微量元素氨基酸螯合物的生理學(xué)功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

侯玉潔，徐 俊，吳春華，史仁煌，楊宏波，劉 紅，蘇衍菁

（1.揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)牧場(chǎng)，江蘇 揚(yáng)州 225009；3.上海光明荷斯坦牧業(yè)有限公司，上海 200443）

微量元素是畜禽機(jī)體代謝中不可或缺的物質(zhì)，其添加形態(tài)直接關(guān)系到動(dòng)物對(duì)微量元素的吸收和利用，微量元素在畜禽飼料中的添加形態(tài)主要有無機(jī)鹽類（包括硫酸鹽和氧化物等）、有機(jī)酸鹽類（如富馬酸鋅、葡萄糖酸鋅等）和微量元素氨基酸螯合物。無機(jī)鹽類微量元素易潮結(jié)塊，并對(duì)飼料中維生素有一定破壞作用，影響動(dòng)物機(jī)體的吸收效果；有機(jī)酸鹽類雖然穩(wěn)定性好，但流動(dòng)性一般，生物學(xué)利用率較低；微量元素與氨基酸螯合物是由美國(guó)最先研制的第3代新型添加劑，其集微量元素與氨基酸于一體，是微量元素與氨基酸的氨基羥基經(jīng)過配位反應(yīng)形成的一類具有獨(dú)特螯環(huán)結(jié)構(gòu)的螯合物，具有生物利用率高、能提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、提高機(jī)體免疫力、抗病抗應(yīng)激、減少維生素的破壞、降低環(huán)境污染等作用，微量元素氨基酸螯合物的多種生物學(xué)功能引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視，已成為目前微量元素研究的熱點(diǎn)之一。

1 基本結(jié)構(gòu)

微量元素氨基酸螯合物定義為由可溶性金屬鹽中的金屬元素離子同氨基酸按一定摩爾比（1∶1～1∶3）以共價(jià)鍵結(jié)合而成的化合物，作為螯合物中心離子的微量元素主要有銅、鐵、鋅、錳和鉻等，配位體有賴氨酸、蛋氨酸和甘氨酸等。一個(gè)金屬元素離子可與多個(gè)氨基酸形成環(huán)螯合物，形成的環(huán)數(shù)越多，螯合物的穩(wěn)定性越好，常見的螯環(huán)有五元環(huán)（如α-氨基酸螯合物）和六元環(huán)（如β-氨基酸螯合物），水解氨基酸螯合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量為150，如果相對(duì)分子質(zhì)量＞800，則螯合物在腸道內(nèi)未經(jīng)水解不能直接穿透細(xì)胞膜而被吸收。

2 生理學(xué)功能

2.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，生物利用率高

大量研究表明，無機(jī)鹽形式的微量元素，其利用率易受pH、脂類、蛋白質(zhì)、纖維素、維生素、氧化物、磷酸鹽、草酸、植酸及霉菌類毒素等因素的影響，微量元素氨基酸螯合物具有離子鍵和配位鍵共存的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使其分子內(nèi)電荷趨于中性；且穩(wěn)定常數(shù)適中，氨基酸螯合物在小腸通過氨基酸通道進(jìn)入體內(nèi)，避免了與通過礦物元素離子吸收通道運(yùn)轉(zhuǎn)的其他礦物元素的競(jìng)爭(zhēng)與頡頏[1-3]。Ettle等報(bào)道，斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中分別添加甘氨酸鐵與硫酸亞鐵時(shí)，甘氨酸鐵的生物利用率更高[4]。Cocato等也指出，21日齡斷奶仔豬飼料中添加蛋氨酸鐵比硫酸亞鐵更能提高飼料的轉(zhuǎn)化率和生物利用率[5]。

2.2 毒性小，適口性好，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能

無機(jī)鹽形式的微量元素一般會(huì)影響動(dòng)物機(jī)體胃腸內(nèi)的pH和體內(nèi)的酸堿平衡，而微量元素氨基酸螯合物內(nèi)電荷趨于中性，在體內(nèi)pH下溶解性較好，毒性低，極少對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良的刺激作用，還可加強(qiáng)動(dòng)物體內(nèi)酶的活性，提高蛋白質(zhì)、脂肪和維生素的利用率[6]。微量元素氨基酸螯合物富含氨基酸具有特有的鮮香味，能刺激動(dòng)物食欲，增加采食量，從而促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。

