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イオンバランス〜 2006.10.16 16.11.22

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牧草と園芸

雪印種苗㈱

千葉研究農場

飼料研究室室長

第５４巻第６号（２００６年）

石田聡一

イオンバランスを知って乳牛を健康に飼おうなイオンバランスの基本的な点を理解いただき，飼１．はじめに料給与の面からイオンバランス，血液pHをコント

人や牛などの家畜の健康を保つ栄養的な条件はいロール，適正にし，乳牛を健康的に飼うポイントにろいろあります。一般には，エネルギー・蛋白質なついて説明します。

どの五大栄養素の充足・栄養バランスが大きな役割

２．代謝活動と細胞内外のpHを果たしています。
さらに，生命活動（代謝）には酵素活性が不可欠

地球上に生命が誕生したのは海と言われており，です。その酵素活性にも，ビタミン，ミネラルを充海水と細胞間質液のミネラル組成には類似性があり足させる必要があります。また種々の疾病防御のたます。研究者の中には，生命の始まりでは，海水とめ免疫システムを機能させなければなりませんが，単に細胞膜を隔てイオンや電子のやり取りをする中栄養・代謝条件が大きくこれに関わってきます。

でエネルギー獲得をしていたという大胆な発想をす
１）る人さえいます。

これらの栄養的な条件の他に生命・代謝活動に不実際，生命活動の最小単位は細胞であり，生命可 欠 な の が，細 胞 内 外，血 液 の イ オ ン バ ラ ン ス（代謝）活動の結果，細胞内にできた老廃物（代謝（酸・塩基平衡，pH）です。
牛などの身近なイオンバランスに関わる疾病は，産物）は必ず電気的刺激・エネルギー差により細胞乳酸アシドーシス，熱中症，低カルシウム血症，尿外（血液）に排出されるしくみになっています（図石症など数多く挙げることができます。さらにイオ１参照）。
この老廃物には，細胞呼吸の結果生じる揮発性酸

ンバランスの異常は受胎にも影響している可能性がで あ るCO２（炭 酸 ガ ス）と 不 揮 発 性 酸（硫 酸・硝あります。

酸・リン酸イオン等）があります。

そこで，この牛の健康（生命維持・代謝）に必要この代謝活動によって生ずる酸の排出の恒常性が崩れる病態がアルカローシスであり，アシドーシス

細胞間質液

pH6.8〜7.4です。
細胞内：代謝活動（ミトコンドリア、リソゾーム）

生命・代謝活動にとって正常な血液pHは７．
３５〜
７．
４５ですが，これを維持するための排出装置である
腎臓・膀胱から出る尿のpHは５〜９まで変動し，pH6.8〜7.0

あるいは炭酸ガスを排出する装置：肺の機能により呼吸数が大きく変動します。

３．飼料給与とイオンバランス（血液pH，尿pH）

炭酸ガス

酸性物質

牛では穀類の多量摂取で乳酸アシドーシス，尿素（代謝産物）など非蛋白態窒素の大量摂取でアルカローシスにな

不揮発性酸ることがあ り，ひ ど い 場 合 に は 血 液pHが 回 復 せず，死にいたることになります。この牛の飼料とイ

図１

オンバランス，血液pH，尿pHとの関係を整理しま

細胞内・外のpHと代謝した。
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カオチン（陽イオン）

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等の陽イオン含量が低く，ルーメンpHが低下すれアニオン（陰イオン）

Na+

HCO3-

143

20

ば，ルーメン中にはアンモニウムイオンが多くなり，ルーメンからの吸収速度は遅くなることになります。

Cl106３）給与飼料のカリウムとイオンバランスとの関係
一般の乳牛の飼料において，血液pHの変動に大きな影響を与えているミネラルは，カリウムと判断
HPO42-されます。粗飼料中のカリウムは土壌，施肥条件等1.6で大きく変わります。乾物１％以下のものもあれSO42-ば，３％以上に達しているものもあります。また飼

