LED光照對蘇系長毛兔血液及毛纖維中礦物元素含量及粗毛強度的影響

楊 杰， 秦 楓， 潘孝青， 邵 樂， 翟 頻， 李 健， 張 霞， 劉蓓一

(江蘇省農業(yè)科學院畜牧研究所，江蘇南京 210014)

礦物元素是動物機體生長發(fā)育和物質代謝等重要生命過程中所必需的營養(yǎng)物質，具有調節(jié)酶促反應，促進常量元素在體內運輸，參與激素合成及構成某些營養(yǎng)素等多種生物學功能[1]。如礦物元素Zn、Fe、I與動物的生長發(fā)育、營養(yǎng)代謝、生殖、疾病等關系十分密切，礦物元素缺少或過量都會影響到動物機體的生長發(fā)育與健康[2-6]。

被毛在生長期，有許多微血管伸到毛根中，使毛根的基質細胞與血液、細胞外液及淋巴液密切接觸，吸收營養(yǎng)物質，是家畜體內代謝系統(tǒng)的重要組成部分。因此，毛中礦物元素含量變化能反映動物體的生理狀態(tài)。黃炎等用質子激發(fā)X射線發(fā)射法分析了大熊貓患癲癇死亡后，其毛發(fā)中礦物元素Zn、Ca、K的含量明顯高于健康大熊貓[7]。關于LED光對動物體內多種礦物元素含量的影響研究尚未見相關報道。因此，本試驗研究不同顏色LED光照對長毛兔血液、毛纖維中礦物元素及粗毛強度的影響，探討機體礦物元素的變化，分析LED光對毛強度及毛加工性能的影響，以期為LED光在長毛兔生產中應用提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

50只3月齡、體質量相近(2.245±0.296 kg)的健康蘇系長毛兔，隨機分為5組，每組10只(雌雄各占50%)，采用不同LED光處理，處理組即為LED紅光、LED綠光、LED藍光、黑暗和自然光(對照組)，試驗期73 d。

1.2 試驗日糧

試驗日糧配制參照NRC(1977)家兔飼養(yǎng)標準[8]和谷子林推薦的獺兔營養(yǎng)[9]需要。消化能供給量為1.2倍的維持需要。基礎日糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 日糧組成(風干基礎)和營養(yǎng)水平(DM基礎)

注：1. 每kg預混料含：FeSO4.H2O 5 320 mg、CuSO4.5H2O 1 080 mg、MnSO4.H2O 560 mg、ZnSO4.H2O 3 652 mg、CoCl2.6H2O 1 000 mg、維生素A 180 000 IU、維生素D 18 000 IU、維生素E 900 000 IU。2. 消化能為估測值，其他為實測值。

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗前對兔舍兔籠進行徹底清掃、消毒，長毛兔統(tǒng)一剪毛。1兔1籠，飼喂相同基礎日糧，每天飼喂2次，分別于 08：30、15：30飼喂，自由采食、飲水。采用16 h光照 ∶8 h黑暗光照制度(光照強度一致)。

1.4 樣本采集

試驗末，每組選取5只體質量相近的長毛兔，心臟采血分離血清，-20 ℃保存用于礦物元素[銅(Cu)、鋅(Zn)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、鉛(Pb)、鎘(Cd)]含量測定；取肩胛部、背部、腹部相同部位的毛樣，用于強度、毛纖維中礦物元素[硼(B)、鎂(Mg)、鋁(Al)、磷(P)、鈣(Ca)、錳(Mn)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、碘(I)、鎘(Cd)、鉛(Pb)]含量測定。

1.5 指標檢測

樣品前處理：取1 g烘干的毛樣，置于經稀酸浸泡洗滌干凈的燒杯中，加入混合酸10 mL(硝酸 ∶高氯酸體積比4 ∶1，優(yōu)級純)，在電熱板上于通風櫥內消解至無色透明，冒白煙時取下，冷卻至室溫，定容至10.00 mL，再將溶液稀釋100倍后取1 mL待測。處理過的兔毛纖維樣品送至江蘇省農業(yè)科學院中心實驗室，測定礦物元素(B、Mg、Al、P、Ca、Mn、Cr、Cu、Zn、Mo、Fe、I、Cd、Pb)含量；兔全血樣品送至南京市中西醫(yī)結合醫(yī)院，測定礦物元素(Cu、Zn、Ca、Mg、Fe、Pb、Cd)含量。

1.6 數據處理

運用Excel 2010整理數據，采用SPSS 17.0進行單因素方差分析，Duncan’s法多重比較，數據均以平均數±標準誤表示。

2 結果與分析

2.1 不同LED光對長毛兔全血礦物元素含量的影響

長毛兔全血中礦物元素的含量見表2。全血礦物元素Cu、Zn、Cd含量以紅光組最高，Cu、Zn含量以綠光組最低，且紅光組Zn含量顯著高于綠光組；Mg、Fe含量自然光組最高，綠光組最低，但與其他4組差異不顯著；Ca、Pb含量藍光組最高，其次為綠光組，紅光組最低，但各組間均差異不顯著。

表2 不同LED光條件下長毛兔全血中礦物元素含量的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，n=5。表3、表4同。

