本帖最后由 fengyifan2008 于 2009-3-29 19:33 编辑
关于有机微量元素的几个问题的讨论 广州天科科技有限公司 工程技术中心
有机微量元素的概念源于微量元素和有机物的结合,结合的形式和程度不同,化合物的结构和性质的差异都会产生不同的作用和效果,由于“效果”经常被人为放大,这就改变了人们在化合物结构、性质与其作用和功效相关性的“联想”,其实效果的“放大”少部分源于市场宣传作用,大部分来自于研究者自身;人们在现象和本质的逻辑推理时,主观的意识和客观实际间的差距影响到对结论的判断。针对饲料添加剂领域中对有机微量元素认识中存在的问题我们可以有如下探讨:
一、结构、“结果”和“结论”
在化学研究领域,证明化学物质的结构、性质是通过物理的和化学的实验,从试验数据和分析数据可以剖析同族元素的、同分异构的、光学异构的物质的不同。在生物化学和生理学领域研究中,人们可以根据已知化合物的结构和性质,通过各种手段(包括动物实验)研究它们的相关性和“作用”,于是生物化学和生理学就成为了动物营养学的研究基础。营养学研究通用的手段之一是动物实验(饲养试验),其影响因素的复杂程度远大于化学实验和生理、生化实验,主要是未知的、不可预见的、不可控制的因素较多。可想而知,仅从观测角度看待一个组合的因素(饲料)对一个(群)变化多端的生命体的作用,结论是不好下的,人们必须假定实验组和对照组的基础是一致的,然后再比较统计结果。例如:在基本相同的环境、条件下、在同一群动物中研究“有机的”、“螯合的”、“纳米的”、“包被的”微量元素与“无机的”哪一个“效果”更好,目前得到的绝大多数“结论”都是好的,于是就有了一个“潜规则”:统计结果相同(差异不显著)=“大家都很好”,统计结果不相同(差异显著)=“我们比他们好”,至于不好的都归于实验误差了。
我们应该在实验设计之初就应该考虑到单因素物质的影响力和能产生影响力的量(动物体内的有效浓度)是否足够产生差异,动物对这个营养素是否“缺乏”,“因素”经口服的途径是否可以到达起作用的营养层面或靶器官,体内浓度μg/kg或n mol/L级的情况下哪一类物质才能“作用显著”(如在饲料中1~10 mg/kg的含量范围内,大概只有激素和抗生素能有个说法了),即使微量元素有“四两拨千斤”的能力,还要看机体“接受能力”(不久之前国外学者揭示动物存在维生素C受体,这也许会改变人们对动物吸收和利用VC的认识)。笔者认为在研究微量元素的营养作用时首先要有科学的认识和科学的方法,这样才能少走弯路。
如果结构决定功能,那么这种结构一定要接近和符合动物机体的“天然结构”和“自然方式”,微量元素在动物机体内的浓度极低,而“有机物”(配位体)的“品种”和浓度相比却很多,大家以不断传递的方式拥有微量元素;再者要看物质结构产生的“功效”是对饲料本身的还是对动物的影响,是组织器官水平还是细胞、分子水平上的,某些水平的差异极显著的结果不会有日增重和料肉比的差异!
如何在相对简单的条件下进行复杂微量元素的研究,一方面要重视这些元素在不同结构、形态时的组合效应和作用(现代营养学的研究方向:A、研究营养素之间的互作;B、研究营养素和生物活性物质的影响;C、研究营养素对生命活性物质的影响)。另一方面要重视作用机理的研究(立项时至少要在基本原理上正确),对结果的评价以及结论的产生尽可能接近客观实际。不要认为随便搞个新的化学结构或添加剂产品形式就可以提高动物的机能和生长水平
二、如何看待“有机微量元素”
人们首先关注的是:“我”(一般都声称我是搞营养的不懂化学)怎么才能知道你那个东西是不是有机的?不可否认上述无限夸大“有机微量元素”的作用增加了人们的疑虑。要想回答这个问题至少提问者要有基础的化学知识(国家也把科学普及当作院士的工作任务之一,何况这些都是“菜鸟”级应知应会的,不妨去复习一下曾经学过的化学知识。否则就是“秀才遇上兵,有理也说不清”)!
