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摘要綜述了微量元素氨基酸螯合物的生物作用及吸收代謝機(jī)理、幾種常用氨基酸螯合物及其應(yīng)用效果、微量元素氨基酸螯合物的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞微量元素；氨基酸螯合物；研究進(jìn)展；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)Q517文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1007-5739（2008）14-0200-02

微量元素氨基酸螯合物是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展較快的第3代新型微量元素添加劑，它是動(dòng)物生長(zhǎng)的必需微量元素金屬離子與氨基酸反應(yīng)生成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配位化合物或螯合物。由于其接近于動(dòng)物體內(nèi)的天然形態(tài)的微量元素補(bǔ)充劑，且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的生物學(xué)效價(jià)、溶解性較高、易消化吸收、抗干擾以及無(wú)刺激、無(wú)毒害等特點(diǎn)，目前被認(rèn)為是一種較理想的添加劑，已在畜牧業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。本文就微量元素氨基酸螯合物的特性和應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1微量元素氨基酸螯合物的基本結(jié)構(gòu)

螯合物是指1個(gè)或多個(gè)配位基團(tuán)與金屬離子之間的配位反應(yīng)所形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物，金屬氨基酸螯合物是可溶性金屬鹽的金屬離子與氨基酸以一定數(shù)量的摩爾比（通常為1∶1~3）共價(jià)化合的產(chǎn)物。氨基酸的氨基和羧基與金屬微量元素離子螯合，是以氧和氮作配位原子，配位體2個(gè)配位原子之間相隔2個(gè)或3個(gè)以上原子與中心金屬離子共同形成螯合環(huán)。螯合環(huán)的形成導(dǎo)致螯合離子比非螯合離子在水溶液中穩(wěn)定性提高。水解氨基酸螯合物的平均分子量為150，如果分子量大于800，則螯合物在腸道內(nèi)不經(jīng)水解不能直接穿越細(xì)胞膜而被吸收[1]。

2微量元素氨基酸螯合物的生物作用

2.1提高微量元素的生物利用率

無(wú)機(jī)鹽形式的微量元素，其利用率易受pH值、纖維、草酸、維生素、磷酸及植酸等的影響，而氨基酸螯合物形式的微量元素由于其化學(xué)性能穩(wěn)定，分子內(nèi)電荷趨于中性，在體內(nèi)pH值環(huán)境下，可有效防止微量元素離子形成不溶解的化合物，或防止其被吸附在有礙元素吸收的不溶解膠體上，因而有利于機(jī)體吸收。大量研究表明，經(jīng)氨基酸螯合的微量元素吸收率是無(wú)機(jī)微量元素的2～6倍。同時(shí)螯合元素可有效避免在飼料中添加過(guò)多的無(wú)機(jī)元素所帶來(lái)的中毒及浪費(fèi)現(xiàn)象，并在機(jī)體需要時(shí)它可有效地釋放出來(lái)，以滿足機(jī)體需要。

另外動(dòng)物對(duì)氨基酸螯合物的分子量限制較寬，一般情況下分子量低于800的均有利于通過(guò)腸道黏膜，同時(shí)氨基酸螯合物是一種接近自然界的鹽的形式存在，在機(jī)體環(huán)境條件下溶解性好，可借助肽或氨基酸的吸收途徑，而不必先同其他物質(zhì)結(jié)合，因而它比無(wú)機(jī)的吸收要快30%左右。

2.2維持體內(nèi)恒定的環(huán)境

添加無(wú)機(jī)鹽、簡(jiǎn)單有機(jī)鹽形式的微量元素會(huì)影響機(jī)體腸道內(nèi)的pH值和體內(nèi)酸堿平衡，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良的刺激作用；而金屬離子和有機(jī)配位體的反應(yīng)則形成了一個(gè)緩沖體系，機(jī)體通過(guò)控制腸道及組織中pH值來(lái)控制緩沖體系的反應(yīng)，保證金屬離子濃度的恒定。另外，氨基酸螯合物為機(jī)體正常中間產(chǎn)物，很少對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良刺激，有利于動(dòng)物采食和胃腸的吸收，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。

