氨基酸螯合物營養(yǎng)生理功能及其應(yīng)用

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微量元素氨基酸螯合化學(xué)穩(wěn)定性好，易吸收，生物活性高，可顯著降低在飼料中的添加量，降低飼料成本，減少環(huán)境污染。今后可從降低生產(chǎn)成本和簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、深入理論機(jī)制研究、完善質(zhì)量管理體系等方面重點(diǎn)開展研究

□文/ 廣州九益生物技術(shù)有限公司 蔡英華，舒緒剛，張磊，歐觀華，滕冰

    微量元素是動(dòng)物維持生命和生長(zhǎng)發(fā)育的必需營養(yǎng)素之一，它們直接或間接地參與機(jī)體幾乎所有的生理生化過程，滿足機(jī)體正常生命活動(dòng)的需要。在動(dòng)物營養(yǎng)研究中，微量元素依次經(jīng)歷了無機(jī)鹽、簡(jiǎn)單有機(jī)物和氨基酸螯合鹽等三個(gè)階段。無機(jī)鹽因?yàn)橐着c飼料中植酸、纖維素等成分形成不溶性螯合物，導(dǎo)致在動(dòng)物中生物利用率低。簡(jiǎn)單的有機(jī)酸鹽雖然比無機(jī)鹽穩(wěn)定，但消化吸收率仍不理想。目前，氨基酸螯合物型微量元素的營養(yǎng)生理功能在科研和飼料養(yǎng)殖業(yè)中得到了充分的肯定和廣泛的應(yīng)用。與前兩代微量元素產(chǎn)品相比，氨基酸螯合鹽不僅有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，而且生物利用率高，具有抗干擾、毒性小、吸收率高、增重明顯等優(yōu)點(diǎn)，是理想的新型高效微量元素飼料添加劑。我國在二十世紀(jì)八十年代就開展了該項(xiàng)研發(fā)工作，“八五”期間還被列為國家重點(diǎn)攻關(guān)計(jì)劃，經(jīng)過10多年的發(fā)展，目前微量元素氨基酸螯合物的研究與推廣工作已達(dá)到一個(gè)新的層次，應(yīng)用范圍也從畜禽養(yǎng)殖業(yè)擴(kuò)展到了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中，成為生產(chǎn)高檔飼料的必添成份。
一、定義及化學(xué)結(jié)構(gòu)
    1978年，微量元素與氨基酸螯合的產(chǎn)物由美國Albicn 實(shí)驗(yàn)室成功研制。美國飼料檢測(cè)局(MFCO，1996)明確定義了微量元素氨基酸螯合物的概念：由某種可溶性金屬元素離子同氨基酸按一定的摩爾比以共價(jià)鍵結(jié)合而成。水解氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量約為150，生成的螯合物的相對(duì)分子質(zhì)量不超過800。螯合物是指一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)與一個(gè)金屬離子發(fā)生配伍所形成的具有特殊螯環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，是一種接近于動(dòng)物體內(nèi)天然形態(tài)的微量元素添加劑，形成的環(huán)數(shù)越多，螯合物的穩(wěn)定性越好。其中，金屬離子通常叫做中心離子，而與中心離子螯合著的中性分子叫做配位體，可作為中心離子的微量元素金屬離子主要有銅(Cu2+)、鐵(Fe2+)、鋅(Zn2+)、錳(Mn2+)和鉻(Cr3+)等，使用的配位體有賴氨酸、蛋氨酸和甘氨酸等。實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)微量元素和氨基酸構(gòu)成來劃分螯合物的種類。以微量元素來分類：鐵螯合物、鋅螯合物、銅螯合物等。以配位體氨基酸分類：蛋氨酸系列、甘氨酸系列、賴氨酸系列等。
