有機微量元素在畜禽生產中的研究與應用

鐘神秀 · 發表于 2009-8-24 11:28:00

有機微量元素是發展較快的第三代新型微量元素添加劑，具有生物利用率高、化學結構穩定、增強免疫力、吸收率高利于環保，是當前國內外研制和開發的熱點。有機微量元素的研究推動了無機微量元素向有機微量元素在動物營養中的應用，比無機礦物有較高的生物利用效價，對畜禽生產性能可提高采食量、生長速度、飼料效率和健康水平等。

1 生化特性
有機微量元素可分為金屬絡合物（配體化合物）和螯合物兩類。絡合劑有蛋白質、氨基酸、糖、有機酸等天然有機物。金屬絡合物是由一個中心離子（或原子）如（Fe2+、Cu2+、Zn2+等）和配位體以共價鍵相結合所形成的復雜離子或分子。配位體是指那些含有可提供孤對電子原子的分子，有機分子中的N、O、S都可提供孤對電子，這些供體可與金屬離子發生配位作用，從而形成復合物。螯合物是一種特殊的絡合物，它是指一個或多個基團與一個金屬離子進行配位反應而生成的具有環狀結構的絡合物。螯合物也稱作內絡合物，由于它的環狀結構，通常比絡合物穩定。
美國官方飼料監測局（MFCO，1996）確定了有機微量元素的定義：對氨基酸和蛋白質金屬螯合物，是指可溶性鹽的金屬離子同氨基酸按照1：（1～3），最佳為1：2的比例反應，生成配位的共價鍵所得產物。水解氨基酸的平均分子量為150左右，生成的螯合物的分子量不得超過800。
一個中心離子可與多個氨基酸形成環螯合物，形成的環數越多，螯合物的穩定性越好，常見的螯環有五元環和六元環，α-氨基酸為五元環，β-氨基酸螯合物為六元環。位于具有五元環或六元環螯合物中心的金屬離子可通過小腸絨毛刷狀緣，而且所有的螯合物都可以氨基酸或肽的形式被吸收。

2 效價作用

2.1生物利用效價高
   許多研究證明，有機微量元素比無機鹽有更高的生物利用率，且對動物的生長、生殖、健康及飼料轉化率等有明顯的促進作用。

Carlson在仔豬斷奶后的28天的飼養室驗中，加入50mg/kg的銅蛋白螯合物（Bioplex cu），結果發現相對于加入250mg/kg Cuso4的對照組，仔豬的日增重顯著的提高。
在妊娠母豬的日糧中添加200 mg/kg的氨基酸螯合鐵，有相當的鐵通過胎盤進入胎兒體中，可降低胎兒的死亡率，提高仔豬的出生重和斷奶重，說明螯合鐵可通過胎盤轉運，進入到發育中的胚胎（無機鐵無法通過）。有機鐵的效價相對于Feso4的效價范圍為125-185%。
有機鋅飼喂斷奶仔豬，結果表明加入80mg/kg相對于加入500mg/kg無機鋅的組可提高日增重7.09%，采食量14.39%和血清鋅的含量17.15%，且堿性磷酸酶的活性提高了20.16%。Wedekind(1994)指出有機鋅的效價相對于Znso4為206%；四川省畜科院營養所研制、畜科公司生產的中華富鋅康—乳酸鋅較硫酸鋅提高日增重6、14%，飼料報酬提高7、04%，血液中鋅的水平顯著提高，但以飼糧中添加100mg/kg效果最佳。

Fehse等（2000）在高產母豬的妊娠和泌乳期額外添加一定量的復合蛋白質絡合物（含Cu、Fe、 Zn、 Mn 、Cr和酵母硒），提高了母豬的生產年限和仔豬的存活率。

2.2化學結構穩定
   植物性飼料中所含的植酸、草酸、磷酸根離子，容易與微量元素結合生成動物難以吸收的不溶性鹽而排出體外，從而影響微量元素的吸收。有機微量元素由于其特殊性的結構，具有較好的化學穩定性，分子內電荷趨于中性，緩解了礦物質之間的拮抗作用，在消化過程中減少了PH值、脂類、纖維、胃酸等物質的影響，有利于動物機體對金屬離子的充分吸收和利用。

2.3免疫功能增強
有機微量元素接近于酶的天然形態而有利于吸收，被吸收后可將螯合的微量元素直接運輸特定的靶組織和酶系統中，從中發揮作用和滿足機體需要。有機微量元素具有增強抗痛力，提高免疫應答反應，促進動物細胞和體液免疫力的功效，發揮抗病，抗應激作用，改進動物皮毛狀況，減少早期胚胎死亡，對某些腸炎、皮炎、痢疾和盆血有治療作用；在接種、去勢、運輸、氣溫過高和變更日糧等應激條件下，有良好的效果。

