氨基酸微量元素螯合物在水產養殖動物上的應用研究進展

郭 勇，胡 毅，鐘 蕾，陳開健，石 勇，柳遠香

(湖南農業大學動物科學技術學院，湖南省特色水產資源利用工程技術研究中心，湖南 長沙 410128)

近年來，隨著我國水產養殖業的迅速發展，植物蛋白在水產飼料中使用的比例越來越高。但植物蛋白中存在的抗營養因子如磷酸根、磷酸氫根、植酸根、草酸根離子等，易與無機微量元素形成難溶化合物(倪可德，1996)。長期以來，飼料中的微量元素主要以無機形式添加，而無機微量元素易與飼料中的植酸等結合，會降低微量元素的生物學有效性，致使水產飼料生產中超量添加無機微量元素，給水產動物帶來應激以及危害健康等問題，同時還會對環境造成污染(胡凱等，2019)。因此，具有化學結構穩定、吸收利用率高、適口性好、減少環境污染、維持機體內環境穩定等特點的氨基酸微量元素螯合物是當前水產飼料微量元素添加劑研究的重要方向，無論在經濟效益還是可持續發展上都具有重要意義。

一、氨基酸微量元素螯合物的吸收機理

氨基酸微量元素螯合物是可溶性金屬鹽的某個金屬離子與氨基酸以共價鍵結合而成，1個中心離子可與多個氨基酸配位體的2個配位原子間隔2個或3個以上原子形成多環螯合物，環數越多，則螯合物的穩定性越好(AAFCO，2008)。微量元素的吸收率往往是限制其應用的主要因素。在魚的消化過程中，飼料中無機微量元素的金屬離子在腸道內被釋放，并與腸道中其他飼料成分重新結合，形成不溶性復合物而排出體外，減少了微量元素在小腸中的吸收。而氨基酸微量元素螯合物在腸道中可利用多肽和氨基酸的吸收機制而被吸收(AshmeadHD等，1985)。螯合物或螯合物中的微量元素處于化學惰性狀態，微量元素狀態更穩定，不受物理、化學因素的影響，也不受植酸等飼料成分的負面影響(Fairweather-TaitSJ等，1996)。此外，氨基酸微量元素在一定的pH條件下分子內電荷保持電中性。因此，微量元素螯合物通過腸黏膜能完整地被吸收，穿過腸黏膜、細胞膜進入血漿(PowerR等，2001)。氨基酸微量元素的穩定性足以使金屬離子釋放并轉移到魚的生物系統中(HynesMJ等，1995)。因此，利用氨基酸吸收機制的微量元素能被有效地吸收并循環到靶組織中(PowerR等，2001)。

二、氨基酸微量元素螯合物的特點

1.化學結構穩定，吸收利用率高 氨基酸微量元素螯合物獨特的螯合結構，使分子內電荷趨于中性，從而使金屬元素不易與水產動物體內的磷酸、植酸等形成不溶化合物，并阻止不溶性膠體的吸附作用，具有較好的化學穩定性(王鐸等，2021；肖偉平等，2008)；使金屬微量元素穩定到達吸收部位，并且能夠長期維持穩定性，保障金屬微量元素順利進入作用區域，提高動物機體對微量元素的利用效率(黃金昌等，2014)。

2.生物學效價高 生物學效價是指動物利用的營養素占吸收營養素的比例(黃金昌等，2014)。無機微量元素及簡單的有機微量元素在被水產動物攝入后，微量元素作為動物體必需的營養物質需要與輔助因子結合形成螯合物后才能發揮功效。氨基酸微量元素螯合物生物學效價高，與無機元素相比，能夠消耗更少的能量帶來更高的吸收效率(金月等，2011；沈紹新等，2009)。

3.適口性好，減少環境污染 研究表明，無機微量元素本身具有特殊的氣味，可能會影響飼料的適口性，降低動物的攝食率，而氨基酸微量元素螯合物融氨基酸與微量元素于一體，含有大量氨基酸，具有獨特的鮮香味，對水產動物有誘食作用，彌補了無機微量元素適口性差的問題(黃金昌等，2014；沈紹新等，2009)。飼料中無機微量元素在水產動物體內的吸收率一般在2%～10%，這導致大多數金屬微量元素隨著糞便排泄到養殖水體中，對水體造成污染；而氨基酸微量元素螯合物由于其吸收利用率高，糞便中微量元素殘留量大幅度減少，從而減少了微量元素對養殖水體的污染(黃金昌等，2014；李玉艷等，2008)。

4.提高免疫力，增強抗應激力 氨基酸微量元素螯合物分子結構特殊，進入水產動物體內后能提高水產動物機體細胞免疫和體液免疫力(王鐸等，2021；金月等，2011)，并有效提高水產動物體內代謝酶活性，提高蛋白質與維生素的吸收利用率。此外，氨基酸微量元素螯合物能降低水產動物應激反應(王鐸等，2021；沈紹新等，2009)。

