紀守坤，刁其玉，姜成鋼，李艷玲，屠 焰，許貴善，鄧凱東

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081）

我國已成為世界養(yǎng)羊大國，肉羊養(yǎng)殖在我國畜牧業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。目前大多數(shù)草原牧場的載畜量已經(jīng)過飽和，為了保護環(huán)境和生態(tài)平衡，肉羊的舍飼或半舍飼已經(jīng)成為廣大農(nóng)、牧區(qū)和禁牧區(qū)域的主要養(yǎng)殖方式。肉羊圈養(yǎng)后在客觀上必需滿足其營養(yǎng)物質(zhì)的需要，才有可能產(chǎn)生更好的經(jīng)濟效益和社會效益。在羊的飼養(yǎng)標準方面，我國長期以來借鑒國外的標準，并沒有制定出我國統(tǒng)一的肉羊營養(yǎng)需要量的飼養(yǎng)標準，這在一定程度上導(dǎo)致了我國肉羊飼養(yǎng)的粗放性和營養(yǎng)物質(zhì)的不合理供給，使我國優(yōu)良的種質(zhì)潛力不能得到有效發(fā)揮，同時也加劇了一些潛在養(yǎng)殖問題發(fā)生的可能性。所以隨著我國肉羊養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展和規(guī)模化、集約化飼養(yǎng)的需要，建立符合我國自身的肉羊飼養(yǎng)標準體系的需求日益迫切。

鈣在動物生長和生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，是制定飼養(yǎng)標準中重點考慮的因素之一。鈣是骨骼和牙齒的主要結(jié)構(gòu)物質(zhì)，機體內(nèi)的鈣98%～99%存在于骨骼和牙齒中，鈣與骨骼的生長和健康密切相關(guān)，骨骼的生長發(fā)育狀況也是評定肉羊產(chǎn)肉性能的重要指標之一，所以鈣對肉羊生產(chǎn)有著重要的作用[1]。動物體液中的鈣在特定酶的活性、神經(jīng)興奮性、細胞膜的通透性和血液凝固等諸多方面上都具有重要作用，因此，飼料中鈣缺乏或過量都會對家畜生長、生產(chǎn)和健康產(chǎn)生重大影響。制定肉羊鈣需要量的標準，首先要解決肉羊鈣需要量研究方法問題。本文綜述了常用的鈣需要量的研究方法，以期為生產(chǎn)實踐提供依據(jù)。

1 動物鈣需要量的研究方法

1.1 濃度梯度試驗法

梯度飼養(yǎng)法通常是在飼糧本身含有量的基礎(chǔ)上，添加不等梯度的供試元素，形成日糧供試元素含量在一定范圍的梯度（此梯度范圍可根據(jù)已有研究成果和本地生產(chǎn)實踐確定），按單項或綜合反應(yīng)指標，通過對動物生長和生產(chǎn)性能及健康狀況的觀測，判定最佳補加量，即定為需要量，同時可以推斷出最低需要量。在最佳需要量的判定上主要采用比較不同供試元素水平對特定敏感指標（存留率、體增重、單位體重飼料消耗、脛骨鈣含量、脛骨強度、血清鈣含量、血液堿性磷酸酶活性等）的影響，在不同水平中找出對試驗?zāi)繕俗钣欣奶砑恿浚礊樾枰?，但此種判定方法較粗略，只能在所設(shè)的不同梯度中選擇最優(yōu)添加量；或經(jīng)過梯度飼養(yǎng)試驗，建立以特定敏感指標為依變量，供試元素水平為自變量的回歸關(guān)系，根據(jù)實際情況由回歸關(guān)系式求出最大或最小值，即可確定供試元素的最佳需要量，此種方法也是比較簡單有效的營養(yǎng)需要測定方法，在我國也被大多數(shù)研究者所采納。

蔣宗勇等通過研究6個不同水平鈣添加量對仔豬生長性能、骨骼和血清有關(guān)指標的影響，發(fā)現(xiàn)在所設(shè)的6個水平中，當日糧含鈣0.74%時最有利于7～22 kg仔豬生長，因此認為7～22 kg仔豬鈣的需要量為0.74%，這與NRC（1998）推薦的10～20 kg仔豬鈣需要量為0.70%相似[2]。王金榮等通過設(shè)立5個不同鈣水平和4個不同磷水平飼喂肉雞，以脛骨灰分和脛骨強度作為評價指標，建立脛骨灰分、脛骨強度與日糧中鈣磷含量的回歸關(guān)系模型，計算得出1～3周齡肉雞鈣的最佳需要量分別為0.98%和1.06%，這個結(jié)論與NRC（1994）的推薦量1.00%相一致[3]。

