有机微量元素质量评价体系

■周建群 黄润均 王 军 黄云兰 韦雅玲 徐凡状

（1.南宁市泽威尔饲料有限责任公司，广西南宁 530221；2.桂林理工大学南宁分校，广西南宁 530001；3.四川农业大学，四川雅安 625000）

饲料添加剂有机微量元素除了作为微量元素一般营养的价值以外，还有其它特殊的价值，冯定远教授曾提出有机微量元素有八方面的特殊价值。近年来，有机微量元素发展很快，产品种类繁多，但是产品质量高低互见，良莠不齐。

有机微量元素的合成和生产，受到许多因素的影响，这些因素不仅影响产品的质量，也影响产品的成本。目前常用的生产工艺有液相络合反应、固相络合反应和载体吸附。同一种有机微量元素添加剂采用不同的生产工艺生产，或者同一种生产工艺其生产参数不同，产品质量都有很大的差别。如何尽快建立行之有效的有机微量元素质量评价体系是专业领域和业界的当务之急。

1 螯合纯度体系的建立

1.1 评价有机微量元素优劣的方法

目前评价有机微量元素常用的体系方法有：螯合率、螯合稳定常数和螯合强度。

这些方法能否用于体内游离态和络合态元素的检测有待于进一步研究。目前，国际上尚无统一的可靠的方法检测有机微量元素的络合(螯合)率和络合(螯合)强度，这也是造成有机微量元素产品质量检测困难的关键原因。实际上，研究建立有机微量元素产品质量检测体系是各国科学家共同关注的焦点问题，也是推动有机微量元素在饲料工业和养殖业中广泛应用的关键所在。因此，有必要提供检测方便且更有说服力的指标来评价有机微量元素质量。

1.2 螯合纯度是评价有机微量元素质量的金标准

我们提出纯度的概念，其意义是指有机微量元素中已络合（螯合）的物质占该物质含量的百分比值。从其概念中即可发现，螯合纯度不再是简单地评价各种组分情况，而是有机结合了螯合物纯度和螯合率两个概念，能够直接反映有机螯合物质量的优劣。

其优势主要体现在以下两个方面：①解决了螯合率仅仅用金属离子评价的局限性。②结合了有机物纯度，有效屏蔽了有机物其它杂质如SO42-以及水分等的干扰，确保产品的高纯度。

螯合率与螯合纯度呈显著正相关关系。其计算公式如下：

如果络合物纯度不纯，其中含有的络合成分不尽相同，该产品的吸收率、生物利用率和其生物功能是不同的。

2 有机微量元素螯合纯度检测方法

螯合纯度的检出，必须要有科学的方法评价其准确性。可以用如下方法定性、定量地评价有机微量元素的螯合纯度。

2.1 有机溶剂萃取定性检测法

根据有机微量元素不溶于无水甲醇的原理，用甲醇萃取有机微量元素，再在萃取液中滴加NaOH溶液，根据是否形成氢氧化物沉淀可以作为纯度的定性检测。

如图1中，甘氨酸铁通过该方法检测，可得知高纯甘氨酸铁无沉淀，而普通的或者未完全络合（螯合）的甘氨酸铁，则形成大量沉淀。

图1 不同甘氨酸铁甲醇萃取滴加NaOH定性法

2.2“各种成分测定总加和”法

目前，大多数有机微量元素的含量检测只以其金属元素含量来折算，对其它的有效组分，特别是有机配体并没有检测。如把络合物各组成成分都测定出来，把测定值加和起来可得到该物质的含量和纯度。

如表1所示，富马酸亚铁中全部的组分为亚铁、富马酸、三价铁、水分、重金属和硫酸根，其中，有效组分为亚铁和富马酸，将这两项指标加起来，得到的数值可以判断该产品的纯度。

