微量元素研究進展

范覺鑫，劉志強，田 雯，張 穎，江書忠

（湖南九鼎科技（集團）有限公司，長沙 425000）

微量元素是動物維持生命和生產必不可少的營養素之一，在動物飼料中含量雖少，但其作用大，不能被其他的營養元素所替代。微量元素在動物體內主要通過酶、功能蛋白等發揮作用，直接或間接地參與機體幾乎所有的生理和生化過程，與動物生長、健康等密切相關，因而微量元素的缺乏與過量都會對畜禽的代謝、健康和生產帶來不良影響。

半個世紀以來，微量元素營養經歷了3個發展階段。第1 代產品即無機鹽類添加劑，如硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅等，無機微量元素以其價格低廉，經濟效益明顯而受到養殖者的親睞；第2代產品為一些簡單的有機酸鹽如檸檬酸亞鐵、富馬酸鋅、乳酸鎂等，但以上兩類產品均存在吸收利用率差的缺陷，因此不能充分滿足動物體生長的需求。隨著飼料科學的發展，新型氨基酸微量元素螯合物作為第3代微量元素產品投入使用，具有良好的生物化學穩定性，且生物學效價明顯高于無機礦物鹽，目前已成為一種較為理想的飼料添加劑，且越來越被生產實踐所接受[1]。

1 無機微量元素存在的問題

1.1 無機微量元素對飼料品質及消化利用率的影響

以無機鹽形式存在的微量元素在動物體內的生物利用率受到多種因素的影響，包括脂類、蛋白質、纖維、草酸、植酸、氧化物等。金屬離子作為氧化物，能催化飼料產品中脂類氧化，使飼料中的油脂氧化酸敗、變質，在影響飼料適口性的同時，也降低飼料中油脂的消化率，進而降低飼料的消化吸收率；能加速飼料產品（特別是預混料產品）中維生素的氧化損失，使飼料產品中的維生素效價降低，不能實現畜禽最大的生長性能，甚至出現維生素缺乏癥。另外，金屬離子能與植物飼料原料中的草酸、植酸等反應，形成高度穩定的草酸鹽、植酸鹽，從而降低微量元素的生物學利用率。

1.2 無機微量元素對環境破壞的影響

飼料中過量的微量元素隨畜禽糞便排出體外，致使這些糞便與其他有機肥混合使用，會逐漸形成重金屬污染[2]。豬糞中銅、鋅、砷等具有較高活性的元素在很大程度上會在土壤中富集，經食物鏈對人類健康產生影響。薄錄吉等對21 省市規模化豬場糞便和11 省市豬飼料重金屬濃度數據進行統計分析，發現飼料樣本中銅含量超標占100%，超標倍數為13.2～49.0[3]。由此可見，飼料高銅添加現象普遍存在。在對某地區19 個規模豬場的育肥豬、保育豬及斷奶仔豬的飼料和糞便隨機抽樣檢測發現，飼料及糞便中鋅含量均超出國家標準[4]。因此，尋找生物學利用率高的微量元素產品已成為環保的新需求。

2 微量元素需要量

微量元素的需要量很難確定，大多數是NRC標準最低需要量，在實際生產中不能完全滿足動物生長的需要。趙艷平對比了仔豬微量元素實際添加量和權威機構的推薦水平，發現NRC 標準顯著低于典型商業飼料和豬營養指南（2010）的推薦水平，主要是因為在微量元素較低水平的情況下，仔豬不會出現微量元素缺乏癥，但在生豬養殖過程中，難以實現仔豬最大的生長性能，且各類型微量元素產品的生物學利用率差異大，飼喂效果受到原材料的種類和數量、日糧的加工、儲存和環境條件及所含其他微量元素種類和含量的影響[5]。

3 有機微量元素

3.1 有機微量元素種類

近年來，國內外對有機微量元素進行了大量的研究。有機微量元素是微量元素的無機鹽與有機配位體反應，形成的產物的總稱，包括金屬特定氨基酸絡合物、金屬氨基酸絡合物、金屬氨基酸螯合物、金屬蛋白鹽和多糖復合物等[6]。

