微量元素氨基酸螯合物作為飼料添加劑的應(yīng)用前景及存在的問題

和興 · 發(fā)表于 2009-3-29 14:37:09

微量元素氨基酸螯合物作為
　　
　　飼料添加劑的應(yīng)用前景及存在的問題
　　
　　濰坊祥維斯化學(xué)品有限公司王磊
　　
　　微量元素是動物生存必需的營養(yǎng)素，在動物體內(nèi)及飼料中含量雖少，但對于畜禽、水產(chǎn)生物的生長發(fā)育和健康卻關(guān)系重大。到目前為止，微量元素營養(yǎng)經(jīng)歷了無機鹽、簡單有機化合物和微量元素氨基酸螯合物三個發(fā)展階段。與前面兩者相比，微量元素氨基酸螯合物更容易被機體吸收利用，具有更高的生物利用率，并且在防治疾病、抗應(yīng)激、提高養(yǎng)分利用率和改善畜禽的繁殖性能方面有著特殊作用。因此氨基酸螯合物作為第三代的微量元素添加劑具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　
　　一、微量元素氨基酸螯合物的優(yōu)良特性
　　
　　1.促進(jìn)金屬離子的吸收、生物學(xué)效價高
　　
　　無機微量元素由于帶有結(jié)晶水、吸濕性強、易結(jié)塊、流動性差，使用過程中易與飼料中的植酸、草酸、磷酸等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成機體不能或難以吸收的物質(zhì)，生物學(xué)利用率低。微量元素氨基酸螯合物因其金屬離子與氨基酸分子通過配位鍵結(jié)合，使分子內(nèi)電荷趨于中性，形成了穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而使金屬離子免受飼料中植酸、草酸、磷酸和消化道中胃酸等物質(zhì)的不良影響，便于機體對金屬離子的充分吸收與利用。氨基酸螯合物的吸收速度比無機鹽類快3～5倍，Graff等(1995)認(rèn)為，氨基酸螯合鐵的吸收率為無機鐵的4.9倍。無機微量元素被動物吸收后，必須借助于輔酶的作用，與氨基酸或其它物質(zhì)形成螯合物，才能穿過細(xì)胞膜。氨基酸螯合物是微量元素吸收的主要模式之一，借助于小肽或氨基酸的吸收途徑不僅可以避免不同礦物質(zhì)之間的拮抗作用，并能防止與日糧中其它營養(yǎng)成分發(fā)生反應(yīng)而降低吸收率，可滿足動物機體對微量元素的充分吸收與利用。氨基酸螯合物被完整、迅速地吸收進(jìn)入動物體內(nèi)，作用于特定的組織和酶系統(tǒng)，或者直接同酶結(jié)合在一起作為酶的活性中心的組成成分，或者作為激活因子改變酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的活性，從而改變營養(yǎng)物質(zhì)的代謝速度，節(jié)約體能消耗，因而具有較高的生物學(xué)效價。閆立新等(1996)認(rèn)為蛋氨酸鋅的生物學(xué)效價是硫酸鋅的155%；滕冰等(1999)報道，以雞體鋅沉積率或鋅表觀代謝率為判定指標(biāo)，以硫酸鋅為100％，蛋氨酸鋅的綜合平均生物效價相對值為：l55％和317％；周桂蓮等(2000)的試驗結(jié)果顯示，賴氨酸螯合鐵和甘氨酸螯合鐵的生物學(xué)效價分別比硫酸亞鐵高l.73％～48.31％和2.75％～47.19％；Wedekind等(1992)的報告指出，蛋氨酸鋅之中鋅的生物利用率是硫酸鋅的206％；Kegley等(2003)認(rèn)為，蛋氨酸鐵的生物有效性相當(dāng)于180％的硫酸亞鐵。
　　
　　2.降低對飼料中維生素的破壞作用，更加環(huán)保
　　
