 过影响生长发育而间接影响反刍动物的繁殖机能。蔡秋等(2012)发现，在饲粮中添加 [16]铜、铁和锌，可改善肉牛的生长性能。苏传福等(2007)在纯化日粮中添加铁0、100、200、300、400和500mg?kg，研究日粮不同铁水平对草鱼生长、体成分和血液生化指标的影响，发现添加铁300 mg?kg，可获得最大增重率和蛋白质沉积效率。日粮适量的铁可改善母畜体况，降低经产母畜淘汰率，提高初产畜繁殖性能，降低仔畜死亡率。Gudel(1998)[17][18] 、刘鹤翔等(2003)分别研究发现，在母猪饲粮中添加甘氨酸螯合铁和蛋氨酸螯合铁， [19] 可增强仔猪的抗病力，提高其育成率。陈婉如(1996)的试验表明，将蛋氨酸螯合铁添加于蛋鸭、肉鸭的配合饲料中，与同水平无机铁对照，产蛋鸭的饲料报酬、产蛋率分别提高10.67%和10.82%(P,0.01);肉公鸭增重提高2.03%，肉母鸭增重提高12.90%。 3 铁对动物生理生化指标的影响 3.1 血清铁 血清中铁含量甚微，常以铁蛋白形式贮存于肝、脾、骨髓的单核-巨噬细胞内。因肝脏是铁贮存和代谢的中心场所，故肝损害与血清铁水平有着密切的关系。当肝细 [20]胞变性或坏死时，肝贮存铁便释放入血。肝内铁代谢异常时，血清铁升高。血清铁含量与 [21,22]机体储存铁量高度正相关，因此血清铁是反映机体铁储存量的可靠指。当动物发生标 [21]缺铁性贫血时，血清铁结合力升高，血清铁、血清铁蛋白浓度降低。张彬等(2000)、 [9][23] 林映才等(2001)、冯星等(2004)等各自的试验表明，当体内储存或摄取过量的铁时，血清铁浓度提高。 血清或血浆铁含量是评价动物铁营养状况的常用指标之一。通过测定血液中铁含量以及与铁代谢密切相关的酶活性，可从吸收、代谢、沉积、生理、生化等不同角度来评定动物 [24]的铁营养状况。 3.2 血红蛋白(Hb) 铁是合成Hb的重要原料。动物体内的铁约有60,,70,存在于红细胞的Hb中。血中Hb含量高低可反映机体铁的吸收与利用状况，铁缺乏时Hb的合成减少， [25]引起缺铁性贫血。在一定范围内，饲粮添加铁可使血中Hb含量增加。刘庆华等(2012)[26] 发现，饲粮中铁量多时，仔猪血中Hb显著提高;缺铁时Hb含量显著降低。Zimmerman [27] 等(1980)认为，血液Hb含量是反映动物铁营养状况的可靠指标。健康的动物血液Hb [28] 含量有一定范围的波动。李丽立等(1995)发现，以添加复合氨基酸铁的饲粮喂仔猪，[29] 其血中Hb、铁和转铁蛋白含量都显著地提高。宋健等(2013)发现，给新生犊牛注射右旋糖酐铁，可有效提高血中Hb含量。苏传福等(2007)在研究铁对草鱼生长的影响中发现，饲粮铁的添加对草鱼Hb含量和红血细胞数目有显著影响，且随着铁添加量的增加而先升后降。也有实验发现，日粮添加铁对动物Hb水平无显著影响或随铁添加量的增加而减少[30,31]。 3.3 血糖 血糖既是衡量动物健康状况的重要指标，也是反映动物能量营养状况的一个 [32] 指标。动物体内铁水平与血糖代谢密切相关，铁过量可导致高胰岛素血症和胰岛素抵抗 [333,34][35] [32] ，从而使血糖升高。张希峰等(2006)、肖新才等(2011)分别研究表明，动物体内铁过量会导致血糖升高。 3.4 血浆(血清)总蛋白(TP)、尿素氮(UN) 血浆TP的主要功能是维持胶体渗透压， [36]并有运输、免疫、修补组织和酸碱缓冲等作用。血浆TP含量也反映机体蛋白质的吸收和 [26]代谢状况。血清TP分为白蛋白和球蛋白。