有機(jī)微量元素在畜禽生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用

鐘神秀 · 發(fā)表于 2009-8-24 11:28:00

有機(jī)微量元素是發(fā)展較快的第三代新型微量元素添加劑，具有生物利用率高、化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、增強(qiáng)免疫力、吸收率高利于環(huán)保，是當(dāng)前國內(nèi)外研制和開發(fā)的熱點(diǎn)。有機(jī)微量元素的研究推動(dòng)了無機(jī)微量元素向有機(jī)微量元素在動(dòng)物營養(yǎng)中的應(yīng)用，比無機(jī)礦物有較高的生物利用效價(jià)，對(duì)畜禽生產(chǎn)性能可提高采食量、生長速度、飼料效率和健康水平等。

1 生化特性
有機(jī)微量元素可分為金屬絡(luò)合物（配體化合物）和螯合物兩類。絡(luò)合劑有蛋白質(zhì)、氨基酸、糖、有機(jī)酸等天然有機(jī)物。金屬絡(luò)合物是由一個(gè)中心離子（或原子）如（Fe2+、Cu2+、Zn2+等）和配位體以共價(jià)鍵相結(jié)合所形成的復(fù)雜離子或分子。配位體是指那些含有可提供孤對(duì)電子原子的分子，有機(jī)分子中的N、O、S都可提供孤對(duì)電子，這些供體可與金屬離子發(fā)生配位作用，從而形成復(fù)合物。螯合物是一種特殊的絡(luò)合物，它是指一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)與一個(gè)金屬離子進(jìn)行配位反應(yīng)而生成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物。螯合物也稱作內(nèi)絡(luò)合物，由于它的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通常比絡(luò)合物穩(wěn)定。
美國官方飼料監(jiān)測(cè)局（MFCO，1996）確定了有機(jī)微量元素的定義：對(duì)氨基酸和蛋白質(zhì)金屬螯合物，是指可溶性鹽的金屬離子同氨基酸按照1：（1～3），最佳為1：2的比例反應(yīng)，生成配位的共價(jià)鍵所得產(chǎn)物。水解氨基酸的平均分子量為150左右，生成的螯合物的分子量不得超過800。
一個(gè)中心離子可與多個(gè)氨基酸形成環(huán)螯合物，形成的環(huán)數(shù)越多，螯合物的穩(wěn)定性越好，常見的螯環(huán)有五元環(huán)和六元環(huán)，α-氨基酸為五元環(huán)，β-氨基酸螯合物為六元環(huán)。位于具有五元環(huán)或六元環(huán)螯合物中心的金屬離子可通過小腸絨毛刷狀緣，而且所有的螯合物都可以氨基酸或肽的形式被吸收。

2 效價(jià)作用

2.1生物利用效價(jià)高
   許多研究證明，有機(jī)微量元素比無機(jī)鹽有更高的生物利用率，且對(duì)動(dòng)物的生長、生殖、健康及飼料轉(zhuǎn)化率等有明顯的促進(jìn)作用。

Carlson在仔豬斷奶后的28天的飼養(yǎng)室驗(yàn)中，加入50mg/kg的銅蛋白螯合物（Bioplex cu），結(jié)果發(fā)現(xiàn)相對(duì)于加入250mg/kg Cuso4的對(duì)照組，仔豬的日增重顯著的提高。
在妊娠母豬的日糧中添加200 mg/kg的氨基酸螯合鐵，有相當(dāng)?shù)蔫F通過胎盤進(jìn)入胎兒體中，可降低胎兒的死亡率，提高仔豬的出生重和斷奶重，說明螯合鐵可通過胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)入到發(fā)育中的胚胎（無機(jī)鐵無法通過）。有機(jī)鐵的效價(jià)相對(duì)于Feso4的效價(jià)范圍為125-185%。
有機(jī)鋅飼喂斷奶仔豬，結(jié)果表明加入80mg/kg相對(duì)于加入500mg/kg無機(jī)鋅的組可提高日增重7.09%，采食量14.39%和血清鋅的含量17.15%，且堿性磷酸酶的活性提高了20.16%。Wedekind(1994)指出有機(jī)鋅的效價(jià)相對(duì)于Znso4為206%；四川省畜科院營養(yǎng)所研制、畜科公司生產(chǎn)的中華富鋅康—乳酸鋅較硫酸鋅提高日增重6、14%，飼料報(bào)酬提高7、04%，血液中鋅的水平顯著提高，但以飼糧中添加100mg/kg效果最佳。