　　無機金屬離子在飼料的生產(chǎn)貯存過程中容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如Fe2+易氧化成Fe3+，Cu2+易還原成Cu+。這種氧化還原反應(yīng)會破壞飼料中的維生素，預(yù)混料中存在的CO32-及膽堿的堿性條件更是加重了上述反應(yīng)。實驗證明，大多數(shù)維生素對Fe2+和Cu2+的生化反應(yīng)都很敏感，如維生素C在有0.0002mol/L金屬離子存在時，其分解速度可加快1000倍。這就直接導(dǎo)致了在當(dāng)前的飼料生產(chǎn)中維生素的實際添加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的推薦量，增加了飼料生產(chǎn)成本。氨基酸螯合物中的金屬離子被封閉在螯合物的螯環(huán)內(nèi)形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，保護了金屬離子，從而極大地降低了對飼料中維生素的破壞作用。Marchetti等(1995)報道，分別以螯合物和傳統(tǒng)的硫酸鹽形式添加微量元素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在室溫和37℃保存時以螯合物形式添加的預(yù)混料中VA、VB1、VC、VK的損失率顯著低于以硫酸鹽形式添加的預(yù)混料，這些差異在37℃保存時更加明顯。楊敏等(2001)的試驗結(jié)果表明，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。添加有機微量元素時，預(yù)混料中維生素的存留率要比添加無機微量元素時高40％左右。國內(nèi)外許多養(yǎng)殖場廣泛使用高銅、高鋅飼料喂豬，銅鋅添加量已經(jīng)達(dá)到或超過豬的最小中毒劑量，大量未被吸收的銅、鋅隨糞、尿排出體外，不但導(dǎo)致環(huán)境污染，而且直接影響動物健康和畜產(chǎn)品的食用安全。螯合物保護了微量元素不被酸奪走而排出，避開了消化道內(nèi)大量二價鈣離子的拮抗作用，微量元素氨基酸螯合物具有類似二肽結(jié)構(gòu)，也削減了氨基酸的吸收和轉(zhuǎn)運的競爭。由于氨基酸螯合物具有更高的生物學(xué)利用率，故可以30％～50％的比例替代相應(yīng)的無機鹽，從而降低了金屬元素對土壤、水源的污染。
　　
　　3.增強機體免疫功能，抗病抗應(yīng)激
　　
　　螯合物進(jìn)入動物體后，可將螯合的微量元素直接運輸?shù)教囟ǖ陌薪M織和酶系統(tǒng)中，滿足機體需要。據(jù)報道，氨基酸螯合物可能作為“單獨單元”在動物體內(nèi)起作用，如改進(jìn)動物皮毛狀況，減少早期胚胎死亡等。氨基酸螯合物具有一定的殺菌和改善機體免疫功能的作用，對某些腸炎，皮膚病、貧血、痢疾有顯著的治療作用。Flinchum(1989)報道，在雛雞日糧中加入一定量的蛋氨酸鋅，可顯著提高雛雞對大腸桿菌的抵抗力。Daniels(1990)給豬飼喂40mg/kg蛋氨酸鋅后，人工感染豬痢疾，豬死亡率下降。李麗立等給哺乳仔豬分別飼喂含復(fù)合氨基酸鐵、硫酸亞鐵+復(fù)合氨基酸日糧，豬白痢發(fā)病率分別比飼喂硫酸亞鐵日糧降低27.78%和10.48%。邵凱等(1996)發(fā)現(xiàn)日糧中補蛋氨酸組綿羊的布氏桿菌試管凝集反應(yīng)抗體滴度、淋巴細(xì)胞ANAE染色陽性率和外周T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率明顯高于補氧化鋅組，表明補蛋氨酸鋅能更好地促進(jìn)綿羊細(xì)胞免疫能力和體液免疫能力。余德謙等(2003)的試驗證明氨基酸螯合物確有提高豬免疫機能的趨勢，而且添加復(fù)合氨基酸螯合微量元素能提高紅細(xì)胞壓積和血紅蛋白水平。高溫條件下，在飼料中添加蛋氨酸鋅可以減輕蛋雞熱應(yīng)激，并能有效的阻止產(chǎn)蛋量下降和改善蛋殼品質(zhì)（張世棟，1998；Kienholzr，1992）。在泌乳母豬飼糧中添加氨基酸螯合鐵，可提高仔豬血紅蛋白含量，有效預(yù)防仔豬貧血的發(fā)生（許建雄，1998；Paul，1978；Ashmead，1996）。
　　
　　二、微量元素氨基酸螯合物的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　