1.2 析因法

析因法是以營養(yǎng)素在動物體內(nèi)的代謝機理為基礎(chǔ)的方法，其將動物營養(yǎng)素的凈需要量分解為維持需要量（內(nèi)源損失）和生產(chǎn)需要量，然后根據(jù)營養(yǎng)素的生物學(xué)利用率將需要量公式化，從而可以確定不同體重和不同生產(chǎn)水平動物的營養(yǎng)需要量。析因法測得的是一個將營養(yǎng)物質(zhì)的供給量、組織的沉積量和動物生產(chǎn)水平聯(lián)系起來的動態(tài)需要量模型，根據(jù)動物不同的生產(chǎn)水平便可以推算出其合適的營養(yǎng)需要量。

大量研究證明，析因法是一個準確可靠并有實用價值的方法，在研究人與動物的能量、蛋白質(zhì)、氨基酸的利用和需要上，該方法已經(jīng)很成熟[4]。但由于礦物質(zhì)交互作用的復(fù)雜性、內(nèi)源性礦物質(zhì)的影響及試驗成本等原因，我國利用析因法在礦物質(zhì)的需要量測定上研究報道較少。利用析因法測定礦物質(zhì)的需要量是比較容易地計算出總利用量與表觀吸收率、存留量等之間的數(shù)量關(guān)系和總利用率，且在確定總需要量時，不僅可隨生產(chǎn)強度、不同生產(chǎn)內(nèi)容改變而變化，還可以隨總利用率的變化而變化，研究表明，對于 Ca、P、Mg、Na、K、Se、Zn、Mn和Fe等礦物質(zhì)元素的需要量，常采用析因法。對于諸如S、Cu和I等微量元素，由于動物體內(nèi)代謝過程非常復(fù)雜，其需要量更多地依賴于功能性模型預(yù)測。

鈣在動物體內(nèi)發(fā)揮著重要作用，也是動物營養(yǎng)上考慮最多的礦物質(zhì)之一，但對鈣的需要量，公式的推導(dǎo)存在著一定的分歧。一般認為，當飼喂不含鈣的日糧時，動物排出的鈣量即為內(nèi)源鈣排出量，也就是維持需要量，但在實際試驗操作中這種方法具有一定難度和不可操作性，原因是無鈣日糧難以得到；飼喂無鈣日糧時，由于飼料中不含鈣而導(dǎo)致的內(nèi)源鈣含量發(fā)生變化即機體在鈣缺乏時會減少鈣的排出；很難用無鈣日糧較長時間飼喂動物。所以在試驗中常利用鈣的采食量和排出量的回歸關(guān)系外推到鈣的進食量為零即可得到維持需要量。

NRC（2007）也認為綿羊和山羊鈣的維持需要量與干物質(zhì)采食量有關(guān)，見式（1）：

其中，DMI為干物質(zhì)采食量，kg；0.400為鈣的表觀吸收率。

而ARC（1980）則認為，鈣的維持需要量可以依據(jù)內(nèi)源損失量每天16mg·kg-1體重來確定，即鈣的維持需要量與動物體重有關(guān)。有學(xué)者提出生長牛的鈣的維持需要量可以用15.4mg·kg-1體重來計算。所以在具體試驗中，有必要先對鈣的維持需要量進行相關(guān)性分析再確定所要使用的維持需要量公式。

生產(chǎn)需要量是動物在形成產(chǎn)品過程中用于機體體內(nèi)沉積或沉積于動物產(chǎn)品中的營養(yǎng)物質(zhì)的需要量，在動物鈣的生產(chǎn)需要量上，大量文獻的觀點相似。ARC（1980）和 NRC（1985）認為，羔羊空腹體重每增加1 kg需要鈣11 g攝入，而AFRC（1991）提出要把羔羊的體成熟情況考慮在內(nèi)，因為隨著羔羊體成熟骨骼生長速度降低對鈣的需求也會相應(yīng)減少，NRC（2007）采納了此觀點并對此前的公式進行了修正見式（2）：

