氨基酸絡合微量元素的研究與應用

謝小利

摘要:氨基酸絡合微量元素作為第3代新型微量元素飼料添加劑，因其良好的化學穩定性及較高的生物活性等優點，已成為動物營養學者的研究熱點。本文綜述了氨基酸絡合微量元素基酸微量元素的特性，作用機理及其在豬上的研究進展。

關鍵詞：氨基酸絡合微量元素；作用機理；豬

微量元素作為動物體的必須營養要素之一，具有重要的營養、代謝和免疫功能，是維持動物生命活動和生長發育的重要營養物質,它在保證動物體健康生長和高效生產方面起著十分重要的作用對動物的生長和健康至關重要。然而，隨著畜牧業的不斷發展，NRC(1998)推薦微量元素的需要量已經不能滿足畜禽最佳生長的要求。1955年，Barber等[1]首次發現在飼料中添加動物正常需要量10倍的銅(Cu),可明顯改進其生長速度和飼料轉化率以來，高劑量微量元素（高銅、高鋅）作為有效的促生長添加劑，目前在養豬業已成為較為廣泛的營養調控手段。然而，隨著科技的進步和健康意識的增強，人們在追求動物高效生產的同時，對超高劑量使用無機礦物質所引起的環境污染和畜禽產品質量安全問題正日益受到關注。有機微量元素的開發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合物，克服了無機鹽式和簡單有機鹽形式的微量元素添加劑的穩定性差,對動物胃腸刺激性大,消化吸收率低等缺點，具有安全性高,吸收利用率好,抗干擾,穩定性適中,能改善適口性,與維生素和抗生素等無配伍禁忌,流動性好等功能[2],是一種集高效、安全、環保為一體的綠色產品，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合微量元素的特性，作用機理及其在養豬生產上的應用。

1 氨基酸絡合物微量元素的特性

1.1
化學性能穩定　氨基酸絡合鹽與無機態的礦物鹽是兩種不同性質的化合物，在化學反應中無機態鹽僅僅是陽離子和陰離子之間形成了離子鍵結構，而氨基酸絡合鹽則是有兩個或兩個以上的配位體與二價金屬陽離子形成鏈狀或環狀的化合物[3]。由于這種結構使分子內電荷趨于中性，具有良好的化學穩定性和生化穩定性,在胃腸道內金屬離子不易離解,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、植酸及磷酸鹽等結合形成不被動物吸收的物質而排出體外, 造成資源的浪費和環境的污染。其次，氨基酸絡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 生物效價高　微量元素氨基酸絡合物是動物機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,節約體能消耗, 因而具有較高的生物學效價。周桂蓮（2000)[8]采用公認的斜率比方法, 測定氨基酸鰲合鐵的相對生物效價，以硫酸亞鐵為參比標準物, 用種鐵營養敏感指標血紅蛋白、血清鐵、血清鐵蛋白和血清總鐵結合力, 測得模型動物大鼠對賴氨酸鰲合鐵和甘氨酸鰲合鐵的相對生物學效價分別介于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]測得賴氨酸鋅內絡鹽的相對生物效價介于141%-205%之間, 綜合平均值為165.4%,而蛋氨酸鋅內絡鹽則介于135%一206%之間, 綜合平均值為164.7%[3]。此外，研究表明，在常規日糧背景下（玉米-豆粕型），以氨基酸絡合物形態存在的微量元素吸收率是無機態微量元素的1.8-4.0倍，也有研究指出，經氨基酸螯合后的微量元素，其吸收率是無機鹽的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pH值和體內的酸堿平衡，對機體產生不良的刺激作用，無機鹽中的金屬離子必須和體內的氨基酸或小肽結合才能被吸收，氨基酸螯合鹽為體內生物正常中間產物,適口性好,有利于動物采食和胃腸的吸收利用,促進畜禽生長發育。金屬離子與有機配體的反應形成了一個緩沖系統，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、草酸鹽強行結合，直接降低微量元素的利用率，并且對維生素沒有破壞作用。此外，它與抗生素等無配伍禁忌,流動性好,抗氧化，耐貯藏等優點。

2 氨基酸絡合物微量元素的作用機理

在動物的腸腔內, 微量金屬都必須與內源或外源配位體結合形成絡合物, 再以此形式吸收并進一步轉運, 而氨基酸就是這些配位體中較合適的一種，氨基酸螯合物是機體吸收金屬元素離子的主要形式, 氨基酸又是動物體內合成蛋白質的必需物質, 因而具有較高的生物效價[11]。

目前，關于氨基酸微量元素絡合或螯合物對動物的作用機理尚不清楚，現有的假說認為氨基酸微量元素絡合或螯合物可能在消化道內的存在狀態或吸收方式上以及組織代謝方面不同于無機微量元素,從而發揮其特有的生物學作用。