刘庆华等(2012)在仔猪饲粮中添加铁的试验表明，铁量多时血清中TP和球蛋白含量显著或极显著升高，而白蛋白含量变化不显著，表明TP含量的增加主要是球蛋白含量增加所致。球蛋白含量与机体免疫功能相关，可反映机体的抗病力。在急性应激或某种类型组织损伤等情况下，血清球蛋白含量升高以抵抗应激 或损伤。缺铁组猪血清TP和球蛋白含量显著或极显著降低，说明缺铁可影响蛋白质的合 [37] 成。血清UN含量可反映体内蛋白质的同化效率，也可反映饲粮中氨基酸的平衡状况。 3.5血浆(血清)甘油三脂(TG)、总胆固醇(TC) 铁是生物体内最重要的脂质过氧化反 [38] 应促进剂。铁缺乏和铁过量，都会影响脂质代谢，从而影响血脂水平。一些学者认为，脂质代谢及脂质过氧化过程中需要铁的参与，所产生的一系列变化可能与肝功能活动的增[39] 减有关。缺铁时血液TC、TG含量减少;铁过量时，血液TC、TG含量增加。Jong Weon [40] Choi等(2001)观察韩国427名年龄14,19岁的女中学生在铁耗竭和补充铁期间血浆脂质浓度的变化:轻度缺铁性贫血组(血Hb,120g?L)与健康对照组血浆脂质浓度无显著的差异;但Hb,80g?L的严重贫血组血浆TG和TC浓度显著低于Hb?140g?L组。Ohira等 [41] 研究了缺铁对斯里兰卡人血脂的影响，得出了类似的结论。Brunet等(1999)研究发现， [42] 铁过量大鼠肝中铁升高30倍，血浆TG升高46,，TC升高59,。龙玥姣等(2003)给Wistar大鼠饲喂浓度分别为50、200、350和500mg铁(硫酸亚铁),kg的饲料，结果是，随铁剂量的增加，血清铁增加，血清TG和TC水平显著升高。一些学者认为，自由基的产生和清除均需含铁的酶类参与。缺铁时，催化自由基产生和清除的酶活性都降低，导致自由基清除障碍，过多的自由基可攻击细胞膜、线粒体膜与溶酶体膜等，且与不饱和脂肪酸 [43,44][45] 反应产生脂质过氧化物。Tanzer等(2001)对70名缺铁性贫血儿童(平均年龄14.7岁?1.3月)和20名健康儿童(平均年龄13.7岁?1.2月)的血脂水平进行对比研究后发现，缺铁儿童血清 TG、TC和vLDL水平较高。 3.6血清GPT、GOT活性 肝脏是铁代谢的重要器官，也是最大的贮铁器官。血清GPT和GOP活性是反映肝细胞和心肌细胞膜损伤程度的敏感指标。一般来说，血清中GPT、GOT活性与肝、心等组织细胞结构的稳定性存在负相关关系。在一定范围内，动物体内铁含量[46] 与血清中GPT、GOT活性呈正相关关系。valerio等(2000)给小鼠饲喂含二价铁的饲粮 [26] 110d后发现，试验组鼠血清中GPT的活性较对照组高。刘庆华等(2012)的试验发现，饲喂过量铁饲粮，仔猪血清中GPT活性较正常组和缺铁组高，但差异不显著。也有研究表明，用高铁饲粮饲喂动物，肝会被铁饱和，后以胶体硫酸铁沉积，这种胶体硫酸铁可能使 [47] 肝细胞膜通透性下降，肝细胞内GPT渗出量减少。 3.7 IgG IgG是体液免疫的主要抗体，是血中含量最高的一种免疫球蛋白，其含量多少与机体免疫机能有关。研究表明，铁与动物体免疫功能密切相关。红细胞可提高淋巴细胞转 [48] 化率，促进IgG合成。在适量范围内，饲粮添加铁制剂，会促进IgG的分泌。缺铁或铁过 [49] [50]量，都会抑制IgG的分泌。刘惠芳等(2003)、陈凤芹(2008)、高冬余等(2012)[51] 分别报道，补饲铁可显著地提高仔猪血清IgG水平。Kuvibidila等(1982)报道，缺铁小鼠体内IgG和IgM明显减少，其免疫机能降低。 