氨基酸微量元素螯合物的特点及在饲料生产中的应用 林晓艳.doc

氨基酸微量元素螯合物的特点及在饲料生产中的应用 Amino acid traceits application in feed production element chelate characteristics and 作者：林晓艳 山东农业大学动物医学专业七班摘要：微量元素氨基酸螯合物是一种新型有机矿物元素添加剂，被称为第三代微量元素添加剂。由于其稳定性好、生物效价高、易消化吸收、抗干扰性强等特点，迅速成为动物营养研究的热点，在各种动物生产中广泛应用。本文就微量元素氨基酸螯合物的生物学特性、作用机理、在畜牧业中的应用概况及应用前景进行了综述。关键词：氨基酸螯合物 作用机理 应用前景Abstract: The trace element amino acid chelate is a new type of organic minerals additives, known as the third generation of trace element additives. Because of its stability, biological value, digestible and absorbed, anti-jamming features, and quickly became a hot animal nutrition research, widely used in a variety of animal production. In this paper, the biological characteristics of trace element amino acid chelate, mechanism, application profiles in animal husbandry and prospects are reviewed.Keywords: amino acid chelate mechanism prospects1.引言：微量元素氨基酸螯合物是由氨基酸或短肽物质与可溶性金属盐中的金属元素离子通过化学方法螯合而成的一类具有独特螯环状结构的化合物 ,是一种接近于动物体内天然形态的微量元素补充剂。微量元素氨基酸螯合物具有改善金属离子在体内的吸收和利用 ,防止微量元素形成不溶性物质 。 微量元素氨基酸螯合物是第三代微量元素添加剂，属于有机微量元素范畴。配位化学中的螯合物（Chalet）是一种特殊的络合物。在其化学结构中，配位体(Ligands)通过配位基和自身的碳链与金属离子形成环状结构。该环状结构如同蟹、虾等动物（配位体）以螯足夹持着金属离子。因此，这种络合物被形象地称为螯合物。配位体又称螯合剂（Chelating Agents）。在饲料中存在着许多天然的螯合剂，如柠檬酸、草酸、水杨酸、酒石酸、乙二胺四醋酸（EDTA）及氨基酸等。2.正文2.1氨基酸螯合物的特点:螯合物通常比一般配合物要稳定，其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。正因为这样，螯合物的稳定常数都非常高，许多螯合反应都是定量进行的，可以用来滴定。使用螯合物还可以掩蔽金属离子。由于螯合物的特殊稳定性，已很少能反映金属离子在未螯合前的性质。金属离子在形成螯合物后，在颜色、氧化还原稳定性、溶解度及晶形等性质发生了巨大的变化。很多金属螯合物具有特征性的颜色，而且这些螯合物可以溶解于有机溶剂中。2.1.1 螯合物的类型螯合物按其功能可以分为三种类型：（1）具有运输与贮存金属元素功能的螯合物。这类螯合物中的金属元素本身不具备任何功能，也不会改变或修饰配位体存在的情况下，该金属螯合物才能被吸收，并在血液中运输，透过细胞膜，将金属离子运输并沉积在机体所需要的地方。属于这类螯合剂的有EDTA、氨基酸、尤其是半胱氨酸和组氨酸。（2）参与代谢的螯合物。这类螯合物以其结构性特征存在于动物体内。螯合物中金属离子的存在对于该类螯合物代谢功能的发挥是必不可少的。这类螯合物有血红蛋白和细胞色素氧化酶（其中铁为被螯合的金属元素）、维生素B12（其中钴为被螯合的金属元素），等等。血红蛋白中铁的存在保证了氧在血液中的运输。（3）不利于金属元素吸收与利用的螯合物，如植酸磷、植酸锌、草酸钙等。这类螯合物妨碍了金属元素的正常代谢功能，降低了金属元素的利用率。 氨基酸螯合物类型微量元素氨基酸螯合物属于第一、二类螯合物。