2.1 完整吸收假說

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

2.1 競爭吸收假說

    這種觀點認為, 微量元素氨基酸絡合物能更有效地吸收,并非必須以整體和電中性形式實現。金屬絡合物中微量元素的吸收利用率高可以用競爭吸收機制來解釋。絡合程度適宜的有機微量元素進入消化道后, 可以避免腸腔中頡抗因子及其它影響因子對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, 而直接到達小腸刷狀緣,并在吸收位點處發生水解,其中的金屬以離子形式進入腸上皮細胞并被吸收入血液, 因此進入體內的微量元素量增加[12,13]。

  周桂蓮（2000）[8]總結了國內外相關文獻，認為關于氨基酸促進微量元素的吸收的機制，共有三種理論觀點：第一，氨基酸對腸腔內pH值起緩沖作用，可延緩小腸內容物的pH值的升高；第二，氨基酸可與微量元素形成絡合物，由此，使微量元素在腸腔內溶解度增高；第三，氨基酸刺激了特定或非特定的腸道轉運系統。

3 氨基酸絡合微量元素在豬上的應用

3.1 氨基酸絡合微量元素對仔豬的影響

大量研究表明，在妊娠母豬飼糧中添加無機硫酸亞鐵不能有效增加鐵元素從胎盤向胎兒的轉移，不能有效地預防仔豬貧血的發生[14-16]。Paul等(1978)[17]報道,泌乳母豬飼糧中添加一定的有機鐵(氨基酸絡合鐵),可提高仔豬血紅蛋白含量,有效預防仔豬貧血的發生，這是因為有機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入胎兒體內[16]。紀孫瑞(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]研究也發現，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，體況明顯較對照組好。這是因為氨基酸絡合物的適口性較好，對仔豬的胃腸道不產生刺激。此外，因為氨基酸微量元素是機體吸收金屬元素的主要形式,具有較高的生物學價值,能有效地被仔豬吸收利用,轉化為血紅素,防止仔豬發生缺鐵性貧血,增強食欲和機體免疫力,促進仔豬生長[20,21]。

3.2 氨基酸絡合微量元素對生長肥育豬的影響

劉桂琴（1994）[22]用復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%, 經濟效益提高了70.38%。趙陽等(2004)[23]研究發現, 在體重40kg的生長豬日糧中添加150、200和250mg/kg的鐵、銅、鋅復合型氨基酸絡合物, 與對照組相比，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、錳分別替代基礎日糧中的相應比率的無機微量元素，對生長豬的生長性能有一定的改善作用，提高了平均日增重，降低了料重比，綜合各項指標，認為微量元素螯合物替代無機微量元素的適宜比例為25%。此外，也有研究表明，氨基酸微量元素絡合物能提高生長肥育豬的胴體品質，降低滴水損失，且肉色紅潤。

3.3 氨基酸絡合微量元素對母豬的影響

在妊娠和哺乳階段, 母豬對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, 母豬就會動用自身組織中沉積的礦物元素來滿足生產需求[25]。隨著胎次的增加，母豬體內的常量元素和微量元素儲備逐漸減少，而且高繁殖力還加劇礦物質的丟失。然而簡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，因為這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絡合物提高了母豬的產仔數、活仔數和斷奶頭數[27]。Darneley等(1993)[28]報道，于產前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]對氨基酸鐵絡合物對母豬繁殖性能的研究也得到相同的結果。譚會澤等（2005）[30]研究指出，在母豬日糧中添加復合復合蛋氨酸螯合微量元素，有機微量元素對配前母豬血清中促黃體素(LH) 水平沒有顯著影響,但顯著提高了母豬配后30d時血清中孕酮(P)水平。并且使用復合有機微量元素母豬的窩產活仔數提高了0.6頭,平均窩質量提高了0.78kg。此外，孫時軍等（2006）[31]研究表明，采用有機微量元素添加劑可以顯著增加種公豬的有效射精量,改善精液質量,提高精子活力,減少畸形率。

4 小結

微量元素飼料添加劑在養殖業中的應用由來已久，綜觀其發展，可分為三個階段：第一代：無機鹽類，如硫酸鹽、碳酸鹽類等；第二代：一些簡單的有機化合物如富馬酸鐵、檸檬酸鐵、乳酸鋅等；第三代：氨基酸微量元絡合（螯合）物。氨基酸微量元素絡合物，既提供動物機體所需要氨基酸，又提供微量元素，適口性好，毒副作用小，安全性好。此外，氨基酸絡合物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，可適當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環境的污染。但是，由于氨基酸微量元素絡合物的價格較貴，增加飼料的成本，目前的應用主要還是體現在豬上，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合物的研究和合成工藝還有待進一步的研究和開發，為畜牧業的發展提供更加安全、經濟，高效的綠色微量元素。

參考文獻：

[1]Barber R S, Braude R, Mitchell K G. High copper mineral mixturefor fattening pigs[J]. Chemistry and Industry, 1955, 21: 601-603.

[2]王敏奇.氨基酸微量元素螯合物在綿羊體內消化代謝規律的研究[J]. 畜牧獸醫學報,2001,29(4):19-23.

[3]韓友文.微量元素氨基酸螯合物的生物效價及其應用的一些問題[J]. 飼料廣角，2001，21：16-18.

