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育和物質代謝等重要生命過程中所必需的營養物質，具有調節酶促反應，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與動物的生長發育、營養代謝、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，吸收營養物質，是家畜體內代謝系統的重要組成部分。因此，毛中礦物元素含量變化能反映動物體的生理狀態。黃炎等用質子激發X射線發射法分析了大熊貓患癲癇死亡后，其毛發中礦物元素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)家兔飼養標準[8]和谷子林推薦的獺兔營養[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水平見表1。

表1 日糧組成(風干基礎)和營養水平(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 飼養管理

試驗前對兔舍兔籠進行徹底清掃、消毒，長毛兔統一剪毛。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結合醫院，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，Fe、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定中發揮重要作用[14]，在正常生理狀態下，血液中礦物元素的含量基本處于穩態控制[15]。毛發是一個新陳代謝活動的組織，通過血液的流動[16]，使毛發中礦物元素含量有一定積累[17]。同時，毛發中的角蛋白具有高度穩定性，能夠防止毛發內部元素丟失。目前，通過毛發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等研究發現，預防礦物元素平衡改變的潛在毒性影響，定期檢測IVF孕婦毛發中礦物元素變化是有必要的[18]。Tippairote等研究報道，毛發中高鋅水平與兒童注意力不集中癥狀相關[19]。Filon等研究發現，診斷為自閉癥兒童表現為毛發中鋅缺乏和鎘錳過量[20]。因此人和動物血液與毛發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所含11種礦物元素的相關性研究中發現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。具體數據分析發現，自然光有利于血液中Mg和Fe的吸收，有利于毛發中B、Cu、P和Mn的沉積；紅光有利于血液中Cu、Zn和Cd的吸收，有利于毛發中Al的沉積；綠光有利于毛發中Mo和I的沉積；藍光有利于血液中Ca、Mg和Pb的吸收，有利于毛發中Mg、Fe、Pd和Cd的沉積；黑暗有利于毛發中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，發現不同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。