2.3增強(qiáng)免疫力

有機(jī)微量元素接近于酶的天然形態(tài)而有利于酶的吸收，被吸收的形態(tài)更容易被機(jī)體結(jié)合到自身的生物學(xué)組分中，由此可加強(qiáng)動(dòng)物體內(nèi)酶的激活與產(chǎn)生，提高蛋白質(zhì)、脂肪和維生素的利用率。

2.4減少抗?fàn)I養(yǎng)因子

一般的無(wú)機(jī)微量元素適口性較差，有機(jī)微量元素克服了這方面的缺陷，它具有氨基酸特有的氣味，使動(dòng)物易于接收，減少抗?fàn)I養(yǎng)因子[2，3]。

3氨基酸螯合物吸收代謝的機(jī)理

氨基酸螯合物對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生效應(yīng)作用機(jī)理的研究尚處于探討階段，現(xiàn)在一般認(rèn)為，絡(luò)合強(qiáng)度適宜的有機(jī)微量元素螯合物進(jìn)入消化道后，可以避免腸腔中拮抗因子及其他影響因子對(duì)礦物元素的沉淀或吸附作用，直接到達(dá)小腸，并在吸收位點(diǎn)處發(fā)生水解，其中的金屬以離子形式進(jìn)入腸上皮細(xì)胞并吸收入血。因此，進(jìn)入體內(nèi)的微量元素增加。這種理論強(qiáng)調(diào)的是適宜穩(wěn)定常數(shù)的有機(jī)微量元素在消化道內(nèi)的狀態(tài)與無(wú)機(jī)微量元素不同，其生物學(xué)活性高的主要原因是有機(jī)微量元素到達(dá)吸收部位并被吸收進(jìn)入血漿的量比無(wú)機(jī)形態(tài)的多[3]。

4微量元素氨基酸螯合物的制備

微量元素氨基酸螯合物可由2種方式合成，1種是由可溶性金屬鹽與氨基酸螯合而成，金屬和氨基酸可以是單一的也可以是復(fù)合的；另一種是可溶性鹽與氨基酸可水解蛋白螯合而成，稱為金屬蛋白鹽。由于相對(duì)復(fù)合氨基酸螯合物和金屬蛋白鹽而言，單一氨基酸螯合物價(jià)格昂貴且生物學(xué)活性專一，應(yīng)用范圍也窄。所以現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外的研究方向多偏重于后者，也可以說(shuō)金屬蛋白鹽是今后微量元素氨基酸螯合物產(chǎn)生的一個(gè)方向。在我國(guó)蛋白質(zhì)水解抽取螯合鹽常用的方法有4種：酶解法、酸解法、酸堿水解法和綜合利用法，其中酸堿水解法是目前常用的方法[2]。

5幾種常用的氨基酸螯合物

5.1氨基酸螯合銅

銅是動(dòng)物的必需微量元素之一，銅是血漿蛋白、超氧化物歧化酶、賴氨酸氧化酶、酪氨酸氧化酶的組成成分，在體內(nèi)發(fā)揮重要功能。研究表明，在日糧中添加200mg/kg氨基酸螯合形式的銅，效果優(yōu)于同劑量的硫酸銅，賴氨酸銅與蛋氨酸銅對(duì)雞的生物學(xué)利用率為硫酸銅的110%～120%與88%～96%，能促進(jìn)生長(zhǎng)肥育豬增重和改善飼糧轉(zhuǎn)化率，且育肥前期優(yōu)于后期，肝脾中銅含量也升高。

5.2氨基酸螯合鐵

動(dòng)物體內(nèi)的鐵約有60%～70%存在于血紅素中，而血紅蛋白是動(dòng)物體內(nèi)運(yùn)輸氧及二氧化碳的主要載體。其他的鐵存在于鐵蛋白、細(xì)胞色素和多種酶中而發(fā)揮重要生理作用。不同來(lái)源鐵的生物有效性差別很大。日糧中VC、果膠、植酸和其他礦物元素都會(huì)影響鐵的生物有效性。研究表明，與添加同劑量FeSO4比較，添加復(fù)合氨基酸螯合物顯著提高了紅細(xì)胞壓積、血紅蛋白水平和血漿鐵水平，肝、脾的鐵血黃素和鐵蛋白含量以及肌肉中總鐵含量、血紅素鐵濃度均顯著提高。

