微量元素鈷的生物學(xué)效應(yīng)及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

王艷輝，吳學(xué)軍（黑龍江職業(yè)學(xué)院，黑龍江　雙城　150111）

微量元素鈷的生物學(xué)效應(yīng)及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

王艷輝，吳學(xué)軍
（黑龍江職業(yè)學(xué)院，黑龍江雙城150111）

摘要：微量元素鈷是畜禽營養(yǎng)代謝中必不可少的物質(zhì)之一，鈷在畜禽的生長、繁殖、免疫、造血等過程中的重要影響已在畜禽生產(chǎn)中得以證實(shí)。文章對(duì)鈷的生物學(xué)效應(yīng)及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用作以論述。

關(guān)鍵詞：鈷；代謝；生物學(xué)功能；缺乏；過量；應(yīng)用

1　鈷的理化性質(zhì)

鈷（Co）位于元素周期表第4周期、第Ⅷ族，原子序數(shù)為27，原子量為58.9332，密排六方晶體，銀白色鐵磁性金屬，表面拋光后有淡藍(lán)光澤，常見化合價(jià)為+2、+3。鈷在水及空氣中穩(wěn)定，易溶于硝酸，逐漸溶于稀鹽酸和硫酸，容易被氨水和氫氧化鈉侵蝕[1]。鈷的同位素有57Co、58Co，人工激發(fā)的同位素鈷為60Co，使用也最廣。自然界中的鈷主要以砷化物、氧化物和硫化物形式存在，通常鈷以<1%的濃度存在于銅、鐵、鋁、鎳和銀礦中，大多數(shù)鈷產(chǎn)品是生產(chǎn)銅或鎳時(shí)的副產(chǎn)品。

2　鈷的代謝

雖然鈷離子很容易被小腸吸收，但鈷離子對(duì)動(dòng)物并無生理意義，無論單胃動(dòng)物還是反芻動(dòng)物都不能通過鈷來合成維生素B12?；啬c是鈷吸收的主要部位，機(jī)體缺鐵時(shí)會(huì)增加對(duì)鈷的吸收，腸道吸收的鈷鹽進(jìn)入血液后的運(yùn)輸機(jī)制與鐵相似，鈷與運(yùn)鈷蛋白結(jié)合，然后經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝臟并被運(yùn)送至全身[1-2]。吸收的鈷絕大部分通過尿液，少數(shù)通過糞便、腸道、毛發(fā)、乳汁和汗腺等排出體外，極少量被保留下來，但排鈷的比例依鈷的性質(zhì)不同而存在一定差異。有研究報(bào)道，泌乳母牛隨糞便排出的鈷占總排泄量的86% ～87.5%，隨乳排出的占11.5% ～ 12.5%，隨尿排出的占0.9%～1.0%。在用57Co注射入大鼠體內(nèi)，24 h后經(jīng)尿液回收30%的57Co，6 d內(nèi)回收注入量的63%，同期從糞便中收回的鈷僅占12%。

3　鈷的生物學(xué)功能

3.1在造血功能方面的作用

鈷在動(dòng)物胚胎時(shí)期就參與機(jī)體的造血過程。鈷可以治療多種貧血，特別是對(duì)低色素紅細(xì)胞性貧血效果較好，研究認(rèn)為鈷增強(qiáng)機(jī)體造血功能的渠道可能有：直接刺激作用，鈷能促進(jìn)胃腸道內(nèi)鐵的吸收和加速貯存鐵的動(dòng)員，使鐵易于進(jìn)入骨髓被利用；間接刺激作用，鈷能抑制細(xì)胞內(nèi)如細(xì)胞色素氧化酶、琥珀酸脫氫酶、觸酶、膽堿脫氫酶等很多重要的呼吸酶的活性，這樣就在一定范圍內(nèi)損傷了細(xì)胞內(nèi)氧的代謝，引起細(xì)胞缺氧，從而使促紅細(xì)胞生成素的合成量增加，產(chǎn)生代償造血功能亢進(jìn)。給動(dòng)物補(bǔ)飼鈷鹽后，在24 h及3～7 d內(nèi)，體內(nèi)血紅蛋白及紅細(xì)胞的數(shù)量出現(xiàn)兩次增加，第1次增加是由于鈷刺激血庫組織將有形成分釋放出來并動(dòng)員貯存鐵釋放的結(jié)果，第2次增加則是由于鈷刺激了骨髓的造血功能。