Fehse等（2000）在高產(chǎn)母豬的妊娠和泌乳期額外添加一定量的復(fù)合蛋白質(zhì)絡(luò)合物（含Cu、Fe、 Zn、 Mn 、Cr和酵母硒），提高了母豬的生產(chǎn)年限和仔豬的存活率。

2.2化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
   植物性飼料中所含的植酸、草酸、磷酸根離子，容易與微量元素結(jié)合生成動(dòng)物難以吸收的不溶性鹽而排出體外，從而影響微量元素的吸收。有機(jī)微量元素由于其特殊性的結(jié)構(gòu)，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，分子內(nèi)電荷趨于中性，緩解了礦物質(zhì)之間的拮抗作用，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。

2.3免疫功能增強(qiáng)
有機(jī)微量元素接近于酶的天然形態(tài)而有利于吸收，被吸收后可將螯合的微量元素直接運(yùn)輸特定的靶組織和酶系統(tǒng)中，從中發(fā)揮作用和滿足機(jī)體需要。有機(jī)微量元素具有增強(qiáng)抗痛力，提高免疫應(yīng)答反應(yīng)，促進(jìn)動(dòng)物細(xì)胞和體液免疫力的功效，發(fā)揮抗病，抗應(yīng)激作用，改進(jìn)動(dòng)物皮毛狀況，減少早期胚胎死亡，對(duì)某些腸炎、皮炎、痢疾和盆血有治療作用；在接種、去勢(shì)、運(yùn)輸、氣溫過高和變更日糧等應(yīng)激條件下，有良好的效果。

2.4副作用小和適口性好
無機(jī)微量元素因有特殊味道而影響動(dòng)物的適口性，又因其性質(zhì)不穩(wěn)定，易與其他營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生拮抗作用，并在消化吸收過程中還會(huì)影響胃腸道的酸堿平衡，而對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良影響，應(yīng)用過量會(huì)造成動(dòng)物的中毒。有機(jī)微量元素如氨基酸螯合物，既提供動(dòng)物機(jī)體所需要的氨基酸，又提供微量元素，適口性好，毒副作用小，安全性好，吸收率高，易轉(zhuǎn)運(yùn)，可加強(qiáng)動(dòng)物體內(nèi)酶的活性，提高蛋白質(zhì)、脂肪和維生素的利用率，從而促進(jìn)動(dòng)物生長性能的發(fā)揮。

2.5吸收率好利于環(huán)保
有機(jī)微量元素中金屬離子在配位體氨基酸或小肽的保護(hù)下，形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，既避免了礦物質(zhì)之間的相互拮抗作用，又消除了無機(jī)鹽易對(duì)維生素氧化的弊端。無機(jī)微量元素被動(dòng)物吸收及蓄積的量很低，吸收率僅為2%～10%，以四川飼料產(chǎn)量加入CuSO4為例，一般配合飼料中達(dá)到200-300mg/kg，年實(shí)際用量達(dá)3500-4000t，約有2700-3200tCuso4隨糞便排出體外，影響環(huán)境，破壞地力，引起農(nóng)作物富集，危害人畜健康。由于有機(jī)微量元素生物學(xué)效價(jià)高，在日糧中添加一定量即可代替高劑量的無機(jī)鹽，Ashmead(1985)體外實(shí)驗(yàn)大鼠分離腸段對(duì)蛋白質(zhì)螯合銅的吸收率是CuSO4的4倍。
３吸收機(jī)理　

Dreosti認(rèn)為影響礦物吸收的腸道的物理化學(xué)因素對(duì)其生物利用率的高低起主要作用。生物利用率高的微量元素吸收率也比較高。有機(jī)微量元素是利用配位體的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)吸收，而不是金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。如氨基酸、蛋白螯合物分別利用氨基酸、肽的吸收通道。尤其是研究小肽的吸收機(jī)制后，人們把更多的目光投向蛋白質(zhì)螯合物。通過氨基酸和肽的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，螯合物完整地透過腸粘膜層進(jìn)入血液，大大地提高了元素的利用率。DU（1996）試驗(yàn)表明有機(jī)微量元素的利用率比Cuso4的高，還提高了肝中鐵鋅的含量，降低了胃中銅的含量。說明有機(jī)銅的吸收機(jī)制和代謝與無機(jī)銅不同。DU（1995）的試驗(yàn)中，使用有機(jī)銅的奶牛比使用Cuso4的奶牛的血液中的銅藍(lán)蛋白低，血漿中的銅的含量基本一致，同時(shí)肝中鐵的含量使用有機(jī)銅的試驗(yàn)組明顯高于使用Cuso4的對(duì)照組。這些數(shù)據(jù)表明有機(jī)銅是通過與Cuso4不同系統(tǒng)吸收的，且銅離子在血漿中并非通過與銅藍(lán)蛋白結(jié)合運(yùn)輸?shù)摹?/font>
有機(jī)微量元素受到配位體的保護(hù)，不易受到胃腸道內(nèi)的不利于金屬吸收的物理化學(xué)因素的影響。胃腸道PH值對(duì)金屬復(fù)合物的穩(wěn)定性和溶解性的影響較大，試驗(yàn)證實(shí)賴氨酸銅和賴氨酸鋅復(fù)合物的溶解性受PH值的影響，認(rèn)為氨基酸或肽的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)適中，既有利于與金屬元素結(jié)合成螯合物被運(yùn)輸，需要時(shí)又能有效地從螯合物（載體）中釋放出來。有機(jī)微量元素分子內(nèi)電荷趨于中性，在體內(nèi)PH值環(huán)境下溶解度好，吸收率高，易于被小腸粘膜吸收進(jìn)入血液，供給周身細(xì)胞需要。

