畜牧人

稀土元素作為豬飼料添加劑的應(yīng)用

摘要：稀土元素由17種元素組成，稀土元素及其化合物具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。在我國，一些稀土元素中的鹽份和鑭系元素（如其中的鑭和鈰等）被作為飼料添加劑應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)已經(jīng)有四十多年的歷史，有大量文獻(xiàn)表明添加微量稀土元素混合物的飼料不僅能提高豬、牛、羊、雞等的體重，而且還能增加奶類和蛋類的產(chǎn)量。近五年，很多西方國家從我國進(jìn)口稀土元素作為飼料添加劑應(yīng)用于豬的研究。結(jié)果表明：稀土元素可增加豬的日增重和提高飼料轉(zhuǎn)化率，是一種新型、安全并且實(shí)惠的新型促生長劑。本文綜述了稀土元素主要是鑭系元素在國內(nèi)外農(nóng)業(yè)特別是養(yǎng)豬業(yè)的應(yīng)用研究成果并解釋了其潛在機(jī)理，為以后相關(guān)研究提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：稀土元素，鑭系元素，豬，體增重，飼料轉(zhuǎn)化率

1．前言

50多年來，抗生素作為飼料添加劑有效地預(yù)防和控制了畜禽疾病的發(fā)生和流行，但同時(shí)也帶來了諸多不良后果：如肉類的藥物殘留；糞便給環(huán)境造成的污染；過度使用使動(dòng)物產(chǎn)生對(duì)抗生素的依賴性甚至抗藥性等。從2005年底開始，抗生素作為飼料添加劑在歐盟已經(jīng)被全面禁止。目前全球人口不斷增加，動(dòng)物蛋白需求量不斷增加，唯一的方法是增加肉類生產(chǎn)。而全面禁止抗生素會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)物斷奶后的健康和產(chǎn)量。這樣一來，建立動(dòng)物衛(wèi)生保健戰(zhàn)略和發(fā)展新型飼料已迫在眉睫，人們需要新的促生長素替代品作為飼料添加劑，這些添加劑必須有效、安全并且有助于環(huán)境保護(hù)。比如說益生菌、益生素、酶類、有機(jī)酸還有中草藥提取物等。

目前引起人們注意的是一種新型的稀土元素或稀土元素混合物添加劑，包括鈧、釔和鑭系中從鑭到镥等元素。稀土元素在地殼中并不是非常罕見，但數(shù)量有限。特別是鑭（La，57號(hào)元素）、鈰（Ce，58號(hào)元素）、還有鐠（Pr，59號(hào)元素）。鑭和鈰主要存在于地質(zhì)濃度類似于重要微量元素鈷的地質(zhì)區(qū)，因而不算太稀有。由于世界上80%的稀土元素存在于我國，我國成為了這些元素的主要供應(yīng)方，它們主要以濃縮品、氧化物、合金的形式出口給其他國家。稀土元素主要應(yīng)用于冶金、化工、電子工業(yè)和農(nóng)業(yè)。其中，大約25%的鑭礦石被用來制作碳弧燈；25%被用于鑭、鈰合金的生產(chǎn)，這些合金可以用在火石打火機(jī)、鎂合金和某些合金鐵生產(chǎn)；25%用于玻璃工業(yè)：如釹鐠混合物、鈰鹽和其他的鑭系元素在玻璃上色和脫色工藝上有重要用途。最后還有25%的鑭產(chǎn)品被應(yīng)用于其他行業(yè)，比如電視器件、催化劑、激光器和飼料添加劑。

2．稀土元素在國內(nèi)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用

2．1．在種植業(yè)的應(yīng)用

在我國，稀土元素，通常是鈰、鑭和鐠的混合物，在農(nóng)業(yè)種植中作為肥料增強(qiáng)劑已經(jīng)被應(yīng)用了40余年，并且卓有成效。促進(jìn)生長和增產(chǎn)的原因至今不清楚，但據(jù)推測可能是由于稀土元素與鈣元素的相互作用對(duì)細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生的影響增強(qiáng)了光合作用和酶的活性。

