氨基酸螯合鐵在豬和家禽生產中的應用研究進展

SLBL

羅玲，韓奇鵬，曲湘勇*
（ 湖南農業大學動物科學技術學院） 摘要：氨基酸螯合鐵作為一種優質的有機鐵源，因其化學結構穩定、生物學效價高、對環境污染小等優點而備受國內外研究者的關注，迅速成為動物營養研究的熱點。文章主要從氨基酸螯合鐵的營養功能及其在豬和家禽生產中的應用進行闡述。
鐵是維持動物健康、生長所必需的微量元素之一，在動物機體代謝過程中起著極其重要的作用，且在一定程度上影響機體的免疫機能。動物所需的鐵主要來源于飼料。目前使用的含鐵添加劑由原來單一的無機鹽鐵過渡到無機鐵、有機鹽鐵，再到氨基酸螯合鐵及小肽螯合鐵。與第一代和第二代鐵添加劑比較，氨基酸螯合鐵具有良好的穩定性、安全性，其吸收利用率和生物學效價高，能為動物同時補充氨基酸、鐵兩種營養物質，對提高動物的生產性能以及減少環境污染都具有明顯的優勢[ 1-8 ]。本文針對氨基酸螯合鐵營養生理作用及其在豬和家禽生產上的研究作以綜述，為更好地開發和應用氨基酸螯合鐵產品提供理論依據。
1 氨基酸螯合鐵的營養特點
1.1 化學結構穩定
氨基酸螯合鐵是指由可溶性金屬鐵鹽中的一個鐵離子與氨基酸配合體按1􀏑1~1􀏑3比例以共價鍵結合而成的五元或六元環狀結構的金屬氨基酸鐵螯合物，配位體主要為甘氨酸、蛋氨酸、羥基蛋氨酸和賴氨酸，相同條件下，螯合率高達90％[ 9 ]。氨基酸螯合鐵的中鐵與氮形成的共價鍵結合力相對較強，其環狀結構使其變得更加穩定，這種化學結構使有機鐵分子內電荷趨于中性，穩定常數適中，不易與植物性飼料中的草酸等結合，能在體內酸堿環境下保持較高的溶解度，從而易于消化道中鐵元素的釋放[10]。
1.2 適口性好，毒性低
氨基酸螯合鐵富含氨基酸，具有很好的誘食效果，能增加動物的采食量，促進動物生長[11]。無機鐵被動物吸收沉積的量很低，吸收率僅為10%，大部分隨糞便排出體外，造成環境污染，而氨基酸螯合鐵內電荷趨于中性，為體內正常中間產物，在體內pH下溶解性較好，毒性低，對機體產生不良刺激少，并能加強動物體內酶的活性，提高蛋白質、脂肪、維生素的利用率，從而吸收效率高，對環境的污染少。因此，在日糧中添加一定量氨基酸螯合鐵可代替高劑量的無機鐵[12-15]。
1.3 生物學效價高
氨基酸螯合鐵具有較高的吸收性及生物學效價。氨基酸螯合鐵的吸收場所是在小腸，主要是通過氨基酸通道進入體內，從而避免了與在礦物元素離子吸收通道運轉的其他礦物元素進行競爭與頡頏；氨基酸螯合鐵由于穩定常數適中，便可抑制鐵離子與其他礦物離子之間的相互影響，同時減弱日糧中棉酚、單寧以及纖維等抗營養因子對鐵離子吸收的干擾[16]。此外，氨基酸螯合鐵是體內蛋白質合成的中間物質，機體根據不同組織和酶系統對氨基酸的需要，將氨基酸螯合的鐵直接運輸到特定的靶組織或酶系統中，既節約能量又縮短了生化過程，大幅提高了微量元素鐵的利用率。因此，氨基酸螯合鐵在體內具有較好的吸收性能及較高的生物利用率[17-22]。
1.4 增強免疫力、提高抗氧化能力