5.維持機體內環境的穩定 部分無機微量元素進入動物體內后會改變腸道pH，破壞體內酸堿平衡，進一步誘導機體產生應激反應，而微量元素與氨基酸螯合會形成緩沖體系，通過調節內部組織的酸堿度來干預緩沖體系，維持金屬離子的濃度(金月等，2011)。此外，微量元素與氨基酸的結合不會對機體產生較大刺激，能夠促進動物體對營養物質的攝食和吸收(黃金昌等，2014；沈紹新等，2009)。

三、氨基酸微量元素螯合物在水產養殖動物上的應用

1.氨基酸微量元素螯合物對水產養殖動物生長的影響 有研究表明，氨基酸微量元素螯合物具有促進動物生長作用。氨基酸微量元素螯合物獨特的化學結構使其很容易在腸道中被吸收，并被直接輸送到細胞中，從而改善動物體的生長性能(Wang等，2010)。同時氨基酸微量元素螯合物作為一種生長促進劑能有效提高養殖動物增重率，并降低飼料系數(Apines-AmarMJS等，2004)。Adrián等(2012)在對虹鱒飼料中添加氨基酸微量元素螯合物試驗表明，氨基酸微量元素螯合物可以有效提高魚體生長率和飼料利用率。韓慶等(2008)在黃顙魚研究中的試驗結果表明，與100%添加無機微量元素組相比，100%添加復合氨基酸微量元素螯合物組的黃顙魚增重率提高了16.86%。在虹鱒研究中的結果表明，在飼料中添加50%氨基酸微量元素螯合物與添加100%無機微量元素相比無顯著差異，并有魚增重率升高的趨勢(Apines-AmarMJS等，2004)。此外，在歐洲鰉(MohseniM，等，2021)、尼羅羅非魚(NguyenL等，2019)、南美白對蝦(Yuan等，2019)、異育銀鯽(羅莉等，2006)、中華倒刺鲃(KumarN等，2017)等水產動物上有類似的作用。

2.氨基酸微量元素螯合物對水產養殖動物抗氧化能力的影響 微量元素是影響魚的抗氧化能力和脂質過氧化的重要因子(KumarN等，2017)。氨基酸微量元素螯合物結構穩定，更有利于改善魚的抗氧化功能(Zhang等，2016)。MohseniM等(2021)對歐洲鰉的試驗結果表明，蛋氨酸鋅能提高谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶和谷胱甘肽巰基轉移酶的活性，并在蛋氨酸鋅添加量60毫克/千克時達到最高水平。殷彬等(2019)對珍珠龍膽石斑魚幼魚的試驗表明，與硫酸錳相比，甘氨酸錳與羥基蛋氨酸錳能通過提高錳超氧化物歧化酶活力而增強機體對脂質過氧化產物的清除能力。郭鑫偉等(2020)對珍珠龍膽石斑魚幼魚的試驗表明，羥基蛋氨酸鐵能有效降低肝臟丙二醛含量，并提高機體抗氧化酶活性。此外，氨基酸微量元素螯合物能有效提高奧尼羅非魚(趙紅霞等，2009)、斜帶石斑魚(聶家全等，2015)、凡納濱對蝦(Yuan等，2018)、鯉魚(Liang等，2020)等水產動物的抗氧化酶活性。

3.氨基酸微量元素螯合物對水產養殖動物腸道健康的影響 腸道是水產動物吸收營養物質的主要部位(郭鑫偉等，2020)。氨基酸微量元素螯合物能改善腸道形態、提高吸收能力、維護腸道健康(KatouliM等，1999)。有研究表明，在飼料中添加羥基蛋氨酸銅和甘氨酸銅能提高珍珠龍膽石斑魚中腸、后腸的皺襞高度、肌層厚度和皺襞寬度，表明氨基酸銅對腸道組織結構有積極的改善作用(郭鑫偉等，2019)。PierriBS等(2021)研究表明，在尼羅羅非魚飼料中添加氨基酸微量元素螯合物的劑量直接影響腸道形態，并在添加量為50%和75%時，對皺褶的長度和寬度有正向影響。此外，在飼料中添加0.25%礦物鈣或鈉螯合的有機丙酸鹽能改善克林雷氏鲇的腸道微生物組成和腸道健康(PereiraSA等，2019)。

四、小結與討論

氨基酸微量元素螯合物的優勢在水產動物養殖中得到證實，但與無機微量元素相比，氨基酸微量元素螯合物的生產工藝復雜、價格偏高，使得其推廣應用受到限制。因此，需要不斷改進生產工藝，以降低加工成本。目前，氨基酸微量元素螯合物在水產動物中的應用研究主要集中在生長性能方面，關于其吸收機制研究報道較少，還需進行深入研究。水產養殖動物種類繁多，不同水產動物對微量元素吸收利用率是不同的，因此，應加強不同水產動物飼料的具體添加水平研究，從而推動水產養殖業健康高速發展。