2.3 提高機(jī)體免疫力，抗應(yīng)激

微量元素氨基酸螯合物在結(jié)構(gòu)上與動(dòng)物體內(nèi)酶的形態(tài)類似，可以作為“單獨(dú)單元”在動(dòng)物體內(nèi)起作用，微量元素氨基酸螯合物具有提高免疫應(yīng)答反應(yīng)和動(dòng)物細(xì)胞及體液免疫力的功效，被吸收后可將螯合的微量元素直接運(yùn)輸?shù)教囟ǖ陌薪M織和酶系統(tǒng)中發(fā)揮作用和滿足機(jī)體需要。微量元素氨基酸螯合物具有增強(qiáng)殺菌的能力，提高免疫應(yīng)答反應(yīng)，發(fā)揮抗病和抗應(yīng)激作用[7-8]。王學(xué)梅指出，在母豬妊娠中期補(bǔ)飼氨基酸鰲合鐵能有效延緩仔豬貧血[9]。

2.4 提高機(jī)體抗氧化能力

微量元素氨基酸螯合物特殊的螯合結(jié)構(gòu)，在滿足動(dòng)物機(jī)體對(duì)微量元素需求的同時(shí)具有抗氧化作用，可減少機(jī)體內(nèi)自由基，增強(qiáng)動(dòng)物的免疫力和抗病能力。馬文強(qiáng)等研究指出，斷奶仔豬飼糧中添加甘氨酸鐵，可不同程度地提高血清中琥珀酸脫氫酶（SDH）、氧化氫酶（CAT）、黃嘌呤氧化酶（XOD）和堿性磷酸酶（AKP）的活力，降低血尿氮（SUN）、鈣和磷含量[10]。

2.5 減少維生素破壞

金屬離子和有機(jī)配體的螯合反應(yīng)為金屬離子在介質(zhì)中的濃度提供了一個(gè)緩沖系統(tǒng)，緩沖系統(tǒng)通過離解螯合物的形式來保證金屬離子濃度恒定[11]。金屬離子在配位體氨基酸的保護(hù)下消除了無機(jī)微量元素對(duì)某些維生素的破壞作用，微量元素氨基酸螯合物與維生素配伍使用，與使用無機(jī)鹽相比，維生素A和C的存留率分別提高20%和45%[12]。

2.6 減少環(huán)境污染

高銅、高鋅是目前養(yǎng)豬業(yè)應(yīng)用較為廣泛的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控手段，高劑量使用銅和鋅引起的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染問題突出，有研究指出，以低劑量有機(jī)銅、有機(jī)鋅和有機(jī)鐵飼喂斷奶仔豬，可獲得與高銅和高鋅相近或更好的促生長(zhǎng)效果。劉丹等以12.5%、25%、37.5%的氨基酸螯合鐵、銅、錳、鋅替代生長(zhǎng)豬飼糧中的25%、50%、75%的相應(yīng)無機(jī)元素，糞中鐵的含量分別降低6.85%、1.84%和11.89%，鋅含量分別降低7.95%、10.84%和12.32%，銅含量分別降低17.41%、27.53%和13.31%，錳含量也分別降低4.75%、1.80%和0.76%[13]。

