氨基酸络合微量元素的研究与应用

谢小利

摘要:氨基酸络合微量元素作为第3代新型微量元素饲料添加剂，因其良好的化学稳定性及较高的生物活性等优点，已成为动物营养学者的研究热点。本文综述了氨基酸络合微量元素基酸微量元素的特性，作用机理及其在猪上的研究进展。

关键词：氨基酸络合微量元素；作用机理；猪

微量元素作为动物体的必须营养要素之一，具有重要的营养、代谢和免疫功能，是维持动物生命活动和生长发育的重要营养物质,它在保证动物体健康生长和高效生产方面起着十分重要的作用对动物的生长和健康至关重要。然而，随着畜牧业的不断发展，NRC(1998)推荐微量元素的需要量已经不能满足畜禽最佳生长的要求。1955年，Barber等[1]首次发现在饲料中添加动物正常需要量10倍的铜(Cu),可明显改进其生长速度和饲料转化率以来，高剂量微量元素（高铜、高锌）作为有效的促生长添加剂，目前在养猪业已成为较为广泛的营养调控手段。然而，随着科技的进步和健康意识的增强，人们在追求动物高效生产的同时，对超高剂量使用无机矿物质所引起的环境污染和畜禽产品质量安全问题正日益受到关注。有机微量元素的开发利用为解决高剂量微量元素污染问题提供了一条有效途径。作为第三代的氨基酸微量元素络合物，克服了无机盐式和简单有机盐形式的微量元素添加剂的稳定性差,对动物胃肠刺激性大,消化吸收率低等缺点，具有安全性高,吸收利用率好,抗干扰,稳定性适中,能改善适口性,与维生素和抗生素等无配伍禁忌,流动性好等功能[2],是一种集高效、安全、环保为一体的绿色产品，已成为目前一种较为理想的微量元素饲料添加剂。本文主要综述了氨基酸络合微量元素的特性，作用机理及其在养猪生产上的应用。

1 氨基酸络合物微量元素的特性

1.1
化学性能稳定　氨基酸络合盐与无机态的矿物盐是两种不同性质的化合物，在化学反应中无机态盐仅仅是阳离子和阴离子之间形成了离子键结构，而氨基酸络合盐则是有两个或两个以上的配位体与二价金属阳离子形成链状或环状的化合物[3]。由于这种结构使分子内电荷趋于中性，具有良好的化学稳定性和生化稳定性,在胃肠道内金属离子不易离解,可有效地防止添加的微量元素与胃中的胃酸和来源于饲料中的草酸、植酸及磷酸盐等结合形成不被动物吸收的物质而排出体外, 造成资源的浪费和环境的污染。其次，氨基酸络合盐还能有效的避免微量元素之间的相互拮抗作用[4-7]。

1.2 生物效价高　微量元素氨基酸络合物是动物机体吸收金属离子的主要形式, 不仅吸收快, 而且可以减少许多生化过程,节约体能消耗, 因而具有较高的生物学效价。周桂莲（2000)[8]采用公认的斜率比方法, 测定氨基酸鳌合铁的相对生物效价，以硫酸亚铁为参比标准物, 用种铁营养敏感指标血红蛋白、血清铁、血清铁蛋白和血清总铁结合力, 测得模型动物大鼠对赖氨酸鳌合铁和甘氨酸鳌合铁的相对生物学效价分别介于102%-148%和103%-147%之间, 各自的综合平均值为124.3%和118.5%[3]。董晓慧（2000)[9]测得赖氨酸锌内络盐的相对生物效价介于141%-205%之间, 综合平均值为165.4%,而蛋氨酸锌内络盐则介于135%一206%之间, 综合平均值为164.7%[3]。此外，研究表明，在常规日粮背景下（玉米-豆粕型），以氨基酸络合物形态存在的微量元素吸收率是无机态微量元素的1.8-4.0倍，也有研究指出，经氨基酸螯合后的微量元素，其吸收率是无机盐的2.0-6.0倍。Graff(1970)[10]研究指出,氨基酸螯合铁的吸收率为无机铁(硫酸亚铁、碳酸铁、氧化铁) 的4.9倍。