其中DMI為干物質(zhì)采食量，g·d-1；ADG為日增重，kg；MW為成熟體重，kg；BW為實際體重，kg；0.68為鈣的吸收率。

在生長期的牛上AFRC（1991）也采取了相似的公式，見式（3）：

其中MW為成熟體重，kg；BW為實際體重，kg；ADG為日增重，kg。

2 經(jīng)典實驗方法估測鈣需要量

平衡實驗、消化代謝實驗和比較屠宰實驗作為常用的研究方法也常用于鈣需要量的測定中，這些實驗?zāi)転殁}需要量的確定提供部分數(shù)據(jù)，有時也作為營養(yǎng)需要量結(jié)果合適與否的驗證方法。

2.1 平衡實驗

研究營養(yǎng)物質(zhì)食入量與排泄、沉積或產(chǎn)品間的數(shù)量平衡關(guān)系的實驗稱為平衡實驗。平衡實驗一般用于估測動物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要量和飼料營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，也可用來對動物體營養(yǎng)物質(zhì)平衡情況做判定。研究認為，動物鈣需要量可用平衡實驗測定，并認為幼齡動物鈣在骨骼中的沉積十分強烈，沉積的速度隨年齡的增長而減弱；對青年反芻動物，表現(xiàn)為鈣的正平衡，即沉積大于消溶（體內(nèi)蓄積鈣被動員而最終排出體外）；而成年反芻動物則兩者接近平衡[5]。泌乳初期，乳中排出的鈣量多于消化道吸收的鈣，當鈣的攝入量不足時，鈣元素處于負平衡，消溶可能大于沉積。

2.2 消化代謝實驗

消化代謝實驗是以測得飼料養(yǎng)分的消化率和利用率為目的的實驗。在消化率和利用率測定中，全收糞法是最常用的方法。全收糞法是指在試驗過程中收集動物的飼料樣品和所有的糞便，測得飼料養(yǎng)分的消化率，鈣的消化率就可通過式（4）計算：

在消化試驗的基礎(chǔ)上，再增加尿液的收集，測定尿中排泄的鈣即為鈣的代謝實驗，鈣的代謝率計算機見式（5）：

這里得到的數(shù)據(jù)是鈣的表觀消化率，在真消化率測定中還要扣除內(nèi)源鈣，其方程見式（6）：

同時也要注意收集糞便的天數(shù)以偶數(shù)天為宜，以避免動物排糞不穩(wěn)定帶來的誤差。

全收糞法是一種比較經(jīng)典而且比較準確的方法，對其他測定消化率的方法起到了標尺的作用，但工作量大、費時費力是該法最大的缺點。

2.3 比較屠宰實驗

比較屠宰實驗常選取品種、性別等相同，年齡、體重等相似的動物，設(shè)定不同梯度的飼料喂量，在試驗開始、中間和結(jié)束時分別屠宰動物，分析動物體組織在試驗過程中的變化，測定出鈣的沉積劑量，達到試驗?zāi)康?，所以稱為比較屠宰實驗。比較屠宰試驗直接測定動物組織中鈣的客觀沉積量，可以用于比較不同處理之間對動物機體成分和沉積效率的影響，也是鈣的凈需要量測定的有效方法，通過比較屠宰實驗一般可在生長試驗的基礎(chǔ)上獲得更多更詳細的資料[6]。

3 樣品中鈣含量分析技術(shù)

3.1 樣品前處理

對樣品的前處理主要有干法灰化法、濕法消解法和微波消解法（GB/T5009-2003）[7]。干法灰化法是將樣品在高溫爐（550±20℃）中灰化后用鹽酸硝酸混合酸溶解制得分解液的方法。干法灰化法的主要優(yōu)點是處理的試樣量可以很大，且試劑的污染可以被減少到最低程度，但灰化時間過長使其在試驗中的應(yīng)用受到很大限制；濕法消解法是將樣品在硝酸中消煮除去有機物而制得分解液的方法。濕法消解法所用的高氯酸是易爆危險試劑，消煮過程中也會產(chǎn)生有毒氣體，該法在鈣含量測定試驗中較少使用。微波消解法是一種新興的方法，是利用微波消解儀產(chǎn)生的高能微波快速去除樣品中有機物的方法，該法對樣品消解快，樣品處理時間短，所需樣品量小，所用試劑少，污染少，測定時可獲得較高的準確度和精密度?？苤救A等通過對奶粉中鈣含量測定，認為這3種方法都能保證結(jié)果的準確有效，但一般大批量的樣品采用干法灰化法，而對于零星加急的樣品采用微波消解法，濕法消解法由于對環(huán)境的污染較大而很少采用[8]。