5.3氨基酸螯合鉻

鉻是畜禽的一種必需微量元素，在生命活動(dòng)中起著極為重要的作用。鉻在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的研究表明，鉻能促進(jìn)生長(zhǎng)、改善胴體品質(zhì)與肉質(zhì)、增強(qiáng)免疫功能、改善動(dòng)物應(yīng)激狀態(tài)、提高母豬繁殖性能和調(diào)控體內(nèi)的激素代謝水平。目前研究較多的鉻為甘氨酸鉻，結(jié)果表明，甘氨酸鉻使肉雞仔采食量、日增重與飼料轉(zhuǎn)化率都有提高，腹脂率降低，對(duì)粗蛋白和粗脂肪的表觀代謝率都提高在10%左右。

5.4氨基酸螯合鋅

鋅是動(dòng)物必需微量元素之一。鋅的功能包括維持上皮組織的完整性、參與細(xì)胞膜的復(fù)制、加速傷口的愈合和減少皮膚病變。另外，鋅在體液免疫和細(xì)胞免疫中也發(fā)揮重要作用。研究表明，氨基酸鋅對(duì)雛雞的生物學(xué)效應(yīng)由高到低依次為蛋氨酸鋅>EDTA螯合鋅>硫酸鋅，螯合鋅表現(xiàn)出明顯的抗植酸和抗高鈣效應(yīng)[1，4]。

6氨基酸螯合物在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用效果

6.1氨基酸螯合物在養(yǎng)牛中的應(yīng)用效果

大量研究發(fā)現(xiàn)，犢牛和雜種肥育牛飼喂蛋氨酸鋅和蛋氨酸錳后，生長(zhǎng)率顯著提高，母牛受胎率提高15%，犢牛斷奶體重提高5%，蛋氨酸鋅可降低放牧母牛腐蹄病的發(fā)生。

給奶牛飼喂微量元素氨基酸螯合物可增加奶牛泌乳量，減少疾病發(fā)生。試驗(yàn)表明，補(bǔ)充氨基酸螯合物（鐵、錳、銅、鋅等）的青年母牛，其腺周纖維化比例明顯低于對(duì)照青年母牛，卵巢機(jī)能改善，胚胎死亡率降低。在奶牛飼料中加入鋅后測(cè)其表現(xiàn)吸收率，根據(jù)產(chǎn)奶量以及奶中鋅含量，蛋氨酸鋅的添加量以20mg/kg左右為宜。

6.2氨基酸螯合物在養(yǎng)魚(yú)中的應(yīng)用效果

微量元素氨基酸螯合物是適合魚(yú)類營(yíng)養(yǎng)需要的理想營(yíng)養(yǎng)添加劑，它對(duì)于促進(jìn)魚(yú)類生長(zhǎng)、提高飼料轉(zhuǎn)化率和魚(yú)的成活率具有顯著效果。研究表明，用微量元素氨基酸螯合物養(yǎng)魚(yú)與無(wú)機(jī)飼料對(duì)比，增生重量提高18%左右，餌料系數(shù)改善9%左右，元素的吸收率提高25%左右。

6.3氨基酸螯合物在養(yǎng)豬中的應(yīng)用與效果

仔豬貧血癥是養(yǎng)殖業(yè)中急待解決的一大難題，仔豬每天需要7mg鐵，而母乳中只能提供1mg，通常仔豬在產(chǎn)后第40天即出現(xiàn)貧血癥，導(dǎo)致黃白痢，死亡率高，增重慢。給母豬飼喂氨基酸螯合鐵，通過(guò)胎盤(pán)和母乳向仔豬轉(zhuǎn)移，從而防止乳仔豬缺鐵性貧血。研究表明，在母豬產(chǎn)前2周、產(chǎn)后3周采食甘氨酸鐵的口糧（含鐵150mg/kg），仔豬生后不補(bǔ)任何鐵劑，可獲得與肌肉注射右旋糖苷鐵相同的增重和預(yù)防貧血效果。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，母豬日糧中用蛋氨酸螯合鐵替代硫酸亞鐵，母豬首次配種受胎率平均提高7.2%，胎產(chǎn)活仔數(shù)增加0.73頭，死胎率降低2.1%，斷奶至產(chǎn)后發(fā)情配種的間隔時(shí)間平均縮短1.35d。