1. 3 其他作用　添加无机盐不仅因其有特殊的味道而影响家畜的适口性,而且影响胃肠道内pH值和体内的酸碱平衡，对机体产生不良的刺激作用，无机盐中的金属离子必须和体内的氨基酸或小肽结合才能被吸收，氨基酸螯合盐为体内生物正常中间产物,适口性好,有利于动物采食和胃肠的吸收利用,促进畜禽生长发育。金属离子与有机配体的反应形成了一个缓冲系统，保证金属离子浓度的恒定，

从而避免了微量元素之间的拮抗及与纤维素、植酸盐、草酸盐强行结合，直接降低微量元素的利用率，并且对维生素没有破坏作用。此外，它与抗生素等无配伍禁忌,流动性好,抗氧化，耐贮藏等优点。

2 氨基酸络合物微量元素的作用机理

在动物的肠腔内, 微量金属都必须与内源或外源配位体结合形成络合物, 再以此形式吸收并进一步转运, 而氨基酸就是这些配位体中较合适的一种，氨基酸螯合物是机体吸收金属元素离子的主要形式, 氨基酸又是动物体内合成蛋白质的必需物质, 因而具有较高的生物效价[11]。

目前，关于氨基酸微量元素络合或螯合物对动物的作用机理尚不清楚，现有的假说认为氨基酸微量元素络合或螯合物可能在消化道内的存在状态或吸收方式上以及组织代谢方面不同于无机微量元素,从而发挥其特有的生物学作用。

2.1 完整吸收假说

    这种观点是金属氨基酸络合物利用氨基酸的吸收机制被完整吸收, 而并非小肠中普通金属的吸收机制。此观点的核心是金属离子以共价键和离子键与氨基酸的配位体键合, 被保护在络合物的核心, 并且金属络合物以整体的形式穿过黏膜细胞膜、黏膜细胞和基底细胞膜进入血液[12,13]。

2.1 竞争吸收假说

    这种观点认为, 微量元素氨基酸络合物能更有效地吸收,并非必须以整体和电中性形式实现。金属络合物中微量元素的吸收利用率高可以用竞争吸收机制来解释。络合程度适宜的有机微量元素进入消化道后, 可以避免肠腔中颉抗因子及其它影响因子对矿物元素变成不溶性化合物或被吸附在有碍素吸收的不溶解胶体上, 而直接到达小肠刷状缘,并在吸收位点处发生水解,其中的金属以离子形式进入肠上皮细胞并被吸收入血液, 因此进入体内的微量元素量增加[12,13]。

  周桂莲（2000）[8]总结了国内外相关文献，认为关于氨基酸促进微量元素的吸收的机制，共有三种理论观点：第一，氨基酸对肠腔内pH值起缓冲作用，可延缓小肠内容物的pH值的升高；第二，氨基酸可与微量元素形成络合物，由此，使微量元素在肠腔内溶解度增高；第三，氨基酸刺激了特定或非特定的肠道转运系统。

3 氨基酸络合微量元素在猪上的应用

3.1 氨基酸络合微量元素对仔猪的影响

大量研究表明，在妊娠母猪饲粮中添加无机硫酸亚铁不能有效增加铁元素从胎盘向胎儿的转移，不能有效地预防仔猪贫血的发生[14-16]。Paul等(1978)[17]报道,泌乳母猪饲粮中添加一定的有机铁(氨基酸络合铁),可提高仔猪血红蛋白含量,有效预防仔猪贫血的发生，这是因为有机铁能穿过母体的胎盘障碍，使更多的铁能穿过母体胎盘而进入胎儿体内[16]。纪孙瑞(2002）[18]研究表明,在断奶仔猪日粮中添加一定量的氨基酸螯合物能显著的提高仔猪的日增重，改善饲料的利用率。同样，李树民等（2000）[19]研究也发现，日粮中添加氨基酸微量元素能显著提高日增重和采食量，腹泻率降低44.44%，饲料利用率改善了7.07%,而且仔猪皮毛光亮红润，体况明显较对照组好。这是因为氨基酸络合物的适口性较好，对仔猪的胃肠道不产生刺激。此外，因为氨基酸微量元素是机体吸收金属元素的主要形式,具有较高的生物学价值,能有效地被仔猪吸收利用,转化为血红素,防止仔猪发生缺铁性贫血,增强食欲和机体免疫力,促进仔猪生长[20,21]。

