动物体内的胃液,胰液,肠液酸碱性不同且所含消化碳水化合物和脂肪的酶类也各不相同。日粮DCAB(dietary cation anion balance)值决定着进入体内的各阴阳离子的数目及平衡关系,通过对消化酶的组成和消化酶发挥作用所处的内环境两方面来调控各种消化酶的活性,从而实现对碳水化合物,脂类的调节。同时,碳水化合物,脂类代谢也能反过来影响机体离子平衡。碳水化合物彻底氧化生成CO2进入血液后,经过细胞膜到细胞内在CA作用下生成H2CO3,解离生成HCO3-和H+,HCO3-作为酸碱平衡的缓冲体系发挥重要作用,过量的H+若不能被排出体外,便会造成酸中毒。有机酸是碳水化合物和脂类氧化不彻底的产物,其浓度在特殊条件下会大幅度上升,如肌肉疲劳时乳酸的积累,在脂类作为能源时,乙酰乙酸,酮体和3-羟基丁酸也会积累,造成机体酸过量,消耗血液的碱储。挥发性脂肪酸通常不通过水解作用而被直接吸收,并且可携带正、负电荷进入血液,另外,研究表明:脂类物质的增多不利于Ca2+的吸收。可见,碳水化合物,脂类都不同程度地影响着机体的离子平衡值。
2 离子平衡与蛋白质,氨基酸代谢的关系
蛋白质在胃中受胃蛋白酶,凝乳酶,盐酸作用,在小肠中受胰蛋白分解酶,肠肽酶,核酸酶,核苷酶的作用而代谢。离子平衡可以通过调控这些酶类来影响蛋白质代谢,另一方面,离子平衡可影响蛋白质的组成、比例来影响其代谢过程。研究发现,在日粮中添加高水平的Na+ ,K+的可代谢盐或有机酸盐,能降低赖氨酸和精氨酸的颉抗作用,而日粮中高水平的Cl-加剧此作用。在日粮较平衡时,蛋白质中的含硫氨基酸中的硫氧化生成硫酸,核酸、磷脂以及磷脂蛋白氧化生成磷酸,以及尿素的生成,都影响着机体酸碱渗透压及离子平衡,并且发现:饲料中蛋白质来源不同导致内源酸的产量不同,产生这种差异的原因大致有三:第一,不同蛋白质的氨基酸组成不同,第二,不同蛋白质饲料原料的矿物元素及离子组成和含量不同,第三,蛋白质和脂肪中有机磷的代谢导致内源酸的排出量增加。当动物处于饥饿、营养不良时,蛋白质发生异常分解代谢,释放出丙氨酸和谷氨酰胺作为糖异生作用的原料。其次是肌肉乳酸含量的增多。当饲料中核蛋白过多时,经消化道水解生成大量的嘌呤碱进入肝脏和组织细胞或自身组织细胞严重破坏时,造成大量核蛋白分解,析出核酸,这些代谢产物或被代谢后的终产物都直接或间接影响着机体的离子平衡值。三大营养物还可以通过调节激素含量和激素活性来影响机体离子平衡,同时,离子平衡也可通过激素来反馈三大营养物质代谢。
3 离子平衡与电解质离子代谢的关系
日粮DCAB值对机体内各阴阳离子代谢影响各不相同。Jackson(1992)研究发现:DCAB(Na++K+-Cl-)值升高,血液pH ,Ca2+,CO2,HCO3-浓度都升高,Mg2+,Cl-下降,而Na+和磷无变化,尿中pH,Na+,K+升高,Ca2+,Mg2+,Cl-下降,可见DCAB值升高,可促进Ca2+滞留,减少Ca2+分泌。Cohen等(1974)研究表明:日粮中每种离子的增加将会导致相应离子在血浆中浓度的升高,当日粮中Na+或K+增多时,血液pH值和HCO3-浓度也升高,日粮Na+的增加对血浆K+有抑制作用,而K+对Na+不存在这种作用。Dumas(1970)研究报道:随着日粮Cl-摄入的增加,血浆HCO3-下降,并且在同一浓度的Cl-下,HCO3-升高,肾小管NAE降低。在电解质内部,K+ 和Na+,Na+ 和Cl-存在互作,Cl-和K+不存在互作,且K+ 、Cl-、Na+存在二级互作,并与浓度密切相关。Pitts Ayer等(1949)研究表明:随着血浆HCO3-的升高,肾对HCO3-的重吸收功能减弱,同时H+(NAE)分泌也减弱,使尿中HCO3-分泌升高,BE损失增加。Kalhoff等(2001)研究报道:饲以低碱日粮时,H+分泌增加,HCO3-重吸收增加,同时HCO3-肾分泌量减少,BE减少。当dEB升高时,K+分泌减少,碱储含量上升。Katherine等(2001)研究报道:K+, Mg2+,水果,蔬菜提供碱性离子,提高肾中钙滞留,降低骨损失,并发现,蛋白质摄入量的增加,骨损失降低。但针对蛋白质与骨损失的关系目前尚存争议,这可能与蛋白质组成,日粮组成,以及成酸氨基酸的作用有关
4 离子平衡与生产性能的关系
作为影响动物生长性能的主要因素之一,日粮离子平衡状况与动物生常性能密切相关。碱性日粮的添加,使奶牛的干物质才是奶牛的干物质采食量和奶产量增加,并通过兴奋脑中枢采食控制区促进机体生长。当机体处于慢性酸中毒时,骨组织中抗合成代谢加强,骨骼纵向生长紊乱,同时IGF-1和生长激素受体的基因表达受到抑制从而阻碍了细胞的分化。但是在H+条件下,瘤胃活性加强,乳酸、乙酸、丙酸产量和吸收加强,因此,在日粮配制时,应注意非结构性碳水化合物和酸碱平衡之间的权衡关系。Rondon等(2000)研究表明:1~7日龄肉鸡的最大体重所需日粮离子平衡范围的dEB为250~252mEq/kg。Murakami等(2001)对21~42日龄的肉鸡所需离子研究表明:肉鸡最佳生产性能时日粮dEB值为249~261 mEq /kg。在猪体研究上,多数表明,猪的最佳dEB为250 mEq /kg。在反刍动物上,Sanchez(1995)认为,对于得到最大产奶量和干物质采食量dEB为300~500 mEq /kg,而预防产褥热的dEB为-100~-200 mEq /kg。虽然日粮离子平衡之和生长性能之间的数量关系已取得了不少成果,但它对日粮营养素消化率的影响研究得还很少,有待于进一步研究。