2.4副作用小和適口性好
無機微量元素因有特殊味道而影響動物的適口性，又因其性質不穩定，易與其他營養物質產生拮抗作用，并在消化吸收過程中還會影響胃腸道的酸堿平衡，而對機體產生不良影響，應用過量會造成動物的中毒。有機微量元素如氨基酸螯合物，既提供動物機體所需要的氨基酸，又提供微量元素，適口性好，毒副作用小，安全性好，吸收率高，易轉運，可加強動物體內酶的活性，提高蛋白質、脂肪和維生素的利用率，從而促進動物生長性能的發揮。

2.5吸收率好利于環保
有機微量元素中金屬離子在配位體氨基酸或小肽的保護下，形成穩定的化學結構，既避免了礦物質之間的相互拮抗作用，又消除了無機鹽易對維生素氧化的弊端。無機微量元素被動物吸收及蓄積的量很低，吸收率僅為2%～10%，以四川飼料產量加入CuSO4為例，一般配合飼料中達到200-300mg/kg，年實際用量達3500-4000t，約有2700-3200tCuso4隨糞便排出體外，影響環境，破壞地力，引起農作物富集，危害人畜健康。由于有機微量元素生物學效價高，在日糧中添加一定量即可代替高劑量的無機鹽，Ashmead(1985)體外實驗大鼠分離腸段對蛋白質螯合銅的吸收率是CuSO4的4倍。
３吸收機理　

Dreosti認為影響礦物吸收的腸道的物理化學因素對其生物利用率的高低起主要作用。生物利用率高的微量元素吸收率也比較高。有機微量元素是利用配位體的轉運系統吸收，而不是金屬的轉運系統。如氨基酸、蛋白螯合物分別利用氨基酸、肽的吸收通道。尤其是研究小肽的吸收機制后，人們把更多的目光投向蛋白質螯合物。通過氨基酸和肽的轉運系統，螯合物完整地透過腸粘膜層進入血液，大大地提高了元素的利用率。DU（1996）試驗表明有機微量元素的利用率比Cuso4的高，還提高了肝中鐵鋅的含量，降低了胃中銅的含量。說明有機銅的吸收機制和代謝與無機銅不同。DU（1995）的試驗中，使用有機銅的奶牛比使用Cuso4的奶牛的血液中的銅藍蛋白低，血漿中的銅的含量基本一致，同時肝中鐵的含量使用有機銅的試驗組明顯高于使用Cuso4的對照組。這些數據表明有機銅是通過與Cuso4不同系統吸收的，且銅離子在血漿中并非通過與銅藍蛋白結合運輸的。
有機微量元素受到配位體的保護，不易受到胃腸道內的不利于金屬吸收的物理化學因素的影響。胃腸道PH值對金屬復合物的穩定性和溶解性的影響較大，試驗證實賴氨酸銅和賴氨酸鋅復合物的溶解性受PH值的影響，認為氨基酸或肽的螯合物的穩定常數適中，既有利于與金屬元素結合成螯合物被運輸，需要時又能有效地從螯合物（載體）中釋放出來。有機微量元素分子內電荷趨于中性，在體內PH值環境下溶解度好，吸收率高，易于被小腸粘膜吸收進入血液，供給周身細胞需要。

4 生產應用

4.1哺乳仔豬
國內外研究表明，有機微量元素鐵可通過母豬胎盤和母乳傳遞給仔豬，從而促進仔豬生長發育，預防缺鐵性貧血，降低乳豬死亡率。

Close(2001)研究發現，在妊娠母豬或哺乳母豬日糧里添加有機鐵，仔豬斷奶重增加，血液中Hb 升高，證明有機鐵通過胎盤容易進入胚胎。據英國Darneley （1993）研究報道，母豬在1～8胎次產前28d開始采食有機鐵（56.7g/頭·d）平均每胎育成離乳仔豬頭數提高7.1%，仔豬死亡率降低26.8%。Yamamoto（1982）研究亦表明，有機鐵可穿過母豬胎盤為胎兒所用，提高仔豬的鐵儲備，改善仔豬生長性能，仔豬初生重斷奶重均顯著增加。

4. 2斷奶仔豬
有機微量元素應用于斷奶仔豬有顯著效果，Ward試驗證實，添加250mg/kg蛋氨酸鋅可使斷奶仔豬生長速度，采食量與飼料轉化率分別提高5%～8%，3%～4%與1%～11%，保育期末體重增加0.63～0.90kg。

