氨基酸絡(luò)合微量元素的研究與應(yīng)用

謝小利

摘要:氨基酸絡(luò)合微量元素作為第3代新型微量元素飼料添加劑，因其良好的化學(xué)穩(wěn)定性及較高的生物活性等優(yōu)點(diǎn)，已成為動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)者的研究熱點(diǎn)。本文綜述了氨基酸絡(luò)合微量元素基酸微量元素的特性，作用機(jī)理及其在豬上的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：氨基酸絡(luò)合微量元素；作用機(jī)理；豬

微量元素作為動(dòng)物體的必須營(yíng)養(yǎng)要素之一，具有重要的營(yíng)養(yǎng)、代謝和免疫功能，是維持動(dòng)物生命活動(dòng)和生長(zhǎng)發(fā)育的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),它在保證動(dòng)物體健康生長(zhǎng)和高效生產(chǎn)方面起著十分重要的作用對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)和健康至關(guān)重要。然而，隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，NRC(1998)推薦微量元素的需要量已經(jīng)不能滿足畜禽最佳生長(zhǎng)的要求。1955年，Barber等[1]首次發(fā)現(xiàn)在飼料中添加動(dòng)物正常需要量10倍的銅(Cu),可明顯改進(jìn)其生長(zhǎng)速度和飼料轉(zhuǎn)化率以來，高劑量微量元素（高銅、高鋅）作為有效的促生長(zhǎng)添加劑，目前在養(yǎng)豬業(yè)已成為較為廣泛的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控手段。然而，隨著科技的進(jìn)步和健康意識(shí)的增強(qiáng)，人們?cè)谧非髣?dòng)物高效生產(chǎn)的同時(shí)，對(duì)超高劑量使用無機(jī)礦物質(zhì)所引起的環(huán)境污染和畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全問題正日益受到關(guān)注。有機(jī)微量元素的開發(fā)利用為解決高劑量微量元素污染問題提供了一條有效途徑。作為第三代的氨基酸微量元素絡(luò)合物，克服了無機(jī)鹽式和簡(jiǎn)單有機(jī)鹽形式的微量元素添加劑的穩(wěn)定性差,對(duì)動(dòng)物胃腸刺激性大,消化吸收率低等缺點(diǎn)，具有安全性高,吸收利用率好,抗干擾,穩(wěn)定性適中,能改善適口性,與維生素和抗生素等無配伍禁忌,流動(dòng)性好等功能[2],是一種集高效、安全、環(huán)保為一體的綠色產(chǎn)品，已成為目前一種較為理想的微量元素飼料添加劑。本文主要綜述了氨基酸絡(luò)合微量元素的特性，作用機(jī)理及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)上的應(yīng)用。

1 氨基酸絡(luò)合物微量元素的特性

1.1
化學(xué)性能穩(wěn)定　氨基酸絡(luò)合鹽與無機(jī)態(tài)的礦物鹽是兩種不同性質(zhì)的化合物，在化學(xué)反應(yīng)中無機(jī)態(tài)鹽僅僅是陽離子和陰離子之間形成了離子鍵結(jié)構(gòu)，而氨基酸絡(luò)合鹽則是有兩個(gè)或兩個(gè)以上的配位體與二價(jià)金屬陽離子形成鏈狀或環(huán)狀的化合物[3]。由于這種結(jié)構(gòu)使分子內(nèi)電荷趨于中性，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生化穩(wěn)定性,在胃腸道內(nèi)金屬離子不易離解,可有效地防止添加的微量元素與胃中的胃酸和來源于飼料中的草酸、植酸及磷酸鹽等結(jié)合形成不被動(dòng)物吸收的物質(zhì)而排出體外, 造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。其次，氨基酸絡(luò)合鹽還能有效的避免微量元素之間的相互拮抗作用[4-7]。

