微量元素氨基酸螯合物的生理学功能及其在畜禽生产中的应用

侯玉洁，徐 俊，吴春华，史仁煌，杨宏波，刘 红，苏衍菁

（1.扬州大学动物科学与技术学院，江苏 扬州 225009；2.扬州大学实验农牧场，江苏 扬州 225009；3.上海光明荷斯坦牧业有限公司，上海 200443）

微量元素是畜禽机体代谢中不可或缺的物质，其添加形态直接关系到动物对微量元素的吸收和利用，微量元素在畜禽饲料中的添加形态主要有无机盐类（包括硫酸盐和氧化物等）、有机酸盐类（如富马酸锌、葡萄糖酸锌等）和微量元素氨基酸螯合物。无机盐类微量元素易潮结块，并对饲料中维生素有一定破坏作用，影响动物机体的吸收效果；有机酸盐类虽然稳定性好，但流动性一般，生物学利用率较低；微量元素与氨基酸螯合物是由美国最先研制的第3代新型添加剂，其集微量元素与氨基酸于一体，是微量元素与氨基酸的氨基羟基经过配位反应形成的一类具有独特螯环结构的螯合物，具有生物利用率高、能提高动物生产性能、提高机体免疫力、抗病抗应激、减少维生素的破坏、降低环境污染等作用，微量元素氨基酸螯合物的多种生物学功能引起国内外学者的广泛重视，已成为目前微量元素研究的热点之一。

1 基本结构

微量元素氨基酸螯合物定义为由可溶性金属盐中的金属元素离子同氨基酸按一定摩尔比（1∶1～1∶3）以共价键结合而成的化合物，作为螯合物中心离子的微量元素主要有铜、铁、锌、锰和铬等，配位体有赖氨酸、蛋氨酸和甘氨酸等。一个金属元素离子可与多个氨基酸形成环螯合物，形成的环数越多，螯合物的稳定性越好，常见的螯环有五元环（如α-氨基酸螯合物）和六元环（如β-氨基酸螯合物），水解氨基酸螯合物的平均相对分子质量为150，如果相对分子质量＞800，则螯合物在肠道内未经水解不能直接穿透细胞膜而被吸收。

2 生理学功能

2.1 结构稳定，生物利用率高

大量研究表明，无机盐形式的微量元素，其利用率易受pH、脂类、蛋白质、纤维素、维生素、氧化物、磷酸盐、草酸、植酸及霉菌类毒素等因素的影响，微量元素氨基酸螯合物具有离子键和配位键共存的独特结构，使其分子内电荷趋于中性；且稳定常数适中，氨基酸螯合物在小肠通过氨基酸通道进入体内，避免了与通过矿物元素离子吸收通道运转的其他矿物元素的竞争与颉颃[1-3]。Ettle等报道，断奶仔猪基础日粮中分别添加甘氨酸铁与硫酸亚铁时，甘氨酸铁的生物利用率更高[4]。Cocato等也指出，21日龄断奶仔猪饲料中添加蛋氨酸铁比硫酸亚铁更能提高饲料的转化率和生物利用率[5]。

2.2 毒性小，适口性好，提高动物生产性能

无机盐形式的微量元素一般会影响动物机体胃肠内的pH和体内的酸碱平衡，而微量元素氨基酸螯合物内电荷趋于中性，在体内pH下溶解性较好，毒性低，极少对机体产生不良的刺激作用，还可加强动物体内酶的活性，提高蛋白质、脂肪和维生素的利用率[6]。微量元素氨基酸螯合物富含氨基酸具有特有的鲜香味，能刺激动物食欲，增加采食量，从而促进动物生长。

2.3 提高机体免疫力，抗应激

微量元素氨基酸螯合物在结构上与动物体内酶的形态类似，可以作为“单独单元”在动物体内起作用，微量元素氨基酸螯合物具有提高免疫应答反应和动物细胞及体液免疫力的功效，被吸收后可将螯合的微量元素直接运输到特定的靶组织和酶系统中发挥作用和满足机体需要。微量元素氨基酸螯合物具有增强杀菌的能力，提高免疫应答反应，发挥抗病和抗应激作用[7-8]。王学梅指出，在母猪妊娠中期补饲氨基酸鳌合铁能有效延缓仔猪贫血[9]。