4 动物对铁的吸收、储存和动用 饲料中的铁被分为无机铁和有机铁两种。铁化合物被胃液中盐酸(和胃蛋白酶)分解，三价铁被还原成二价铁，被离子化并被吸收。铁主要在十二指肠被吸收，吸收过程包括两个阶段:肠壁捕获铁，通过肠上皮细胞将铁转运到血液中。一般认为，肠黏膜是铁吸收“闭锁”学说的所在地。肠黏膜中铁蛋白饱和时，铁吸收停止;反之，开始吸收铁。还有一种观点认为，铁不被“闭锁机制”调节，而受肠中螯合剂比例的变化调节，这些螯合剂同铁形成易溶的或相对不溶性的复合物。被吸收的铁，大部分在骨髓中参与血红蛋白的合成，一部分以铁蛋白和含铁血黄素的形式贮存于骨髓、肝和脾的网状内皮细胞中，还有一部分存在于肠黏膜细胞内。铁的排泄途径主要是肠道和皮肤，也有少量的铁通过尿液排出。 [8,52,53] 血红蛋白分子降解后释放出来的铁大多数可被再利用。 3+ 2+铁以两种化合物的形式(肠黏膜内铁蛋白-Fe和血清中转铁蛋白-Fe)从肠黏膜内转运到各器官中。铁以铁蛋白的形式沉积于肝、脾中。含铁化合物在肠黏膜、血液、肝、 脾中保持着动态平衡。当血浆铁(用于血红蛋白、肌红蛋白和酶的合成)被耗尽或失血时，铁库中铁被动员进入血浆，肠“闭锁机制”作用停止，小肠吸收铁量增加，铁库又开始贮铁。饲粮中含铁量决定着肝铁含量。因此，可用肝铁含量作为动物铁营养状况的标识[47] 。 5 含铁饲料添加剂分类 含铁饲料添加剂经历了三个发展阶段:第一代为无机铁盐，包括硫酸亚铁、碳酸亚铁、 [54] 磷酸亚铁、氯化亚铁等，生产上常用的为硫酸亚铁。但是，这类含铁添加剂在饲料中易与维生素和脂肪等作用，易助长微生物繁殖，既降低饲料的营养价值也不利于饲料的保存，且一些无机铁盐对消化道有刺激作用，易导致消化道溃疡或病变。另外，无机铁盐在消化吸收过程中易受饲料pH值、粗纤维和植酸含量等因素的影响而大大降低了其生物学利用率，造成矿物资源的浪费和对环境的污染。第二代为有机铁盐类添加剂。此类添加剂中铁与蛋白质(如酪蛋白)、有机酸(如柠檬酸、富马酸、乳酸等)等螯合而成。有机铁盐产品溶解性好， [55] 易被吸收，生物效价较高，稳定性也较无机盐高。蒋亮等(2009)的试验研究证明，在母猪日粮中添加富马酸亚铁组的仔猪生长性能与各血液指标均显著优于硫酸亚铁P,组(0.05)。不同有机酸铁盐的生物学效价有较大的差异，一些有机酸铁盐对动物铁状况的改善 [56] 程度还不及硫酸亚铁。另外，除富马酸亚铁外，其他有机铁盐的经济成本较高。氨基酸螯合铁被称为第三代含铁饲料添加剂。氨基酸螯合铁是金属元素以配位键、离子键的形式与氨基酸结合形成的具有环状结构的螯合物。与无机铁盐(如硫酸亚铁、氯化亚铁等)以及简单的有机酸铁盐(如葡萄酸亚铁、柠檬酸亚铁等)比较，氨基酸螯合铁具有良好的稳定性。 在动物胃肠道中溶解度高，氨基酸螯合铁不仅能缓解矿物质之间的拮抗以及铁与饲料中抗营 [57-61]。养因子的络合作用，而且易被吸收、利用率高，还能起到补充氨基酸和铁的双重作用[62] 刘鹤翔等(2002)对母猪的试验结果表明，甘氨酸螯合铁的饲用效果优于蛋氨酸螯合铁，蛋氨酸螯合铁在动物体内的吸收利用率又远远大于无机铁盐(硫酸亚铁)，前者是后者的6, [47] 20倍。陈凤芹等(2008)报道，甘氨酸亚铁在改善断奶仔猪体液免疫功能方面的效果明显优于硫酸亚铁和富马酸亚铁，在提高血液红细胞数方面的效果略优于硫酸亚铁。但是，与无机铁产品成本比较，有机铁产品成本较高;测定有机铁的技术不完善，也大大影响了有机铁在动物生产中的应用。 