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第273期:锰在猪营养中的作用

       锰(Mn)作为多种酶的辅助因子是所有具有生命的生物的必需微量元素,参与碳代谢、核苷酸代谢和信号转导等细胞活动。在家畜的生长过程中,锰起着至关重要的作用,如:锰可参与到骨骼中胶原蛋白和骨基质的合成,维持骨骼的结构和强度;锰参与了多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素等神经递质的合成,保证神经传导和神经元的正常功能;锰参与了抗体的合成和免疫细胞的活化,提高了机体对外界病原体的防御能力。本文重点综述了不同锰源在猪生产上的应用,旨在为锰在猪营养中的进一步研究与应用提供参考。
锰对猪体内酶的影响
       锰是机体内精氨酸酶、脯氨酸肽酶、RNA 聚合酶、超氧化物歧化酶(MnSOD)、丙酮酸羧化酶的组成成分,其通过在不同的酶蛋白结合位点与酶蛋白结合,形成特定的锰蛋白。而形成的如MnSOD等抗氧化酶可以将氧化应激产生的活性氧(ROS)歧化为H2O2,并通过其他抗氧化酶如谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、过氧化氢酶(CAT)等将其清除,从而保证细胞膜不被损伤,维持细胞器的完整性。Zhang等人对21日龄断奶仔猪进行限饲,发现当在断奶仔猪饲粮中添加24mg/kg的有机螯合锰时,显著提高了日增重以及血清中的MnSOD含量[1]。在探讨低水平有机锰源替代无机锰源对断奶仔猪生长性能、血液指标、抗氧化状态及免疫指标的影响。结果发现,用低剂量(1/3)的有机锰源替代高剂量的无机锰源会提高血清中的免疫球蛋白含量以及抗氧化酶含量[2];Gowanlock等人在基础饲粮中添加3mg/kg的有机锰,结果发现相较于正常饲喂的仔猪,其肝脏、十二指肠和空肠中的MnSOD含量显著升高,血清中的肝酶含量显著升高[3]。Schwarz等人在基础日粮中补充Mn发现,可增加肝脏中的CAT活性、血浆中的GSH-PX和肌肉中的总抗氧化能力(T-AOC),而降低血浆中的CAT活性,并增加胸最长肌和腰椎的Mn浓度[4]
锰对猪骨骼发育的影响
      锰元素影响骨骼的生长发育,主要是由于锰参与构成骨骼基质硫酸软骨素的形成。硫酸软骨素是有机质粘多糖的组成成分。锰是多糖聚合酶和半乳糖转移酶的特异激活因子。所以在粘多糖的合成中,锰是多糖聚合酶和半乳糖转移酶所必需的。由UDP-半乳糖与木糖形成半乳糖-半乳糖-木糖。这个三糖和丝氨酸连接,然后和氨基己糖聚合形成粘多糖。缺锰可引起多糖聚合酶和半乳糖转移酶这两种酶活性降低,硫酸软骨素的合成显著减少,从而影响骨骼的正常形成。有研究表明当母猪缺锰时,生下来的仔猪右前肢骨密度显著降低,其软骨损伤的概率显著提高[5]。Phoebe等人研究发现,对妊娠母猪饲粮中添加无机锰,显著改善了其在分娩中的蹄子损伤情况以及腿部滑膜损伤情况,并且相较于饲喂妊娠饲粮的母猪,其死胎数显著降低[6]
锰对育肥猪胴体品质的影响
      锰在动物体内可参与到蛋白质的代谢调节,维持机体内蛋白质的平衡,促进肌肉的生长与修复。Apple等人对育肥猪补充锰源,发现当饲粮中添加320 ppm的有机锰后,其肉质颜色、蒸煮损失、剪切力得到显著改善[7]。Hayden R等人在饲粮中添加锰后,其日增重、日采食和料重比得到显著改善,同时育肥猪腰部的脂肪组织显著降低[8]
锰对猪生殖的影响
       由于锰是二羧甲戊酸激酶的辅助因子,因此锰可以通过影响胆固醇合成的方式影响动物机体性激素的合成。有研究表明,在母猪饲粮中添加60 ppm的氨基酸螯合锰相较于无机锰,显著提高了血清中的孕酮含量,显著降低了血清中黄体P4的浓度[9]。当公猪缺锰时,其睾丸的曲精细管发生退行性变化,睾丸萎缩、精液质量不良或数量减少、性欲减退或失去配种能力,而母猪缺锰时,其性周期紊乱、不发情或弱发情、卵巢萎缩、排卵停滞、受胎率降低或不妊娠、胎儿吸收、死胎。
       目前,人们对锰的了解越来越深入,已经从简单的生物功能研究逐步转向锰影响动物机体内各种生化指标。锰作为猪生长中不可缺少的微量元素,在提高猪的免疫能力、繁殖能力、生长性能、饲料利用率等方面具有突出作用。随着对其研究的不断深入,锰在畜牧业中的应用范围将会不断扩大。
 
参考文献
[1] Ghasemi H A, Hajkhodadadi I, Hafizi M, et al. Effect of advanced chelate technology based trace minerals on growth performance, mineral digestibility, tibia characteristics, and antioxidant status in broiler chickens[J]. Nutr Metab (Lond), 2020,17(1):94.
[2] Zhang W F, Tian M, Song J S, et al. Effect of replacing inorganic trace minerals at lower organic levels on growth performance, blood parameters, antioxidant status, immune indexes, and fecal mineral excretion in weaned piglets[J]. Trop Anim Health Prod, 2021,53(1):121.
[3] Gowanlock D W, Mahan D C, Jolliff J S, et al. Evaluating the influence of National Research Council levels of copper, iron, manganese, and zinc using organic (Bioplex) minerals on resulting tissue mineral concentrations, metallothionein, and liver antioxidant enzymes in grower-finisher swine diets[J]. J Anim Sci, 2015,93(3):1149-1156.
[4] Schwarz C, Ebner K M, Furtner F, et al. Influence of high inorganic selenium and manganese diets for fattening pigs on oxidative stability and pork quality parameters[J]. Animal, 2017,11(2):345-353.
[5] Hartnett P, Boyle L, Younge B, et al. The Effect of Group Composition and Mineral Supplementation during Rearing on Measures of Cartilage Condition and Bone Mineral Density in Replacement Gilts[J]. Animals (Basel), 2019,9(9).
[6] Hartnett P, Boyle L A, O'Driscoll K. Rearing in female-only groups and dietary mineral supplementation improves sow welfare in the early parities and lifetime performance[J]. Transl Anim Sci, 2020,4(4):a176.
[7] Apple J K, Roberts W J, Maxwell C V, et al. Effect of supplemental manganese on performance and carcass characteristics of growing-finishing swine[J]. J Anim Sci, 2004,82(11):3267-3276.
[8] Kerkaert H R, Woodworth J C, DeRouchey J M, et al. Determining the effects of manganese source and level on growth performance and carcass characteristics of growing-finishing pigs[J]. Transl Anim Sci, 2021,5(2):b67.
[9] Studer J M, Kiefer Z E, Goetz B M, et al. Impact of manganese amino acid complex on tissue-specific trace mineral distribution and corpus luteum function in gilts[J]. J Anim Sci, 2021,99(8).