表1 各种成分测定总加和法

2.3 X衍射图谱法

X衍射法是评价有机物纯度最为有效和直接的方法。如图2所示，蛋氨酸标准谱图中的峰，高纯蛋氨酸锌（2∶1）在相对应的位置均有出现，没有出现硫酸锌的峰，并且没有其它杂峰，说明产品的晶型很好，纯度很高。而在图3中，蛋氨酸标准谱图中的峰，蛋氨酸锌（1∶1）在相对应的位置均有出现，但在蛋氨酸锌（1∶1）谱图中也有硫酸锌的峰出现，说明蛋氨酸锌（1∶1）产品中仍含有硫酸锌。

图2 高纯蛋氨酸锌（2∶1）X衍射图

图3 蛋氨酸锌（1∶1）X衍射图

2.4 显微镜检图谱法

随着新型检测技术的发展，我们可以通过电子镜检技术检测物质形态，也可以通过显微镜检发现物质组成。如图4所示，甘氨酸铁产品晶体形状完整、单一，表明合成的螯合物质成分一致，纯度较高。

图4 有机微量元素显微镜检图示

2.5 热重分析法

热重分析法主要确定络合物的物性参数与温度的关系，特别是研究络合物中水分子的结合状态，在确定络合物分子的几何构型方面具有重要作用。

熔点是物质的特有属性，是物质从晶相变为液相时的温度。熔点测定在研究开发和质量控制中被用来鉴定各种物质和检测纯度。在制药工业中，常通过测定熔融温度来鉴定原料的纯度。即使纯度只有稍许不同，也能观察到熔点的熔距变化，这将确保物质纯度的正确鉴别，不同纯度螯合物溶融特征评价见表2。

表2 不同纯度螯合物熔融特性评价

如图5热重测定显示：两种样品在148～150℃温度时，均出现结晶水蒸发吸热峰，但失重却有明显不同，甘氨酸铁Ⅰ型失重差值为0.3 mg，甘氨酸铁Ⅱ型失重差值为1.27 mg，这说明后者失重为前者的4倍，前者失去的水分为后者的1/5，这恰能证明我们给出的分子结构Ⅰ型结构含2个结晶水,Ⅱ型结构含10个结晶水。200℃后甘氨酸铁Ⅰ型、Ⅱ型的分解失重吸收峰是一致的,但失重有差异,说明甘氨酸含量是有差别的。

3 有机微量元素纯度的应用和实践

螯合物的纯度高低，直接影响其应用过程中的生物功效。纯度高的产品，可以提高动物的吸收率、控制杂质率，增强生物功效，这也即是螯合物品质标准是以螯合物纯度（螯合率）为第一关键技术指标的根本所在(见图6～图8)。

3.1 更安全

高纯有机微量元素用液—液络合反应，经过结晶、重结晶除杂的生产工艺处理，原料中有毒有害重金属Pb、As等杂质在螯合物中的含量也降低了。

3.2 更环保

经四川农业大学动物营养研究所试验证明，使用高纯度有机微量元素可有效降低粪便中铁排泄量，并协同减少铜、锌的排泄量，尤以甘氨酸铁效果最为显著。

高纯有机微量元素添加量少，减少了资源的浪费，同时也降低了微量元素在粪便中的排泄量，改善了环境污染的问题。

图5 热重天平分析不同甘氨酸铁

图6 无机微量元素与高纯蛋氨酸微量元素重金属的差异

图7 高纯有机微量元素的使用减少微量元素的排泄量

3.3 更高效

图8为四川农业大学动物营养研究所吴德教授指导的高纯型甘氨酸铁和普通型甘氨酸铁在仔猪上的应用，由图8可知，通过日增重、料肉比、腹泻率和腹泻指数等生物效价的对比，高纯甘氨酸铁的各项指数均比普通甘氨酸铁的更好。

图8 高纯甘氨酸铁与普通甘氨酸铁的效价对比

4 结语

综上所述，纯度是有机微量元素络（螯）合物的品质金标准，唯有纯度才有安全与生态友好。纯度就是对评价有机微量元素络（螯）合物的大胆创新。为实现此目的，规范络合生产过程，强调采用结晶、重结晶除杂生产工艺，这是十分关键的步骤。因此，呼吁同行更加关注有机微量元素产品的纯度；同时建立起相应评价检测体系，以保证最大效值的发挥有机微量元素应有的作用。