3 微量元素氨基酸螯合物在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 豬

3.1.1 仔豬

斷奶仔豬易發(fā)生斷奶應(yīng)激，具體表現(xiàn)為食欲不振、生長(zhǎng)緩慢、免疫力下降，已經(jīng)成為養(yǎng)豬生產(chǎn)的障礙[14-15]。微量元素氨基酸螯合物可預(yù)防仔豬營(yíng)養(yǎng)性貧血、提高斷奶仔豬采食量、增加斷奶仔豬日增重、促進(jìn)生長(zhǎng)，并提高仔豬免疫力，減少仔豬腹瀉率，改善仔豬皮毛感官。郭海濤等報(bào)道，在28日齡斷奶仔豬日糧中添加復(fù)合氨基酸螯合鐵，能顯著改善仔豬的皮毛感觀，使皮膚紅潤(rùn)，毛發(fā)光澤[16]。王明鎮(zhèn)等在21日齡杜×長(zhǎng)×大斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧（含無機(jī)鐵100mg·kg-1）中分別添加氨基酸螯合鐵0、40、80、120、160mg·kg-1，結(jié)果顯示，與添加硫酸亞鐵相比，添加氨基酸鐵螯合鐵可提高早期斷奶仔豬的的生產(chǎn)性能和鐵表觀消化率，改善皮毛感觀及血液生化指標(biāo)，增加體內(nèi)鐵貯存[1]。Feng等研究發(fā)現(xiàn)，用氨基酸螯合鐵飼喂斷奶仔豬，可以提高仔豬組織中的鐵貯存量及抗氧化酶的活性，糞便中鐵濃度比飼喂硫酸亞鐵時(shí)更低[17]。李江濤等研究表明，在斷奶仔豬高銅飼糧中添加甘氨酸鐵和鋅能夠提高機(jī)體抗氧化酶的活性及血清鐵和鋅的含量，促進(jìn)微量元素的吸收利用，減少排泄量，提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能[18]。蔡菊在斷奶仔豬玉米-豆粕型基礎(chǔ)日糧中分別添加甘氨酸鐵螯合物0.029%（A組）、0.033%（B組）、0.028%（C組），D組為對(duì)照組，添加硫酸亞鐵100mg·kg-1，結(jié)果表明，與D組相比，A、B、C組仔豬日增重分別提高3.18%、2.72%和2.82%（P＞0.05）；料肉比分別降低7.82%（P＜0.05）、 5.87%（P＞0.05）和 6.57%（P＞0.05），A組仔豬的膚色和被毛得到顯著改善，B、C組仔豬膚色有改善，但效果不顯著[19]。

3.1.2 母豬

微量元素氨基酸螯合物生物效價(jià)高，易被吸收，飼喂妊娠和哺乳母豬，能提高母豬繁殖性能，改善母豬體況；通過胎盤和母乳可轉(zhuǎn)移給仔豬，有效防止哺乳仔豬缺鐵性貧血，提高仔豬成活率和日增重。王磊在母豬日糧中添加甘氨酸鐵螯合物，發(fā)現(xiàn)甘氨酸鐵螯合物補(bǔ)血效果顯著，母豬和仔豬貧血癥的發(fā)病率顯著降低，整個(gè)試驗(yàn)期母豬和仔豬都沒有發(fā)生附紅細(xì)胞體病，試驗(yàn)組窩產(chǎn)死仔率和木乃伊胎兒率顯著降低（P＜0.05），且哺乳仔豬生長(zhǎng)率顯著提高（P＜0.05）[20]。吳寧等通過在哺乳母豬日糧中添加蛋白螯合鋅，結(jié)果表明，母豬日糧中添加有機(jī)氨基酸螯合鋅能夠提高仔豬初生重及斷奶重，改善仔豬的斷奶存活率[21]。

3.1.3 生長(zhǎng)豬

在生長(zhǎng)豬中日糧中添加微量元素氨基酸螯合物，能提高其生長(zhǎng)性能和飼料利用率，改善胴體品質(zhì)。尹志明等選用80日齡杜×長(zhǎng)×大三元豬120頭，A組作為對(duì)照組，不用氨基酸螯合鐵、銅、錳、鋅替代基礎(chǔ)日糧的無機(jī)元素，B、C和D組分別用12.5%、25%、37.5%的氨基酸螯合鐵、銅、錳、鋅替代基礎(chǔ)飼糧相應(yīng)無機(jī)元素25%、50%和75%，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，B、C、D組的日增重分別提高10.39%（P＜0.05）、8.36%（P＜0.05）、2.34%（P＞0.05）；料重比分別降低7.09%（P＜0.05）、7.09%（P＜0.05）、1.42%（P＞0.05），在生長(zhǎng)豬日糧中添加微量元素氨基酸螯合物取代部分的無機(jī)微量元素可在很大程度上改善日增重和料重比[22]。