這些效果已被其他國家所證實(shí)。在澳大利亞和英國，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)施有稀土元素的土壤可以提高15%的農(nóng)作物產(chǎn)量 ，而且不會(huì)殘留于農(nóng)產(chǎn)品。在水溶性的研究中，Tucher等證明了培養(yǎng)基中的鑭系元素對(duì)植物中的礦物質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈影響，但由于稀土元素的鹽是水溶性的，土壤濃度不會(huì)有大幅度增加。

2．2．在養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用

國內(nèi)還進(jìn)行了許多養(yǎng)殖業(yè)研究，諸多結(jié)果被報(bào)道。這些報(bào)道指出，添加少量稀土元素的飼料不僅能增加牛、豬、雞、魚和兔的體重，還能增加牛奶和雞蛋的產(chǎn)量。此外，飼料轉(zhuǎn)化率在以上物種都有提高。

稀土元素可加強(qiáng)豬生長性能。何若鋼等（1998）發(fā)現(xiàn)，飼喂補(bǔ)充了稀土元素日糧的平均體重為7千克（5-9千克）組小豬，體重可增加5%到23%[1]；飼料轉(zhuǎn)化率可提高4%到19%。在體重13-17千克組，體重可增加11%到20%，飼料轉(zhuǎn)化率提高5%到9% [2]。陳樵等（1994）研究發(fā)現(xiàn)，生長肥育豬（30—50千克），稀土元素添加劑可使體重增加9%--13%，飼料轉(zhuǎn)化率提高6%--8%[3]。王和許（2003）發(fā)表的最新文章，提出體重可增加13%，飼料轉(zhuǎn)化率提高7%。

總的來說，并不是某些特定的稀土元素添加到飼料中，而是以鈰 、鑭、鐠 為主和其他一些鑭系元素中某些成分組成的混合物。早期的研究主要采用添加這些稀土元素的硝酸鹽和氯化物，而最近的研究主要采用添加有機(jī)鹽類象檸檬酸和葡萄糖之類，有時(shí)再輔以氨基酸的蛋氨酸、賴氨酸、谷氨酰胺之類。

不同研究采用不同濃度。在國內(nèi)，豬飼料一般采用100 -600毫克/千克濃度。較大的濃度差異導(dǎo)致研究數(shù)據(jù)缺乏可比性，從而使對(duì)稀土元素的作用機(jī)制的理解更困難。

3．稀土元素在國外飼養(yǎng)研究應(yīng)用

歐美國家的飼養(yǎng)條件明顯不同于國內(nèi)，他們更注重家畜品種的選育和飼料的優(yōu)化，家畜對(duì)生長促進(jìn)劑和增強(qiáng)劑易感性較低。

1999年，Rambeck 等首先進(jìn)行了一系列豬的飼養(yǎng)試驗(yàn)。用稀土元素鹽飼養(yǎng)72只德意志和皮特蘭仔豬，平均體重7千克，分為兩組，對(duì)照組飼喂純氯化鑭（99.7% LaCl₃.6H₂O），試驗(yàn)組38.0% LaCl₃.6H₂O + 52.1% CeCl₃.6H₂O + 3%C rCl₃.6H₂O，以75毫克/千克和150毫克/千克添加到全價(jià)日糧（能量：13兆焦耳/千克；52.7% 大麥,20% 小麥,18.8% 豆類）飼喂五周。結(jié)果表明，飼喂了稀土元素混合物的試驗(yàn)組效果最好。體重增加了5%，飼料轉(zhuǎn)化率提高了7%（P〈0.05〉[4]。在He（2001）等進(jìn)行的另一個(gè)試驗(yàn)中，體重17.5千克的雜交仔豬飼喂 300毫克/千克含稀土元素配方。一個(gè)月以后，試驗(yàn)組體重明顯增加了19%，飼料轉(zhuǎn)化率提高了11%。繼續(xù)添加一個(gè)月后，體重比對(duì)照組高了12%，飼料轉(zhuǎn)化率高3%。在瑞士進(jìn)行的豬場實(shí)驗(yàn)把豬分為兩組，一組97頭仔豬 （初始重11.2千克）,一組176頭仔豬(初始重8.3千克)(Schweizer Edelschwein，2003)。分別飼喂16天和30天，與對(duì)照組比較，添加了200毫克/千克稀土元素混合物的實(shí)驗(yàn)組體重增加3%-10%，飼料轉(zhuǎn)化率提高2%-9%。這是第一次豬場實(shí)驗(yàn)證明稀土元素作為添加劑是有效的。

