鋅對仔豬健康的作用

鋅在仔豬上有兩種用途，一是（低劑量時）作為重要的營養元素，另一是（高劑量時）作為一種預防腹瀉發生的方法。鋅到底是如何起作用的？鋅在食品生產用動物上會有何種應用前景呢？

中圖分類號：S816 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2014）10-0006-04

“鋅是一種微量元素，對斷奶仔豬而言，鋅參與的生物學功能比其他任何微量礦物質元素要多。”這是美國著名科學家Gretchen Hill博士刊登在最新一期《動物科學》雜志的一篇學術論文中所說的第一句話。事實上，鋅是幼齡仔豬健康和成長所必需的礦物質營養元素，且得到了歐盟承認，允許在豬飼料日糧中添加多達150 mg/kg。

鋅有時又被稱為生長促進劑，一些學者嘗試詆毀此種說法，但在歐盟委員會2003年的一篇報告中顯示，在鋅添加量達到250 mg/kg時，生產性能未顯示出顯著的差異。添加鋅可改善仔豬生產性能的情況僅在仔豬斷奶后觀測到。

1 治療作用

添加（2 500 mg/kg鋅，3 100 mg/kg氧化鋅）氧化鋅對斷奶仔豬腹瀉和偶爾出現的水腫病分別具有預防和治療作用，這兩種疾病都與感染大腸桿菌有關。通過預防斷奶后的腹瀉甚至是死亡使疾病得到控制，從而可極大地促進仔豬生長，并能提高飼料轉化效率。

這是目前一個有激烈爭議的領域，因為一些歐盟成員國允許其使用，而另一些則禁止使用，因為后者擔心環境受到污染和鋅在土壤中長期積累及其可能會流入水中。

因此，在不允許用氧化鋅治療仔豬腹瀉的地方，抗生素通常被用來控制斷奶仔豬的大腸桿菌感染。最近這些抗生素，如粘菌素，已經因耐藥性問題而登上了報刊的頭條，因為這些抗生素正成為人類醫學中控制革蘭氏陰性菌感染的最后手段，這些細菌對氟喹諾酮類、頭孢菌素類和碳青霉烯類抗生素也產生了新的耐藥性。

2 斷奶后腹瀉

當仔豬斷奶時，其生理狀態會發生重大變化，通常會導致生長緩慢、頻繁發生腹瀉和偶爾的死亡。斷奶時，仔豬離開了作為主食的母乳，而母乳含有能抵抗環境中各種微生物的保護性抗體。它們采食教槽料，但是基本上以固體飼料為主，這是它們必須適應的。仔豬還可能會被轉群、接種疫苗及與其他窩的仔豬進行混群，進而開始爭斗，以建立進食的群體社會等級。它們失去了母豬的安慰，而且很可能將要進入一個新的采用漏縫地板的平板式豬欄；它們不得不自己找食，適應由碗式飲水器到乳頭式飲水器轉換的飲水方式。還好環境溫度仍保持較高水平，而且波動不大，從而能幫助它們應付這些變化。整體來說，為適應新環境，仔豬會產生很大的應激；如果在21日齡斷奶，它們在斷奶5 d后通常會開始腹瀉，且體況的損失或生長抑制將會持續到大約35日齡。

氧化鋅（圖1）最早在豬上使用是在20世紀90年代，僅用作藥物并不能解決問題，因為管理的改進和營養都扮演著重要角色。將氧化鋅加入離乳前后的仔豬飼料中，出現了驚人的效果，仔豬的腹瀉問題得到了解決。

自從采用4周斷奶的方法以來，斷奶仔豬腹瀉的嚴重程度也在降低，且7 d后仔豬恢復健康并繼續生長，不同于采用3周斷奶的14 d的情況。采用墊料斷奶也能解決很多問題，因為它能夠減少一定數量的環境和溫度控制應激（圖2）。

