第一节       概      述

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    一、动物体内的矿物元素

    （一）必需矿物元素  
    体内存在的矿物元素，有一些是动物生理过程和体内代谢必不可少的，这一部分就是营养学上常说的必需矿物元素，在体内的分布和数量由其生理功能决定。这类元素在体内具有重要的营养生理功能：有的参与体组织的结构组成，如钙、磷、镁以其相应盐的形式存在，是骨和牙齿的主要组成部分；有的作为酶（参与辅酶或辅基的组成）的组成成分（如锌、锰、铜、硒等）和激活剂（如镁、氯等）参与体内物质代谢；有的作为激素组成（如碘）参与体内的代谢调节等；还有的元素以离子的形式维持体内电解质平衡和酸碱平衡，如Na+、K+、Cl-等。
    必需矿物元素必须由外界供给，当外界供给不足，不仅影响生长或生产，而且引起动物体内代谢异常、生化指标变化和缺乏症。在缺乏某种矿物元素的饲粮中补充该元素，相应的缺乏症会减轻或消失。
    动物矿物元素的必需性根据试验判定。通过饲喂不含待判定元素的纯合饲粮，根据动物是否出现缺乏症和在缺乏饲粮中补充该元素，缺乏症是否减轻或消失来确定。目前证明动物一般都需要钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫、铁、铜、锰、锌、碘、硒、钼、钴、铬、氟、硅、硼等19种矿物元素。饲料中还存在一些矿物元素，在生产上并不表现缺乏症，但可能在体内有一定的营养生理功能。已发现铝、镉、砷、铅、锂、镍、钒、锡、溴等8种矿物元素，在实验条件下可出现实验性缺乏症或具有某些生理功能，这些元素也可能是动物必需的矿物元素。
必需矿物元素和有毒有害元素对动物而言是相对的。一些矿物元素，在饲粮中含量较低时是必需矿物元素，在含量过高情况下则可能是有毒有害元素。在二十世纪七十年代以前，把硒归类为有毒有害元素，因为在动物的饲粮中硒含量超过5-6mg/kg会导致动物中毒。但是，当饲粮硒缺乏时，既影响动物的生长或生产，又出现典型的缺乏症，所以它又是必需矿物元素。其它的矿物元素如砷、铅、氟等，一般情况下都称为有毒有害元素，但现在已发现
这些元素具有一定营养生理功能，发现了实验性的缺乏症，因此这些矿物元素可能也是动物必需的矿物元素。动物对这些元素的需要量都非常低，一般不出现缺乏或不足，生产上最容易出现的是中毒问题，其必需性因而被忽视。几乎所有的必需矿物元素摄入过量后都会出现中毒，但中毒剂量存在很大差异。

    （二）必需矿物元素的分类
    必需矿物元素按动物体内含量或需要不同分成常量矿物元素和微量矿物元素两大类。常量矿物元素一般指在动物体内含量高于0.01%的元素,主要包括钙、磷、钠、钾、氯、镁、 硫等七种。微量矿物元素一般指在动物体内含量低于0.01%的元素,目前查明必需的微量元素有铁、锌、铜、锰、碘、硒、钴、钼、氟、铬、硼等十二种。铝、钒、镍、锡、砷、铅、锂、溴等8种元素在动物体内的含量非常低，在实际生产中基本上几乎不出现缺乏症，但实验证明可能是动物必需的微量元素。

    （三）矿物元素在体内的含量与分布特点
    动物体内矿物元素含量分布有如下特点：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（详见表8-1）；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，钙、磷是骨骼的主要组成成分，因此，骨中钙磷含量丰富。铁主要存在于红细胞中。动物肝中微量元素含量普遍比其它器官含量高。

                                                     表8-1    不同动物体内矿物质元素含量

    （四）矿物元素代谢动力学   体内矿物元素存在形式多种多样，但主要是以蛋白质及氨基酸相结合的形式存在，也有以游离状态存在。不管以任何形式存在或转运，都始终保持动态

