螯合钙的“螯合”是什么意思？.doc

螯合钙的“螯合”是什么意思？ 长久以来，螯合矿物质的作用评价一直是毁誉参半，问题出在大家对相关的化学机制没有足够的了解。其实将矿物质与有机分子的键结形态做正确的分别，不但可以改善矿物质的吸收与利用，更重要的是还可以保证能够到得更一致的生长结果。 以利用率来计算矿物质的采食量 在以往，矿物质一直是使用无机的来源并作为饲料配方的计算基础。但是，在密饲的情况下，重金属如锌，会以相当高的浓度排出来而可能造成植物的土坏性中毒。 另外，使用无机矿物质时也可能会与其他营养分产生交互作用而造成问题。举例来说，金属离子常被发现与饲料中如植酸盐与霉菌毒素等有机物螯合在一起排出体外，因此，虽然有足够的矿物质不断地进入消化系统中，但其中仍一定比例是无法被吸收的。 若以添加更多的矿物质来解决这些问题就必须面临效用不一致的结果。不只是因为螯合的因素无法预测，添加过量矿物质也得冒著中毒的风险或过量排法所造成的浪费。 了解化学机制是重要的 藉著与可吸收的有机分子（如胺基酸、蛋白质、多醣或挥发性脂肪酸）键结来保护矿物质已经不是一个新的观念，近年来这个观念更加普及，但研究结果却一直不是很稳定，原因是我们对这些矿物质的化学构造的了解不足以预测这个其作用。 为了要发展出有效的产品，了解螯合物和复合物的化学机制是非常重要的，键结的形式及强度是重要的关键，其会影响复合物的稳定性，尤其是溶解度与利用性。另外，螯合物或复合物的化学键不能太强否则矿物质在吸收后不会被释放出来。 复合与螯合是不同的。复合物是在一个有机酸和一个矿物质间以一个单一共价键键结所构成；而螯合物则是以另一种方式键结，其中牵涉到一个配位体键结的复杂交互作用。举例来说，一般的螯合锌是锌分子以四个不同强度的键与2个胺基酸分子结合，其中锌和氧间的两个键为离子键，另外键结锌与氮的为共价键。 金属与配位体（有机化合物）间的键结强度要强到足以耐过肠胃道的PH环境，但又要在螯合物被吸收后可以释出金属离子才行。例如，锌甘胺酸螯合物的键结很弱所以容易使其在肠道中就降解，使得矿物质无法被吸收到肠道细胞中；但是螯合物硫的键结又太稳定了，使得这个矿物质虽然被吸收了，但进入组织中并不能有效地被释出，而影响其有效性。 近几年来，有机矿物质在家畜及宠物的营养使用上变得更普遍了，改善利用率进而增加生产表现及特殊病状的矫正，都是使用了这些产品后保证可以达到的效果。 螯合作用在生理上是很常见的 理论上来说螯合矿物质比无机矿物质有更多的观点。首先，出现在身体中的矿物质一般都与蛋白质键结，最明显的例子是代谢所必须的血红蛋白，但是除了代谢以外，螯合矿物质和矿物质蛋白化物的肝脏中所进行的体内运输及贮存（高胱胺酸蛋白质、血浆铜蓝蛋白、铁蛋白）也非常重要。 肠壁上皮细胞有三种吸收无机营养分的机制，矿物质在这里可以被完全的吸收。 利用被动扩散通过肠道上皮细胞被吸收，是三种机制中最不重要的。其必须要有足够的浓度梯度（例如肠道内的矿物质浓度要比细胞中高才能作用），所以要在矿物质缺乏时才会启动，但只有少量会被吸收。 促进扩散作用的发生是藉由肠道细胞顶端膜上的运输分子进行。例如铁（Fe+3）是经由特殊的铁蛋白质被携带到肠道上皮细胞（TeichmannandStremmel,1990），过程会比简单的扩散要快许多。但是，为了调节矿物质的吸收量，细胞表面携带分子的量也会有所限制。再者铁必须是自无机盐被离子化后，才能自由地与携带者键结。