[4]李素芬. 有機錳源的化學特性及其對肉仔雞的相對生物學利用率研究[D] . 博士學位論文,
北京:
中國農業科學院,
2002.

[5]計峰. 用體外法和體內法研究有機錳在肉仔雞小腸中的吸收特點[D] . 博士學位論文, 北京:中國農業科學院,2003.

[6]Cao J. Characterization of Organic Zinc Sources and TheirBioavailabilities for Poultry and Sheep [M] . Ph. D. Disseration. University of Florida , 1998.

[7]Kincaid R L, Chew B P, Cronrath J D. Zinc Oxide and
Amino Acids as Sources of Dietary Zinc for Calves: Effects
on Uptake and Immunity [J]. Journal of Dairy Sciences,
1997, 80:1381-1388.

[8]周桂蓮. 氨基酸螯合鐵的營養作用機理和相對生物學效價[D] . 博士學位論文, 哈爾濱: 東北農業大學，2000.

[9]董曉慧. 氨基酸螯合鋅吸收、轉運特點和影響因素的研究[D] . 博士學位論文, 哈爾濱: 東北農業大學，2001.

[10]Graff D. Absorption of minerals compared with chelates
made from various protein sources into rat jejuna slices invit ro[D] . Paper presented at Utah Academy of Arts Letters and Science ,April. 1970.

[11]劉連勝摘譯.有機和無機微量元素的生物利用率[J]. 豬與禽, 1992,(2): 18-20.

[12]李素芬,羅緒剛,劉彬. 有機微量元素對動物的效應及作用機理研究進展[J].中國畜牧雜志，2001, 37(2):51-53.

[13]計峰,羅緒剛,李素芬,劉彬,余順祥.動物有機微量元素吸收機制及吸收研究方法的進展[J].動物營養學報, 2003,15(2):1-5.

[14]Spruill D G, Hays V W, Cromwell G L. Effects of dietary protein and iron on reproduction and iron2related blood constituents in swine[J]. J Anim Sci, 1971, 33:376-384.

[15]徐建雄,俞沛初. 蛋氨酸鐵螯合物對仔豬缺鐵性貧血及生長的影響[J]. 上海農學院學報,1998 ,14(4):31-37.

[16]曾麗莉,陳婉如,羅緒剛,等.氨基酸鐵絡合物對新生和哺乳仔豬鐵營養狀況的影響[J].畜牧獸醫學報,2003,34(1):1-8.

[17]Paul S B, Pao K K,
Duane E U ,et al. Evaluation of an
amino acid
iron chelate hematinic for the baby pig[J]. J
Anim Sci ,1978 ,47 :1135～1140.

[18]紀孫瑞.有機微量元素對斷奶仔豬生長發育和飼料利用率的影響[J].中國飼料，2002,21:10-11.

[19]李樹民，于佰英，李國勇，等.早期斷奶仔豬飼喂有機微量元素內絡合物效果試驗[J].飼料博覽,2000,12:35-36.

[20]田萍. 蛋氨酸螯合鐵對奶仔豬生產性能的影響[J].家畜生態學報,2000 ,26(2) :33 - 35.

[21]朱龍,彭澤華. 特殊營養生理調整添加劑對仔豬生長性能的影響試驗[J]. 養豬,2006，(5):9-10.

[22]劉桂琴.復合氨基酸螯合鹽與生態制劑飼料添加劑對育肥豬增重效果的試驗研究[J]. 飼料工業, 1994,(5):9-10.

[23]趙陽, 趙旭東. 氨基酸螯合物對生長豬生產性能的影響[J]. 中國飼料, 2004 (12): 23.

[24]夏中生, 劉丹, 李玉艷,等.微量元素氨基酸螯合物對生長豬生產性能和血清微量元素含量的影響[J].廣西農業生物科學,2007,(26):49-53.

[25]沈思軍, 代蓉, 譚會澤, 馮定遠.不同類型有機微量元素對母豬乳中微量元素含量及其生產性能的影響[J]. 畜牧與獸醫　2008,40(1):32-35.

[26]郭福存譯自Mahan D C：Pressures on mineral reserves:what's
the best way to meet the needs of highly prolific sows?[J]. 養豬，2008, (1):9-11.

[27]Hill D A, Peo E R, Lewis A J, et al. Zinc2amino comp lexes for swine[J]. J Anim Sci, 1986, 63: 121-130.

[28]Darneley A H, Ashmead H D. Improving reproductive performance with iron amino acid chelate[A]. The roles of amino acid chelates in animal nutrition[C]. 1993, P251-268.

[29]陳婉如,郭慶,羅緒剛,等.氨基酸鐵絡合物對母豬繁殖性能與哺乳仔豬生長和皮膚顏色的影響[J].動物營養學報,2004,16(1):30-35.

[30]譚會澤,馮定遠,沈思軍,等.復合蛋氨酸螯合微量元素對經產母豬血清相關生化指標及繁殖性能的影響[J].華南農業大學學報[J],2005,26(1):98-101.

[31]孫時軍,董世通,吳榮華,等.有機微量元素對種豬精液質量的影響[J].上海畜牧獸醫通訊,2006,5:27.