1.2 生物效價(jià)高　微量元素氨基酸絡(luò)合物是動(dòng)物機(jī)體吸收金屬離子的主要形式, 不僅吸收快, 而且可以減少許多生化過程,節(jié)約體能消耗, 因而具有較高的生物學(xué)效價(jià)。周桂蓮（2000)[8]采用公認(rèn)的斜率比方法, 測(cè)定氨基酸鰲合鐵的相對(duì)生物效價(jià)，以硫酸亞鐵為參比標(biāo)準(zhǔn)物, 用種鐵營(yíng)養(yǎng)敏感指標(biāo)血紅蛋白、血清鐵、血清鐵蛋白和血清總鐵結(jié)合力, 測(cè)得模型動(dòng)物大鼠對(duì)賴氨酸鰲合鐵和甘氨酸鰲合鐵的相對(duì)生物學(xué)效價(jià)分別介于102%-148%和103%-147%之間, 各自的綜合平均值為124.3%和118.5%[3]。董曉慧（2000)[9]測(cè)得賴氨酸鋅內(nèi)絡(luò)鹽的相對(duì)生物效價(jià)介于141%-205%之間, 綜合平均值為165.4%,而蛋氨酸鋅內(nèi)絡(luò)鹽則介于135%一206%之間, 綜合平均值為164.7%[3]。此外，研究表明，在常規(guī)日糧背景下（玉米-豆粕型），以氨基酸絡(luò)合物形態(tài)存在的微量元素吸收率是無機(jī)態(tài)微量元素的1.8-4.0倍，也有研究指出，經(jīng)氨基酸螯合后的微量元素，其吸收率是無機(jī)鹽的2.0-6.0倍。Graff(1970)[10]研究指出,氨基酸螯合鐵的吸收率為無機(jī)鐵(硫酸亞鐵、碳酸鐵、氧化鐵) 的4.9倍。

1. 3 其他作用　添加無機(jī)鹽不僅因其有特殊的味道而影響家畜的適口性,而且影響胃腸道內(nèi)pH值和體內(nèi)的酸堿平衡，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良的刺激作用，無機(jī)鹽中的金屬離子必須和體內(nèi)的氨基酸或小肽結(jié)合才能被吸收，氨基酸螯合鹽為體內(nèi)生物正常中間產(chǎn)物,適口性好,有利于動(dòng)物采食和胃腸的吸收利用,促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)發(fā)育。金屬離子與有機(jī)配體的反應(yīng)形成了一個(gè)緩沖系統(tǒng)，保證金屬離子濃度的恒定，

從而避免了微量元素之間的拮抗及與纖維素、植酸鹽、草酸鹽強(qiáng)行結(jié)合，直接降低微量元素的利用率，并且對(duì)維生素沒有破壞作用。此外，它與抗生素等無配伍禁忌,流動(dòng)性好,抗氧化，耐貯藏等優(yōu)點(diǎn)。

2 氨基酸絡(luò)合物微量元素的作用機(jī)理

在動(dòng)物的腸腔內(nèi), 微量金屬都必須與內(nèi)源或外源配位體結(jié)合形成絡(luò)合物, 再以此形式吸收并進(jìn)一步轉(zhuǎn)運(yùn), 而氨基酸就是這些配位體中較合適的一種，氨基酸螯合物是機(jī)體吸收金屬元素離子的主要形式, 氨基酸又是動(dòng)物體內(nèi)合成蛋白質(zhì)的必需物質(zhì), 因而具有較高的生物效價(jià)[11]。

目前，關(guān)于氨基酸微量元素絡(luò)合或螯合物對(duì)動(dòng)物的作用機(jī)理尚不清楚，現(xiàn)有的假說認(rèn)為氨基酸微量元素絡(luò)合或螯合物可能在消化道內(nèi)的存在狀態(tài)或吸收方式上以及組織代謝方面不同于無機(jī)微量元素,從而發(fā)揮其特有的生物學(xué)作用。

2.1 完整吸收假說

    這種觀點(diǎn)是金屬氨基酸絡(luò)合物利用氨基酸的吸收機(jī)制被完整吸收, 而并非小腸中普通金屬的吸收機(jī)制。此觀點(diǎn)的核心是金屬離子以共價(jià)鍵和離子鍵與氨基酸的配位體鍵合, 被保護(hù)在絡(luò)合物的核心, 并且金屬絡(luò)合物以整體的形式穿過黏膜細(xì)胞膜、黏膜細(xì)胞和基底細(xì)胞膜進(jìn)入血液[12,13]。