事实上，在饲料及肠道中都有许多的因子会限制游离铁的可利用性而影响其键结。 肠道中最有效的离子运输机制最广为熟知的主动运输，主动运输不需要浓度梯度，但作用时需要能量，将矿物质吸收到细胞内。这个作用机制相当特殊，但也会限制被运输的矿物质量，矿物质必须被离子化游离出来与运输分子键结。但有一个主要的问题是出在二价阳离子的吸收途径上，众所周知，这种型式吸收金属要带有二个正电，但在正常的消化作用时，这样的金属活性极大且会不时地与肠道内其他物质键结而减少矿物质的吸收。 图一、与无机形式或复合矿物质比较，螯合矿物质的效益是来自於更稳定的结构 稳定性非常重要 在矿物质营养方面有两个主要的问题：我们要如何阻止金属离子在被吸收前与肠道中其他的元素反应，以及我们如何能确定这些矿物质会被有效地吸收入身体内。 解决第一个问题的方法是保护矿物质直到其被组织吸收。藉由与有机复合物的螯合来环绕矿物质可以保护金属免受胃中低PH值的伤害，藉由键结强度的估计可以知道螯合胺基酸会比复合锌及无机锌更加的稳定（图一）。 图二显示不同螯合矿物质在最重要的一个变数不同PH环境下的情形。与二个胺基酸分子螯合的锌在消化道的PH环境下会比其他螯合矿物质更稳定，而理由是显而易见的。大部份的矿物质（如铁、锌、锰）为过渡元素，其在离子状态时带有不同的正电荷。一个金属靠著四个与胺基酸间的键结形式共价键，因此这四个键相当安定的共价键与螯合物本身的零电荷构成了螯合物的稳定性。基於这个理由，螯合物不会对PH的变化之生生强烈的反应，使得金属可以继续保持螯合。 图二、在大范围的pH环境下螯合锌比复合锌稳定 模拟胺基酸及胜太 此外螯合金属在肠道中有较快的吸收率。 而与胺基酸复合的矿物质也可以更有效地被肠道细胞吸收，因为其可以藉由细胞膜上的胺基酸运输蛋白以螯合形态被主动运输到细胞内。事实上，在消化过程中所释放出来的胺基酸有九五会被吸收，相对起来的游离金属就低很多（四廿二）。 与两个胺基酸分子螯合物的矿物质可以经由肠道的胜太运输系统运输。因为在这里螯合型式中，螯合矿物质会让胜太运输蛋白误以为其为胜太而吸收进来。实际上，对於胜太运输系统来说，这种螯合矿物质的亲和力及吸收率会比那些胺基酸配位体来得高。 再，若在已含有传统无机矿物质来源如硫酸盐或氧化物的饲料中额外添加螯合矿物质，二价阳离子途径及被动吸收机制仍然会有办法吸收无机形态的矿物质（LoweandWiseman,1997）。餵饲大白鼠胺基酸螯合锌会发现老鼠的软组织中并不只有锌含量增加，铜也会跟著增加。 螯合矿物质可以改善生产力 在许多物种上的实验证明螯合矿物质在效益只发生在动物身上，由PIC所进行的一个实验中（表二），螯合矿物质取代原有饲粮中三十的锌、四十二的锰及六十八的铜，可以增加产仔率及缩短离乳至配种间距，平均下来，空胎天数也跟著降低了，七五由母猪配种后再发情所造成的淘汰率也随之减少。在仔猪的饲粮中添加螯合矿物质也可以改善日增重饲料效率（表三）。 表二、螯合矿物质对母猪繁殖表现的冲击 项目对照组螯合矿物质组 母猪头数538360 平均胎次3.43.4 配种次数2.82.8 分娩率，7275 离乳至配种间距，天5.455.4 平均空胎期，天6864 淘汰率，148 初生活仔数，头窝9.89.6 死亡率，8.88.6 离乳仔猪数，头窝8.88.9 平均离乳日龄1818 每年每头母猪离乳仔猪头数20.320.5 表三、螯合矿物质对仔猪生长表现的影响 试验次数猪只头数平均日增重饲料效率 1188+3.69%+1.54% 2121+