4 生產(chǎn)應(yīng)用

4.1哺乳仔豬
國內(nèi)外研究表明，有機(jī)微量元素鐵可通過母豬胎盤和母乳傳遞給仔豬，從而促進(jìn)仔豬生長發(fā)育，預(yù)防缺鐵性貧血，降低乳豬死亡率。

Close(2001)研究發(fā)現(xiàn)，在妊娠母豬或哺乳母豬日糧里添加有機(jī)鐵，仔豬斷奶重增加，血液中Hb 升高，證明有機(jī)鐵通過胎盤容易進(jìn)入胚胎。據(jù)英國Darneley （1993）研究報(bào)道，母豬在1～8胎次產(chǎn)前28d開始采食有機(jī)鐵（56.7g/頭·d）平均每胎育成離乳仔豬頭數(shù)提高7.1%，仔豬死亡率降低26.8%。Yamamoto（1982）研究亦表明，有機(jī)鐵可穿過母豬胎盤為胎兒所用，提高仔豬的鐵儲(chǔ)備，改善仔豬生長性能，仔豬初生重?cái)嗄讨鼐@著增加。

4. 2斷奶仔豬
有機(jī)微量元素應(yīng)用于斷奶仔豬有顯著效果，Ward試驗(yàn)證實(shí)，添加250mg/kg蛋氨酸鋅可使斷奶仔豬生長速度，采食量與飼料轉(zhuǎn)化率分別提高5%～8%，3%～4%與1%～11%，保育期末體重增加0.63～0.90kg。

4. 3生長育肥豬
添加有機(jī)微量元素使生長育肥豬提高了日增重和飼料利用率，改善了胴體品質(zhì)，澳大利亞大型集約化養(yǎng)豬場(chǎng)BMI將硫酸銅（Cuso4）和蛋白質(zhì)螯合銅（百樂銅Bioxplex cu）進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，以評(píng)定它們對(duì)豬的生產(chǎn)性能和銅的排泄的影響。結(jié)果表明，生長育肥豬日糧中添加百樂銅可提高日增重5%，提高飼料報(bào)酬3%，糞中銅水平公豬從每公斤373 mg降至198 mg，母豬從每公斤372 mg降至200 mg，其屠宰率、疫肉率均有所提高。

4.4家禽
有機(jī)微量元素應(yīng)用于肉禽，對(duì)改善肉禽的生產(chǎn)性能，增強(qiáng)免疫力，提高飼料轉(zhuǎn)化率，改善禽肉質(zhì)量有顯著效果。李德發(fā)（1994）用0.3%氨基酸鋅、錳代替無機(jī)鹽飼喂肉仔雞，使日增重提高6.6%，飼料消耗降低5.7%，腿病發(fā)生率下降9.9%。王邦仁（1992）用氨基酸銅、鐵飼喂肉雞，提高增重5.28%，飼料報(bào)酬提高2.95%，出欄重提高24.1g。
美國奧特奇用有機(jī)硒（賽樂硒）試驗(yàn)肉雞，得出生長速度加  快，改善飼料報(bào)酬，雞肉色澤改觀，胴體等級(jí)提高，雞肉滴水損失減少，肉品保質(zhì)期延長，雞肉中的硒含量增加（富硒雞肉）。有機(jī)微量元素應(yīng)用于蛋禽，可以改善蛋殼質(zhì)量，提高產(chǎn)蛋量與產(chǎn)蛋率以及種蛋的孵化率和健雛率。試驗(yàn)組的總產(chǎn)蛋率比對(duì)照組分別提高21.02%和12.8%，其中雞蛋的微量元素含量顯著提高。美國奧特奇有機(jī)硒（賽樂硒）試驗(yàn)，每只種雞一生可多產(chǎn)7牧種蛋，孵化率提高2.15，繁殖率提高1.6%，死胎率降低1.45%，蛋殼強(qiáng)度得到改善。