2.0

料中のカリウムは，カルシウムと異なり，ほとんど有機酸
K+体内に吸収され，蓄積されないため，乳牛に給与す10る飼料中のカリウムが高い場合，容易に高カリウム

4.4 2
Ca2+

血漿蛋白5.314.5

血症になり，尿pH（血液pH）が高くなります。
泌乳牛は，濃厚飼料の給与量が多く，尿pHは酸性と捉えるでしょうが，実際に各地の泌乳牛の尿pH

Mg2+を測定してみたら，乾乳牛と同じpH８台の牛群が1.8(mEq／L)
図２多いようです。この原因は，これらの牛の血清のミ血漿中のイオンバランス

ネラルバランスを見る限り，このカリウムが関与していると思われます。

１）給与飼料の有機酸とイオンバランスとの関係
通常，給与飼料中の＜（Na＋Ｋ）−（Cl＋Ｓ）：mEq/

４）給与飼料のカルシウムとイオンバランスとの関係

乾 物１００g＞の 式 で 血 液pHへ の 影 響 を 判 断 し ま す

ルーメン発酵の状態により血液pHが影響されるが，実際には，サイレージ飼料等ではそこに含まれのと同様，腸管内のpHもミネラルの吸収への影響る乳酸等の有機酸が関係します。また，ルーメン発を通じて体内イオンバランスや血液pHに関与する酵による乳酸やＶＦＡも関与してきます（図２が血ことになります。カルシウム等は腸管内がpHが低液pHに影響するイオンです）。

下するほどイオンになりやすく腸管からの吸収が高まります。飼料給与の栄養バランスを取りながら，牛の場合，豚などの単胃家畜と異なり，まず飼料腸管内を弱酸性にできれば，カルシウムの吸収を促は発酵タンクであるルーメンに入ります。
高水分のサイレージなど有機酸含量の高い飼料を進することになります。カルシウムが多く吸収され給与し，ルーメン微生物による有機酸の発生量にプ

れば，カリウムと同様血液，尿pHを上げる一因にラスされ，血液，尿のpHが低下する場合には，こなります。

れを是正するため重曹等の緩衝剤の給与が有効にな

４．乳牛のイオンバランスコントロールの必要性ります。

１）泌乳牛のイオンバランスのコントロール
２）給与飼料の分解性蛋白とイオンバランスとの関係前述したとおり，給与飼料の栄養バランス，イオルーメン内で発生したアンモニアは，一部血液中ンバランスを適正にし，またルーメン発酵の異常をに移行しますが，このアンモニアは一部，酸の中和防ぎ，血液pHの変動を少なくし，アシドーシス，剤の役目をすることになり，最終的に尿素やアンモアルカローシスを防ぐ必要があります。またナトリニウム塩として尿中に排出されます。

ウムやカリウムの過剰摂取は，飲水量，尿量を増加

この血中のアンモニア濃度は，牛の場合，ルーメさせ，糞尿処理の負担を大きくすることにもなりまンから発生するアンモニア含量に大きく影響され，す。

濃度が高まれば，牛の代謝に異常を起こします。こ一般に乳牛のナトリウム摂取量のコントロールはのルーメンでのアンモニアの血中への吸収速度はむずかしくありませんが，カリウムについては，自ルーメンpHに依存しています。飼料中のカリウム給飼料や流通乾草等では乾物当り１〜２％程度の
１２

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表１

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発酵ＴＭＲの酸度と尿pH
頭数

表２

主な飼料のイオンバラス（DCAD値）

尿pH

尿Ca

尿Ｐ

尿Ｋ

血清Ｋ 血清Ca（乾物％ mEq/１００ｇ）

NaＫClＳ

発酵TMR１）３頭（平均） ７．
１

３２０１２３５．
１

９．
８

とうもろこし圧片

０．
０２

０．
４
２

０．
０
８０．
１０TMR２）５頭（平均） ８．
５

３．
４

３．
６

２０３

４．
８

９．
５

大麦圧片

０．
０２

０．
５
６０．
１
３０．
１
２

４．
０

加熱大豆

０．
０
１

１．
２
００．
２
９０．
１
４２
９．
６

綿実

０．
０２

１．
１
３０．
０
６

０．
０
２

１３．
７

ビートパルプ

０．
０
１

１．
２
００．
２
９０．
１
４１４．
２

ビール粕（生）

０．
０
１

０．
４
７０．
１
２０．
３３−１１．
６２２．
５＊単位：血清，尿中ＫはmEq/Ｌ，尿Ca，Ｐ，血清Caはmg/dl
Ｈ１
６年１０月・１１月，当場繋養泌乳牛で実施
１）発酵ＴＭＲ：乳配，粕類，ストロー類を混合しサイレージ化したものを給与，有機酸含量は乾物４〜５％
２）那須ＴＭＲ方式：乳配，オーツ乾草，ＴＭウェット（粕類，乾草の混ぜサイレージ化）を混合給与，有機酸含量乾物１．
５〜２％