                                              图8-1    矿物元素在体内的动态平衡（引自Bondi(1987) p.179）

平衡，这些矿物元素在体内不断地进行着吸收和排出、沉积和分解，即矿物质的周转代谢
这是矿物元素在体内代谢的重要特征。各种矿物元素进入组织器官或从组织器官分解、排泄
都必需经过血液，因此，血液在矿物元素周转中起着重要的作用。详见图8－１。
    矿物元素在不同组织器官中周转代谢速度不同。血浆中钙每天可周转代谢几次，而牙齿中钙几乎没有变化。周转代谢经消化道、肾脏、产品（奶、蛋）和皮肤排出的量是评定动物矿物元素需要的根据。动物体内的矿物元素不断地排入消化道，同时又不断地吸收利用，因此测定矿物元素的利用率既麻烦又不够准确。

    二、矿物元素的利用率
    饲料中的矿物元素一般都以化合物的形式存在。不同来源和不同化学形式的矿物元素在体内的吸收利用率差异很大。由于矿物元素代谢的特殊性，用一般消化率的方法几乎不能说明其利用程度，目前主要采用以下指标。

    （一） 净利用效率  这是判定矿物质利用率的常用指标，它是以矿物元素在体内收支平衡为基础，通过测定两组矿物质沉积量来计算。计算公式为：
           净利用率（%）=100（B2-B1）/（I2-I1）
I1、I2分别为第一和第二组待评定元素的摄入量    B1、B2分别为第一和第二组待评定元素的沉积量（由摄入量减排泄量而得）。

    （二）相对利用率   以动物效应为标识，用待测元素的效应与所选含同样元素的标准物效应比较而得。计算公式为：
        相对利用率（%）=100M/M0
    M和M0 分别为含待测元素的物质效应和含单位同一元素标准物质的效应。由于选用的标准物不同，相对利用率可能大于100%。

    （三）净吸收率   在测定净吸收率时，必需把从粪便排出的矿物元素中的内源和外源部分区分开。可以通过同位素方法来测出粪中排出的内源矿物元素部分。净吸收率的计算公式为：
             净吸收率（%）=100（I-C1+C0）/I
     I为测定元素的摄入量 ，C1、C0分别为粪排出元素的总量和内源排出量。这种方法是评定常量元素利用率比较理想的方法。  

  
    三、自然界中的矿物元素与动物的关系
    在自然界存在的矿物元素有100种以上，但在动物体内含有的矿物元素约45种。动物体内的矿物元素主要从饮水和饲料中来。天然饲料和饮水中的矿物元素对动物的生产和健康有重要影响。
    天然植物饲料中的矿物元素来源于生长环境中的土壤和水。植物从土壤和水中吸收的矿物元素受许多因素影响。土壤和水中的矿物元素含量、矿物元素的存在形式、肥料中的矿物元素含量和植物的吸收力是主要的影响因素。通过调查发现：在世界上不同地区土壤中矿物元素含量差异很大。有些元素普遍缺乏；有些元素存在地区性缺乏，例如世界上有一些地区明显缺硒（如我国四川的西昌）、钼、氟；有些元素中毒存在地区性，如某些地区的土壤或水中含有大量硒、铅和氟等，这些元素过量后很容易使人和动物出现中毒症状。
    对一般的天然饲料而言，由于动物对矿物元素的需要量和在饲料中的含量不同，动物缺乏程度也不同。非反刍动物钙、磷、钠、氯不足，铁、锌、铜、锰、碘处于临界缺乏或缺乏，硒、氟和钼缺和不缺具有地区性；反刍动物通常是钙、磷、钠、钾、镁和硫不足，铁、铜、碘、钴、锰处于临界缺乏或不缺，硒、氟和钼缺或不缺具有地区性。在现代生产条件下，缺乏的矿物元素一般用矿物质添加剂补足。
   水中的矿物元素含量对动物的健康和生产影响很大，最容易导致动物矿物元素摄入过量，出现中毒，严重者导致死亡，影响生产。水中最容易出现中毒的矿物元素是动物需要量极低或不需要的元素，这些元素主要是硒、砷、铅、汞、氟。因此，保证水质非常重要。