2.2 不同LED光對長毛兔兔毛纖維礦物元素含量的影響

兔毛纖維中礦物元素的含量見表3。兔毛纖維礦物元素B、Cu、P、Mn含量自然光照組最高，其次為綠光，B、Cu、P含量黑暗組最低，Mn含量藍光組最低，自然光組B含量顯著高于黑暗組，其他各組間差異不顯著；Zn、Ca、Cr含量黑暗組最高，Zn含量紅光組最低，Ca、Cr含量藍光組最低；Mg、Fe、Pb、Cd含量藍光組最高，其中Mg含量黑暗組最低，F(xiàn)e、Pb、Cd含量紅光組最低；Al含量紅光組最高，藍光組含量最低；Mo、I含量綠光組最高，黑暗組最低。除B以外，其他元素含量處理組間差異不顯著。

表3 不同LED光對長毛兔兔毛礦物元素的影響

2.3 不同LED光對長毛兔粗毛纖維強度的影響

從表4可以看出，黑暗組粗毛強力最大，為17.87 cN，自然光組粗毛強力最小，為14.04 cN，但不同處理間差異不顯著。拉伸率藍光組最大，為37.69%，綠光組最小，為32.13%，2組間差異顯著，但藍光組與其他各組差異不顯著。拉伸長度藍光組最大，為7.54 mm，綠光組最小，為6.43 mm，2組間差異顯著，藍光組與其他各組差異不顯著。

3 討論與結論

礦物元素是組成生物體不可缺少的基本成分[10-11]，動物體內包括毛發(fā)中礦物元素的積累和分解通過不同途徑代謝[12-13]。危克周等研究表明，哺乳動物體內血液在維持動物體內礦物元素含量穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用[14]，在正常生理狀態(tài)下，血液中礦物元素的含量基本處于穩(wěn)態(tài)控制[15]。毛發(fā)是一個新陳代謝活動的組織，通過血液的流動[16]，使毛發(fā)中礦物元素含量有一定積累[17]。同時，毛發(fā)中的角蛋白具有高度穩(wěn)定性，能夠防止毛發(fā)內部元素丟失。目前，通過毛發(fā)中礦物元素檢測可以預防人類相關疾病，如兒童自閉癥、多動癥等。Skalny等研究發(fā)現(xiàn)，預防礦物元素平衡改變的潛在毒性影響，定期檢測IVF孕婦毛發(fā)中礦物元素變化是有必要的[18]。Tippairote等研究報道，毛發(fā)中高鋅水平與兒童注意力不集中癥狀相關[19]。Filon等研究發(fā)現(xiàn)，診斷為自閉癥兒童表現(xiàn)為毛發(fā)中鋅缺乏和鎘錳過量[20]。因此人和動物血液與毛發(fā)中礦物元素的檢測具有一定的價值。

表4 不同LED光對長毛兔毛強度的影響

動物體內礦物元素的吸收受很多條件影響，對Zn元素而言，體內Zn含量、其他元素的協(xié)同與拮抗作用、飼糧因素、動物自身體狀等都會影響機體對Zn的吸收[21]。本試驗結果表明，不同的LED光對血液和毛發(fā)中元素含量影響有很大差異，自然光下血液中礦物元素含量依次為Zn>Pb>Cu>Fe>Mg>Ca>Cd，而毛發(fā)中礦物元素含量依次為Ca>Zn>Mg>Fe>Cu>Pb>Cd，且其他處理組礦物元素含量排列順序也基本類似于自然光。馬昭林等對血液和毛發(fā)所含11種礦物元素的相關性研究中發(fā)現(xiàn)血液中礦物元素含量順序為Fe>Ca>Mg>Zn>Cu>Pb>Cr>Ni>Cd>Mn>Mo，毛中含量順序為Fe>Ca>Mg>Zn>Cu>Pb>Cr>Ni>Cd>Mn>Mo基本呈正相關，但個體之間對礦物元素的吸收存在很大差異[22]。本試驗中礦物元素變化趨勢與馬昭林等的研究結果有較大差異，這可能是因為不同LED光照引起血液與毛發(fā)中礦物元素的沉積效果不同，也可能與不同組織對同種礦物元素的吸收利用和沉積率不同有關。具體數據分析發(fā)現(xiàn)，自然光有利于血液中Mg和Fe的吸收，有利于毛發(fā)中B、Cu、P和Mn的沉積；紅光有利于血液中Cu、Zn和Cd的吸收，有利于毛發(fā)中Al的沉積；綠光有利于毛發(fā)中Mo和I的沉積；藍光有利于血液中Ca、Mg和Pb的吸收，有利于毛發(fā)中Mg、Fe、Pd和Cd的沉積；黑暗有利于毛發(fā)中Zn、Ca和Cr的沉積，其具體機制尚不清楚。試驗進一步檢測了毛纖維強度、拉伸率、拉伸長度，發(fā)現(xiàn)不同LED光影響也不同，黑暗組粗毛強力最大，為17.87 cN，自然光組粗毛的強力最小，為14.04 cN。藍光組粗毛的伸長率、拉伸長度最大，分別為37.69%、7.54 mm，綠光組粗毛的伸長率、拉伸長度最小，分別為32.13%、6.43 mm。與毛纖維中礦物元素變化對照分析，推測黑暗組中Ca、Zn和Ca可能改變了纖維的強度，但對柔韌性沒有影響，而綠光組中Mo和I則降低了纖維柔韌性，不改變強度；藍光組中Mg、Fe、Pd和Cd增強了纖維的韌性。由此可見，不同LED光處理可能通過改變纖維中礦物元素的含量影響毛纖維的強度，進而影響毛纖維的機械抗斷能力，從而影響毛纖維的工藝性能。