6.4氨基酸螯合物在養(yǎng)雞中的應(yīng)用效果

用氨基酸微量元素螯合物飼喂蛋雞，可明顯提高產(chǎn)蛋率，增大蛋重，改善蛋的品質(zhì)。對(duì)飼喂氨基酸螯合物的產(chǎn)蛋雞下的雞蛋進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其蛋殼結(jié)構(gòu)比無(wú)機(jī)鹽組緊密，蛋黃中微量元素含量高于無(wú)機(jī)鹽組，其中鐵含量是無(wú)機(jī)鹽組的122%。這不僅能使破蛋率下降5%，而且無(wú)疑是生產(chǎn)高營(yíng)養(yǎng)蛋的一個(gè)好方法。

飼料中添加氨基酸螯合物，可促進(jìn)肉雞生長(zhǎng)，降低飼料消耗，提高飼料轉(zhuǎn)化率，并且能降低雞的軟腿病和臀結(jié)痂等皮膚病。用氨基酸螯合錳、鋅替代無(wú)機(jī)硫酸鹽飼喂肉仔雞，可使日增重提高6.6%，飼料消耗降低5.7%，腿病發(fā)生率降低9.94個(gè)百分點(diǎn)[4，5]。

7氨基酸螯合物毒理學(xué)

氨基酸螯合物毒理學(xué)研究表明，CuSO4和FeSO4對(duì)大鼠的半致死量LD50分別為117mg/kg和319mg/kg，而氨基酸螯合銅與氨基酸螯合鐵的LD50分別為235mg/kg和825mg/kg。氨基酸螯合物對(duì)大鼠的毒性約為相應(yīng)硫酸鹽的1/3~1/2。而氨基酸螯合鋅、錳和鉻的LD50比相應(yīng)的無(wú)機(jī)鹽小得多[5]。

8影響微量元素氨基酸螯合物作用效果的因素

8.1添加水平

添加的水平從15~5000mg/kg范圍不等，從而導(dǎo)致了在生物學(xué)利用率結(jié)果上產(chǎn)生較大的變異性。而在高劑量水平，螯合物在不同組織中的代謝與沉淀可能會(huì)達(dá)到其飽和點(diǎn)，從而使得相應(yīng)敏感指標(biāo)對(duì)超水平的補(bǔ)充變得不太敏感，即使不同，最終也顯示相同的利用率。較為合適的方法是先確定動(dòng)物相應(yīng)的敏感指標(biāo)對(duì)添加水平的反應(yīng)曲線，然后在拐點(diǎn)以下的有效添加水平內(nèi)進(jìn)行。

8.2動(dòng)物種類

總體來(lái)看，氨基酸螯合物對(duì)單胃動(dòng)物與禽類的作用效果好于反芻動(dòng)物。另外，與動(dòng)物的生長(zhǎng)階段也有關(guān)，即對(duì)幼齡動(dòng)物比成年動(dòng)物的作用效果好。

8.3檢測(cè)指標(biāo)

對(duì)于氨基酸螯合物，其生物利用率與所測(cè)的指標(biāo)有關(guān)，如生長(zhǎng)性能、掌骨、尾脊骨、脛骨及血漿與組織（肝、腎）中的濃度等。相對(duì)而言，對(duì)于鋅、銅、鐵和錳，評(píng)價(jià)其利用率的指標(biāo)分別以骨鋅、膽汁銅、血紅蛋白和骨錳為宜。

8.4日糧類型

含植酸與纖維相對(duì)高的日糧，氨基酸螯合物相對(duì)無(wú)機(jī)鹽的優(yōu)勢(shì)要大得多。這是因?yàn)榘被狎衔锟杀苊馊占Z中的植酸與纖維對(duì)于游離金屬離子吸收所造成的負(fù)面影響[3，6]。