但据螯合剂原料的不同，微量元素氨基酸螯合物也可分为两类：（1）非特异氨基酸螯合物。这种螯合物的螯合剂不是特种的氨基酸，是水解羽毛粉、血粉等。这些原料水解出的氨基酸种类和比例通常难以控制，进而氨基酸与微量元素的摩尔比、反应的pH值及时间等条件也难控制，所以最终所得到的螯合物产品性能常不稳定。（2）特异氨基酸螯合物。这种螯合物的螯合剂为特种的氨基酸，如蛋氨酸、赖氨酸、甘氨酸等。这种螯合物的反应物摩尔比、反应的pH值及时间等条件可以严格控制，因而产品的化学结构及性能都比较稳定的。氨基酸与微量元素的摩尔比主要有2:1和1:1两种。螯合物的基本结构螯合物是指1个或多个配位基团与金属离子之间的配位反应所形成的环状结构产物，金属氨基酸螯合物是可溶性金属盐的金属离子与氨基酸以一定数量的摩尔比（通常为113）共价化合的产物。氨基酸的氨基和羧基与金属微量元素离子螯合，是以氧和氮作配位原子，配位体2个配位原子之间相隔2个或3个以上原子与中心金属离子共同形成螯合环。螯合环的形成导致螯合离子比非螯合离子在水溶液中稳定性提高。水解氨基酸螯合物的平均分子量为150，如果分子量大于800，则螯合物在肠道内不经水解不能直接穿越细胞膜而被吸收。6 螯合物的制备 微量元素氨基酸螯合物可由62种方式合成，1种是由可溶性金属盐与氨基酸螯合而成，金属和氨基酸可以是单一的也可以是复合的；另一种是可溶性盐与氨基酸可水解蛋白螯合而成，称为金属蛋白盐。由于相对复合氨基酸螯合物和金属蛋白盐而言，单一氨基酸螯合物价格昂贵且生物学活性专一，应用范围也窄。所以现今国内外的研究方向多偏重于后者，也可以说金属蛋白盐是今后微量元素氨基酸螯合物产生的一个方向。在我国蛋白质水解抽取螯合盐常用的方法有4种：酶解法、酸解法、酸碱水解法和综合利用法，其中酸碱水解法是目前常用的方法。1.氨基酸螯合物在养牛中的应用效果大量研究发现，犊牛和杂种肥育牛饲喂蛋氨酸锌和蛋氨酸锰后，生长率显著提高，母牛受胎率提高15%，犊牛断奶体重提高5%，蛋氨酸锌可降低放牧母牛腐蹄病的发生。给奶牛饲喂微量元素氨基酸螯合物可增加奶牛泌乳量，减少疾病发生。试验表明，补充氨基酸螯合物（铁、锰、铜、锌等）的青年母牛，其腺周纤维化比例明显低于对照青年母牛，卵巢机能改善，胚胎死亡率降低。在奶牛饲料中加入锌后测其表现吸收率，根据产奶量以及奶中锌含量，蛋氨酸锌的添加量以20mg/kg左右为宜。2.氨基酸螯合物在养鱼中的应用效果微量元素氨基酸螯合物是适合鱼类营养需要的理想营养添加剂，它对于促进鱼类生长、提高饲料转化率和鱼的成活率具有显著效果。研究表明，用微量元素氨基酸螯合物养鱼与无机饲料对比，增生重量提高18%左右，饵料系数改善9%左右，元素的吸收率提高25%左右。3.氨基酸螯合物在养猪中的应用与效果仔猪贫血症是养殖业中急待解决的一大难题，仔猪每天需要7mg铁，而母乳中只能提供1mg，通常仔猪在产后第40天即出现贫血症，导致黄白痢，死亡率高，增重慢。给母猪饲喂氨基酸螯合铁，通过胎盘和母乳向仔猪转移，从而防止乳仔猪缺铁性贫血。研究表明，在母猪产前2周、产后3周采食甘氨酸铁的口粮（含铁150mg/kg），仔猪生后不补任何铁剂，可获得与肌肉注射右旋糖苷铁相同的增重和贫血效果。同时研究发现，母猪日粮中用蛋氨酸螯合铁替代硫酸亚铁，母猪首次配种受胎率平均提高7.2%，胎产活仔数增加0.73头，死胎率降低2.1%，断奶至产后发情配种的间隔时间平均缩短1.35d。4.氨基酸螯合物在养鸡中的应用效果用氨基酸微量元素螯合物饲喂蛋鸡，可明显提高产蛋率，增大蛋重，改善蛋的品质。对饲喂氨基酸螯合物的产蛋鸡下的鸡蛋进行分析，发现其蛋壳结构比无机盐组紧密，蛋黄中微量元素含量高于无机盐组，其中铁含量是无机盐组的122%。这不仅能使破蛋率下降5%，而且无疑是生产高营养蛋的一个好方法。饲料中添加氨基酸螯合物，可促进肉鸡生长，降低饲料消耗，提高饲料转化率，并且能降低鸡的软腿病和臀结痂等皮肤病。用氨基酸螯合锰、锌替代无机硫酸盐饲喂肉仔鸡，可使日增重提高6.6%，饲料消耗降低5.7%，腿病发生率降低9.94个百分点。 8 氨基酸螯合物毒 氨基酸螯合物毒理学研究表明，CuSO4和FeSO4对大鼠的半致死量LD50分别为117mg/kg和319mg/kg，而氨基酸螯合铜与氨基酸螯合铁的LD50分别为235mg/kg和825 mg/kg。氨基酸螯合物对大鼠的毒性约为相应硫酸盐的1/31/2。而氨基酸螯合锌、锰和铬的LD50比相应的无机盐小得多。1.添加水平添加的水平从155 000mg/kg范围不等，从而导致了在生物学利用率结果上产生较大的变异性。