鐵是動物必須的微量元素之一，鐵缺乏會損害機體的免疫系統。大量研究表明，缺鐵會導致機體胸腺萎縮、遲發過敏性反應、減緩淋巴細胞增殖、降低NK殺傷細胞活性、減少白介素-1和白介素-2的生成[23-25]。氨基酸螯合鐵作為一種微量元素氨基酸螯合物，在進入動物體內后可以有效刺激免疫細胞活力，增強溶菌酶的活性，從而促進細胞免疫和體液免疫功能，使機體抗菌能力提高，免疫應答反應增強。劉惠芳等研究表明，在母豬和仔豬日糧中添加氨基酸螯合鐵，血清免疫球蛋白IgG水平極顯著提高（P<0.01），并且仔豬的抗病能力也顯著提高，表現有協同增強免疫力的作用[26]。有研究表明微量元素氨基酸螯合物對提高動物機體的抗氧化水平也有一定效果。虞澤鵬等以小鼠為研究對象，在日糧中添加蛋氨酸鋅，結果表明，其可以提高小鼠血中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、堿性磷酸酶（AKP）活性，并顯著提高總超氧化物歧化酶（SOD）、總抗氧化能力（T-AOC）以及銅鋅超氧化物歧化酶（CuZn-SOD）活性（P<0.05）[27-28]。
2 氨基酸螯合鐵在豬和家禽生產上的應用
2.1 豬
2.1.1 提高仔豬存活率和生長性能，增強抗應激、免疫及抗氧化能力仔豬貧血是養豬業一大疾患。
斷奶仔豬由于采食不足、營養不良，體內鐵含量會偏低，因而仔豬的體重和血液紅細胞體積會迅速增加，此時急需大量的鐵[29]。及時、有效的補充仔豬體內所需的鐵，缺鐵性貧血和腹瀉等疾病發生的可能性便會大幅減少，也避免了嚴重缺鐵導致的仔豬死亡[30]。氨基酸螯合鐵有良好抗應激功能，由于更換日糧、接種、去勢以及氣溫過高等條件下對斷奶仔豬產生的應激有減緩的作用[31, 21]。江劍波等在研究硫酸亞鐵組、富馬酸亞鐵和蛋氨酸螯合鐵3種補鐵劑對哺乳仔豬的影響時發現，在日糧中分別添加3種補鐵劑100mg·kg-1，與對照組相比，均能顯著提高仔豬日增重、采食量，富馬酸亞鐵和蛋氨酸螯合鐵可改善仔豬血液鐵營養狀況，且富馬酸亞鐵和蛋氨酸螯合鐵的使用效果大體一致[32]。吳信等研究結果表明，相較于硫酸亞鐵組，二肽螯合鐵組日增重提高了10.37%，料重比降低了5.59％，二肽螯合鐵組血清鐵和血紅蛋白含量有高于硫酸亞鐵組的趨勢，二肽螯合鐵組血清鐵蛋白的含量顯著高于硫酸亞鐵組；日糧中添加二肽螯合鐵顯著提高了仔豬血清中SOD活性，降低了血清MDA含量，說明二肽螯合鐵可明顯促進斷奶仔豬生長性能，改善仔豬體內鐵代謝狀況，并增強了仔豬抗氧化能力[33]。劉惠芳等研究結果表明，與硫酸鐵相比，補飼氨基酸螯合鐵，哺乳仔豬血清IgG水平得到極顯著的提高，仔豬的體液免疫功能顯著增強（P<0.05）[26]。劉衛東等在豬試驗組日糧中添加甘氨酸鐵0.05%，與對照組（無機鐵添加劑）相比，試驗組（添加甘氨酸鐵）腹瀉率降低56.3%，日增重比對照組提高了9.1%，差異顯著（P<0.05），且試驗組料肉比比對照組降低6.2%[34]。因此，在豬日糧中添加螯合鐵不僅可以促使豬皮膚紅潤、毛發光亮，提高機體免疫力，還能提高豬的日增重和飼料報酬[35]。