3.2 高錳酸鉀滴定法

高錳酸鉀滴定法是將試樣中的有機物破壞，使鈣成為溶于水的離子，在溶液中加入草酸銨溶液，使鈣生成草酸鈣白色沉淀，然后用硫酸溶液溶解草酸鈣，根據(jù)草酸根和鈣的恒定比例關(guān)系，再用高錳酸鉀標準溶液滴定游離的草酸根離子，根據(jù)高錳酸鉀的用量來計算鈣含量的方法[9]。該方法是實驗室最常用的鈣含量測定方法，測定結(jié)果較準確，但測定一個樣品一般需要兩天時間，并且高錳酸鉀標準溶液易發(fā)生變化，需要不斷標定，既費時費力又不易處理大批試樣[10]。

3.3 EDTA絡(luò)合滴定法

EDTA絡(luò)合滴定法是將試樣有機物破壞，使鈣成為溶于水的離子，用三乙醇胺、乙醇胺、鹽酸羥胺和淀粉溶液消除干擾離子的影響，在堿性溶液中，以鈣黃綠素為指示劑用EDTA標準溶液絡(luò)合滴定鈣而測得鈣含量的方法[7]。傳統(tǒng)的EDTA絡(luò)合滴定法因其成分復(fù)雜，通常含色素，使其終點較難判斷，重現(xiàn)性差，測定結(jié)果偏差相對較大而在試驗測定中很少使用[11]。

3.4 原子吸收法

原子吸收法全稱為原子吸收光譜分析法（AAS），是一種基于光源（空心陰極燈）輻射出具有鈣元素特征譜線光波，當光波通過試樣所產(chǎn)生的原子蒸汽時，被蒸汽中鈣元素的基態(tài)原子所吸收，根據(jù)輻射光強度減弱的程度，求出試樣中待測鈣元素含量的方法[7]。劉紅云等通過對飼料中鈣含量的測定，認為采用高錳酸鉀滴定法、EDTA絡(luò)合滴定法和原子吸收法3種方法測定結(jié)果基本一致，但原子吸收法具有結(jié)果準確、操作簡便等優(yōu)點，可避免高錳酸鉀法的繁瑣費時，又顯著高于EDTA絡(luò)合滴定法的準確度[12]。

4 小結(jié)

鈣是動物體所必須的最重要的礦物元素之一，我國已經(jīng)對家禽、豬、奶牛等開展了鈣需要量的試驗研究，并提出了相關(guān)的推薦量標準；肉羊的蛋白質(zhì)和能量需要量研究也比較深入；而肉羊鈣的需要量的試驗研究鮮見報道。作為世界養(yǎng)羊大國，肉羊養(yǎng)殖在我國畜牧業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。研究鈣的需要量和其他營養(yǎng)素的需要量同樣重要，開展羊的礦物元素需要量研究是迫在眉睫的課題。

[1]National Research Council.Nutrient Requirements of Small rumi?nants[M].Washington D C:National Academy Press,2007.

[2]蔣宗勇,林映才,姜文聯(lián),等.仔豬鈣需要量的研究[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,1998,10（4）:50-55

[3]王晉晉,王金榮,付佐龍,等.日糧中鈣、磷水平對1～3周齡肉雞骨骼生長的影響[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2010,22（4）:1088-1095.

[4]楊在賓,楊維仁,張崇玉,等.大尾寒羊能量和蛋白質(zhì)需要量及析因模型研究[J].中國畜牧獸醫(yī),2004,31（12）:8-10.

[5]馮仰廉.反芻動物營養(yǎng)學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[6]Mario L C,et al.Net requirements of calcium,magnesium,sodi?um,phosphorus,and potassium for growth of Nellore×Red Angus bulls,steers,and heifers[J].J Livestock Science,2009,124:242-247.

[7]張麗英.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2007.

[8]馬往校,孫新濤,張雙雋.微波消解-火焰原子吸收法測定大鯢皮膚和肌肉中的微量元素[J].分析實驗室,2010,29:111-113.

[9]寇志華,丁新民,胡亞奇,等.奶粉中鋅、鐵、鈣的火焰原子吸收測定法[J].職業(yè)與健康,2007,23（9）:707-709.

[10]陸東曉,王曉東.火焰原子吸收法測定飼料中的鈣[J].中國計量,2009（7）:76-77.

[11]李永紀,李述靜,王麗榮.原子吸收分光光度法測定營養(yǎng)強化劑中鈣的含量[J].微量元素與健康研究,2008,25（2）:70.

[12]劉紅云,鄭舉.原子吸收分光光度法測定飼料中鈣的含量[J].獸藥與飼料添加劑,2008,13（2）:27-28.