6 影响铁吸收利用率和饲粮中铁添加量的因素 6.1 动物自身因素 不同种类的动物对铁的吸收利用率有很大的差异。动物种类不同，消化道结构有异，饲料在消化道内停留时间以及消化液分泌量也存在差异。不同种类动物对养分的吸收率的差 [63] 异很大。例如，反刍动物和单胃动物的日粮组成、消化道结构都有很大的差异，对铁的吸 [64] [65] 收利用明显不同。Motzok 等(1975)报道，在评定不同铁源生物学有效性方面，鼠作 [66] 为动物模型比雏鸡好。Elliott(1977)也报道，大鼠和仔猪对铁的吸收利用有差异。 [53] 同种动物不同品种、同品种不同性别，对铁的吸收利用无明显差异。但动物年龄不同，对铁的吸收利用存在差异。幼龄动物生长快，新陈代谢旺盛，所需血红蛋白与含铁酶多，因而需要吸收较多的铁。仔猪体组织含铁量(29mg?kg)明显少于其它幼龄动物(55,135mg?kg);母猪初乳(10 mg?L)和常乳(5 mg?L)中含铁量少;仔猪胃酸分泌量少，[13] 而胃酸能促进铁的吸收。因此，需要给仔猪补充较多量的铁。此外，动物处于特殊的生理阶段如妊娠、产奶、产蛋时期，以及疾病、免疫应激时，对铁的吸收利用率提高，此时需要补充较多量的铁。试验证明，在动物幼龄时和特殊的生理时期，补充较多量的铁有利于其生长发育和繁殖机能的发挥。成年动物采食的饲料主要是植物性饲料，其中铁量较多。另外，红细胞降解释放的铁可几乎完全被利用。因此，对成年动物一般不需另外补铁。于宁先等 [67](2010)在研究不同水平铜、铁、锌对奶牛的影响中发现，基础日粮中铁含量已满足其 营养需求，无需再补饲铁制剂。 6.2 饲粮因素 配合饲料的组分不同，即各种饲料原料种类不同，含铁量不同，在日粮中的添加量也不同。动物性饲料含铁量最多，糠麸类、饼粕类、草粉叶粉类次之，豆类及谷实类饲料含铁量 [68] 较少少。我国幅圆辽阔、东西南北自然条件差异悬殊，不同地区、季节和饲养模式下的饲粮原料组成、饲料中铁含量差异较大，特别是由于地质结构、土壤类型、地形地貌复杂 [68,69] [70] 饲料中铁含量可相差数十倍甚至上百倍多变，。Shen 等了河北省26 个品种小麦籽粒的铁含量，结果发现铁含量存在明显的基因型差异，其范围是29,58 mg?kg。张勇[71] 等对来自北方冬麦区240个品种或品系小麦的分析表明，其中铁平均含量为41.9 mg?kg， [72] 变幅为32.5,65.6 mg?kg。Zhang Y等(2009)对265个不同基因型小麦栽培种的调查显示，铁含量变动范围为28.0,65.4 mg?kg，平均为39.2 mg?kg。因此，要根据饲粮中实际含铁量适量添加。 研究表明:不同来源铁的生物学效价差异很大。低溶解度的铁化合物如氧化铁无效，碳酸亚铁的效价低于硫酸亚铁，且变幅大。蛋氨酸亚铁的生物学效价高于硫酸亚铁，乙二胺四乙胺(EDTA)亚铁因螫合稳定常数过高而影响铁的吸收利用。不同铁源对猪的相对生物学价值(%)为:一水硫酸亚铁92 ，柠檬酸铵铁100，柠檬酸胆碱铁140，EDTA铁90，多聚磷酸铁85，铁粉27,63(平均45)，焦磷酸钠铁29，碳酸亚铁74，柠檬酸铁100，富 [73] 马酸亚铁100，柠檬酸胆碱铁铜钴144，铁蛋白125，血粉55。动物对饲粮铁的利用率直接影响饲粮中铁的添加量。饲粮铁利用率高，饲粮中外源铁的添加量相应减少。 [74]饲料中含高浓度的Zn、Mn、I、Cu时， Fe 的吸收利用率降低。Bafond (1984) 、 [75] [76]Parsons (1989) 、Stahl (1989) 分别报道，肉仔鸡食入过量锌，可减少采食量，从而降[77]低铁的摄入量。