4. 3生長育肥豬
添加有機微量元素使生長育肥豬提高了日增重和飼料利用率，改善了胴體品質，澳大利亞大型集約化養豬場BMI將硫酸銅（Cuso4）和蛋白質螯合銅（百樂銅Bioxplex cu）進行對比試驗，以評定它們對豬的生產性能和銅的排泄的影響。結果表明，生長育肥豬日糧中添加百樂銅可提高日增重5%，提高飼料報酬3%，糞中銅水平公豬從每公斤373 mg降至198 mg，母豬從每公斤372 mg降至200 mg，其屠宰率、疫肉率均有所提高。

4.4家禽
有機微量元素應用于肉禽，對改善肉禽的生產性能，增強免疫力，提高飼料轉化率，改善禽肉質量有顯著效果。李德發（1994）用0.3%氨基酸鋅、錳代替無機鹽飼喂肉仔雞，使日增重提高6.6%，飼料消耗降低5.7%，腿病發生率下降9.9%。王邦仁（1992）用氨基酸銅、鐵飼喂肉雞，提高增重5.28%，飼料報酬提高2.95%，出欄重提高24.1g。
美國奧特奇用有機硒（賽樂硒）試驗肉雞，得出生長速度加  快，改善飼料報酬，雞肉色澤改觀，胴體等級提高，雞肉滴水損失減少，肉品保質期延長，雞肉中的硒含量增加（富硒雞肉）。有機微量元素應用于蛋禽，可以改善蛋殼質量，提高產蛋量與產蛋率以及種蛋的孵化率和健雛率。試驗組的總產蛋率比對照組分別提高21.02%和12.8%，其中雞蛋的微量元素含量顯著提高。美國奧特奇有機硒（賽樂硒）試驗，每只種雞一生可多產7牧種蛋，孵化率提高2.15，繁殖率提高1.6%，死胎率降低1.45%，蛋殼強度得到改善。

4.5 水產
美國Auhurn大學Lovell教授的有機硒研究發現，有機硒在鯰魚和鮭魚養殖生產中的生物利用率在所有測定指標上均高于無機的亞硒酸鈉。在促進生長、肌肉貯留硒水平和肝臟硒水平指標上，有機硒的生物利用率高于無機硒2～4.5倍。對魚的健康也有影響，餌料添加有機硒組（賽樂硒、美國奧特奇公司）的魚的抗體滴度是添加無機硒組魚的2倍，死亡率是無機硒組的50%，生長速度提高2%，尤其是給魚喂有機硒來提高我們人類的硒攝入量是一個很理想的辦法。

4.6反芻動物
馬牛羊飼料中添加有機微量元素可提高其生產性能，減少疾病的發生。在肥育牛中添加蛋氨酸鋅可使牛日增重提高8.6%，飼料利用率提高10%（張照熙1996）。Lawrence教授給母馬補加酵母硒，可提高母馬血清的硒水平，母馬初乳和奶水中的硒水平。母馬日糧添加有機硒（賽樂硒3 mg，奧特奇公司產品）使產馬駒時間縮短一半，硒轉移給馬駒的速度提高2倍。當使用有機硒時，更多的硒會貯存在馬體硒庫內，通過一系列硒蛋白的功能進行機體的抗氧化防御，賽馬在運動量加大的情況下，機體會通過動員抗氧化系統來保持機體的生理平衡，使賽馬跑得更快。

5 問題與對策

5.1降低生產成本
現市場上進口的有機微量元素銅、鐵、鋅系列產品,售價是無機鹽的10倍以上，難以在實際生產中大量應用；國內生產廠家如氨基酸螯合物還沒有研制出降低生產成本的新工藝新方法，生產出市場能接受經濟可行的有機微量元素產品，應改進產品配方，工藝設計，選擇合適的生產工藝路線，降低生產成本。

5.2提高產品質量
有機微量元素產品的質檢方法還沒有得到很好解決。當前有機微量元素產品的定性定量分析尚待研究解決，通常采用的分光光度法，電位法等不適應其產品的定性定量分析，難以確定其有機的螯合度或絡合度的質量，很難規范有機微量元素的生產、銷售和應用。為了利用廉價的螯合劑生產有機微量元素，優化合成方法和新工藝，建立定性、定量的檢測新技術，是今后研究工作的重點。

5.3研究作用機理
有機微量元素在動物體內的吸收機制及代謝原理仍不清楚，有待進一步研究。近年來雖然越來越多的人接受金屬氨基酸螯合物和蛋白鹽利用肽與氨基酸的吸收機制，而并非小腸中普通金屬的吸收機制，但這只是推測，還需要進一步研究證實。

5.4探討最佳劑型
繼續研究適合動物機體的最佳螯合物（絡合物）結構形式，最佳添加時間和劑量。不同的螯合劑組成的有機微量元素、不同的動物、不同日糧營養水平、不同生理條件，都影響有機微量元素需要量，因此需要繼續深入研究闡明。