2.4 提高机体抗氧化能力

微量元素氨基酸螯合物特殊的螯合结构，在满足动物机体对微量元素需求的同时具有抗氧化作用，可减少机体内自由基，增强动物的免疫力和抗病能力。马文强等研究指出，断奶仔猪饲粮中添加甘氨酸铁，可不同程度地提高血清中琥珀酸脱氢酶（SDH）、氧化氢酶（CAT）、黄嘌呤氧化酶（XOD）和碱性磷酸酶（AKP）的活力，降低血尿氮（SUN）、钙和磷含量[10]。

2.5 减少维生素破坏

金属离子和有机配体的螯合反应为金属离子在介质中的浓度提供了一个缓冲系统，缓冲系统通过离解螯合物的形式来保证金属离子浓度恒定[11]。金属离子在配位体氨基酸的保护下消除了无机微量元素对某些维生素的破坏作用，微量元素氨基酸螯合物与维生素配伍使用，与使用无机盐相比，维生素A和C的存留率分别提高20%和45%[12]。

2.6 减少环境污染

高铜、高锌是目前养猪业应用较为广泛的营养调控手段，高剂量使用铜和锌引起的资源浪费、环境污染问题突出，有研究指出，以低剂量有机铜、有机锌和有机铁饲喂断奶仔猪，可获得与高铜和高锌相近或更好的促生长效果。刘丹等以12.5%、25%、37.5%的氨基酸螯合铁、铜、锰、锌替代生长猪饲粮中的25%、50%、75%的相应无机元素，粪中铁的含量分别降低6.85%、1.84%和11.89%，锌含量分别降低7.95%、10.84%和12.32%，铜含量分别降低17.41%、27.53%和13.31%，锰含量也分别降低4.75%、1.80%和0.76%[13]。

3 微量元素氨基酸螯合物在畜禽生产中的应用

3.1 猪

3.1.1 仔猪

断奶仔猪易发生断奶应激，具体表现为食欲不振、生长缓慢、免疫力下降，已经成为养猪生产的障碍[14-15]。微量元素氨基酸螯合物可预防仔猪营养性贫血、提高断奶仔猪采食量、增加断奶仔猪日增重、促进生长，并提高仔猪免疫力，减少仔猪腹泻率，改善仔猪皮毛感官。郭海涛等报道，在28日龄断奶仔猪日粮中添加复合氨基酸螯合铁，能显著改善仔猪的皮毛感观，使皮肤红润，毛发光泽[16]。王明镇等在21日龄杜×长×大断奶仔猪基础日粮（含无机铁100mg·kg-1）中分别添加氨基酸螯合铁0、40、80、120、160mg·kg-1，结果显示，与添加硫酸亚铁相比，添加氨基酸铁螯合铁可提高早期断奶仔猪的的生产性能和铁表观消化率，改善皮毛感观及血液生化指标，增加体内铁贮存[1]。Feng等研究发现，用氨基酸螯合铁饲喂断奶仔猪，可以提高仔猪组织中的铁贮存量及抗氧化酶的活性，粪便中铁浓度比饲喂硫酸亚铁时更低[17]。李江涛等研究表明，在断奶仔猪高铜饲粮中添加甘氨酸铁和锌能够提高机体抗氧化酶的活性及血清铁和锌的含量，促进微量元素的吸收利用，减少排泄量，提高断奶仔猪的生产性能[18]。蔡菊在断奶仔猪玉米-豆粕型基础日粮中分别添加甘氨酸铁螯合物0.029%（A组）、0.033%（B组）、0.028%（C组），D组为对照组，添加硫酸亚铁100mg·kg-1，结果表明，与D组相比，A、B、C组仔猪日增重分别提高3.18%、2.72%和2.82%（P＞0.05）；料肉比分别降低7.82%（P＜0.05）、 5.87%（P＞0.05）和 6.57%（P＞0.05），A组仔猪的肤色和被毛得到显著改善，B、C组仔猪肤色有改善，但效果不显著[19]。

3.1.2 母猪

微量元素氨基酸螯合物生物效价高，易被吸收，饲喂妊娠和哺乳母猪，能提高母猪繁殖性能，改善母猪体况；通过胎盘和母乳可转移给仔猪，有效防止哺乳仔猪缺铁性贫血，提高仔猪成活率和日增重。王磊在母猪日粮中添加甘氨酸铁螯合物，发现甘氨酸铁螯合物补血效果显著，母猪和仔猪贫血症的发病率显著降低，整个试验期母猪和仔猪都没有发生附红细胞体病，试验组窝产死仔率和木乃伊胎儿率显著降低（P＜0.05），且哺乳仔猪生长率显著提高（P＜0.05）[20]。吴宁等通过在哺乳母猪日粮中添加蛋白螯合锌，结果表明，母猪日粮中添加有机氨基酸螯合锌能够提高仔猪初生重及断奶重，改善仔猪的断奶存活率[21]。