　　微量元素氨基酸螯合物具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、較高的生物學(xué)效價和特殊的營養(yǎng)功能，對動物生產(chǎn)性能的發(fā)揮具有良好的促進(jìn)作用。國內(nèi)外已就微量元素氨基酸螯合物的應(yīng)用做了大量試驗，絕大多數(shù)報道證明了氨基酸螯合物的生物學(xué)效價比無機鹽高。有關(guān)氨基酸螯合物應(yīng)用效果的實驗報道太多，這里不再贅述。氨基酸螯合物作為飼料添加劑克服了單純無機鹽的種種缺陷，起到補充微量元素和氨基酸的雙重營養(yǎng)作用，在各種畜禽以及水產(chǎn)上應(yīng)用均表現(xiàn)出提高繁殖性能，提高日增重和飼料利用率，改善胴體品質(zhì)，增強機體免疫力，抗病抗應(yīng)激的作用。目前在動物生產(chǎn)中，氨基酸螯合物在種畜、種禽、水產(chǎn)以及動物生長發(fā)育的特殊時期得到了較為廣泛的應(yīng)用，經(jīng)大量商業(yè)化養(yǎng)殖場使用證明，氨基酸螯合物的效果是確實可靠的。人們對環(huán)境保護以及食品安全問題越來越重視，終有一天有機微量元素將成為常規(guī)的礦物元素添加到動物日糧中，被普遍、廣泛地使用。
　　
　　三、制約微量元素氨基酸螯合物發(fā)展的因素
　　
　　微量元素氨基酸螯合物作為第三代微量元素添加劑逐漸被人們所認(rèn)識和接受，但就目前來看，仍存在一些問題需要解決。
　　
　　1.生產(chǎn)成本偏高，導(dǎo)致銷售價格較高
　　
　　目前微量元素氨基酸螯合物在生產(chǎn)時多使用合成氨基酸，一般價格均較高，如美國、日本等國家用人工合成的蛋氨酸、賴氨酸等單一氨基酸合成的微量元素氨基酸螯合物，價格均為無機鹽的5-10倍。用蛋白廢料生產(chǎn)的復(fù)合微量元素氨基酸螯合物盡管價位不高，但實際應(yīng)用效果不理想，因此，應(yīng)加強研發(fā)工作力度，并不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝，選擇合適的工藝路線，從而大幅降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出物美價廉的氨基酸螯合物產(chǎn)品。
　　
　　2.應(yīng)進(jìn)一步研究氨基酸螯合物的作用機理，并深入研究適合畜禽的最佳螯合物結(jié)構(gòu)形式、最佳的添加劑量，以達(dá)到最佳的使用效果，獲得最好的經(jīng)濟效益。
　　
　　3.氨基酸螯合物的質(zhì)量檢測有待解決，定性定量分析方法尚待研究。
　　
　　微量元素氨基酸螯合物質(zhì)量參差不齊是一個不爭的事實。飼用氨基酸螯合物產(chǎn)品的質(zhì)檢分析是一大難題，國內(nèi)外均沒有很好的解決。已知樣品是氨基酸螯合物純品時，用紅外光譜、核磁共振、x光衍射光譜、熱差分析等手段都能作出定性判定，而后再用原子吸收光譜或等離子光譜和氨基酸分析儀，可分別測定微量元素和氨基酸的含量，同時還可以判定微量元素和氨基酸的絡(luò)合摩爾比。對于飼用螯合物產(chǎn)品，以上方法就不適用了，產(chǎn)品中的稀釋劑和載體會嚴(yán)重干擾儀器分析，這種情況推薦采用先定性、后定量的分析方法。簡單的說就是先用甲醇浸提待測螯合物樣品，然后過濾得到濾液，滴加雙硫腙試劑，如果溶液顯綠色則說明待測樣品為純品，如果樣品混有無機鹽，隨無機鹽含量的增加溶液的顏色則由綠色向紅色過渡。對于判定為真的螯合物樣品可進(jìn)一步用原子吸收光譜和氨基酸分析儀做出微量元素和氨基酸的準(zhǔn)確定量分析。
　　
　　綜上所述，作為新一代的微量元素添加劑氨基酸螯合物，其在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的作用與意義是毋庸置疑的，具有廣闊的應(yīng)用前景。但還急需建立微量元素氨基酸螯合物的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定螯合物質(zhì)檢與鑒別的有效方法，用來規(guī)范飼用氨基酸螯合物的生產(chǎn)、銷售和使用。
----《賽爾飼料工業(yè)》