3.2 氨基酸络合微量元素对生长肥育猪的影响

刘桂琴（1994）[22]用复合氨基酸螯合盐饲喂育肥猪, 提高增重17.8%, 改善饲料效率14.43%, 经济效益提高了70.38%。赵阳等(2004)[23]研究发现, 在体重40kg的生长猪日粮中添加150、200和250mg/kg的铁、铜、锌复合型氨基酸络合物, 与对照组相比，日增重分别提高3.75%、7.36%和9.72%, 提高了饲料的转化率。夏中生等（2007）[24]研究指出，用不同剂量的氨基酸螯合铁、铜、锌、锰分别替代基础日粮中的相应比率的无机微量元素，对生长猪的生长性能有一定的改善作用，提高了平均日增重，降低了料重比，综合各项指标，认为微量元素螯合物替代无机微量元素的适宜比例为25%。此外，也有研究表明，氨基酸微量元素络合物能提高生长肥育猪的胴体品质，降低滴水损失，且肉色红润。

3.3 氨基酸络合微量元素对母猪的影响

在妊娠和哺乳阶段, 母猪对于微量元素的需求增大, 若饲料中矿物元素水平较低或者饲料来源的矿物元素利用率低, 母猪就会动用自身组织中沉积的矿物元素来满足生产需求[25]。随着胎次的增加，母猪体内的常量元素和微量元素储备逐渐减少，而且高繁殖力还加剧矿物质的丢失。然而简单地增加母猪饲粮中微量元素的含量可能并不是理想的方法，因为这种方法可能降低母猪的繁殖性能[26]。研究表明在饲粮中添加氨基酸或蛋白质络合物提高了母猪的产仔数、活仔数和断奶头数[27]。Darneley等(1993)[28]报道，于产前28天在妊娠母猪饲粮中添加氨基酸螯合铁可提高母猪繁殖性能和仔猪成活率。陈婉如等（2004）[29]对氨基酸铁络合物对母猪繁殖性能的研究也得到相同的结果。谭会泽等（2005）[30]研究指出，在母猪日粮中添加复合复合蛋氨酸螯合微量元素，有机微量元素对配前母猪血清中促黄体素(LH) 水平没有显著影响,但显著提高了母猪配后30d时血清中孕酮(P)水平。并且使用复合有机微量元素母猪的窝产活仔数提高了0.6头,平均窝质量提高了0.78kg。此外，孙时军等（2006）[31]研究表明，采用有机微量元素添加剂可以显著增加种公猪的有效射精量,改善精液质量,提高精子活力,减少畸形率。

4 小结

微量元素饲料添加剂在养殖业中的应用由来已久，综观其发展，可分为三个阶段：第一代：无机盐类，如硫酸盐、碳酸盐类等；第二代：一些简单的有机化合物如富马酸铁、柠檬酸铁、乳酸锌等；第三代：氨基酸微量元络合（螯合）物。氨基酸微量元素络合物，既提供动物机体所需要氨基酸，又提供微量元素，适口性好，毒副作用小，安全性好。此外，氨基酸络合物中金属离子在配位体氨基酸或小肽的保护下，形成稳定的化学结构，可适当减少微量元素在日粮中的添加量，减少排泄物中微量元素对环境的污染。但是，由于氨基酸微量元素络合物的价格较贵，增加饲料的成本，目前的应用主要还是体现在猪上，且在仔猪、母猪及种猪上作用效果比较明显的。所以氨基酸微量元素络合物的研究和合成工艺还有待进一步的研究和开发，为畜牧业的发展提供更加安全、经济，高效的绿色微量元素。

参考文献：

[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绵羊体内消化代谢规律的研究[J]. 畜牧兽医学报,2001,29(4):19-23.