3.1.3 生长猪

在生长猪中日粮中添加微量元素氨基酸螯合物，能提高其生长性能和饲料利用率，改善胴体品质。尹志明等选用80日龄杜×长×大三元猪120头，A组作为对照组，不用氨基酸螯合铁、铜、锰、锌替代基础日粮的无机元素，B、C和D组分别用12.5%、25%、37.5%的氨基酸螯合铁、铜、锰、锌替代基础饲粮相应无机元素25%、50%和75%，结果显示，与对照组相比，B、C、D组的日增重分别提高10.39%（P＜0.05）、8.36%（P＜0.05）、2.34%（P＞0.05）；料重比分别降低7.09%（P＜0.05）、7.09%（P＜0.05）、1.42%（P＞0.05），在生长猪日粮中添加微量元素氨基酸螯合物取代部分的无机微量元素可在很大程度上改善日增重和料重比[22]。

3.2 家禽

3.2.1 肉鸡

微量元素氨基酸螯合物可提高营养物质表观消化率、提高肉鸡生长性能、降低料重比；增强免疫性能，减少腿病发生率并降低肉鸡胫骨软骨症发病率，提高成活率，改善鸡肉品质，并降低粪中微量元素的排泄量。周桂莲等在黄羽肉鸡日粮中分别添加蛋氨酸锌30和60mg·kg-1，对照组不添加，结果显示，与对照组相比，全期日增重分别提高1.86%和8.47%，料重比降低3.56%和8.74%，试验组肉鸡免疫机能均得到显著改善（P＜0.05）[23]。李玉艳选用广西特快黄鸡360只，对照组基础饲粮的Fe、Cu、Mn、Zn分别用硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锰、氧化锌提供，添加水平分别为Fe 100mg·kg-1、Cu 20mg·kg-1、Mn 120mg·kg-1、Zn 120 mg·kg-1；分别用12.5%、25.0%、37.5%和50.0%的蛋氨酸鳌合铁、铜、锰、锌替代基础饲粮相应无机元素的25%、50%、75%和100%，依次作为试验2、3、4、5组，第6组用50%的蛋氨酸鳌合铁、铜、锰、锌替代基础饲粮中相应无机盐的50%，结果显示，与对照组相比，2、3、4、5、6组1～4周龄的平均日增重分别提高1.71%（P＞0.05）、0.61%（P＞0.05）、6.55%（P＜0.05）、1.71%（P＞0.05）和6.06%（P＜0.05）；1～9周龄，5个试验组平均日增重与对照组相比，分别提高0.77%、1.62%、4.28%、0.77%和3.11%，差异均不显著（P＞0.05）， 料 重 比 分 别 下 降 2.65%（P＜0.05）、1.77%（P＜0.05）、1.33%（P＞0.05）、1.33%（P＞0.05）和0.88%（P＞0.05）；钙的表观代谢率分别提高17.15%（P＜0.05）、12.02%（P＞0.05）、18.87%（P＜0.05）、11.82%（P＞0.05）和7.07%（P＞0.05）[24]。王斯佳在艾维茵肉仔鸡对照组饲喂锌含量为14.97mg·kg-1的半纯合基础日粮，在基础日粮中分别添加Zn-SO4·7H2O 20、40、60和80mg·kg-1作为试验 1～4组，添加氨基酸螯合锌（Zn-AA）20、40、60和80 mg·kg-1作为试验5～8组，研究表明，在缺锌日粮中补充有机和无机锌均能改善肉仔鸡的生长性能和免疫功能，但氨基酸螯合锌改善肉仔鸡免疫功能的效果优于无机锌，氨基酸螯合锌对糖代谢和蛋白质代谢的作用更为显著[25]。陆娟娟也指出，不同水平蛋氨酸螯合物（铁、铜、锌、锰）替代相应无机盐可一定程度提高肉鸡的生产性能，改善饲粮养分利用率，并降低粪中微量元素的排泄量，以37.5%的蛋氨酸微量元素螯合物替代饲粮中75%的相应无机微量元素的效果最好[26]。王福明在凉山岩鹰鸡基础日粮中分别添加氨基酸螯合锌30、60、90、120 mg·kg-1，结果表明，添加氨基酸螯合锌不同程度地提高凉山岩鹰鸡的生长速度和饲料利用率，提高胸肌率、腿肌率、脾脏指数、胸腺指数、法氏囊指数和吞噬指数[27]。