由于負(fù)離子的存在，稀土元素鹽的生物利用率會(huì)受到影響，稀土元素中檸檬酸鹽的影響也被考慮。Halle等（2003）發(fā)現(xiàn)，檸檬酸鹽可以顯著提高雞的體重達(dá)7%。但Schuller等（2002）發(fā)現(xiàn)，在同樣條件下，氯化鹽既不能提高體重也不能提高飼料轉(zhuǎn)化率，因此檸檬酸鹽被廣泛應(yīng)用于仔豬飼養(yǎng)試驗(yàn)。另外因?yàn)闄幟仕猁}比氯化鹽的吸濕度要小，作為飼料添加劑比較容易置放。在一項(xiàng)持續(xù)了六周的飼養(yǎng)試驗(yàn)中，50、100和200毫克的檸檬酸鹽添加給28只仔豬（每組7只，體重8.6千克）。按照劑量比例計(jì)算，體重增加高達(dá)22%，飼料轉(zhuǎn)化率達(dá)19%。2004年，Kessler研究發(fā)現(xiàn)，檸檬酸鹽對(duì)整個(gè)育肥期有顯著的促進(jìn)作用，以250毫克/千克的濃度添加到飼料中，對(duì)照組達(dá)104千克需102天；而實(shí)驗(yàn)組只需93天；日增重分別是782克/天VS.851克/天；飼料轉(zhuǎn)化率分別為2.5 VS 2.4；差異特別顯著。

稀土元素對(duì)家畜的健康和肉產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性沒有影響。對(duì)胴體和肉的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)顯示，所有被測家畜肉是E或U級(jí)（兩個(gè)最高等級(jí)，EUROP等級(jí)制）。其他有關(guān)肉質(zhì)參數(shù)也沒有受到稀土元素的影響，例如，PH₁和PH₂₄，肉色和瘦肉率均很正常。從試驗(yàn)豬采取的肌肉、肝臟和腎臟樣品中，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的稀土元素含量都很低。盡管實(shí)驗(yàn)組鑭的含量比對(duì)照組高，但所有試驗(yàn)豬的鑭沉積速度都很低，接近檢測極限。

也有研究發(fā)現(xiàn)稀土元素添加劑對(duì)體重和飼料轉(zhuǎn)化率沒有影響。例如，Halle(2003)等做的一項(xiàng)有關(guān)豬的肥育試驗(yàn)，在飼料中添加不同稀土元素負(fù)離子氧化物，濃度為100毫克/千克，卻沒有表現(xiàn)出促生長效應(yīng)，也許是本試驗(yàn)的濃度太低所致。在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，稀土元素氯化物（300毫克/千克飼料）幾乎對(duì)體增重（-4.7% 對(duì)比對(duì)照組）和飼料轉(zhuǎn)化率(+1.3%對(duì)比對(duì)照組) 沒有作用。

4．結(jié)論

稀土元素對(duì)豬生產(chǎn)性能產(chǎn)生顯著影響的機(jī)理目前尚不十分清楚。據(jù)分析，雖然胃腸道對(duì)稀土元素的吸收很少，但可影響胃腸道微生物的組成，從而促進(jìn)日糧中營養(yǎng)成分的消化和利用。高濃度的鑭系元素通?？梢砸种萍?xì)菌的生長，低濃度的鑭系元素可能促進(jìn)細(xì)菌生長。

稀土元素既有微量元素的特征，可劃為營養(yǎng)類添加劑；又可以增加胃腸道消化率和穩(wěn)定有益菌叢，可被視為益生類添加劑。從目前在國內(nèi)外養(yǎng)豬業(yè)的應(yīng)用效果來看，稀土元素是一種高效、低價(jià)、安全的新型飼料添加劑。