LED光照对苏系长毛兔血液及毛纤维中矿物元素含量及粗毛强度的影响

杨 杰， 秦 枫， 潘孝青， 邵 乐， 翟 频， 李 健， 张 霞， 刘蓓一

(江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏南京 210014)

矿物元素是动物机体生长发育和物质代谢等重要生命过程中所必需的营养物质，具有调节酶促反应，促进常量元素在体内运输，参与激素合成及构成某些营养素等多种生物学功能[1]。如矿物元素Zn、Fe、I与动物的生长发育、营养代谢、生殖、疾病等关系十分密切，矿物元素缺少或过量都会影响到动物机体的生长发育与健康[2-6]。

被毛在生长期，有许多微血管伸到毛根中，使毛根的基质细胞与血液、细胞外液及淋巴液密切接触，吸收营养物质，是家畜体内代谢系统的重要组成部分。因此，毛中矿物元素含量变化能反映动物体的生理状态。黄炎等用质子激发X射线发射法分析了大熊猫患癫痫死亡后，其毛发中矿物元素Zn、Ca、K的含量明显高于健康大熊猫[7]。关于LED光对动物体内多种矿物元素含量的影响研究尚未见相关报道。因此，本试验研究不同颜色LED光照对长毛兔血液、毛纤维中矿物元素及粗毛强度的影响，探讨机体矿物元素的变化，分析LED光对毛强度及毛加工性能的影响，以期为LED光在长毛兔生产中应用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

50只3月龄、体质量相近(2.245±0.296 kg)的健康苏系长毛兔，随机分为5组，每组10只(雌雄各占50%)，采用不同LED光处理，处理组即为LED红光、LED绿光、LED蓝光、黑暗和自然光(对照组)，试验期73 d。

1.2 试验日粮

试验日粮配制参照NRC(1977)家兔饲养标准[8]和谷子林推荐的獭兔营养[9]需要。消化能供给量为1.2倍的维持需要。基础日粮组成及营养水平见表1。

表1 日粮组成(风干基础)和营养水平(DM基础)

注：1. 每kg预混料含：FeSO4.H2O 5 320 mg、CuSO4.5H2O 1 080 mg、MnSO4.H2O 560 mg、ZnSO4.H2O 3 652 mg、CoCl2.6H2O 1 000 mg、维生素A 180 000 IU、维生素D 18 000 IU、维生素E 900 000 IU。2. 消化能为估测值，其他为实测值。

1.3 饲养管理

试验前对兔舍兔笼进行彻底清扫、消毒，长毛兔统一剪毛。1兔1笼，饲喂相同基础日粮，每天饲喂2次，分别于 08：30、15：30饲喂，自由采食、饮水。采用16 h光照 ∶8 h黑暗光照制度(光照强度一致)。

1.4 样本采集

试验末，每组选取5只体质量相近的长毛兔，心脏采血分离血清，-20 ℃保存用于矿物元素[铜(Cu)、锌(Zn)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、铅(Pb)、镉(Cd)]含量测定；取肩胛部、背部、腹部相同部位的毛样，用于强度、毛纤维中矿物元素[硼(B)、镁(Mg)、铝(Al)、磷(P)、钙(Ca)、锰(Mn)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、铁(Fe)、碘(I)、镉(Cd)、铅(Pb)]含量测定。

1.5 指标检测

样品前处理：取1 g烘干的毛样，置于经稀酸浸泡洗涤干净的烧杯中，加入混合酸10 mL(硝酸 ∶高氯酸体积比4 ∶1，优级纯)，在电热板上于通风橱内消解至无色透明，冒白烟时取下，冷却至室温，定容至10.00 mL，再将溶液稀释100倍后取1 mL待测。处理过的兔毛纤维样品送至江苏省农业科学院中心实验室，测定矿物元素(B、Mg、Al、P、Ca、Mn、Cr、Cu、Zn、Mo、Fe、I、Cd、Pb)含量；兔全血样品送至南京市中西医结合医院，测定矿物元素(Cu、Zn、Ca、Mg、Fe、Pb、Cd)含量。

1.6 数据处理

运用Excel 2010整理数据，采用SPSS 17.0进行单因素方差分析，Duncan’s法多重比较，数据均以平均数±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 不同LED光对长毛兔全血矿物元素含量的影响

长毛兔全血中矿物元素的含量见表2。全血矿物元素Cu、Zn、Cd含量以红光组最高，Cu、Zn含量以绿光组最低，且红光组Zn含量显著高于绿光组；Mg、Fe含量自然光组最高，绿光组最低，但与其他4组差异不显著；Ca、Pb含量蓝光组最高，其次为绿光组，红光组最低，但各组间均差异不显著。