3.2在維生素B12生理功能方面的作用

維生素B12是a-（5, 6-二甲基苯并咪唑）-鈷胺酞胺-氰化物，亦稱氰鈷胺素，化學(xué)通式為C63H88N14O14PCo。維生素B12是一種咕啉多環(huán)化合物，其中鈷是以三價(jià)形式的鈷啉核組成維生素B12的核心成分，鈷啉核是維生素B12的化學(xué)結(jié)構(gòu)中相對(duì)分子質(zhì)量最大、化學(xué)結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的一個(gè)部分[3]。維生素B12（氰鈷胺素）的氰離子可被甲基取代氰離子形成甲鈷胺素，或被5-脫氧腺苷取代形成5-脫氧腺苷鉆胺素，這兩種被取代的維生素B12在動(dòng)物體內(nèi)主要作為甲基丙二酰CoA變位酶和5-甲基四氫葉酸甲基轉(zhuǎn)移酶等多種酶的輔酶，參與動(dòng)物蛋白質(zhì)、脂肪和丙酸代謝、葉酸轉(zhuǎn)化、蛋氨酸和核酸合成等多種生物化學(xué)反應(yīng)[3-4]。缺鈷就不能合成維生素B12，維生素B12缺乏從而影響畜禽機(jī)體一系列與維生素B12參與的生化反應(yīng)。

4　在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1單胃動(dòng)物

鈷可提高單胃動(dòng)物的生產(chǎn)性能、免疫力，降低死亡率等。有研究報(bào)道，在肉用仔雞配合飼料中添加鈷0.5～2.5 mg·t-1對(duì)肉用仔雞的存活率和增重均有良好作用。王安等研究表明，在肉仔雞日糧中添加鈷0.3 mg·kg-1可提高肉仔雞的生產(chǎn)性能[5]。李慶云報(bào)道，北京鴨可以利用日糧中外源添加鈷合成維生素B12，改善機(jī)體造血機(jī)能，提高肉鴨血漿總蛋白、白蛋白、球蛋白含量，提高紅細(xì)胞免疫功能，降低死亡率[6]。劉漢中等報(bào)道，日糧添加鈷0.1 mg·kg-1可提高生長肉兔的生產(chǎn)性能，添加鈷0.5 mg·kg-1可顯著提高肌肉嫩度（P<0.05）[7]。李南等研究發(fā)現(xiàn)，氯化鈷可以增加缺血肢體骨骼肌的HIF-1a的表達(dá)，有望用于治療肢體動(dòng)脈閉塞癥[8]。

1985年前蘇聯(lián)推薦生長豬和種母豬鈷的需要量分別為1和1.5 mg·kg-1。1989年法國（AEC）推薦生長豬和種母豬鈷的需要量分別為0.5～0.75和0.5 mg·kg-1。王安等在豬用礦物質(zhì)添加劑調(diào)查報(bào)告中報(bào)道，在所調(diào)查的樣本中，大多數(shù)都有添加鈷，添加量最高為1.08 mg·kg-1；在我國17個(gè)廠家的禽用礦物質(zhì)添加劑的成分調(diào)查報(bào)告中顯示，全價(jià)料中最多添加量為2.33 mg·kg-1[5]。

雖然鈷在單胃動(dòng)物生產(chǎn)中起到重要的作用，但王安在調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)市場上所銷售的雞和豬料中大多數(shù)都沒有添加微量元素鈷，其原因可能是大多數(shù)研究者認(rèn)為，對(duì)單胃動(dòng)物來說具有生物活性的維生素B12似乎比鈷更為重要。當(dāng)動(dòng)物采食僅含少量甚至不含維生素B12的全植物性飼糧時(shí)，需要一些鈷以便腸道微生物合成維生素B12，但這并不能滿足生長豬和雞對(duì)維生素B12的需要[5]。所以，在單胃動(dòng)物的飼糧中，鈷應(yīng)該以維生素B12的形式供給。

