微量元素的研究進展（轉載）

lovafuzhou · 發表于 2011-3-12 15:20:29

微量元素的研究進展
張勇劉來亭
（河南工業大學生物工程學院，鄭州，450001）
摘要：微量元素是機體不可缺少的物質，就元素的化學結構形式、作用和效果來說，微量元素添加劑的發展經歷了從無機到有機的發展。本文就微量元素的劃代，現階段微量元素生產技術的改進進行闡述。
關鍵詞：微量元素；無機鹽；螯合物；載體
The esearch progress of trace element in feed
Yong Zhang Laiting Liu
(College of Bioengineering, Henan University of Technology, Zhengzhou, 450001)
Abstract: Trace element is indispensable nutritive material. Trace element has undergone the stages from inorganic mineral in the early days to organic chelate complex. The paper explicates the different stages of trace element, and improvement of production technology of trace element at the present stage.
Keywords: trace element, inorganic mineral, chelate complex, carrier
微量元素是動物體所必需的營養物質，直接或間接地參與機體幾乎所有的生理和生化過程對畜禽保持健康、維持正常生長、繁殖、生產性能有極其重要的作用。
就元素的化學結構形式、作用和效果來說，微量元素添加劑的發展經歷了三個階段。
一、最早是以無機鹽的形式向動物提供必須的微量元素（例如：ZnSO4、FeSO4、CuSO4、碳酸鹽、氯化物等），由于無機鹽礦物質吸收率低、效果差。因此，必須加大用量才能滿足動物的營養需求。這樣一來，便產生三大問題，一是動物排泄物殘存大量的無機鹽，造成環境污染問題，二是用量大造成安全問題。微量元素只需要少量就能滿足需求，生產實際中，往往由于添加量多，造成畜禽中毒。而且，無機鹽用量大了，就會造成大用量與中毒量之間界線縮短，容易造成安全問題。三是無機鹽用量越大，對維生素破壞的程度越嚴重。因此，維生素用量也隨之增大，生產成本增加。
二、第二代產品是一些簡單的有機鹽（例如：乙酸鹽、琥珀酸鹽、富馬酸鹽、乳酸鹽等）。第二代微量元素比第一代有所進步，用量可以少些，吸收利用率有所提高。但是，這些物質是一些簡單的絡合物，化學無環狀結構，化學穩定性不高。這些絡合物的絡不穩常數一般在10-4左右。據報道，微量元素絡合物的絡不穩常數在10-10左右時，動物對微量元素的吸收利用率達到最高峰。同時，這些產品價位較高，因此，第二代微量元素未能得到廣泛應用。
三、第三代新型微量元素添加劑—氨基酸螯合微量元素
氨基酸螯合微量元素是最新一代營養強化劑，以開發的產品有氨基酸螯合鋅、氨基酸螯合鐵、氨基酸螯合銅、氨基酸螯合錳，還有單體氨基酸螯合物（例如：蛋白酶螯合鋅、鐵、銅、錳，賴氨酸螯合鋅、鐵、銅、錳）等。
氨基酸螯合微量元素是一種新型高效飼料添加，它具有第一代無機微量元素相比，具有以下優點：（1）吸收利用率高，據研究報道，氨基酸微量元素螯合物的吸收利用率比無機微量元素高2倍~3倍；（2）無拮抗，對維生素無破壞作用，由于微量元素氨基酸螯合物的生化穩定性對金屬離子的保護，有效抑制了礦物質元素的相互拮抗作用，減輕了金屬離子氧化還原反應對維生素的破壞，從而減少了營養物質的損失，提高其吸收利用率；（3）穩定性好，氨基酸螯合物的金屬離子（Zn、Fe等）位于螯合物的中心位置，四周被配位體（氨基酸）圍繞包在最內層，金屬離子不會解離出來與其他物質發生化學反應，而無機鹽的金屬離子完全裸露在外面，如鋅離子等，它具有強烈的氧化性，易與多種維生素發生氧化還原反應；（4）綠色環保，由于用量少，可避免使用高銅等微量元素所造成的環境污染。氨基酸螯合微量元素飼喂生豬后，能較好地消除生豬異味，改善胴體品質，明顯減少糞尿臭味，改善飼養環境，減少對周邊環境的污染，為真正的無公害、環保型生物飼料。
不可否認，雖然有機微量元素具有無機微量元素在生物利用、環保等方面無法比擬的優勢，但市場的普及率卻很低。北京奧特奇生物制品有限公司有機微量元素亞太區產品經理Arturo Jose L. Frio介紹，目前，全球的有機微量元素市場占有率非常低，只占了配合飼料微量元素用量的7%~10%，在國內占有率更低，只有3%~5%，也就是說市場上還有很大一部分的用戶沒有用任何有機微量元素。這其中主要是成本問題，國內有機微量元素的價格普遍在30~50元/公斤，而無機鹽的價格只需6元/公斤左右。以萬頭豬場為例，每月需要消耗飼料360噸，如果豬場全群添加有機微量元素，添加量為1.5公斤/噸，則豬場在有機微量元素費用上就在6000元左右。