判定一个化合物是不是“有机的”、“络合的”并不难,只要做化学分析试验既有结论,而判断一个饲料产品是否是“有机的”、“络合的”却有难处,原因是所答非所问。答案不满意的原因:一是没听懂你说的内容,二是评价方法的数据不满意(不统一),三是不信任(国内饲料行业做个产品标准除了标准本身之外还要关注掺假的鉴定)。
时下流行“螯合率”的说法(包括“螯合强度”、“螯合度”),笔者不知道有没有公认的这些化学名词(如果是创新应该去相关部门申报),只知道化学公认的衡量螯合物(络合物)是以“稳定常数”做基础的。测定稳定常数的方法有很多种,但是每种方法都有各自的“缺陷”,都不能包罗万象。但是各种测定稳定常数的方法都是在络合物形成过程中测得的,而不是像人们所想的那样——拿到一个产品(络合物)“倒”过来测定它螯合到什么程度。有的人认为既然稳定常数是表示配位体和中心离子和络合物的浓度之比,那只要测定“游离”离子的含量就可以计算“螯合率”。事实则不然,至少在水溶液中原来是混合的也会“自发的”螯合,原来是螯合物的由于测定条件的改变(pH、离子强度的变化)都会导致化学反应的重新平衡,即解离程度发生变化,游离的离子、配位体、络合物的浓度就会改变。人们还会认为游离的离子“多”了是掺假或质量不好,其实按照前述原理,配位体(有机酸、碱、氨基酸)“多”了也是“不合格”的(以化学滴定的终点原理,总有一种物质要过量一点点),只不过两者的原料价格有差异。既然叫“稳定常数”就是指在一定“不变”条件下,化合物基本属性的参数,不以人的意志为转移,如同在同一方法下测定同一有机酸的电离常数pKa,除了误差外结果是相同的。
可以利用简单的物理、化学方法鉴别是否为混合物,如通过观察结晶的形态、颜色变化、溶液行为等方法,结合含量分析判断是否具备产品质量的“基本合理性”。目前已经发布的有关氨基酸络合物类的国家标准中,采用了在甲醇提取液中用两种以上试剂,鉴别游离金属离子的方法,鉴别是否为“混合物”和“无机物”。无论用什么技术和方法来研究“有机微量元素”的质量问题都不要站在自身商业利益和个人利益的角度,要树立科学发展观。
三、有机微量元素产品发展方向展望
历经十几年的应用实践,有机微量元素从广而告之到较为广泛的应用,中间发生了很多的变故。由于行业发展的要求,人们逐步认识到安全、环保的重要性;由于工业化的生产产品的多样性,质量都有了很大的提高,由于市场竞争产品价格逐步下降,更有利于行业发展。国外的同行业在起步时既有明显的环保意识,而我们却还是有“先发展后治理”的现象,在开发廉价配位体资源时环保问题没有引起足够重视。
由于国内仍然延续着“把简单的化工产品变成饲料添加剂”的做法,在这个领域的研究仍停留于表面和简单的应用,有关有机微量元素的作用机理、营养水平、产品质量标准等方面还有大量的工作等待我们完成。广州天科科技有限公司的技术人员在2005年自定义开始新的研发方向:开展“功能性有机微量元素”的产品研发,目的是找到具有营养性、可改善和提高动物机能、提高饲料产品质量的模型,并采用新的工艺技术来降低成本,到2008年我们胜利完成了初期的计划,在众多养殖领域的试验证明了设计思路是正确的,为今后的发展奠定了基础,我们相信在大家的共同努力之下,“有机微量元素”的明天会更美好!
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