4.2反芻動(dòng)物

4.2.1在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

在反芻動(dòng)物飼料中添加微量元素鈷可提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、消化機(jī)能和繁殖機(jī)能等。楊文平等研究表明，在晉中綿羊日糧中添加不同水平鋅、鐵和鈷，與對(duì)照組相比，極顯著提高了綿羊的日增重（P<0.01），同時(shí)發(fā)現(xiàn)添加鈷可促進(jìn)瘤胃代謝，以0.675 mg·d-1·只-1飼喂，飼喂效果較好[9]。穆秀梅等研究發(fā)現(xiàn)，在4月齡斷奶的波爾山羊羔羊基礎(chǔ)日糧中添加鈷0.4 mg·kg-1有利于斷奶羔羊的生長發(fā)育，體重極顯著提高（P<0.01）[10]。史小為試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，飼料中添加一定量的鈷和維生素B12能改善牛的采食量，顯著提高牛日增重（P<0.05），能改善牛的毛色及生長發(fā)育情況[11]。莫芳等研究發(fā)現(xiàn)，在3月齡小尾寒羊羔羊精飼料基礎(chǔ)上添加鈷0.4 mg·kg-1能極顯著增加日增重（P<0.01）[12]。穆秀梅等試驗(yàn)證明，飼料中添加鈷和維生素B12有利于斷奶羔羊的生長發(fā)育，增加羔羊的日增重[10]。蔡令波研究發(fā)現(xiàn)，給經(jīng)產(chǎn)母牛補(bǔ)充氯化鈷可提高窩產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)乳量[13]。

4.2.2鈷與維生素B12

飼糧鈷與反芻動(dòng)物體內(nèi)維生素B12水平之間具有密切的關(guān)系，有研究將20頭母牛隨機(jī)分為兩組，對(duì)照組不添加鈷，試驗(yàn)組每頭每日給予硫酸鈷5、10、20 mg，飼喂6個(gè)月后，試驗(yàn)組血液中維生素B12含量為315±49 pg·mL-1，而未處理組母牛血液中維生素B12含量為185±3 pg·mL-1。研究表明，鈷可通過影響體內(nèi)維生素B12的水平，進(jìn)而影響內(nèi)分泌控制活動(dòng)中心。有關(guān)鈷或維生素B12缺乏對(duì)山羊腎上腺皮質(zhì)和排卵機(jī)能的影響的研究證明，缺鈷使母山羊發(fā)情周期失常（22.6±6.8 d，最大偏差12～38 d），而鈷正常日糧組的山羊發(fā)情周期為18±0.3 d（最大偏差為16～21 d）。根據(jù)血樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，缺鈷母羊血漿中皮質(zhì)類固醇始終比對(duì)照組羊高，而垂體促黃體素卻比對(duì)照組羊低。

反芻動(dòng)物本身對(duì)鈷的需要量很低，但由于其瘤胃微生物的生長繁殖以及瘤胃中維生素B12的合成需要有鈷的存在和參與，所以飼料中鈷的含量也就決定了瘤胃微生物區(qū)系的繁衍程度和維生素B12的合成量，當(dāng)飼料中鈷含量較低時(shí)，瘤胃微生物的生長繁殖將受到影響，從而導(dǎo)致動(dòng)物的消化功能嚴(yán)重紊亂。當(dāng)瘤胃液中鈷含量<51 μg·L-1時(shí)，所合成的維生素B12則大幅減少。

4.2.3鈷與非蛋白氮

微量元素特別是鈷對(duì)于尿素氮的利用程度也有影響。鈷是維生素B12的組成成分，如果飼糧缺鈷，維生素B12的合成將減慢，影響飼糧中含氮物質(zhì)的利用。鈷能促進(jìn)飼喂以非豆科干草的牛對(duì)尿素的利用和對(duì)纖維素的消化，并能提高牛的生長速度。有研究報(bào)道，在含有尿素的奶牛日糧中添加鈷，試驗(yàn)組奶牛在試驗(yàn)期內(nèi)多產(chǎn)奶981 L，飼料消耗降低。