從那時起，英國大多數斷奶飼料均添加氧化鋅，如果日糧不經意地漏添了氧化鋅，腹瀉和死亡率會迅速上升。從獸醫的角度來看，這在我們控制斷奶后腹瀉上產生了巨大的差異，因為斷奶后腹瀉非常復雜且涉及許多因素。它還有助于減少抗生素的使用。

3 氧化鋅的作用機理

長期以來，氧化鋅被認為具有抗菌作用，尤其是對大腸桿菌的作用。丹麥的研究表明，其在體外具有抗菌活性（Aarestrup和Hasman，2004），但他們不得不將氯化鋅溶解在酸中，并把pH值下降到5.5才能溶解。它確實有抗大腸桿菌、各種沙門氏菌、金黃色葡萄球菌的作用，并且對腸球菌具有更為復雜的作用。因此，人們可能會認為它在酸性環境中會起作用，尤其是在胃中，且可以阻止細菌進入腸道（圖3）。然而，Hojberg等（2005）比較了高劑量 （2 500 mg/kg）的鋅對豬腸道菌群的作用，發現飼喂含2 500 mg/kg鋅的日糧，的確可提高胃內容物的pH值，并且回腸和盲腸的pH值也顯著升高，但結腸內的不提高。胃中大腸桿菌顯著增加（而不是殺死它們），并且在盲腸和結腸中也是如此。同樣地，它還增加了腸道中的腸球菌種類，但顯著減少了乳酸桿菌，意味著減少了可預防腹瀉的有益菌（表1）。

其他研究（Roselli等，2003）顯示，氧化鋅能夠降低腸毒型大腸桿菌（ETEC）K88（F4）菌株的細菌粘附性，并通過防止細胞間緊密連接的通透性來增加和調節細胞因子基因的表達，特別是增加炎癥性細胞因子和減少抗炎因子的表達來阻止細菌入侵。正如先前所推測，氧化鋅的作用模式可能不是直接的抗菌作用。

4 氧化鋅的功效

已完成的多項試驗檢測了氧化鋅的功效以確定最佳添加比例。10項試驗的結論顯示了鋅對仔豬平均日增重的劑量滴定效應。

低劑量試實驗的確表明鋅不是一個生長促進劑，因為它并沒有提高試驗豬的生長速度；但是當飼料中鋅的濃度提高到1 500 mg/kg時，對生長有明顯的積極作用，用生長速率作為一個客觀指標證實了其治療效果。其作用的峰值似乎在鋅的添加劑量為2 500 mg/kg時，此時平均生長速率可提高16 %。

一旦豬進入斷奶后階段，其生長改良速度往往會減緩，且有時與對照組相比在斷奶后3～4周會呈負增長。建議添加期為斷奶期間的兩周，一些養豬場會適當延長添加時間，但4周之后鋅的促生長作用已經失效。

5 鋅的毒性

氧化鋅的吸收率相對較低，約添加量的14 %，因此大多部分鋅（86 %）會通過糞便排出。鋅進入體內后主要分布在肝和腎，而肌肉和骨髂只有很低的水平；添加量高于1 000 mg/kg時血液水平將增加。吸入體內的鋅會經由尿液排出0.25 %，其余的則保留在體內。血液的鋅濃度>3 μg/mL會抑制生長，但是這通常是指其他鋅鹽，而不是氧化物。需要注意的是不要過量或過長時間飼喂鋅化合物。

6 對環境的影響

這是對氧化鋅使用存在爭議的主要方面，像英國、愛爾蘭、西班牙、丹麥、美國等國家已批準氧化鋅可用于治療目的，近期比利時也批準了它的使用，前提是鋅在其他豬飼料中的濃度減少。德國和荷蘭禁止它在飼料中的使用，而法國依舊在審批中。