3.2.2 蛋鸡

蛋鸡饲料中添加微量元素氨基酸螯合物可提高蛋鸡产蛋量、降低料蛋比、减少病死率、破蛋率、改善蛋品质。屠友金等在罗曼蛋鸡基础日粮中添加硫酸亚铁80mg·kg-1作为对照组，试验组分别添加甘氨酸铁80mg·kg-1、纳米硫酸亚铁80mg·kg-1，结果表明，甘氨酸铁与纳米硫酸亚铁组与对照组的生产性能无显著差异（P＞0.05），但均有提高；并具有提高蛋中铁含量的作用，使蛋黄中铁的沉积量分别提高6.10%（P＞0.05）、43.95%（P＜0.05），蛋白中铁的沉积量分别提高41.90%（P＜0.05）、72.01%（P＜0.01）[28]。Chowdhury等研究表明，蛋氨酸铜可显著提高肉仔鸡生产性能和饲料转化率（P＜0.05），血清胆固醇质量浓度增加，其质量浓度与肝铜和肝脂肪呈线性相关[29]。高峰在伊莎蛋鸡基础日粮中分别添加蛋氨酸锌、氧化锌50mg·kg-1，结果表明，日粮补锌对蛋鸡产蛋率、蛋壳质量及蛋黄锌含量有提高作用，但未发现不同锌源的显著差异[30]。曲湘勇等在东乡黑羽绿壳蛋鸡基础日粮中分别添加羟基蛋氨酸锌和碱式氯化锌120mg·kg-1（按锌含量计），对照组不添加，结果表明，日粮中添加羟基蛋氨酸锌能显著提高蛋鸡产蛋率（P＜0.05），碱式氯化锌能极显著提高蛋鸡产蛋率（P＜0.01），试验第28天，试验组蛋黄中锌含量分别提高32.8%（P＜0.01）、32.3%（P＜0.01）[31]。蛋氨酸锌还可通过改善蛋鸡的免疫系统来提高其免疫功能，增强对疾病的抵抗能力，梁兴龙等得出类似的结论[32]。

3.3 反刍动物

微量元素氨基酸螯合物由于稳定常数适中、稳定性好，具备良好的过瘤胃性能，既防止了瘤胃微生物对氨基酸的降解作用，又提供更多的过瘤胃氨基酸和微量元素的利用率，提高反刍动物日增重和饲料转化率、提高泌乳牛产奶量，改善酮体品质，提高奶牛繁殖性能，降低乳房炎发病率，降低奶中体细胞数量，减少蹄叶炎、软蹄病、蹄溃疡等肢体疾病的发生。黄恒新等指出，氨基酸螯合锌可提高奶牛的繁殖性能，饲料中添加蛋白锌具有调节体内酶和激素活性的功能，在种公牛日粮中添加蛋白锌可显著提高精液的质量和精子活力，从而提高受孕率（P＜0.05）[33]。Spears等报道，以蛋白锌盐形式添加锌25mg·kg-1的公牛比饲喂氧化锌的公牛胴体质量和屠宰率更高[34]。Ashmead等分别在硫酸铜、氨基酸络合铜和氨基酸螯合铜3种铜源的安格斯阉牛日粮中添加过量钼、硫和铁，通过分析肝及血清中的铜含量和铜蓝蛋白含量，结果表明，开始3种铜源日粮均受颉颃剂的影响，但一段时间后只有氨基酸螯合物能够克服这种影响，提供更多有效利用的铜；在高产荷斯坦奶牛日粮中添加复合金属氨基酸螯合物较添加无机金属离子，能显著提高产奶量（P＜0.05）[35]。

4 小 结

微量元素氨基酸螯合物具有生物利用率高、能提高动物生产性能、提高机体免疫力、抗病抗应激、减少维生素的破坏，降低环境污染等优点，但仍然存在一定的问题，集中表现为氨基酸螯合物生产工艺复杂，工艺要求严格；价格过高，如何简化生产工艺，降低成本，进而加大推广范围；产品螯合率和稳定性的检测没有统一标准；微量元素氨基酸螯合物在动物体内的作用机制及代谢途径仍需有待进一步探索；微量元素氨基酸螯合物与无机微量元素合搭配使用的比例。

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