二、營養(yǎng)生理功能
    1、促進(jìn)金屬離子吸收，生物學(xué)效價(jià)高
    無機(jī)鹽微量元素必須借助輔酶的作用與氨基酸或其他物質(zhì)形成絡(luò)合物后才能被機(jī)體吸收，吸收后金屬元素在血液中與某些蛋白結(jié)合，被運(yùn)輸?shù)綑C(jī)體所需要的部位產(chǎn)生功效。微量元素氨基酸螯合物的金屬離子與氨基酸分子通過配位鍵結(jié)合后，生成穩(wěn)定的螯合物，不僅穩(wěn)定性好，緩解了礦物質(zhì)之間的頡頏作用，而且在消化過程中減少了pH值、脂類、纖維、胃酸等物質(zhì)的影響，有利于動(dòng)物機(jī)體對(duì)金屬離子的充分吸收和利用。據(jù)報(bào)道，微量元素氨基酸螯合物在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的吸收代謝與無機(jī)鹽不同，位于五元或六元環(huán)螯合物中心的金屬離子可以通過小腸絨毛刷狀緣，以氨基酸或肽的形式被吸收。微量元素氨基酸螯合物既是機(jī)體吸收金屬離子的主要形式，又是動(dòng)物體內(nèi)合成蛋白過程中的中間物質(zhì)，因此，可以在促進(jìn)金屬離子的吸收的同時(shí)，減少許多生化過程，節(jié)約能量消耗，具有較高的生物學(xué)效價(jià)?；瘜W(xué)研究也表明，其穩(wěn)定常數(shù)介于4-15之間，并且證明螯合物的穩(wěn)定常數(shù)介于此，將利于其中微量元素的吸收和利用。
    2、毒性小，適口性好
    微量元素氨基酸螯合物作為體內(nèi)生化過程的中間產(chǎn)物，毒副作用小，安全性高，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生副作用小，微量元素氨基酸螯合物的半數(shù)致死量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無機(jī)鹽。一般的無機(jī)微量元素適口性較差，微量元素氨基酸螯合物克服了這方面的缺陷，它含有大量氨基酸，具有氨基酸特有的鮮香味，適口性好，具誘食作用，易于被動(dòng)物采食，利于胃腸道的吸收利用，同時(shí)可增強(qiáng)動(dòng)物體內(nèi)生物酶的活性，提高蛋白質(zhì)、脂肪和維生素的利用率，大大促進(jìn)了動(dòng)物生長(zhǎng)性能的發(fā)揮。
    3、形成緩沖系統(tǒng)，減輕維生素破壞程度
    研究表明，微量元素氨基酸螯合物能顯著降低預(yù)混料中脂溶性維生素A 和水溶性維生素B 的損失率，減輕飼料中維生素的破壞程度，而且還能對(duì)動(dòng)物機(jī)體起緩沖的作用。這主要是因?yàn)?，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。金屬離子對(duì)日糧中維生素具有一定的破壞作用，因此在常用飼料配方中維生素的添加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)推薦量，從而增加了飼料成本。而飼料中改用微量元素氨基酸螯合物后，利用螯合物中游離金屬離子少的特點(diǎn)，可以降低對(duì)維生素的破壞程度，從而減少日糧中維生素的添加量。同時(shí)，微量元素氨基酸螯合物可增強(qiáng)動(dòng)物體內(nèi)酶的活性，提高維生素利用率。
    4、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力，提高魚體抗病抗應(yīng)激能力