Dove(1990) 研究发现，在猪日粮中添加高铜，会影响其对铁、锌的吸 [78]收。周明(1996) 报道，饲粮蛋白质不足和棉酚、单宁等抗营养因子也能降低铁的吸收。饲料中富含维生素A、C、E等还原剂性的物质、动物性蛋白质、组氨酸、赖氨酸、半胱氨酸 [79][80]等时，可提高Fe的吸收利用率。Conrad等(1968) 、Cook(1977) 研究表明，VC能 [78] 促进小肠对铁的吸收。周明(1996)报道，酸性饲粮和维生素C、谷胱甘肽等还原性物质 [81] 可促进铁吸收。姜俊芳等(2002)报道，维生素A可影响肉仔鸡腺胃对铁的吸收，并促进 [82]其十二指肠对铁的吸收。Glahn(1997)利用细胞培养技术，研究了组氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、谷赖氨、谷氨酰胺、半胱氨酸、甘氨酸对Fe吸收的影响。结果表明:组氨酸、赖氨酸、 3+半胱氨酸可促进细胞对Fe 的吸收。另外，某些有机酸，如饲料中的草酸、植酸与过量的[83] 磷酸盐等，能与Fe形成不溶性铁盐，均可阻碍铁的吸收和利用。Bowland报道，将高铜(250 mg?kg)日粮的锌水平增到130mg?kg，铁水平增到150mg?kg，可使猪免遭铜中毒的危险。 6.3养殖模式与季节等因素 以猪为例，仔猪生活在自然环境下，一般不会发生铁缺乏症。这是因为仔猪能通过其鼻吻突，从土壤中摄取相当多的铁，并将其吸收进入体内。但在人工饲养，尤其是现代集约化饲养的环境(如关闭饲养、水泥地面)中，猪常会发生缺铁性贫血。因此，为维持仔猪 [62] 健康，需要给仔猪补铁。在夏、秋季节，青绿饲料生长旺盛，可通过给母猪补喂青饲料和仔猪采食的方法，使得仔猪获取一定量的铁。在冬、春枯草季节，青绿饲料缺乏，仔猪失去 [84] 了自然补铁的机会。铁的供应不足，极易导致仔猪生理性贫血，因此须给仔猪。一补铁般来说，无机铁源比有机铁源效价低。但是，有机铁产品成本较高，市场上的有机铁产品售 [56]价是无机铁的5,10倍以上。由于饲料成本的制约，在实际生产中，人们更愿意使用无机铁添加剂。 7 动物缺铁的后果 动物缺铁的主要后果是贫血，免疫机能受损，因代谢紊乱而引起生长发育缓慢。所有动物缺铁的主要症状是:小细胞性低色素性贫血，这是因为血红蛋白合成量不足的结果。初生仔猪对缺铁贫血最为敏感。仔猪缺铁后，虚弱，皮肤苍白，被毛粗糙，一个特征性症状是少量运动后呼吸困难，或膈肌突然痉挛。生长快的贫血猪会因缺氧而突然死亡，尸检可见肝脏肥大，血清稀薄，心肌明显扩张，脾硬。育肥猪缺铁时被毛粗乱，腹泻，皮肤干燥，耳尖，鼻端等处粘膜苍白呈贫血状，缺铁严重的猪死前呼吸困难。常以血液中血红蛋白浓度作为评定猪铁营养状况的可靠指标:以全血血红蛋白含量为0.1g?ml或更高为适宜;0.08g?ml为临界贫血;0.07g?ml或更少为贫血。牛、羊血清铁含量20,40μmol?L为正常;低于10μmol?L为缺乏。李德发(1999)、张晋辉(1999)分别报道，当动物铁缺乏时，淋巴细胞内DNA合成受阻，机体通过淋巴细胞实现特异性免疫机能降低甚至丧失，对疾病的易感 [85] 性增强。杨志强等(1998)报道，缺铁不仅引起血色素合成减少，同时能使红细胞内一些酶的活性降低，引起脂类、蛋白质与糖类的合成障碍，导致红细胞异常，对链球菌等感染的抵抗力降低。缺铁可使动物体内叶酸浓度下降，红细胞生命周期缩短，还会使胃酸分泌量减少，出现不同程度的胃炎和胃萎缩，血液及血浆蛋白质易向肠腔流失，并形成弥散性、可逆性肠道病理变化。