2.1 競(jìng)爭(zhēng)吸收假說

    這種觀點(diǎn)認(rèn)為, 微量元素氨基酸絡(luò)合物能更有效地吸收,并非必須以整體和電中性形式實(shí)現(xiàn)。金屬絡(luò)合物中微量元素的吸收利用率高可以用競(jìng)爭(zhēng)吸收機(jī)制來解釋。絡(luò)合程度適宜的有機(jī)微量元素進(jìn)入消化道后, 可以避免腸腔中頡抗因子及其它影響因子對(duì)礦物元素變成不溶性化合物或被吸附在有礙素吸收的不溶解膠體上, 而直接到達(dá)小腸刷狀緣,并在吸收位點(diǎn)處發(fā)生水解,其中的金屬以離子形式進(jìn)入腸上皮細(xì)胞并被吸收入血液, 因此進(jìn)入體內(nèi)的微量元素量增加[12,13]。

  周桂蓮（2000）[8]總結(jié)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，認(rèn)為關(guān)于氨基酸促進(jìn)微量元素的吸收的機(jī)制，共有三種理論觀點(diǎn)：第一，氨基酸對(duì)腸腔內(nèi)pH值起緩沖作用，可延緩小腸內(nèi)容物的pH值的升高；第二，氨基酸可與微量元素形成絡(luò)合物，由此，使微量元素在腸腔內(nèi)溶解度增高；第三，氨基酸刺激了特定或非特定的腸道轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。

3 氨基酸絡(luò)合微量元素在豬上的應(yīng)用

3.1 氨基酸絡(luò)合微量元素對(duì)仔豬的影響

大量研究表明，在妊娠母豬飼糧中添加無機(jī)硫酸亞鐵不能有效增加鐵元素從胎盤向胎兒的轉(zhuǎn)移，不能有效地預(yù)防仔豬貧血的發(fā)生[14-16]。Paul等(1978)[17]報(bào)道,泌乳母豬飼糧中添加一定的有機(jī)鐵(氨基酸絡(luò)合鐵),可提高仔豬血紅蛋白含量,有效預(yù)防仔豬貧血的發(fā)生，這是因?yàn)橛袡C(jī)鐵能穿過母體的胎盤障礙，使更多的鐵能穿過母體胎盤而進(jìn)入胎兒體內(nèi)[16]。紀(jì)孫瑞(2002）[18]研究表明,在斷奶仔豬日糧中添加一定量的氨基酸螯合物能顯著的提高仔豬的日增重，改善飼料的利用率。同樣，李樹民等（2000）[19]研究也發(fā)現(xiàn)，日糧中添加氨基酸微量元素能顯著提高日增重和采食量，腹瀉率降低44.44%，飼料利用率改善了7.07%,而且仔豬皮毛光亮紅潤(rùn)，體況明顯較對(duì)照組好。這是因?yàn)榘被峤j(luò)合物的適口性較好，對(duì)仔豬的胃腸道不產(chǎn)生刺激。此外，因?yàn)榘被嵛⒘吭厥?/font>機(jī)體吸收金屬元素的主要形式,具有較高的生物學(xué)價(jià)值,能有效地被仔豬吸收利用,轉(zhuǎn)化為血紅素,防止仔豬發(fā)生缺鐵性貧血,增強(qiáng)食欲和機(jī)體免疫力,促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)[20,21]。