    微量元素氨基酸螯合物被吸收進(jìn)入魚體后，螯合的微量元素被直接運(yùn)輸?shù)教囟ǖ陌薪M織和酶系統(tǒng)中，滿足機(jī)體需要。微量元素氨基酸螯合物在結(jié)構(gòu)上與動(dòng)物體內(nèi)生物酶形態(tài)有些類似，可能作為“單獨(dú)單元”在動(dòng)物體內(nèi)起作用，有利于提高動(dòng)物免疫力，增強(qiáng)機(jī)體抗病抗應(yīng)激能力，具體表現(xiàn)如改進(jìn)動(dòng)物皮毛狀況，減少早期胚胎死亡等。同時(shí)微量元素氨基酸螯合物還可減少體內(nèi)自由基的形成，能夠增強(qiáng)殺菌能力，提高動(dòng)物機(jī)體免疫應(yīng)答水平，對(duì)某些腸炎、皮膚病、貧血和痢疾有顯著的治療作用。
    5、具抗氧化作用，減少抗生素的使用和對(duì)環(huán)境的污染
    微量元素氨基酸螯合物具有抗氧化作用，可以有效減少魚體內(nèi)自由基形成，提高動(dòng)物的免疫能力，增強(qiáng)動(dòng)物的抗病能力。并因?yàn)槠涮厥獾尿辖Y(jié)構(gòu)，具有很高的生物效價(jià)，一方面可以滿足動(dòng)物對(duì)微量元素的需要，另一方面在一定程度上可以增強(qiáng)動(dòng)物的抗病能力，相應(yīng)減少抗生素的應(yīng)用，減少對(duì)環(huán)境的污染。使用微量元素氨基酸螯合物，由于其用量少，也可避免使用高銅等微量元素所造成的對(duì)環(huán)境的污染。
三、水產(chǎn)動(dòng)物的應(yīng)用
    微量元素氨基酸螯合物能夠?yàn)閯?dòng)物的生長(zhǎng)繁殖提供所需的多種氨基酸和微量元素，有利于動(dòng)物體內(nèi)酶的復(fù)制、激活和再生，是適合魚蝦營養(yǎng)需要的理想營養(yǎng)性飼料添加劑。微量元素氨基酸螯合物對(duì)促進(jìn)魚蝦生長(zhǎng)、提高飼料轉(zhuǎn)化率和魚蝦成活率，都具有顯著的效果。
    1、魚類養(yǎng)殖上的的應(yīng)用效果
    李愛杰(1994)報(bào)道，用五種微量元素(鐵、銅、錳、鋅、鈷)氨基酸螯合物飼養(yǎng)羅非魚，氨基酸螯合鹽組比無機(jī)鹽組羅非魚增重率提高17.84-25.84%，餌料系數(shù)降低8.60%，微量元素的吸收率平均提高25%。用鐵、銅、錳、鋅、鈷氨基酸螯合物飼喂鯉魚的生長(zhǎng)試驗(yàn)表明，添加氨基酸螯合物的3個(gè)試驗(yàn)組比對(duì)照組增重提高37.2-68.1%，螯合物組餌料系數(shù)得到明顯改善（螯合物組鯉魚的餌料系數(shù)1.6，顯著低于無機(jī)鹽組2.7），成活率大大提高。鯉魚的消化吸收試驗(yàn)表明，相對(duì)無機(jī)鹽來說，氨基酸螯合鹽在鯉魚體內(nèi)的消化率分別提高：Cu 41.37% 、Co 46.48%、Fe 15%、Zn 16.17%、Mn 5.82%。
    趙元鳳等(1997)在微量元素氨基酸螯合物與無機(jī)鹽添加劑在羅非魚飼養(yǎng)中的對(duì)比試驗(yàn)表明，添加微量元素氨基酸螯合物的羅非魚生長(zhǎng)顯著好于無機(jī)鹽組，四個(gè)試驗(yàn)組分別比對(duì)照組增重75.7％、86.5％、108.5％、89.0％，餌料系數(shù)下降29.2％、33.4％、43.5％、33.7％。采用靜水密閉法測(cè)定羅非魚的耗氧率發(fā)現(xiàn)，添加氨基酸螯合鹽的羅非魚耗氧率顯著低于無機(jī)鹽組。
    傅英等(1992)比較了無機(jī)鹽、螯合物對(duì)土池中草魚苗生長(zhǎng)性能的影響，試驗(yàn)表明，螯合物組的草魚苗飼料系數(shù)降低了10%，增重率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無機(jī)鹽組。