3.2 家禽

3.2.1 肉雞

微量元素氨基酸螯合物可提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率、提高肉雞生長(zhǎng)性能、降低料重比；增強(qiáng)免疫性能，減少腿病發(fā)生率并降低肉雞脛骨軟骨癥發(fā)病率，提高成活率，改善雞肉品質(zhì)，并降低糞中微量元素的排泄量。周桂蓮等在黃羽肉雞日糧中分別添加蛋氨酸鋅30和60mg·kg-1，對(duì)照組不添加，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，全期日增重分別提高1.86%和8.47%，料重比降低3.56%和8.74%，試驗(yàn)組肉雞免疫機(jī)能均得到顯著改善（P＜0.05）[23]。李玉艷選用廣西特快黃雞360只，對(duì)照組基礎(chǔ)飼糧的Fe、Cu、Mn、Zn分別用硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸錳、氧化鋅提供，添加水平分別為Fe 100mg·kg-1、Cu 20mg·kg-1、Mn 120mg·kg-1、Zn 120 mg·kg-1；分別用12.5%、25.0%、37.5%和50.0%的蛋氨酸鰲合鐵、銅、錳、鋅替代基礎(chǔ)飼糧相應(yīng)無機(jī)元素的25%、50%、75%和100%，依次作為試驗(yàn)2、3、4、5組，第6組用50%的蛋氨酸鰲合鐵、銅、錳、鋅替代基礎(chǔ)飼糧中相應(yīng)無機(jī)鹽的50%，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，2、3、4、5、6組1～4周齡的平均日增重分別提高1.71%（P＞0.05）、0.61%（P＞0.05）、6.55%（P＜0.05）、1.71%（P＞0.05）和6.06%（P＜0.05）；1～9周齡，5個(gè)試驗(yàn)組平均日增重與對(duì)照組相比，分別提高0.77%、1.62%、4.28%、0.77%和3.11%，差異均不顯著（P＞0.05）， 料 重 比 分 別 下 降 2.65%（P＜0.05）、1.77%（P＜0.05）、1.33%（P＞0.05）、1.33%（P＞0.05）和0.88%（P＞0.05）；鈣的表觀代謝率分別提高17.15%（P＜0.05）、12.02%（P＞0.05）、18.87%（P＜0.05）、11.82%（P＞0.05）和7.07%（P＞0.05）[24]。王斯佳在艾維茵肉仔雞對(duì)照組飼喂鋅含量為14.97mg·kg-1的半純合基礎(chǔ)日糧，在基礎(chǔ)日糧中分別添加Zn-SO4·7H2O 20、40、60和80mg·kg-1作為試驗(yàn) 1～4組，添加氨基酸螯合鋅（Zn-AA）20、40、60和80 mg·kg-1作為試驗(yàn)5～8組，研究表明，在缺鋅日糧中補(bǔ)充有機(jī)和無機(jī)鋅均能改善肉仔雞的生長(zhǎng)性能和免疫功能，但氨基酸螯合鋅改善肉仔雞免疫功能的效果優(yōu)于無機(jī)鋅，氨基酸螯合鋅對(duì)糖代謝和蛋白質(zhì)代謝的作用更為顯著[25]。陸娟娟也指出，不同水平蛋氨酸螯合物（鐵、銅、鋅、錳）替代相應(yīng)無機(jī)鹽可一定程度提高肉雞的生產(chǎn)性能，改善飼糧養(yǎng)分利用率，并降低糞中微量元素的排泄量，以37.5%的蛋氨酸微量元素螯合物替代飼糧中75%的相應(yīng)無機(jī)微量元素的效果最好[26]。王福明在涼山巖鷹雞基礎(chǔ)日糧中分別添加氨基酸螯合鋅30、60、90、120 mg·kg-1，結(jié)果表明，添加氨基酸螯合鋅不同程度地提高涼山巖鷹雞的生長(zhǎng)速度和飼料利用率，提高胸肌率、腿肌率、脾臟指數(shù)、胸腺指數(shù)、法氏囊指數(shù)和吞噬指數(shù)[27]。