3.2 氨基酸絡(luò)合微量元素對(duì)生長(zhǎng)肥育豬的影響

劉桂琴（1994）[22]用復(fù)合氨基酸螯合鹽飼喂育肥豬, 提高增重17.8%, 改善飼料效率14.43%, 經(jīng)濟(jì)效益提高了70.38%。趙陽等(2004)[23]研究發(fā)現(xiàn), 在體重40kg的生長(zhǎng)豬日糧中添加150、200和250mg/kg的鐵、銅、鋅復(fù)合型氨基酸絡(luò)合物, 與對(duì)照組相比，日增重分別提高3.75%、7.36%和9.72%, 提高了飼料的轉(zhuǎn)化率。夏中生等（2007）[24]研究指出，用不同劑量的氨基酸螯合鐵、銅、鋅、錳分別替代基礎(chǔ)日糧中的相應(yīng)比率的無機(jī)微量元素，對(duì)生長(zhǎng)豬的生長(zhǎng)性能有一定的改善作用，提高了平均日增重，降低了料重比，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，認(rèn)為微量元素螯合物替代無機(jī)微量元素的適宜比例為25%。此外，也有研究表明，氨基酸微量元素絡(luò)合物能提高生長(zhǎng)肥育豬的胴體品質(zhì)，降低滴水損失，且肉色紅潤(rùn)。

3.3 氨基酸絡(luò)合微量元素對(duì)母豬的影響

在妊娠和哺乳階段, 母豬對(duì)于微量元素的需求增大, 若飼料中礦物元素水平較低或者飼料來源的礦物元素利用率低, 母豬就會(huì)動(dòng)用自身組織中沉積的礦物元素來滿足生產(chǎn)需求[25]。隨著胎次的增加，母豬體內(nèi)的常量元素和微量元素儲(chǔ)備逐漸減少，而且高繁殖力還加劇礦物質(zhì)的丟失。然而簡(jiǎn)單地增加母豬飼糧中微量元素的含量可能并不是理想的方法，因?yàn)檫@種方法可能降低母豬的繁殖性能[26]。研究表明在飼糧中添加氨基酸或蛋白質(zhì)絡(luò)合物提高了母豬的產(chǎn)仔數(shù)、活仔數(shù)和斷奶頭數(shù)[27]。Darneley等(1993)[28]報(bào)道，于產(chǎn)前28天在妊娠母豬飼糧中添加氨基酸螯合鐵可提高母豬繁殖性能和仔豬成活率。陳婉如等（2004）[29]對(duì)氨基酸鐵絡(luò)合物對(duì)母豬繁殖性能的研究也得到相同的結(jié)果。譚會(huì)澤等（2005）[30]研究指出，在母豬日糧中添加復(fù)合復(fù)合蛋氨酸螯合微量元素，有機(jī)微量元素對(duì)配前母豬血清中促黃體素(LH) 水平?jīng)]有顯著影響,但顯著提高了母豬配后30d時(shí)血清中孕酮(P)水平。并且使用復(fù)合有機(jī)微量元素母豬的窩產(chǎn)活仔數(shù)提高了0.6頭,平均窩質(zhì)量提高了0.78kg。此外，孫時(shí)軍等（2006）[31]研究表明，采用有機(jī)微量元素添加劑可以顯著增加種公豬的有效射精量,改善精液質(zhì)量,提高精子活力,減少畸形率。

4 小結(jié)

微量元素飼料添加劑在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用由來已久，綜觀其發(fā)展，可分為三個(gè)階段：第一代：無機(jī)鹽類，如硫酸鹽、碳酸鹽類等；第二代：一些簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物如富馬酸鐵、檸檬酸鐵、乳酸鋅等；第三代：氨基酸微量元絡(luò)合（螯合）物。氨基酸微量元素絡(luò)合物，既提供動(dòng)物機(jī)體所需要氨基酸，又提供微量元素，適口性好，毒副作用小，安全性好。此外，氨基酸絡(luò)合物中金屬離子在配位體氨基酸或小肽的保護(hù)下，形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可適當(dāng)減少微量元素在日糧中的添加量，減少排泄物中微量元素對(duì)環(huán)境的污染。但是，由于氨基酸微量元素絡(luò)合物的價(jià)格較貴，增加飼料的成本，目前的應(yīng)用主要還是體現(xiàn)在豬上，且在仔豬、母豬及種豬上作用效果比較明顯的。所以氨基酸微量元素絡(luò)合物的研究和合成工藝還有待進(jìn)一步的研究和開發(fā)，為畜牧業(yè)的發(fā)展提供更加安全、經(jīng)濟(jì)，高效的綠色微量元素。

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