表2 不同LED光条件下长毛兔全血中矿物元素含量的影响

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，n=5。表3、表4同。

2.2 不同LED光对长毛兔兔毛纤维矿物元素含量的影响

兔毛纤维中矿物元素的含量见表3。兔毛纤维矿物元素B、Cu、P、Mn含量自然光照组最高，其次为绿光，B、Cu、P含量黑暗组最低，Mn含量蓝光组最低，自然光组B含量显著高于黑暗组，其他各组间差异不显著；Zn、Ca、Cr含量黑暗组最高，Zn含量红光组最低，Ca、Cr含量蓝光组最低；Mg、Fe、Pb、Cd含量蓝光组最高，其中Mg含量黑暗组最低，Fe、Pb、Cd含量红光组最低；Al含量红光组最高，蓝光组含量最低；Mo、I含量绿光组最高，黑暗组最低。除B以外，其他元素含量处理组间差异不显著。

表3 不同LED光对长毛兔兔毛矿物元素的影响

2.3 不同LED光对长毛兔粗毛纤维强度的影响

从表4可以看出，黑暗组粗毛强力最大，为17.87 cN，自然光组粗毛强力最小，为14.04 cN，但不同处理间差异不显著。拉伸率蓝光组最大，为37.69%，绿光组最小，为32.13%，2组间差异显著，但蓝光组与其他各组差异不显著。拉伸长度蓝光组最大，为7.54 mm，绿光组最小，为6.43 mm，2组间差异显著，蓝光组与其他各组差异不显著。

3 讨论与结论

矿物元素是组成生物体不可缺少的基本成分[10-11]，动物体内包括毛发中矿物元素的积累和分解通过不同途径代谢[12-13]。危克周等研究表明，哺乳动物体内血液在维持动物体内矿物元素含量稳定中发挥重要作用[14]，在正常生理状态下，血液中矿物元素的含量基本处于稳态控制[15]。毛发是一个新陈代谢活动的组织，通过血液的流动[16]，使毛发中矿物元素含量有一定积累[17]。同时，毛发中的角蛋白具有高度稳定性，能够防止毛发内部元素丢失。目前，通过毛发中矿物元素检测可以预防人类相关疾病，如儿童自闭症、多动症等。Skalny等研究发现，预防矿物元素平衡改变的潜在毒性影响，定期检测IVF孕妇毛发中矿物元素变化是有必要的[18]。Tippairote等研究报道，毛发中高锌水平与儿童注意力不集中症状相关[19]。Filon等研究发现，诊断为自闭症儿童表现为毛发中锌缺乏和镉锰过量[20]。因此人和动物血液与毛发中矿物元素的检测具有一定的价值。

表4 不同LED光对长毛兔毛强度的影响

动物体内矿物元素的吸收受很多条件影响，对Zn元素而言，体内Zn含量、其他元素的协同与拮抗作用、饲粮因素、动物自身体状等都会影响机体对Zn的吸收[21]。本试验结果表明，不同的LED光对血液和毛发中元素含量影响有很大差异，自然光下血液中矿物元素含量依次为Zn>Pb>Cu>Fe>Mg>Ca>Cd，而毛发中矿物元素含量依次为Ca>Zn>Mg>Fe>Cu>Pb>Cd，且其他处理组矿物元素含量排列顺序也基本类似于自然光。马昭林等对血液和毛发所含11种矿物元素的相关性研究中发现血液中矿物元素含量顺序为Fe>Ca>Mg>Zn>Cu>Pb>Cr>Ni>Cd>Mn>Mo，毛中含量顺序为Fe>Ca>Mg>Zn>Cu>Pb>Cr>Ni>Cd>Mn>Mo基本呈正相关，但个体之间对矿物元素的吸收存在很大差异[22]。本试验中矿物元素变化趋势与马昭林等的研究结果有较大差异，这可能是因为不同LED光照引起血液与毛发中矿物元素的沉积效果不同，也可能与不同组织对同种矿物元素的吸收利用和沉积率不同有关。具体数据分析发现，自然光有利于血液中Mg和Fe的吸收，有利于毛发中B、Cu、P和Mn的沉积；红光有利于血液中Cu、Zn和Cd的吸收，有利于毛发中Al的沉积；绿光有利于毛发中Mo和I的沉积；蓝光有利于血液中Ca、Mg和Pb的吸收，有利于毛发中Mg、Fe、Pd和Cd的沉积；黑暗有利于毛发中Zn、Ca和Cr的沉积，其具体机制尚不清楚。试验进一步检测了毛纤维强度、拉伸率、拉伸长度，发现不同LED光影响也不同，黑暗组粗毛强力最大，为17.87 cN，自然光组粗毛的强力最小，为14.04 cN。蓝光组粗毛的伸长率、拉伸长度最大，分别为37.69%、7.54 mm，绿光组粗毛的伸长率、拉伸长度最小，分别为32.13%、6.43 mm。与毛纤维中矿物元素变化对照分析，推测黑暗组中Ca、Zn和Ca可能改变了纤维的强度，但对柔韧性没有影响，而绿光组中Mo和I则降低了纤维柔韧性，不改变强度；蓝光组中Mg、Fe、Pd和Cd增强了纤维的韧性。由此可见，不同LED光处理可能通过改变纤维中矿物元素的含量影响毛纤维的强度，进而影响毛纤维的机械抗断能力，从而影响毛纤维的工艺性能。