9國(guó)內(nèi)外開(kāi)展微量元素氨基酸螯合物的研究與應(yīng)用慨況

隨著研究日漸深入，人們對(duì)氨基酸螯合物的營(yíng)養(yǎng)作用和代謝方式的認(rèn)識(shí)也不斷提高。由于畜牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展導(dǎo)致飼料添加劑的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外關(guān)于螯合物的研究報(bào)道也與日俱增。1989年美國(guó)飼料監(jiān)察局的官方出版物中，載入了多種金屬元素氨基酸螯合物以及被稱為“金屬元素蛋白鹽”的復(fù)合物。美國(guó)Albion公司、Zinpro公司和Alltech公司也有各種商品微量元素螯合物投放市場(chǎng)。各高等院校和研究機(jī)構(gòu)陸續(xù)發(fā)表不少文章。

我國(guó)東北農(nóng)業(yè)大學(xué)騰冰等20世紀(jì)80年代末在實(shí)驗(yàn)室合成并制備了高純度蛋氨酸螯合鋅（Ⅱ），并通過(guò)紅外分析證實(shí)其結(jié)構(gòu)為螯合物。閻立新等在有關(guān)蛋氨酸螯合鋅對(duì)雛雞的營(yíng)養(yǎng)效果的學(xué)位論文中，論證了各種鋅源的綜合平均相對(duì)生物效價(jià)。螯合鋅在鋅的利用方面明顯優(yōu)于硫酸鋅。表現(xiàn)出顯著的抗植酸和高鈣的不良影響。以雛雞血清堿性磷酸酶活性和脛骨、翼羽的鋅濃度以及食入鋅沉積率為判斷指標(biāo)，蛋氨酸螯合鋅都顯著優(yōu)于硫酸鋅。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，我國(guó)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料界對(duì)微量元素氨基酸螯合物的興趣明顯升溫，發(fā)表了許多綜述和翻譯文章，介紹微量元素氨基酸螯合物的飼料和營(yíng)養(yǎng)功效。也有自行合成螯合物或申請(qǐng)專利，或提供材料用于動(dòng)物試驗(yàn)。哈爾濱、無(wú)錫、西安、廣州、上海、成都、長(zhǎng)沙等地都有規(guī)模不同的企業(yè)先后上馬，生產(chǎn)出各種螯合物產(chǎn)品投放飼料添加劑市場(chǎng)。隨著我國(guó)加入WTO，飼用螯合物行業(yè)也面臨與外國(guó)同行的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題[5，6]。

10微量元素氨基酸螯合物的發(fā)展趨勢(shì)

從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)角度看，氨基酸螯合物的生產(chǎn)只有同蛋白質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用結(jié)合才有可能。為了保證一定的螯合穩(wěn)定性，必須達(dá)到一定的配位比（配體氨基酸或肽和金屬的摩爾比），單個(gè)微量元素必須結(jié)合上若干個(gè)分子量較大的氨基酸或肽，以微量元素有效量計(jì)成本必然大幅增加。但把配體氨基酸或肽作為蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)源計(jì)入飼料配方，則微量元素成本的增加可以忽略，并可以達(dá)到“1+1＞2”的效果，即蛋白質(zhì)和微量元素的生物利用率都得到顯著提高

從國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)看，微量元素氨基酸螯合物廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)是可以預(yù)期的。由于其毒性小，生物利用率高，它可作為飼料添加劑改善飼料應(yīng)用效果，提高飼料報(bào)酬；也可用于嬰幼兒、孕產(chǎn)婦和老年人的保健食品，作為礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑；另外還可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為葉面噴施或浸種。隨著研究的深入完善，可用作醫(yī)藥制劑，用于鐵、鋅等微量元素缺乏癥的防治，還可起激素增效等作用。總之，微量元素氨基酸螯合物隨著研究的深入將會(huì)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，在諸多領(lǐng)域發(fā)揮其應(yīng)有的作用[3]。

11參考文獻(xiàn)

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