    宋進(jìn)美等(1996)進(jìn)行大規(guī)模的羅非魚和鯉魚飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，再次證實(shí)了飼料中添加氨基酸螯合鹽可顯著提高魚的生長(zhǎng)速率、存活率和飼料效率。添加氨基酸螯合鹽的羅非魚增重率提高15.0-36.0%，飼料效率提高16.4-31.7%；而鯉魚分別比對(duì)照組增重率提高17.5-39.6%，飼料效率提高了18.0-38.3%。宋進(jìn)美等(2001)用氨基酸微量元素、多糖酸微量元素及無機(jī)微量元素，添加在鯉魚飼料中，進(jìn)行對(duì)比飼養(yǎng)試驗(yàn)，并對(duì)各組試驗(yàn)魚的增重率、飼料轉(zhuǎn)化率、肌肉營養(yǎng)成份及肌肉微量元素的含量進(jìn)行了分析測(cè)定。結(jié)果表明:添加微量元素的各試驗(yàn)組均優(yōu)于對(duì)照組。等量添加的氨基酸微量元素、多糖酸微量元素，明顯優(yōu)于無機(jī)微量元素。氨基酸微量元素的增重率和飼料轉(zhuǎn)化率比無機(jī)微量元素分別提高8.8%、10.2%;多糖酸微量元素的增重率和飼料轉(zhuǎn)化率比無機(jī)微量元素分別提高5.9%、3.7%。氨基酸微量元素與多糖酸微量元素對(duì)鯉魚增重率及飼料轉(zhuǎn)化率的影響無顯著差異。
    Paripatananont等(1995)用添加Zn-Met或Zn-SO4的純化飼料喂養(yǎng)斑點(diǎn)叉尾鮰10 周。結(jié)果表明，以蛋清為基礎(chǔ)的飼料組Zn-Met和ZnSO4的添加量分別為5.58g/kg和18.94g/kg或以大豆為基礎(chǔ)的飼料組為5.91g/kg 和30.19 g/kg時(shí)，魚體能獲得最大的增重性能。
    Apines-Amar等(2004)在虹鱒飼料中添加不同形式的微量元素，15周的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)微量元素含量相同時(shí)，氨基酸螯合鹽組的骨胳和肝臟中Cu的沉積量極顯著高于無機(jī)鹽組(P<0.01)，當(dāng)氨基酸螯合鹽的含量是無機(jī)鹽的一半時(shí)，體內(nèi)DNA聚合酶和銅鋅超氧化物歧化酶活性與無機(jī)鹽組活性相當(dāng)。Apines等2003年的試驗(yàn)結(jié)果也表明，當(dāng)使用氨基酸螯合物時(shí)，虹鱒機(jī)體的堿性磷酸酶活性顯著高于無機(jī)鹽組，而且消化吸收率顯著提高。
    2、微量元素氨基酸螯合物在對(duì)蝦養(yǎng)殖中的應(yīng)用
    陽會(huì)軍等(2001)在基礎(chǔ)飼料中添加Cu-Met和CuSO4兩種形式的銅都能有效促進(jìn)斑節(jié)對(duì)蝦的生長(zhǎng)，但Cu-Met的利用率比CuSO4高得多，添加15 mg/kg 的Cu-Met可滿足斑節(jié)對(duì)蝦生長(zhǎng)的需要，但以CuSO4為銅源時(shí)，需求量為30mg/kg。
    董曉慧等(2006)比較了氯化鈷和蛋氨酸鈷對(duì)凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)和組織鈷含量的影響，結(jié)果表明，使用15mg/kg的蛋氨酸鈷顯著提高了對(duì)蝦0-8周的增重率(P<0.05)，但鈷的添加形式和添加水平對(duì)肌肉中鈷含量和肝胰臟中的鈷含量影響不顯著。董曉慧等于2007年比較了不同形式的銅對(duì)凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)、免疫機(jī)能和銅沉積的影響，在4 周和8 周時(shí)，添加蛋氨酸銅的對(duì)蝦增重率均顯著高于硫酸銅組(P<0.05)，血清酚氧化酶(PO)和超氧化歧化酶(SOD)活性均顯著高于硫酸銅組，當(dāng)飼料中蛋氨酸銅添加量為10mg/kg時(shí)，可滿足對(duì)蝦生長(zhǎng)和免疫需要。