陳鳳芹等比較了無機硫酸亞鐵、甘氨酸亞鐵、富馬酸亞鐵3種不同鐵源對斷奶仔豬的影響，結果表明對生長性能指標均無顯著影響，但甘氨酸亞鐵組血清IgG含量顯著高于無機硫酸亞鐵組和富馬酸亞鐵組（P<0.05），在試驗的第14 天，相較于無機鐵組，甘氨酸亞鐵組的紅細胞數略高（P=0.0518），而富馬酸亞鐵組差異不顯著（P>0.05），甘氨酸亞鐵在改善斷奶仔豬體液免疫功能方面的效果明顯優于無機鐵和富馬酸亞鐵，在提高血液紅細胞數方面的效果略優于硫酸亞鐵，甘氨酸亞鐵成為斷奶仔豬補鐵更為優質、安全的鐵源[36]。王明鎮等研究氨基酸螯合鐵對早期斷奶仔豬的影響，選擇21 日齡杜×長×大斷奶仔豬150頭，在基礎日糧中添加無機鐵100 mg·kg-1的基礎上分別添加氨基酸螯合鐵0、40、80、120、160mg·kg-1 進行試驗，研究結果表明，在第21 和42天，與對照組相比，添加水平為120 mg·kg-1的氨基酸螯合鐵組極顯著提高了鐵表觀消化率，并顯著提高肝臟中鐵、脾臟中鐵水平（P<0.05）[37]。葉婷研究蘇氨酸鐵對仔豬的影響，選用29日齡平均體重為7.51±0.70 kg的二元雜斷奶仔豬192頭為研究對象，隨機分為添加蘇氨酸鐵75、100、125 mg·kg-1的試驗組和添加水平為硫酸鐵100 mg·kg-1的對照組，飼喂27 d，研究結果表明，日糧中添加蘇氨酸能提高仔豬的生產性能，極顯著降低料肉比（P<0.01），并能增加仔豬血清鐵的含量和IgG的含量，提高斷奶仔豬的免疫水平，對血液生化指標也有積極作用，蘇氨酸鐵100 mg·kg-1試驗組補鐵效果顯著優于75、125 mg·kg-1試驗組，且該補鐵添加劑經濟效益優于硫酸亞鐵，但其對仔豬的作用效果與其日糧中的添加水平有關，綜合考慮生產性能、經濟效益等方面，日糧中添加蘇氨酸鐵100mg·kg-1 為建議的最佳添加量。
2.1.2 提高生長育肥豬生長性能及飼料轉化效率
在生長育肥豬方面，詹康等研究復合氨基酸絡合鐵、鋅對肥育豬生產性能、屠宰性能、血液生化指標、肝和肌肉鐵、鋅含量的影響，選擇初始體重相近（55.63±1.33 kg）的杜×長×大育肥豬，對照組飼喂鐵、鋅含量均為100 mg·kg-1（由硫酸亞鐵、硫酸鋅提供）的基礎日糧，試驗組飼喂鐵（由硫酸亞鐵、硫酸鋅提供）、鋅（由氨基酸絡合鐵鋅提供）含量均為50mg·kg-1的基礎日糧和鐵、鋅含量均為100mg·kg-1（由氨基酸絡合鐵鋅提供）的基礎日糧，研究結果表明，鐵、鋅含量均為100 mg·kg-1，試驗組仔豬末重、平均日增重、體斜長、體直長、總蛋白、肝和肌肉鐵含量均顯著高于對照組，血清鐵和鋅顯著高于對照組和鐵、鋅含量均
為50 mg·kg-1的試驗組，料重比顯著低于對照組。因而可知日糧中添加鐵、鋅含量均為10 mg·kg-1的復合氨基酸絡合鐵鋅對提高肥育豬的生產性能、降低料重比、提高飼料轉化效率以及血液中總蛋白、鐵、鋅水平和肌肉中鐵、鋅沉積效果最好[39]。
2.1.3 改善妊娠和哺乳母豬鐵營養狀況及抗氧化性能和繁殖性能