3.2.2 蛋雞

蛋雞飼料中添加微量元素氨基酸螯合物可提高蛋雞產(chǎn)蛋量、降低料蛋比、減少病死率、破蛋率、改善蛋品質(zhì)。屠友金等在羅曼蛋雞基礎(chǔ)日糧中添加硫酸亞鐵80mg·kg-1作為對(duì)照組，試驗(yàn)組分別添加甘氨酸鐵80mg·kg-1、納米硫酸亞鐵80mg·kg-1，結(jié)果表明，甘氨酸鐵與納米硫酸亞鐵組與對(duì)照組的生產(chǎn)性能無顯著差異（P＞0.05），但均有提高；并具有提高蛋中鐵含量的作用，使蛋黃中鐵的沉積量分別提高6.10%（P＞0.05）、43.95%（P＜0.05），蛋白中鐵的沉積量分別提高41.90%（P＜0.05）、72.01%（P＜0.01）[28]。Chowdhury等研究表明，蛋氨酸銅可顯著提高肉仔雞生產(chǎn)性能和飼料轉(zhuǎn)化率（P＜0.05），血清膽固醇質(zhì)量濃度增加，其質(zhì)量濃度與肝銅和肝脂肪呈線性相關(guān)[29]。高峰在伊莎蛋雞基礎(chǔ)日糧中分別添加蛋氨酸鋅、氧化鋅50mg·kg-1，結(jié)果表明，日糧補(bǔ)鋅對(duì)蛋雞產(chǎn)蛋率、蛋殼質(zhì)量及蛋黃鋅含量有提高作用，但未發(fā)現(xiàn)不同鋅源的顯著差異[30]。曲湘勇等在東鄉(xiāng)黑羽綠殼蛋雞基礎(chǔ)日糧中分別添加羥基蛋氨酸鋅和堿式氯化鋅120mg·kg-1（按鋅含量計(jì)），對(duì)照組不添加，結(jié)果表明，日糧中添加羥基蛋氨酸鋅能顯著提高蛋雞產(chǎn)蛋率（P＜0.05），堿式氯化鋅能極顯著提高蛋雞產(chǎn)蛋率（P＜0.01），試驗(yàn)第28天，試驗(yàn)組蛋黃中鋅含量分別提高32.8%（P＜0.01）、32.3%（P＜0.01）[31]。蛋氨酸鋅還可通過改善蛋雞的免疫系統(tǒng)來提高其免疫功能，增強(qiáng)對(duì)疾病的抵抗能力，梁興龍等得出類似的結(jié)論[32]。

3.3 反芻動(dòng)物

微量元素氨基酸螯合物由于穩(wěn)定常數(shù)適中、穩(wěn)定性好，具備良好的過瘤胃性能，既防止了瘤胃微生物對(duì)氨基酸的降解作用，又提供更多的過瘤胃氨基酸和微量元素的利用率，提高反芻動(dòng)物日增重和飼料轉(zhuǎn)化率、提高泌乳牛產(chǎn)奶量，改善酮體品質(zhì)，提高奶牛繁殖性能，降低乳房炎發(fā)病率，降低奶中體細(xì)胞數(shù)量，減少蹄葉炎、軟蹄病、蹄潰瘍等肢體疾病的發(fā)生。黃恒新等指出，氨基酸螯合鋅可提高奶牛的繁殖性能，飼料中添加蛋白鋅具有調(diào)節(jié)體內(nèi)酶和激素活性的功能，在種公牛日糧中添加蛋白鋅可顯著提高精液的質(zhì)量和精子活力，從而提高受孕率（P＜0.05）[33]。Spears等報(bào)道，以蛋白鋅鹽形式添加鋅25mg·kg-1的公牛比飼喂氧化鋅的公牛胴體質(zhì)量和屠宰率更高[34]。Ashmead等分別在硫酸銅、氨基酸絡(luò)合銅和氨基酸螯合銅3種銅源的安格斯閹牛日糧中添加過量鉬、硫和鐵，通過分析肝及血清中的銅含量和銅藍(lán)蛋白含量，結(jié)果表明，開始3種銅源日糧均受頡頏劑的影響，但一段時(shí)間后只有氨基酸螯合物能夠克服這種影響，提供更多有效利用的銅；在高產(chǎn)荷斯坦奶牛日糧中添加復(fù)合金屬氨基酸螯合物較添加無機(jī)金屬離子，能顯著提高產(chǎn)奶量（P＜0.05）[35]。

4 小 結(jié)

微量元素氨基酸螯合物具有生物利用率高、能提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、提高機(jī)體免疫力、抗病抗應(yīng)激、減少維生素的破壞，降低環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在一定的問題，集中表現(xiàn)為氨基酸螯合物生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工藝要求嚴(yán)格；價(jià)格過高，如何簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，降低成本，進(jìn)而加大推廣范圍；產(chǎn)品螯合率和穩(wěn)定性的檢測(cè)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；微量元素氨基酸螯合物在動(dòng)物體內(nèi)的作用機(jī)制及代謝途徑仍需有待進(jìn)一步探索；微量元素氨基酸螯合物與無機(jī)微量元素合搭配使用的比例。

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