3.2 有機微量元素的吸收機制

在生物體內，金屬離子絕大部分是以螯合物的形式存在，如血紅素、葉綠素、VB12等，分別是鐵、鎂、鈷的螯合物。微量元素氨基酸螯合物可為動物機體提供必需的微量元素，也與動物體內很多蛋白質的中間產物結構類似，因此可以減少很多生化過程，吸收快，生物利用率更高，從而表現出優于無機鹽和簡單有機鹽的營養特點[7]。

3.3 有機微量元素存在的問題

3.3.1 使用效果問題

大量研究發現，并非所有的有機錳、有機鋅和有機鐵對肉雞都優于其無機形態。羅緒剛對銅、鋅、鐵、錳等有機微量元素生物學活性進行了65 次試驗，結果表明，與無機微量元素相比，有機微量元素效果優于無機微量元素的結果有19次，占29%；兩者結果相近的結果有41 次，占63%；有機微量元素效果低于無機微量元素的結果有5 次，占8%，造成這些結果的因素有：有機微量元素產品的質量（絡合率與絡合強度）、評價指標、飼糧組成、標準參照物、添加水平、動物種類及機體狀況等[8]。有機微量元素的生物學利用率或有效性與其絡（螯）合強度密切相關，其絡（螯）合強度是決定有機微量元素產品品質及對動物生物學有效性的關鍵指標。

3.3.2 使用成本問題

無機微量元素的單價低，同一添加水平下的使用成本較低。不同有機微量元素的成本差異較大，簡單的有機酸鹽成本略高于無機微量元素的單價成本，但使用效果也差異不大；單一氨基酸鹽的成本居中，氨基酸單一金屬離子螯合產品、蛋白鹽產品的成本較高，養殖端的使用成本普遍高于無機微量元素的使用成本，這也限制了有機微量元素產品在畜禽飼料中的使用。

3.3.3 品質控制標準問題

由于有機微量元素的絡（螯）合強度是決定其產品品質和對動物生物學有效性的關鍵指標，因此，正確評價有機微量元素的絡（螯）合強度至關重要。絡（螯）合率是有機微量元素產品中絡合元素或螯合元素占總元素的百分比。絡（螯）合強度是指有機微量元素中金屬離子與有機配位體形成絡（螯）和鍵的強度或穩定程度。羅緒剛實驗室的發現，絡（螯）合率的測定困難而復雜，且很不穩定，在實驗室的檢測中，簡單的化學方法只能作定性分析，例如顏色反應、顯微鏡檢測等，理化分析如紅外光譜、質譜分析、熱重分析、X-ray單品粉末衍射等，在普通飼料公司的化驗室不具備檢測條件，只能將樣品送第三方或權威機分析測試，因此，對有機微量元素的批次間品質控制存在難度[6]。

3.3.4 生物學利用率評估難的問題

有機微量元素生物學利用率的評估主要以動物試驗評估方法進行。微量元素的種類較多，各種微量元素間還存在一定程度的協同、頡頏作用，各產品適宜的添加范圍較大，因此，方案的設計較為復雜，難以形成確定性結論。

4 未來發展方向

有機微量元素的出現已有30 余年的歷史，有部分研究結果證實其對動物的生產性能有良好的作用，且生物學利用率比無機微量元素更高，在動物飼料產品中的添加水平比無機微量元素低，有利于動物生產性能的提高和環境保護。近年有機微量元素在動物生產中使用也出現了一些問題，主要是生產工藝相對復雜，產品質量標準及檢測方法還不成熟，使用成本較高，限制其在畜禽生產中的應用。

綜上所述，在今后的研究和使用中，有機微量元素的生物學效價、營養功能需要有更明確、精準的方法進行評估，生產工藝的改進和完善，產品質量標準及檢測方法還需規范且成熟，才能準確評估出各類型有機微量元素的效價差異，指導畜禽養殖生產。