[3]韩友文.微量元素氨基酸螯合物的生物效价及其应用的一些问题[J]. 饲料广角，2001，21：16-18.

[4]李素芬. 有机锰源的化学特性及其对肉仔鸡的相对生物学利用率研究[D] . 博士学位论文,
北京:
中国农业科学院,
2002.

[5]计峰. 用体外法和体内法研究有机锰在肉仔鸡小肠中的吸收特点[D] . 博士学位论文, 北京:中国农业科学院,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]周桂莲. 氨基酸螯合铁的营养作用机理和相对生物学效价[D] . 博士学位论文, 哈尔滨: 东北农业大学，2000.

[9]董晓慧. 氨基酸螯合锌吸收、转运特点和影响因素的研究[D] . 博士学位论文, 哈尔滨: 东北农业大学，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]刘连胜摘译.有机和无机微量元素的生物利用率[J]. 猪与禽, 1992,(2): 18-20.

[12]李素芬,罗绪刚,刘彬. 有机微量元素对动物的效应及作用机理研究进展[J].中国畜牧杂志，2001, 37(2):51-53.

[13]计峰,罗绪刚,李素芬,刘彬,余顺祥.动物有机微量元素吸收机制及吸收研究方法的进展[J].动物营养学报, 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. 蛋氨酸铁螯合物对仔猪缺铁性贫血及生长的影响[J]. 上海农学院学报,1998 ,14(4):31-37.

[16]曾丽莉,陈婉如,罗绪刚,等.氨基酸铁络合物对新生和哺乳仔猪铁营养状况的影响[J].畜牧兽医学报,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]纪孙瑞.有机微量元素对断奶仔猪生长发育和饲料利用率的影响[J].中国饲料，2002,21:10-11.

[19]李树民，于佰英，李国勇，等.早期断奶仔猪饲喂有机微量元素内络合物效果试验[J].饲料博览,2000,12:35-36.

[20]田萍. 蛋氨酸螯合铁对奶仔猪生产性能的影响[J].家畜生态学报,2000 ,26(2) :33 - 35.

[21]朱龙,彭泽华. 特殊营养生理调整添加剂对仔猪生长性能的影响试验[J]. 养猪,2006，(5):9-10.

[22]刘桂琴.复合氨基酸螯合盐与生态制剂饲料添加剂对育肥猪增重效果的试验研究[J]. 饲料工业, 1994,(5):9-10.

[23]赵阳, 赵旭东. 氨基酸螯合物对生长猪生产性能的影响[J]. 中国饲料, 2004 (12): 23.

[24]夏中生, 刘丹, 李玉艳,等.微量元素氨基酸螯合物对生长猪生产性能和血清微量元素含量的影响[J].广西农业生物科学,2007,(26):49-53.

[25]沈思军, 代蓉, 谭会泽, 冯定远.不同类型有机微量元素对母猪乳中微量元素含量及其生产性能的影响[J]. 畜牧与兽医　2008,40(1):32-35.

[26]郭福存译自Mahan D C：Pressures on mineral reserves:what's
the best way to meet the needs of highly prolific sows?[J]. 养猪，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]陈婉如,郭庆,罗绪刚,等.氨基酸铁络合物对母猪繁殖性能与哺乳仔猪生长和皮肤颜色的影响[J].动物营养学报,2004,16(1):30-35.

[30]谭会泽,冯定远,沈思军,等.复合蛋氨酸螯合微量元素对经产母猪血清相关生化指标及繁殖性能的影响[J].华南农业大学学报[J],2005,26(1):98-101.

[31]孙时军,董世通,吴荣华,等.有机微量元素对种猪精液质量的影响[J].上海畜牧兽医通讯,2006,5:27.