缺铁还会导致动物肌肉病理变化，肌红蛋白浓度下降，并能引起血液和组织液中一些成分的变化。 8 动物铁过量的后果 当今生产上，给动物补饲微量元素的主要问题是，把基础饲粮中微量元素的含量视为“安全量”，在一个省甚至在含几个省的一个大地区范围内，用同一个配方生微量元素预 [69]混剂。设计日粮配方时，通常不考虑基础日粮中微量元素含量，而按动物总需要量或按现行饲养直接补加微量元素。现代动物生产上，由于过分强调微量元素的作用，微量元素成本又较低，动物对大多数微量元素的最低需要量与最大中毒剂量差距较大，因而就造成了日粮中微量元素超量补加甚至滥用现象相当普遍。 8.1 过量铁危害动物健康及生长 日粮中添加过多的铁对动物体是有害的。由于动物对 [86]铁的排泄能力有限，过多的铁进入体内，会使体内产生较多的羟自由基，从而使动物体 [87]处于严重的氧化应激状态，造成代谢紊乱，如DNA合成受阻，免疫器官受损等。人和动物体内铁过量时，铁沉积于肝脏、胰腺、心脏和皮肤，从而损害各种器官，严重时表现出器官纤维化。研究表明，铁过多，可损害心血管、内分泌、肝脏、肾脏、神经系统等，导致 [88]多种疾病。日粮过量的铁不仅会抑制动物对钙、磷、锌、铜、锰等矿物元素的吸收，造成环境污染，而且还会破坏机体免疫系统和胃肠道，并对成骨细胞活性有显著的抑制作用。研究表明:猪全价配合饲料中铁的正常添加剂量一般低于0.014%，肉鸡正常添加量为0.008%，产蛋鸡为0.005%。 若添加量超过标准量20倍以上，就会出现慢性铁中毒。猪对铁的耐受量一般较大，为3000 mg?kg。若饲粮中长期地含过量的铁，则肝被铁饱和，以胶体硫酸铁沉积，这种胶体硫酸铁对动物有很强的危害性。另外，饲粮中铁过量时，动物对磷、铜吸收力下降，肝中维生素A沉积障碍，采食量减少，腹泻，饲料转化率低以及出现类似 [89] [90] 缺磷症状，生长受阻。Knight等(1983)和Weinberg(1987)分别报道，饲粮中铁过多，不仅可形成胃铁蛋白阻止铁的吸收，游离铁离子还可促进大肠杆菌等细菌的生长和增殖，从而影响动物健康和生长。仔猪食入过量的铁时，对细菌的易感性增强，乃因未结合的血清铁促进了细菌增殖，易感染和下痢。 8.2 浪费资源，增加饲粮成本 铁等微量元素在消化道内吸收率低，在饲粮中剂量高时更[91-93] [94] 低。范凌(1999)报道，铁的平均吸收率为15%。饲料占饲养总成本的70%左右，在饲粮中大量使用铁等微量元素，必然推高饲料成本。 8.3 污染生态环境 饲粮铁等微量元素大部分通过粪排到体外，既资源浪费，又污染环境[95-98] 。研究资料显示，我国每年饲料生产使用的微量元素添加剂为15.00,18.00万吨，约 [99] 有10.00万吨微量元素未被动物利用而随粪便排到体外。目前我国畜禽养殖规模逐年增加，年排放的畜禽粪总量已超过30.00亿吨，直接和间接还田利用的畜禽粪占排放量的 [100] 60.00%以上。若长期施用微量元素含量较高的畜禽粪肥，将致土壤中微量元素蓄积性污染，从而对植物尤其是农作物产生毒害作用，影响其生长发育，使农作物减产。另外，高浓度的微量元素的粪一旦污染水源，也将产生巨大危害，可降低水体自净能力，使水质恶化，水生生物死亡。 8.4饲粮过量添加铁对人类健康的潜在威胁 人类是动物性产品的消费者，超量添加铁等微量元素势必通过动物性产品进入人体。人食入铜、铁、锌残留量高的猪肝，可损害人体健康。虽尚未见到人们因食入高微量元素的畜禽产品而中毒的报道，但这种潜在威胁须引起 [101] 动物养殖工作者和相关学者的高度重视。