除了成本因素之外，有機微量元素難于推廣的其他原因有多種。業內人士認為，其一，盡管市場上產品眾多，但國內外尚無統一的有機微量元素產品標準，企業標準各不相同，飼料廠很難判斷哪家公司的產品好；其二，多數國內有機微量元素廠家缺乏核心技術，營銷型公司居多，炒作概念，市場魚龍混雜；其三，學術界對某些有機微量元素的確切效果也存在一定爭議，比如，對有機銅的生物效果方面，不少專家認為，無機銅所起到的效果要比有機銅要好，因為無機銅能起到有機所沒有的殺菌效果。
針對目前有機微量元素在市場上的尷尬局面，筆者認為，在有機微量元素技術、生產、化驗等尚未完全成熟，尚未被市場完全認可之際，對無機微量元素的生產進行工藝處理，改進無極微量元素分級嚴重、吸收率低的弊端。遵循健康發展的原則，本著對企業負責，對社會負責的高度從事微量元素的生產、經營，實現微量元素從無機到有機的平穩過渡。具體的技術措施，可以從以下幾個方向著手：
1、選用不同化學結構的微量元素
許多人認為在預混料中應限制使用硫酸鹽和氯化物，用在自然界比較穩定的礦物質，如碳酸鹽和氧化物代替。自然界中存在的礦物質通常均以其最穩定形式存在，它們一般為硫化物、氧化物和碳酸鹽等。礦物質大多來源于自然界的巖石，人們也許以為這種礦物質是惰性的無機物質，不易被動物利用，但實際上也有一些礦物質表現出很好的生物學利用率。碳酸鈣和碳酸鐵經過加工（如烘干和研磨）后，具有較高的生物學利用率。其它化合物如氧化鋅和氧化銅，則需要進一步加工除去其中雜質。目前氧化鋅作為礦物元素添加劑和促生長劑已被廣泛應用于仔豬飼料中。另外一些礦物質為了提高其生物利用率，還需轉化為其它價態，如在減壓加熱爐中把二氧化錳轉化為氧化錳。硫化物一般生物學利用率很低，只能利用其部分氧和碳。
2、選用適當的載體
載體或稀釋劑是影響微量元素預混料質量的重要因素。在我國微量元素預混料產品中大多數是以石粉作為載體的，但實際效果比較差，這是微量元素預混料質量不穩定的一個重要原因。尤其是現在普遍使用的高劑量銅微量元素預混料，銅在配方中已經是高劑量，加上混合不均勻使局部銅超標甚至嚴重超標，給動物帶來毒性作用。劉長忠（2004）在相同工藝條件下，研究不同載體對微量元素預混料的混合均勻度、振動分級、抗結塊、抗防潮以及貯藏穩定性等指標的影響，篩選對微量元素預混料質量影響較小的載體。綜合考慮各項指標，細稻殼糠為最優載體。
3、包被處理
一些公司采用包被技術處理達到控釋和緩釋以提高微量元素的利用率，減少向環境中的排放量，降低環境污染。包被處理以建立“隔水屏障”，可采用以下幾種方法：
（1）以礦物油包被
在微量元素或微量元素預混料混合過程中直接加在混合機內攪拌，使硫酸鹽外形成一層油膜可以作阻擋水分的屏障，保證已干燥的微量元素不再吸濕返潮。添加的礦物油應為無味無色的產品，其在礦物補充料中不得超過3%，在日糧中不得超過0.06%。
（2）以石蠟包被
美國聯邦管理條例批準蜂蠟，巴西棕櫚蠟等在符合規定的飼料廠中，可作為一般的“公認安全級（GRAS）”的物質使用。由于這些物質大都是些脂肪酸與脂肪族的高分子一元醇所形成的蠟，對動物有益無害。因此，無使用量的限制。
（3）制成多糖復合物
AAFCO在1981年公報中通過“金屬的多糖復臺物”（Metal Polysaccharide Complex）可作為礦物質飼料。這是一類溶解性鹽與多糖所形成的特殊金屬復合物。如銅的多糖復合物，鋅的多糖復合物，鐵的多糖復合物。這種工藝可將微量元素完全包被，在消化道中更有利于動物利用，還可防止它們與維生素及其他礦物質的作用。
（4）以硬脂酸鹽包被
常用的有硬脂酸鈣、硬脂酸鎂等。
（5）制成螯合物
可用EDTA作螯合劑制成螯合的微量元素添加劑。美國聯邦管理條例將EDTA二鈉（C10H14O8N2Na2.2H2O）列為可以制成螯合微量元素的螯合劑，但該物純度至少為99%，其量在最終飼料中不得超過240mg/kg；也可將微量元素硫酸鹽按一定比例與豆粕混合后制粒，可制成含一定元素的微量元素螯合物。
總之，各研究機構、企業應積極關注微量元素研究進展、應用技術、發展趨勢與質量控制，交流、推廣最新研究成果，提高微量元素領域的技術水平，以新型微量元素來取代常規產品，從源頭上消除飼料安全及食品安全隱患，促進行業的健康發展。
參考文獻
Elinor Mc Caaney. 豬的微量元素營養（一）-歐盟立法的發展趨勢和意義．中國飼料添加劑，2010（4）：17-19．
劉長忠．不同載體對微量元素預混料質量的影響[J]．糧食與飼料工業，2004（1）：30-32．
劉當慧．承載混合時間的初探—預混合飼料生產技術的研究[J]．中國糧油學報，1988（1）：59-64．
劉當慧．有關微量元素預混合料幾個質量問題的探討[J]．精細化工，1991（2）：9-l6．
葛亞明，寧紅梅，李敬璽，等．不同預處理方法對飼料中微量元素含量測定的影響[J]．安徽農業科學，2009,37（26）：12563-12565．
龔建華．預混合飼料中載體的合理選擇[J]．江西飼料，1994（1）：22-23．
謝正軍，韓新燕．有機微量元素在畜禽生產中的應用現狀[J]．飼料博覽，2010（4）：38-40．
應國海，李軍，許俊才，第三代微量元素添加劑的研究與應用。飼料博覽，2000（12）：16-17．
作者簡介：
張勇，男，博士，
河南工業大學生物工程學院任教。研究方向：單胃動物營養。