    楊原志(2007)在凡納濱對(duì)蝦飼料中分別添加20mg/kg、40mg/kg、60mg/kg、80mg/kg和100mg/kg的硫酸鋅和Zn-Met，試驗(yàn)結(jié)果表明，不同鋅源組對(duì)蝦的免疫功能有顯著差異(P<0.05)， Met-Zn添加量為40-60mg/kg時(shí)生長(zhǎng)和免疫效果最好。
    組織中營養(yǎng)物質(zhì)含量也是反映動(dòng)物營養(yǎng)狀況的一個(gè)指標(biāo)。Lorentzen在魚粉飼料中添加亞硒酸鹽及蛋氨酸硒，研究其對(duì)大西洋鮭組織硒水平的影響，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蛋氨酸硒組魚體肌肉和全魚硒含量明顯高于對(duì)照組和無機(jī)鹽組，隨著蛋氨酸銅添加量的增加，中國對(duì)蝦體組織的銅沉積量呈直線上升。
    3、在螃蟹養(yǎng)殖中的的應(yīng)用
    趙玉蓉等(2003)在魚粉-豆餅飼料中添加鋅及其蛋氨酸螯合物，研究其對(duì)中華絨螯蟹生長(zhǎng)和生化組成的影響，發(fā)現(xiàn)：蛋氨酸鋅處理組的增重率明顯高于同水平的硫酸鋅處理組，蛋氨酸鋅處理組的河蟹肌肉及全蟹鋅含量高于對(duì)照組和硫酸鋅處理組，且蛋氨酸鋅處理組的蟹肉的蛋白質(zhì)及蛋氨酸含量高于硫酸鋅處理組。
四、應(yīng)用前景及存在問題
    微量元素氨基酸螯合物可以明顯促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)，增強(qiáng)畜禽免疫力，提高抗應(yīng)激能力。同時(shí)，也可減少微量元素在日糧中的添加量，相應(yīng)減少排泄物中的排出量，減少對(duì)環(huán)境的污染，是微量元素添加劑更新?lián)Q代的優(yōu)良產(chǎn)品，其在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景，其作用與意義毋庸置疑。但因目前存在以下問題，限制了微量元素螯合物的發(fā)展。
    1、相對(duì)無機(jī)微量元素，微量元素氨基酸螯合物價(jià)格偏高，這是制約其在養(yǎng)殖上廣泛使用的最主要因素。因此，我國應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其相關(guān)產(chǎn)品的研制開發(fā)工作，提高產(chǎn)品質(zhì)量，探索降低生產(chǎn)成本和簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝的方法，以達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。
    2、有關(guān)微量元素氨基酸螯合物相對(duì)于無機(jī)微量元素的生物學(xué)利用率，以及適合魚體的最佳螯合物結(jié)構(gòu)形式、吸收機(jī)理、作用機(jī)制、最佳添加比例及劑量等方面研究較少，這些都不利于微量元素氨基酸螯合物在魚蝦養(yǎng)殖中的應(yīng)用與推廣。
    3、目前氨基酸螯合鹽在國內(nèi)畜禽、水產(chǎn)中應(yīng)用日益廣泛，但其質(zhì)量管理體系還尚待完善，飼料企業(yè)、養(yǎng)殖場(chǎng)很難判斷各產(chǎn)品的優(yōu)劣，這也是目前微量元素氨基酸螯合物推廣過程中所面臨的主要問題。因此，應(yīng)盡快建立飼用螯合物的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制性執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)以監(jiān)督產(chǎn)品質(zhì)量和指導(dǎo)生產(chǎn)。研究制定螯合物質(zhì)檢的確實(shí)有效方法，規(guī)范飼用螯合物的生產(chǎn)、銷售和使用。（參考文獻(xiàn)略）

chintien

研究越做越細(xì)囉,
收藏了,謝謝