5　鈷的缺乏與過量

5.1鈷的缺乏

動(dòng)物飼養(yǎng)中鈷缺乏主要是由日糧鈷供給不足引起的，主要發(fā)生于反芻動(dòng)物，幼齡時(shí)期對(duì)缺鈷反應(yīng)較為敏感。缺鈷臨床主要表現(xiàn)為營養(yǎng)代謝障礙和貧血的慢性疾病癥狀。早期癥狀是生長遲緩、消瘦、體重下降，嚴(yán)重癥狀是肝中脂肪降解、極度貧血、免疫力下降、嗜中性粒細(xì)胞功能受損，造成營養(yǎng)性不孕或孕牛流產(chǎn)。治療方法：可應(yīng)用氯化鈷5～30 mg制成水溶液灌服，也可應(yīng)用維生素B12（100～200 μg）肌肉注射[14]。當(dāng)成年反芻動(dòng)物日糧缺鈷時(shí)，其肝中貯存的維生素B12足夠持續(xù)數(shù)周，而幼齡反芻動(dòng)物肝臟中維生素B12的貯量較低，所以幼齡的反芻動(dòng)物對(duì)鈷缺乏非常敏感。反芻動(dòng)物補(bǔ)充鈷的方法除飼料添加劑外，還可在牧場施用含鈷化肥；采用鹽塊形式飼喂綿羊或牛來補(bǔ)充鈷；口服或灌服鈷鹽溶液，如果劑量充足，完全可以防止或治療動(dòng)物缺鈷癥狀；若經(jīng)常口服或灌服，工作量大，而使用鈷彈或鈷丸可克服這些缺點(diǎn)。

5.2鈷的過量

蘇靜怡研究發(fā)現(xiàn)，過量鈷能刺激促紅細(xì)胞生成素的產(chǎn)生，進(jìn)而引起動(dòng)物的紅細(xì)胞增生[15]。過量的鈷可能引起幼豬食欲減退、腿僵直、弓背、運(yùn)動(dòng)失調(diào)、肌肉震顫和貧血。斷奶仔豬對(duì)日糧鈷的最大耐受水平<150 mg·kg-1。硒、維生素E和半胱氨酸對(duì)防止鈷因過量產(chǎn)生毒性有一定作用，但銅卻可加劇鈷中毒引起的生長阻抑。有研究報(bào)道，日糧中鈷含量為125 mg·kg-1時(shí)會(huì)引起肉仔雞血紅蛋白濃度升高，并影響腹水綜合征的發(fā)生率。肉仔雞飲含鈷80 mg·L-1的水時(shí)可誘發(fā)肉仔雞紅細(xì)胞增生，進(jìn)而使血液黏度升高，最終導(dǎo)致右心肥大腹水綜合征。有研究發(fā)現(xiàn)，生長雞日糧中添加鈷（CoCl2·6H2O）200 mg·kg-1時(shí)，雞出現(xiàn)鈷中毒，表現(xiàn)為生長減慢。

6　小結(jié)

在畜禽生產(chǎn)中，確保畜禽飼料營養(yǎng)且全價(jià)是首要也是重要的條件，雖然在畜禽生產(chǎn)中微量元素鈷需要量較少，但無論是鈷自身還是通過維生素B12參與機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)的消化、代謝以發(fā)揮其生物學(xué)作用，鈷都是動(dòng)物一種必需微量礦物質(zhì)元素[16]。大量試驗(yàn)證明，鈷具有提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、消化機(jī)能、繁殖能力、免疫力、降低動(dòng)物死亡率等重要作用，所以在動(dòng)物生產(chǎn)中特別是在反芻動(dòng)物營養(yǎng)中起到十分重要的作用，現(xiàn)已對(duì)鈷的生物學(xué)效應(yīng)及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用有了初步的了解，但還有一些方面亟待研究：在動(dòng)物不同生理階段鈷的添加量；鈷與其他礦物質(zhì)及維生素之間的相互作用。

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前沿科技摘編

Biological Effect of Trace Element Cobalt and Application in livestock and Poultry Production

WANG Yanhui, WU Xuejun
（College of Heilongjiang Polytechnic, Shuangcheng 150111, Heilongjiang China）

Abstract:Cobalt is one of the substances essential for livestock and poultry nutrition metabolism, an important effect of cobalt in livestock and poultry growth, breeding, immunity, hematopoiesis and other processes has been con?firmed in livestock and poultry production. In this paper, its application in livestock and poultry production were dis?cussedthroughthe biological effect of cobalt.

Key words:Co; metabolism; biological function; deficiency; excessive; application

作者簡介：王艷輝（1981-），女，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，講師，主要從事動(dòng)物營養(yǎng)與飼料研究。

收稿日期：2015-03-27

中圖分類號(hào)：S816.72；S815

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0084（2015）05-0010-04