微量元素的研究進(jìn)展（轉(zhuǎn)載）

lovafuzhou · 發(fā)表于 2011-3-12 15:20:29

微量元素的研究進(jìn)展
張勇劉來亭
（河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，鄭州，450001）
摘要：微量元素是機(jī)體不可缺少的物質(zhì)，就元素的化學(xué)結(jié)構(gòu)形式、作用和效果來說，微量元素添加劑的發(fā)展經(jīng)歷了從無機(jī)到有機(jī)的發(fā)展。本文就微量元素的劃代，現(xiàn)階段微量元素生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞：微量元素；無機(jī)鹽；螯合物；載體
The esearch progress of trace element in feed
Yong Zhang Laiting Liu
(College of Bioengineering, Henan University of Technology, Zhengzhou, 450001)
Abstract: Trace element is indispensable nutritive material. Trace element has undergone the stages from inorganic mineral in the early days to organic chelate complex. The paper explicates the different stages of trace element, and improvement of production technology of trace element at the present stage.
Keywords: trace element, inorganic mineral, chelate complex, carrier
微量元素是動(dòng)物體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，直接或間接地參與機(jī)體幾乎所有的生理和生化過程對畜禽保持健康、維持正常生長、繁殖、生產(chǎn)性能有極其重要的作用。
就元素的化學(xué)結(jié)構(gòu)形式、作用和效果來說，微量元素添加劑的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。
一、最早是以無機(jī)鹽的形式向動(dòng)物提供必須的微量元素（例如：ZnSO4、FeSO4、CuSO4、碳酸鹽、氯化物等），由于無機(jī)鹽礦物質(zhì)吸收率低、效果差。因此，必須加大用量才能滿足動(dòng)物的營養(yǎng)需求。這樣一來，便產(chǎn)生三大問題，一是動(dòng)物排泄物殘存大量的無機(jī)鹽，造成環(huán)境污染問題，二是用量大造成安全問題。微量元素只需要少量就能滿足需求，生產(chǎn)實(shí)際中，往往由于添加量多，造成畜禽中毒。而且，無機(jī)鹽用量大了，就會造成大用量與中毒量之間界線縮短，容易造成安全問題。三是無機(jī)鹽用量越大，對維生素破壞的程度越嚴(yán)重。因此，維生素用量也隨之增大，生產(chǎn)成本增加。
二、第二代產(chǎn)品是一些簡單的有機(jī)鹽（例如：乙酸鹽、琥珀酸鹽、富馬酸鹽、乳酸鹽等）。第二代微量元素比第一代有所進(jìn)步，用量可以少些，吸收利用率有所提高。但是，這些物質(zhì)是一些簡單的絡(luò)合物，化學(xué)無環(huán)狀結(jié)構(gòu)，化學(xué)穩(wěn)定性不高。這些絡(luò)合物的絡(luò)不穩(wěn)常數(shù)一般在10-4左右。據(jù)報(bào)道，微量元素絡(luò)合物的絡(luò)不穩(wěn)常數(shù)在10-10左右時(shí)，動(dòng)物對微量元素的吸收利用率達(dá)到最高峰。同時(shí)，這些產(chǎn)品價(jià)位較高，因此，第二代微量元素未能得到廣泛應(yīng)用。
三、第三代新型微量元素添加劑—氨基酸螯合微量元素
氨基酸螯合微量元素是最新一代營養(yǎng)強(qiáng)化劑，以開發(fā)的產(chǎn)品有氨基酸螯合鋅、氨基酸螯合鐵、氨基酸螯合銅、氨基酸螯合錳，還有單體氨基酸螯合物（例如：蛋白酶螯合鋅、鐵、銅、錳，賴氨酸螯合鋅、鐵、銅、錳）等。