DCAD
３．
１

ふすま

０．
０３８
１．
３０．
１００．
１８

グルテンフィード

０．
１
３

１．
４
６０．
２
００．
４
４９．
９

変動があり，牛へ過不足なく給与することは容易で

大豆粕

０．
０４

１．
２
１００．
３２１２．
７はありません。

なたね粕

０．
０７１．
４
１０．
０４０．
７３−７．
６泌乳期のカリウム供給過剰は，暑熱時のカリウム糖蜜（ビート）

１．
４８６．
０
６００．
６０１８１．
８

要求量のアップや代謝性アシドーシスには有効であコーンサイレージ

０．
０１

１．
２
００．
２
９０．
１４１４．
２

ルーサン乾草１）

０．
１
５２．
９８０．
８
５０．
２
６４２．
２スーダン乾草１）

０．
０３

２．
９
０

１．
５５０．
０８２６．
７

チモシー乾草１）

０．
０２

１．
６３

０．
５
４

０．
０
５２４．
５

る一方，尿量の増加等のマイナス面が出てきます（給与飼料中のカリウム含量を０．
５％減らせれば，乾物２０kg程度採食する泌乳牛では，１日１頭６kg程度（NRC飼養標準（２００１年）飼料成分値より算出，１）乾草（流通）は新潟農総研（Ｈ１０年）報告より）

２）。の尿量が減る可能性があります ）泌乳後期，骨密度を高め，分娩後のカルシウムの図２に示されるように陰イオンの働きをするため，要求量アップ（マイナスバランス）に対処するに自給サイレージやウェット飼料の乳酸含量が高く，は，泌乳期においてもアルカローシス（高カリ血泌乳牛の尿pHが酸性を示し，乳脂率にも問題が出症）にさせることなく，血清中のカルシウムイオンるような場合には，重曹等の緩衝剤の給与が必要で含量を維持し（血液pHが上昇すれば，血漿蛋白のしょう。また，飼料中の有機酸はルーメン微生物のイオン化が進み，カルシウムイオンと結合するためエネルギー源にはなりにくいことから，自給飼料サカルシウムイオン濃度が減少する可能性あり），ビイレージやウェット飼料の有機酸含量が高い場合，タミンD３の活性化やＰＴＨ（パラトルモン：Ca代ルーメン微生物の合成量にも影響するためこれを考謝に関与）の機能を維持させます。また腸管内のpH慮した飼料設計が必要になります。

を弱酸性として，カルシウムの体内吸収を高めてお２）乾乳牛のイオンバランスのコントロールくことも必要です。
これらのことから，泌乳期といえども粗飼料はカ

乾乳前期：乾乳期に給与する粗飼料のカリウムがリウムの高いもの（乾物３％以上）は避けたいとこ

過剰な場合，血液pHは上がり，アルカローシスにろです。

なる可能性があり，カルシウム・マグネシウムの吸このアルカローシスとは反対に分娩後急激に穀類収も悪くなります。これを是正するには，カリウムを多給しルーメンpHが大きく下がれば，グラム陰含量の低い飼料の併用が必要になってきます（表２性菌の死滅によるエンテロトキシン（細菌内毒素）参照，コーンサイレージ，ビートパルプ，ビール粕やヒスタミンの産生が起こると共に，生成された乳サイレージ，弊社周産期専用配合飼料「トランスプ酸が血液中に蓄積し，代謝性アシドーシスを呈し，ロ」等は乾乳期のカリウム含量をアップさせない飼

蹄葉炎，乳房炎，免疫力の低下等種々の障害を生ず料です）。表３は，関東地域のユーザーの乾乳前期ることにもなります。のＭＰＴ（代謝プロファイルテスト）を行った際の一方，このような濃厚飼料による血液pH低下の主な血清ミネラルバランスです。今回の採血牛でも他，乳酸の多い発酵ウェット飼料や自給飼料サイ

やはり自給粗飼料を給与している牛の血清カリウムレージの多給もルーメンpHを下げ，また血液中の含量は高い傾向があり（ただし，予想に反し血清マ乳酸濃度が高まり，血液pHを低下させる場合があグネシウム含量は基準値を示しており，マグネシウります。表１のように，発酵ＴＭＲを給与した場

ム不足の傾向は見られませんでした。
），当地域の自合，血清カリウム含量が基準値でも，尿pHは平均給飼料のカリウム含量は一般に高い傾向にあること

７．
１を示し，尿中へのカルシウム排出量も高いものが窺えます。また，血清カルシウム含量も８mg/dlになっております（通常のＴＭＲでは濃厚飼料多給台の牛もおり，乾乳前期からカルシウムを要求量以以外見られない現象です）。血漿中の有機酸は，下にすることは避けるべきです。
１３