在妊娠和哺乳母豬方面，張照喜等在妊娠、哺乳母豬日糧添加賴氨酸螯合鐵和硫酸亞鐵進行飼喂，用葡聚糖鐵給初生仔豬補鐵，研究結果表明，與對照組（正常飼喂）相比，飼喂賴氨酸螯合鐵的母豬所生仔豬成活率提高了9.2％（P<0.05），平均斷奶重提高18.8%（P<0.01）；與飼喂硫酸亞鐵組相比，賴氨酸螯合鐵組母豬所產仔豬斷奶成活率高3.1％，平均斷奶重高9.9%（P<0.05）；與用葡聚糖鐵給初生仔豬補鐵組相比，賴氨酸螯合鐵組仔豬成活率和斷奶重均有一定程度的提高[40]。母豬妊娠期或泌乳期添加有機鐵能提高新生仔豬鐵儲含量和母乳鐵含量，從而改善仔豬鐵營養狀況。王軍等研究復合有機鐵（富馬酸亞鐵35%、乳酸亞鐵25%、甘氨酸鐵37%、蛋氨酸鐵3%）對母豬繁殖性能及哺乳仔豬鐵營養狀況的影響，結果表明，與硫酸亞鐵組相比，有機鐵可提高常乳鐵和銅含量；有機鐵顯著提高了母豬分娩當天血清鐵含量和斷奶時血漿銅藍蛋白的活性；母豬補飼有機鐵可增加仔豬在哺乳第10和21天總鐵結合能力，提高哺乳第21天血紅蛋白含量和血清鐵含量；泌乳10和21 d，肌注補鐵仔豬紅細胞數、血紅蛋白含量、血清鐵含量以及總鐵結合力均顯著高于非肌注仔豬；復合有機鐵能提高哺乳仔豬的生長性能，增加母乳微量元素含量，但仍不能達到完全替代仔豬輔以肌注補鐵的生產效果[41]。董冬華等研究不同鐵源及水平對妊娠母豬鐵營養狀況和抗氧化性能的影響，試驗選取3~4胎次、預產期前28 d長×大二元雜交母豬，研究結果表明，在妊娠母豬飼糧中添加鐵含量為50、80、110、140 mg·kg-1的甘氨酸鐵和無機硫酸亞鐵均可不同程度改善母豬鐵營養狀況，提高其抗氧化性能，但添加甘氨酸鐵對母豬胎盤鐵、初乳鐵、總鐵結合力（TIBC）、血清鐵（SI）含量以及抗氧化性能等的效果均優于添加無機硫酸亞鐵，綜合考慮豬適宜的甘氨酸鐵和無機硫酸亞鐵的添加水平（鐵含量）分別為80和110 mg·kg-1[42]。
2.2 家禽
2.2.1 促進仔雞生長，提高生產性能及免疫抗氧化水平
在仔雞方面，馮國強等研究甘氨酸亞鐵對肉仔雞的影響，選用1日齡的ROSS肉雞，試驗組在基礎日糧中添加鐵含量分別為40、80、120、160mg·kg-1的甘氨酸鐵以及160 mg·kg-1硫酸亞鐵，試驗結果表明，添加鐵含量為120、160 mg·kg-1甘氨酸亞鐵組42日齡肉仔雞的體重和日增重顯著提高（P<0.05）；80、120 mg·kg-1甘氨酸亞鐵組肉仔雞胸腺指數顯著提高（P<0.05）；日糧添加甘氨酸亞鐵120、160 mg·kg-1組21日齡肉仔雞血清IgG、IgM含量以及血清中SOD和過氧化氫酶（CAT）的活性顯著提高（P<0.05），甘氨酸亞鐵160 mg·kg-1 降低了MDA 活性（P<0.05）；甘氨酸亞鐵80、120、160mg·kg-1或硫酸亞鐵160 mg·kg-1提高了42日齡肉仔雞CAT的活性（P<0.05），由此可知，添加甘氨酸亞鐵含量為120 mg·kg-1可顯著提高肉雞的生長性能，增強機體抗氧化功能以及免疫力[43]。蒲俊華研究不同鐵源生物學效價及其對仔雞體內礦物質元素含量的影響，隨著鐵添加水平的增加，肝臟鐵含量極顯著增加（P<0.01），脾和心臟鐵含量極顯著增加（P<0.01）；對十二指腸、空腸和回腸鐵含量有極顯著影響（P<0.01）；血紅蛋白、血清鐵蛋白以及血清鐵有增加的趨勢[44]。杜秀平研究表明，復合氨基酸螯合物中的鐵對提高1日齡艾維茵肉仔雞血清抗體水平起主要作用，同時還能預防甚至減少肉雞的腹水癥[45]。吉隆達集團技術中心研究表明，在肉雞飼糧中補充蛋氨酸螯合亞鐵，連續5 周補充Fe-Met 200能有效增加肌肉中鐵的含量[46]。