另外，粪中铁等微量元素含量随着日粮添加量的增加而增加，排出的铁等微量元素通过土壤的富集作用，又经过植物的再富集，最终通 [102] 过食物链进入人体或动物体内，将产生更大的危害。 9 结 语 当前，我国养殖业已进入了一个新的发展阶段，主要动物性产品供求基本平衡。提高动物性产品质量和市场竞争力、优化与调整产业结构、增加社会与经济效益、改善生态环境，已成为新时期中国养殖业发展的主要任务。铁等矿物元素来自地球矿物质资源，为非再生 [102]性饲料资源。铁等微量元素添加剂的作用是弥补基础饲粮中相应元素的不足。因此，铁等微量元素添加剂的用量取决于基础饲粮中的本底值。笔者查阅并检测了常用饲料原料中含铁量情况，发现我国许多常用饲料原料含铁量较多或很多。例如，以干物质计，玉米中铁含量为181 mg/kg，小麦355.6 mg/kg，小麦麸169 mg/kg，米糠229 mg/kg，大豆饼(粕)491 mg/kg，菜籽饼1112.5 mg/kg，棉籽饼371.9 mg/kg，鱼粉1598 mg/kg。用这些原料配制的基础饲粮，其中铁含量已经很高。另外，铁在动物体内可被循环利用。因此，不少饲料企业一般不测定基础饲粮中铁等矿物元素含量，往往多加矿物质添加剂，这种做法值得商榷。当日粮中的铁能满足动物需要量时，再添加额外的铁，虽可能起到某种特殊作用，但也会造成资源浪费，污染生态环境，甚至起到反作用。我国幅员辽阔，地形复杂，土壤类型繁多，不同地区土壤的化学组成(如铁等)差异较大或很大，这就必然导致不同地区生产的植物性饲料中化学组成(如铁等)不同。另外，我国不同地区的气候差异很大，气候也会影响饲料作物对土壤铁等微量元素的吸收利用，由不同地区生产的饲料原料配合而成的基础饲粮中微量元素组成是不同的。因此，在添加铁制剂时，要统筹兼顾。除了要弄清饲料中的微量元素含量外，还必需结合不同地区、不同畜禽的实际生产水平，并按一年四季饲料原料的背景，全面、系统、动态地对日粮中的铁含量考察，方能更切合实际，使微量元素的研究工作真正在生产上发挥作用。 因此，不少饲料企业在动物饲粮中往往添加大剂量的铁等微量元素，这种做法对动物的健康、生产性能、动物产品的品质以及生态环境等有怎样的影响，还少有研究，因此很有必要加强这方面的研究。 参考文献 [1] Collard K J(Iron homeostasis in the neonate[J](Pediatrics，2009，123(4):1208-1216( [2] 熊家林，张珩(饲料添加剂[M](北京:化学工业出版社，2001，1( [3] 邱耀良(必需微量元素铁与疾病的关系[J](广东微量元素科学，1997，4(10):19-22( [4] 徐素萍(微量元素铁与人体健康的关系[J](中国食物与营养，2007，12:51-54( [5] 吴凡(微量元素铁在动物生产上的应用[J](四川畜牧兽医，2011，10:38-40( [6] 孙长峰(微量元素铁对人体健康的影响[J](微量元素与健康研究，2011，2(28):64-66( [7] 朱瑞良(矿物元素对动物免疫机能的影响[J](中国饲料，1995，(1):21-22( [8] 闫有旺，蔡连捷(铁的生物学功能及代谢[J](化学教学，2002，12:39-41( [9] 林映才，郑 黎(不同铁制剂对小猪生产性能、肤色和血液生化指标的影响[J](中国饲料，2001，(15): 10-12( 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