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表３

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乾乳牛（前期，関東地域）の血清ミネラルバランス
採血月

頭数

飼料メニュー

血清Ｋ

血清Mg

血清Ca

５．
５

２．
７

９．
７

Ａ牧場

８月

５頭

乳配１kg
ビートパルプ１kg
スーダン，チモシー
オーツ乾草（飽食）

Ｂ牧場

４月

６頭

乳配２kg
ロールサイレージ（飽食）

４．
７

２．
４

９．
１（８．
５以下２頭）

Ｃ牧場

４月

２頭

乳配２kg
スーダン，オーツ乾草

４．
９

２．
６

９．
６

Ｄ牧場

６月

２頭

乳配２〜３kg
ロールサイレージ（飽食）

５．
４

２．
３

８．
９

Ｆ牧場

６月

２頭

乳配２kg
オーツ乾草４kg
グラスサイレージ（飽食）

５．
８

２．
４

９．
５

Ｇ牧場

６月

４頭

ルーサン乾草（飽食）

５．
３

２．
５

９．
２Ｈ牧場

Ｈ１６．
６月

３頭

グラス，ソルゴーサイレージ
チモシー，スーダン乾草

６．
３

２．
８

９．
６

Ｉ牧場

１月

１頭

乳配
チモシー乾草

４．
９２８．
７

尿pH

７．
５（３頭平均）

８．
９＊単位：血清ＫはmEq/Ｌ，血清Mg，Caはmg/dl＊採血年：平成１７年（Ｈ牧場のみ１６年）

クロースアップ期：この時期はさらに給与飼料のシウム血症になる可能性があり，分娩前の陰イオンカリウム含量に注意を払う必要があります。

剤の給与，ビタミンD３の投与，分娩時のカルシウ

クロースアップ期に給与飼料のカリウム含量を低ム剤投与など万全の体制を取りたいものです。

めるため，前述のカリウム含量の低い飼料を併用す

尚一般の酪農家の方が牛群の尿pHを知るには，ると共に，粗飼料のカリウム含量は乾物２％以下の数頭ほど，寝ている牛を起こし，陰部の下を軽くなものを給与し，蛋白・エネルギー・ミネラル・ビタで，膀胱を刺激し排尿させ，pHメーターやpH試験ミン等の栄養素の充足を行います。

紙で測定します。尿pHにばらつきがなければ，そこの方式では，血液pH，尿pHは低下しますが，の尿pHは，給与飼料のイオンバランスを示してい尿pHが大きく酸性にならない限りカルシウムの体ることになります。

内収支はマイナスにならないようです。

５．おわりに研究機関（鹿児島畜試３），福岡総合試４））等の報告
を見ても，陰イオン剤等の給与で尿pHが酸性にな

獣医師は牛に代謝的な疾病がある時には，体内のらなくても８台から７台に変化することで，分娩時イオンバランス（酸・塩基平衡）を是正するため補の血中カルシウム含量の低下は少なく，また分娩前液療法を行うことが多いわけですが，牛群の健康をのカルシウムの体内蓄積もマイナスにはなっており預かる酪農家の方も蛋白やエネルギー等の栄養充足ません。の他，牛の体内のイオンバランス（血液，ルーメン

この時期，澱粉質を含めた飼料の給与を行い，腸内，腸管内，尿のpH）から見て，飼料給与が適切

管内のpHを低下し，カルシウムの吸収をよくさせかを判断する管理をしていけば，牛群の疾病発生率ます。蛋白過剰は，体内・腸管内のアルカリ化を促も少なくなるのではないでしょうか。

すことや肝機能に負担をかけるため避けるべきです。
参考文献

クロースアップ期，前述のようなイオンバランス

１）久 保 田 博 南；
「電 気 シ ス テ ム と し て の 人 体」に注意した飼料給与を行いますが，実際イオンバラ（BLUE BACKS）よりンスが適切かをどうかは，尿pHを測り確認したい
ところです。異常の見られない牛であれば，尿のpH（１９９９）
２）A.Bannink et al. ; J.Dairy Sci.,８２（５）,１００８は，体内のイオンバランス（血液pH）の目安とな

３）鹿児島県畜産試験場研究報告第３７号（２００３年）

ります。

４）九州地域基幹研究成果No１０（２００４年）

pHが８台で高産次の牛であれば，分娩後低カル１４