2.2.2 提高蛋雞的產蛋性能及蛋中鐵含量
蒲俊華研究硫酸亞鐵、蛋氨酸鐵和甘氨酸鐵3種鐵源對36日齡白來航仔雞的影響，其添加水平為0、40、80 和160 mg·kg-1（按鐵計），研究結果表明，日糧中添加不同鐵源對仔雞的生產性能影響不顯著，但添加氨基酸螯合鐵組仔雞的飼料轉化率低于添加硫酸亞鐵組[44]。唐圣果等在蛋雞上的研究結果表明，從第3周開始，各試驗組產蛋率均顯著高于對照組；與對照組相比，各試驗組料蛋比均有降低趨勢；試驗各組間蛋殼厚度、蛋形指數、哈氏單位、蛋黃色澤差度異均不顯著；第4周時，C、D 組蛋黃中鐵含量均極顯著高于對照組（P<0.01），分別較對照組提高95.3%和37.9%，由此可見，日糧中添加甘氨酸亞鐵能極顯著提高雞蛋中鐵的沉積量，綜合產蛋性能等因素考慮，600 mg·kg-1為適宜添加量[47]。
2.2.3 改善鵪鶉鐵營養狀況，提高產蛋性能及飼料轉化率
祁艷霞等研究甘氨酸螯合鐵（Fe-Gly）對鵪鶉的影響時研究發現，隨著飼料中Fe-Gly添加水平的增加，鵪鶉組織和蛋中鐵含量也隨著增加，但鐵在不同組織中的含量差異較大，含量最高的組織是肝臟和腸道，其次是心臟，肌肉組織中含量最低；蛋黃中鐵含量顯著高于蛋清（P<0.05），由此可見，在飼料中添加Fe-Gly可以提高鵪鶉各組織器官和蛋中鐵含量[48]。祁艷霞等研究表明，Fe-Gly對鵪鶉的蛋品質沒有顯著影響，但Fe-Gly添加量為80~200 mg·kg-1時鵪鶉蛋黃、蛋清中鐵的沉積量與對照組差異顯著，并呈上升趨勢；甘氨酸螯合鐵140、200 mg·kg-1組鵪鶉的產蛋率和飼料報酬與對照組、處理1、2組差異顯著（P<0.05）。
3 存在問題
目前所研究出的氨基酸螯合鐵產品，其吸收利用效率、相對生物學效價、環保等方面還具有很大的發展空間。相比其他氨基酸螯合鐵產品，小肽螯合鐵因其是小肽分子，吸收利用效果更好。對于氨基酸螯合鐵產品質量的檢測技術，還有待進一步的研究。美國飼料控制委員會和美國分析化學協會均沒有提出檢測有機微量元素絡合率和絡合強度的有效檢測方法。據文獻報道，離子選擇性電極法、氧化還原電位滴定法、色譜法都可用于檢測有機微量元素的絡合率或絡合強度，但能否也適用于體內游離態和絡合態元素的檢測還有待深入研究[50]。此外，對不同氨基酸螯合鐵的螯合效果及氨基酸螯合鐵的最佳添加時間和劑量有待進一步研究。不同的螯合劑組成的氨基酸螯合鐵的產品，由于不同動物、不同生理條件、不同日糧營養水平均會影響機體對鐵的需要量，故明確氨基酸螯合鐵使用條件更具有生產實際意義。
4 小結
氨基酸螯合鐵對促進動物的生長、提高生產性能、增強機體的免疫功能等方面起著至關重要的作用，可在日糧中適當多添加以減少無機鐵的添加量，其對節省優質蛋白質資源、減少環境污染、促進飼料工業及養殖業的發展、制造綠色畜產品、維護人類健康都有著深遠的意義。