鋅是一種金屬，且相對不溶于水，所以散播含氧化鋅的糞便可能會引起鋅在土壤中的沉積。一些可能會明顯流失，尤其是在沙質酸性土壤中，因為酸性環境會增加鋅的溶解度。歐洲食品安全局的一份報告（2012年）指出，有于陸地環境土壤中預測環境濃度（Predicted Evironmental Concentrations，PECs），模擬了50年間的糞便散播狀況，在開發的任何場景模型中均沒有超出陸地物種的預期無影響濃度（Predicted No Effect Concentrations，PNECs）。這并不適用于沙質酸性土壤和水質，它們的PNECs可能會超過10年。

然而，出人意料的是，僅在斷奶期使用 2 500 mg/kg的鋅，可以使種豬場/肥育豬場的鋅排泄量增加大約70 %，因此必須考慮糞便的處理辦法。而有趣的是，丹麥發現豬糞便中的含鋅量不超過人類排泄物中的水平，因此允許使用。

7 抗藥性問題

氧化鋅具有抗菌效果的這一推測已導致許多關于耐藥性的攻擊。其中有一份相關報告是鋅與丹麥耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）CC398的關系（Aarestrup等，2010）。他們發現，在攜帶mecA基因的丹麥MRSA菌株中，有74 %的菌株也耐鋅，而甲氧西林敏感株（MSSA）則沒有表現出耐鋅性。他們認為，鋅化合物可能部分與MRSA克隆株的出現有關。所有的MRSA和MSSA分離株會耐四環素，43 %的菌株則耐紅霉素。由于氧化鋅的溶解性差和在腸道中對細菌缺乏影響力，在鼻子中會達到充足的濃度來產生影響似乎是不太可能。氧化鋅在英國的使用了已超過20年，而MRSA并沒出現進化。Moodley等（2011）也表明，czrC基因（編碼耐鎘和耐鋅的基因）存在于SCCmec元素中，但四環素抗性基因[tet（K）和tet（M）]存在于移動遺傳元件上，可能是質粒。這兩種化合物似乎會增加鼻中MRSA的數量，但是向其他豬的傳播不受用鋅或四環素對日糧處理的影響。

在2013年的一篇德國論文中，Bednorz 等證明與對照組相比，飼喂氧化鋅的試驗豬具有較高的多重抗藥性大腸桿菌發病率。

其相對數量很小（2 %），且并沒有報道在統計學上是否存在顯著性。大腸桿菌對阿莫西林、四環素類和甲氧芐啶/sulphas具有耐藥性。在加拿大，一項基于36家豬場的范圍廣泛的研究 （Medardus等，2014年）指出，對阿莫西林、氯霉素、鏈霉素、磺胺類和四環素有多重耐藥性基因的沙門氏菌菌種，與其他多耐藥性基因相比更有可能攜帶耐鋅基因。

返回上文，如果耐藥性真的是一個重大問題，為什么氧化鋅在20年后仍在使用？此外，如果把四環素和其他抗菌性藥物放入腸道環境中，在一兩天之內仍將會快速地產生廣泛的耐藥性，在用四環素類時很可能有80 %～100 %的耐藥性。

8 結論

毫無疑問，爭論還會繼續下去。然而，在仔豬斷奶前后的飼料中添加氧化鋅在至少過去的20年中改善了豬的健康，極大地提高了動物的福利，結果是提高了豬的生長效率。氧化鋅不應該歸入生長促進劑，而應是一種能夠有效防止腹瀉和斷奶后腸道紊亂的治療劑。我們仍然不太清楚它的作用機理，其對環境的影響仍然是一個問題，但是謹慎小心使用，無論鋅在糞便中的濃度還是在砂質酸性土壤中的流失都是可以得到控制和避免的。

鋅作為一種耐藥性或多重耐藥性的選擇器是一個非常有趣的話題，但相對于直接使用抗生素且尤其是那些對人類越來越重要的抗生素，如多粘菌素，不利的風險似乎很小。每一個歐盟成員國將不得不制定出自己的風險/收益策略。數十億通過飼料攝入氧化鋅以預防斷奶后腹瀉的斷奶豬已經獲得了巨大的益處和較小的風險。□□

原題名：The role zinc in piglet health

原作者：David Burch獸醫（英國）