氨基酸螯合微量元素是一種新型高效飼料添加，它具有第一代無機(jī)微量元素相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）吸收利用率高，據(jù)研究報(bào)道，氨基酸微量元素螯合物的吸收利用率比無機(jī)微量元素高2倍~3倍；（2）無拮抗，對維生素?zé)o破壞作用，由于微量元素氨基酸螯合物的生化穩(wěn)定性對金屬離子的保護(hù)，有效抑制了礦物質(zhì)元素的相互拮抗作用，減輕了金屬離子氧化還原反應(yīng)對維生素的破壞，從而減少了營養(yǎng)物質(zhì)的損失，提高其吸收利用率；（3）穩(wěn)定性好，氨基酸螯合物的金屬離子（Zn、Fe等）位于螯合物的中心位置，四周被配位體（氨基酸）圍繞包在最內(nèi)層，金屬離子不會解離出來與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而無機(jī)鹽的金屬離子完全裸露在外面，如鋅離子等，它具有強(qiáng)烈的氧化性，易與多種維生素發(fā)生氧化還原反應(yīng)；（4）綠色環(huán)保，由于用量少，可避免使用高銅等微量元素所造成的環(huán)境污染。氨基酸螯合微量元素飼喂生豬后，能較好地消除生豬異味，改善胴體品質(zhì)，明顯減少糞尿臭味，改善飼養(yǎng)環(huán)境，減少對周邊環(huán)境的污染，為真正的無公害、環(huán)保型生物飼料。
不可否認(rèn)，雖然有機(jī)微量元素具有無機(jī)微量元素在生物利用、環(huán)保等方面無法比擬的優(yōu)勢，但市場的普及率卻很低。北京奧特奇生物制品有限公司有機(jī)微量元素亞太區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理Arturo Jose L. Frio介紹，目前，全球的有機(jī)微量元素市場占有率非常低，只占了配合飼料微量元素用量的7%~10%，在國內(nèi)占有率更低，只有3%~5%，也就是說市場上還有很大一部分的用戶沒有用任何有機(jī)微量元素。這其中主要是成本問題，國內(nèi)有機(jī)微量元素的價(jià)格普遍在30~50元/公斤，而無機(jī)鹽的價(jià)格只需6元/公斤左右。以萬頭豬場為例，每月需要消耗飼料360噸，如果豬場全群添加有機(jī)微量元素，添加量為1.5公斤/噸，則豬場在有機(jī)微量元素費(fèi)用上就在6000元左右。
除了成本因素之外，有機(jī)微量元素難于推廣的其他原因有多種。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，其一，盡管市場上產(chǎn)品眾多，但國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的有機(jī)微量元素產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)各不相同，飼料廠很難判斷哪家公司的產(chǎn)品好；其二，多數(shù)國內(nèi)有機(jī)微量元素廠家缺乏核心技術(shù)，營銷型公司居多，炒作概念，市場魚龍混雜；其三，學(xué)術(shù)界對某些有機(jī)微量元素的確切效果也存在一定爭議，比如，對有機(jī)銅的生物效果方面，不少專家認(rèn)為，無機(jī)銅所起到的效果要比有機(jī)銅要好，因?yàn)闊o機(jī)銅能起到有機(jī)所沒有的殺菌效果。
針對目前有機(jī)微量元素在市場上的尷尬局面，筆者認(rèn)為，在有機(jī)微量元素技術(shù)、生產(chǎn)、化驗(yàn)等尚未完全成熟，尚未被市場完全認(rèn)可之際，對無機(jī)微量元素的生產(chǎn)進(jìn)行工藝處理，改進(jìn)無極微量元素分級嚴(yán)重、吸收率低的弊端。遵循健康發(fā)展的原則，本著對企業(yè)負(fù)責(zé)，對社會負(fù)責(zé)的高度從事微量元素的生產(chǎn)、經(jīng)營，實(shí)現(xiàn)微量元素從無機(jī)到有機(jī)的平穩(wěn)過渡。具體的技術(shù)措施，可以從以下幾個(gè)方向著手：
1、選用不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的微量元素