4.5 水產(chǎn)
美國Auhurn大學(xué)Lovell教授的有機(jī)硒研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硒在鯰魚和鮭魚養(yǎng)殖生產(chǎn)中的生物利用率在所有測(cè)定指標(biāo)上均高于無機(jī)的亞硒酸鈉。在促進(jìn)生長、肌肉貯留硒水平和肝臟硒水平指標(biāo)上，有機(jī)硒的生物利用率高于無機(jī)硒2～4.5倍。對(duì)魚的健康也有影響，餌料添加有機(jī)硒組（賽樂硒、美國奧特奇公司）的魚的抗體滴度是添加無機(jī)硒組魚的2倍，死亡率是無機(jī)硒組的50%，生長速度提高2%，尤其是給魚喂有機(jī)硒來提高我們?nèi)祟惖奈鴶z入量是一個(gè)很理想的辦法。

4.6反芻動(dòng)物
馬牛羊飼料中添加有機(jī)微量元素可提高其生產(chǎn)性能，減少疾病的發(fā)生。在肥育牛中添加蛋氨酸鋅可使牛日增重提高8.6%，飼料利用率提高10%（張照熙1996）。Lawrence教授給母馬補(bǔ)加酵母硒，可提高母馬血清的硒水平，母馬初乳和奶水中的硒水平。母馬日糧添加有機(jī)硒（賽樂硒3 mg，奧特奇公司產(chǎn)品）使產(chǎn)馬駒時(shí)間縮短一半，硒轉(zhuǎn)移給馬駒的速度提高2倍。當(dāng)使用有機(jī)硒時(shí)，更多的硒會(huì)貯存在馬體硒庫內(nèi)，通過一系列硒蛋白的功能進(jìn)行機(jī)體的抗氧化防御，賽馬在運(yùn)動(dòng)量加大的情況下，機(jī)體會(huì)通過動(dòng)員抗氧化系統(tǒng)來保持機(jī)體的生理平衡，使賽馬跑得更快。

5 問題與對(duì)策

5.1降低生產(chǎn)成本
現(xiàn)市場(chǎng)上進(jìn)口的有機(jī)微量元素銅、鐵、鋅系列產(chǎn)品,售價(jià)是無機(jī)鹽的10倍以上，難以在實(shí)際生產(chǎn)中大量應(yīng)用；國內(nèi)生產(chǎn)廠家如氨基酸螯合物還沒有研制出降低生產(chǎn)成本的新工藝新方法，生產(chǎn)出市場(chǎng)能接受經(jīng)濟(jì)可行的有機(jī)微量元素產(chǎn)品，應(yīng)改進(jìn)產(chǎn)品配方，工藝設(shè)計(jì)，選擇合適的生產(chǎn)工藝路線，降低生產(chǎn)成本。

5.2提高產(chǎn)品質(zhì)量
有機(jī)微量元素產(chǎn)品的質(zhì)檢方法還沒有得到很好解決。當(dāng)前有機(jī)微量元素產(chǎn)品的定性定量分析尚待研究解決，通常采用的分光光度法，電位法等不適應(yīng)其產(chǎn)品的定性定量分析，難以確定其有機(jī)的螯合度或絡(luò)合度的質(zhì)量，很難規(guī)范有機(jī)微量元素的生產(chǎn)、銷售和應(yīng)用。為了利用廉價(jià)的螯合劑生產(chǎn)有機(jī)微量元素，優(yōu)化合成方法和新工藝，建立定性、定量的檢測(cè)新技術(shù)，是今后研究工作的重點(diǎn)。

5.3研究作用機(jī)理
有機(jī)微量元素在動(dòng)物體內(nèi)的吸收機(jī)制及代謝原理仍不清楚，有待進(jìn)一步研究。近年來雖然越來越多的人接受金屬氨基酸螯合物和蛋白鹽利用肽與氨基酸的吸收機(jī)制，而并非小腸中普通金屬的吸收機(jī)制，但這只是推測(cè)，還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

5.4探討最佳劑型
繼續(xù)研究適合動(dòng)物機(jī)體的最佳螯合物（絡(luò)合物）結(jié)構(gòu)形式，最佳添加時(shí)間和劑量。不同的螯合劑組成的有機(jī)微量元素、不同的動(dòng)物、不同日糧營養(yǎng)水平、不同生理?xiàng)l件，都影響有機(jī)微量元素需要量，因此需要繼續(xù)深入研究闡明。