而在高剂量水平，螯合物在不同组织中的代谢与沉淀可能会达到其饱和点，从而使得相应敏感指标对超水平的补充变得不太敏感，即使不同，最终也显示相同的利用率。较为合适的方法是先确定动物相应的敏感指标对添加水平的反应曲线，然后在拐点以下的有效添加水平内进行。2.动物种类总体来看，氨基酸螯合物对单胃动物与禽类的作用效果好于反刍动物。另外，与动物的生长阶段也有关，即对幼龄动物比成年动物的作用效果好。3.检测指标对于氨基酸螯合物，其生物利用率与所测的指标有关，如生长性能、掌骨、尾脊骨、胫骨及血浆与组织（肝、肾）中的浓度等。相对而言，对于锌、铜、铁和锰，评价其利用率的指标分别以骨锌、胆汁铜、血红蛋白和骨锰为宜。4.日粮类型含植酸与纤维相对高的日粮，氨基酸螯合物相对无机盐的优势要大得多。这是因为氨基酸螯合物可避免日粮中的植酸与纤维对于游离金属离子吸收所造成的负面影响。10 国内外研究与应用慨况 随着研究日渐深入，人们对氨基酸螯合物的营养作用和代谢方式的认识也不断提高。由于畜牧业生产的发展导致饲料添加剂的出现和广泛应用，国内外关于螯合物的研究报道也与日俱增。1989年美国饲料监察局的官方出版物中，载入了多种金属元素氨基酸螯合物以及被称为“金属元素蛋白盐”的复合物。美国Albion公司、Zinpro公司和Alltech公司也有各种商品微量元素螯合物投放。各高等院校和研究机构陆续发表不少文章。我国东北大学腾冰等20世纪80年代末在实验室合成并制备了高纯度蛋氨酸螯合锌（），并通过红外分析证实其结构为螯合物。阎立新等在有关蛋氨酸螯合锌对雏鸡的营养效果的学位论文中，论证了各种锌源的综合平均相对生物效价。螯合锌在锌的利用方面明显优于硫酸锌。表现出显著的抗植酸和高钙的不良影响。以雏鸡血清碱性磷酸酶活性和胫骨、翼羽的锌浓度以及食入锌沉积率为判断指标，蛋氨酸螯合锌都显著优于硫酸锌。进入20世纪90年代，我国动物营养和饲料界对微量元素氨基酸螯合物的兴趣明显升温，发表了许多综述和文章，介绍微量元素氨基酸螯合物的饲料和营养功效。也有自行合成螯合物或专利，或提供用于动物试验。哈尔滨、无锡、西安、广州、上海、成都、长沙等地都有规模不同的企业先后上马，生产出各种螯合物产品投放饲料添加剂市场。随着我国加入WTO，饲用螯合物行业也面临与外国同行的竞争问题。 3.结论： 从产品开发角度看，氨基酸螯合物的生产只有同蛋白质资源的开发利用结合才有可能。为了保证一定的螯合稳定性，必须达到一定的配位比（配体氨基酸或肽和金属的摩尔比），单个微量元素必须结合上若干个分子量较大的氨基酸或肽，以微量元素有效量计必然大幅增加。但把配体氨基酸或肽作为蛋白质营养源计入饲料配方，则微量元素成本的增加可以忽略，并可以达到“1+12”的效果，即蛋白质和微量元素的生物利用率都得到显著提高从国内外的发展趋势看，微量元素氨基酸螯合物广阔的应用前景和市场是可以预期的。由于其毒性小，生物利用率高，它可作为饲料添加剂改善饲料应用效果，提高饲料报酬；也可用于婴幼儿、孕产妇和老年人的食品，作为矿物质和蛋白质营养强化剂；另外还可用于农业生产作为叶面喷施或浸种。随着研究的深入完善，可用作制剂，用于铁、锌等微量元素缺乏症的防治，还可起激素增效等作用。总之，微量元素氨基酸螯合物随着研究的深入将会获得长足发展，在诸多领域发挥其应有的作用。 参考文献： 1赵士堂.羟基蛋氨酸锌在奶牛上的应用研究D.杭州:浙江大学硕士学位论文, 2003. 2吴志广, 李建国, 李秋风, 等.不同蛋氨酸锌水平饲喂泌乳奶牛的试验研究J.黑龙江畜牧兽医, 2005, ( 12) : 13- 15. 3禹爱兵, 刘亮, 王加启, 等.热应激条件下日粮补充赖氨酸铬对泌乳期奶牛生产性能及血液参数的影响J.中国奶牛, 2006, ( 5) :7- 12. 4张涛.氨基酸微量元素螯合物在猪营养中的研究B.南方养猪.营养与日粮, 2007,（219）: 6-7. 5 Hoover S L ,Ward T L ,et al Effect ofDietary Zinc and Zinc Amino Acid Complexes on Growth Performance of StarterPigs .J Amino.Sci,1997,75(suppl.1). 6 何勇军.微量元素氨基酸螯合物在养猪生产中的应用A.安徽农业科学, 2007, 35 (34):11102 11103 7 张文秋,刘德全.氨基酸微量元素螯合物在单胃动物生产