許多人認(rèn)為在預(yù)混料中應(yīng)限制使用硫酸鹽和氯化物，用在自然界比較穩(wěn)定的礦物質(zhì)，如碳酸鹽和氧化物代替。自然界中存在的礦物質(zhì)通常均以其最穩(wěn)定形式存在，它們一般為硫化物、氧化物和碳酸鹽等。礦物質(zhì)大多來源于自然界的巖石，人們也許以為這種礦物質(zhì)是惰性的無機(jī)物質(zhì)，不易被動(dòng)物利用，但實(shí)際上也有一些礦物質(zhì)表現(xiàn)出很好的生物學(xué)利用率。碳酸鈣和碳酸鐵經(jīng)過加工（如烘干和研磨）后，具有較高的生物學(xué)利用率。其它化合物如氧化鋅和氧化銅，則需要進(jìn)一步加工除去其中雜質(zhì)。目前氧化鋅作為礦物元素添加劑和促生長劑已被廣泛應(yīng)用于仔豬飼料中。另外一些礦物質(zhì)為了提高其生物利用率，還需轉(zhuǎn)化為其它價(jià)態(tài)，如在減壓加熱爐中把二氧化錳轉(zhuǎn)化為氧化錳。硫化物一般生物學(xué)利用率很低，只能利用其部分氧和碳。
2、選用適當(dāng)?shù)妮d體
載體或稀釋劑是影響微量元素預(yù)混料質(zhì)量的重要因素。在我國微量元素預(yù)混料產(chǎn)品中大多數(shù)是以石粉作為載體的，但實(shí)際效果比較差，這是微量元素預(yù)混料質(zhì)量不穩(wěn)定的一個(gè)重要原因。尤其是現(xiàn)在普遍使用的高劑量銅微量元素預(yù)混料，銅在配方中已經(jīng)是高劑量，加上混合不均勻使局部銅超標(biāo)甚至嚴(yán)重超標(biāo)，給動(dòng)物帶來毒性作用。劉長忠（2004）在相同工藝條件下，研究不同載體對微量元素預(yù)混料的混合均勻度、振動(dòng)分級、抗結(jié)塊、抗防潮以及貯藏穩(wěn)定性等指標(biāo)的影響，篩選對微量元素預(yù)混料質(zhì)量影響較小的載體。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，細(xì)稻殼糠為最優(yōu)載體。
3、包被處理
一些公司采用包被技術(shù)處理達(dá)到控釋和緩釋以提高微量元素的利用率，減少向環(huán)境中的排放量，降低環(huán)境污染。包被處理以建立“隔水屏障”，可采用以下幾種方法：
（1）以礦物油包被
在微量元素或微量元素預(yù)混料混合過程中直接加在混合機(jī)內(nèi)攪拌，使硫酸鹽外形成一層油膜可以作阻擋水分的屏障，保證已干燥的微量元素不再吸濕返潮。添加的礦物油應(yīng)為無味無色的產(chǎn)品，其在礦物補(bǔ)充料中不得超過3%，在日糧中不得超過0.06%。
（2）以石蠟包被
美國聯(lián)邦管理?xiàng)l例批準(zhǔn)蜂蠟，巴西棕櫚蠟等在符合規(guī)定的飼料廠中，可作為一般的“公認(rèn)安全級（GRAS）”的物質(zhì)使用。由于這些物質(zhì)大都是些脂肪酸與脂肪族的高分子一元醇所形成的蠟，對動(dòng)物有益無害。因此，無使用量的限制。
（3）制成多糖復(fù)合物
AAFCO在1981年公報(bào)中通過“金屬的多糖復(fù)臺物”（Metal Polysaccharide Complex）可作為礦物質(zhì)飼料。這是一類溶解性鹽與多糖所形成的特殊金屬復(fù)合物。如銅的多糖復(fù)合物，鋅的多糖復(fù)合物，鐵的多糖復(fù)合物。這種工藝可將微量元素完全包被，在消化道中更有利于動(dòng)物利用，還可防止它們與維生素及其他礦物質(zhì)的作用。
（4）以硬脂酸鹽包被
常用的有硬脂酸鈣、硬脂酸鎂等。
（5）制成螯合物
可用EDTA作螯合劑制成螯合的微量元素添加劑。美國聯(lián)邦管理?xiàng)l例將EDTA二鈉（C10H14O8N2Na2.2H2O）列為可以制成螯合微量元素的螯合劑，但該物純度至少為99%，其量在最終飼料中不得超過240mg/kg；也可將微量元素硫酸鹽按一定比例與豆粕混合后制粒，可制成含一定元素的微量元素螯合物。
總之，各研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)應(yīng)積極關(guān)注微量元素研究進(jìn)展、應(yīng)用技術(shù)、發(fā)展趨勢與質(zhì)量控制，交流、推廣最新研究成果，提高微量元素領(lǐng)域的技術(shù)水平，以新型微量元素來取代常規(guī)產(chǎn)品，從源頭上消除飼料安全及食品安全隱患，促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。
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作者簡介：
張勇，男，博士，
河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院任教。研究方向：單胃動(dòng)物營養(yǎng)。