微量元素研究进展

范觉鑫，刘志强，田 雯，张 颖，江书忠

（湖南九鼎科技（集团）有限公司，长沙 425000）

微量元素是动物维持生命和生产必不可少的营养素之一，在动物饲料中含量虽少，但其作用大，不能被其他的营养元素所替代。微量元素在动物体内主要通过酶、功能蛋白等发挥作用，直接或间接地参与机体几乎所有的生理和生化过程，与动物生长、健康等密切相关，因而微量元素的缺乏与过量都会对畜禽的代谢、健康和生产带来不良影响。

半个世纪以来，微量元素营养经历了3个发展阶段。第1 代产品即无机盐类添加剂，如硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锌等，无机微量元素以其价格低廉，经济效益明显而受到养殖者的亲睐；第2代产品为一些简单的有机酸盐如柠檬酸亚铁、富马酸锌、乳酸镁等，但以上两类产品均存在吸收利用率差的缺陷，因此不能充分满足动物体生长的需求。随着饲料科学的发展，新型氨基酸微量元素螯合物作为第3代微量元素产品投入使用，具有良好的生物化学稳定性，且生物学效价明显高于无机矿物盐，目前已成为一种较为理想的饲料添加剂，且越来越被生产实践所接受[1]。

1 无机微量元素存在的问题

1.1 无机微量元素对饲料品质及消化利用率的影响

以无机盐形式存在的微量元素在动物体内的生物利用率受到多种因素的影响，包括脂类、蛋白质、纤维、草酸、植酸、氧化物等。金属离子作为氧化物，能催化饲料产品中脂类氧化，使饲料中的油脂氧化酸败、变质，在影响饲料适口性的同时，也降低饲料中油脂的消化率，进而降低饲料的消化吸收率；能加速饲料产品（特别是预混料产品）中维生素的氧化损失，使饲料产品中的维生素效价降低，不能实现畜禽最大的生长性能，甚至出现维生素缺乏症。另外，金属离子能与植物饲料原料中的草酸、植酸等反应，形成高度稳定的草酸盐、植酸盐，从而降低微量元素的生物学利用率。

1.2 无机微量元素对环境破坏的影响

饲料中过量的微量元素随畜禽粪便排出体外，致使这些粪便与其他有机肥混合使用，会逐渐形成重金属污染[2]。猪粪中铜、锌、砷等具有较高活性的元素在很大程度上会在土壤中富集，经食物链对人类健康产生影响。薄录吉等对21 省市规模化猪场粪便和11 省市猪饲料重金属浓度数据进行统计分析，发现饲料样本中铜含量超标占100%，超标倍数为13.2～49.0[3]。由此可见，饲料高铜添加现象普遍存在。在对某地区19 个规模猪场的育肥猪、保育猪及断奶仔猪的饲料和粪便随机抽样检测发现，饲料及粪便中锌含量均超出国家标准[4]。因此，寻找生物学利用率高的微量元素产品已成为环保的新需求。

2 微量元素需要量

微量元素的需要量很难确定，大多数是NRC标准最低需要量，在实际生产中不能完全满足动物生长的需要。赵艳平对比了仔猪微量元素实际添加量和权威机构的推荐水平，发现NRC 标准显著低于典型商业饲料和猪营养指南（2010）的推荐水平，主要是因为在微量元素较低水平的情况下，仔猪不会出现微量元素缺乏症，但在生猪养殖过程中，难以实现仔猪最大的生长性能，且各类型微量元素产品的生物学利用率差异大，饲喂效果受到原材料的种类和数量、日粮的加工、储存和环境条件及所含其他微量元素种类和含量的影响[5]。

3 有机微量元素

3.1 有机微量元素种类

近年来，国内外对有机微量元素进行了大量的研究。有机微量元素是微量元素的无机盐与有机配位体反应，形成的产物的总称，包括金属特定氨基酸络合物、金属氨基酸络合物、金属氨基酸螯合物、金属蛋白盐和多糖复合物等[6]。

3.2 有机微量元素的吸收机制

在生物体内，金属离子绝大部分是以螯合物的形式存在，如血红素、叶绿素、VB12等，分别是铁、镁、钴的螯合物。微量元素氨基酸螯合物可为动物机体提供必需的微量元素，也与动物体内很多蛋白质的中间产物结构类似，因此可以减少很多生化过程，吸收快，生物利用率更高，从而表现出优于无机盐和简单有机盐的营养特点[7]。

3.3 有机微量元素存在的问题

3.3.1 使用效果问题

大量研究发现，并非所有的有机锰、有机锌和有机铁对肉鸡都优于其无机形态。罗绪刚对铜、锌、铁、锰等有机微量元素生物学活性进行了65 次试验，结果表明，与无机微量元素相比，有机微量元素效果优于无机微量元素的结果有19次，占29%；两者结果相近的结果有41 次，占63%；有机微量元素效果低于无机微量元素的结果有5 次，占8%，造成这些结果的因素有：有机微量元素产品的质量（络合率与络合强度）、评价指标、饲粮组成、标准参照物、添加水平、动物种类及机体状况等[8]。有机微量元素的生物学利用率或有效性与其络（螯）合强度密切相关，其络（螯）合强度是决定有机微量元素产品品质及对动物生物学有效性的关键指标。

3.3.2 使用成本问题

无机微量元素的单价低，同一添加水平下的使用成本较低。不同有机微量元素的成本差异较大，简单的有机酸盐成本略高于无机微量元素的单价成本，但使用效果也差异不大；单一氨基酸盐的成本居中，氨基酸单一金属离子螯合产品、蛋白盐产品的成本较高，养殖端的使用成本普遍高于无机微量元素的使用成本，这也限制了有机微量元素产品在畜禽饲料中的使用。

3.3.3 品质控制标准问题

由于有机微量元素的络（螯）合强度是决定其产品品质和对动物生物学有效性的关键指标，因此，正确评价有机微量元素的络（螯）合强度至关重要。络（螯）合率是有机微量元素产品中络合元素或螯合元素占总元素的百分比。络（螯）合强度是指有机微量元素中金属离子与有机配位体形成络（螯）和键的强度或稳定程度。罗绪刚实验室的发现，络（螯）合率的测定困难而复杂，且很不稳定，在实验室的检测中，简单的化学方法只能作定性分析，例如颜色反应、显微镜检测等，理化分析如红外光谱、质谱分析、热重分析、X-ray单品粉末衍射等，在普通饲料公司的化验室不具备检测条件，只能将样品送第三方或权威机分析测试，因此，对有机微量元素的批次间品质控制存在难度[6]。

3.3.4 生物学利用率评估难的问题

有机微量元素生物学利用率的评估主要以动物试验评估方法进行。微量元素的种类较多，各种微量元素间还存在一定程度的协同、颉颃作用，各产品适宜的添加范围较大，因此，方案的设计较为复杂，难以形成确定性结论。

4 未来发展方向

有机微量元素的出现已有30 余年的历史，有部分研究结果证实其对动物的生产性能有良好的作用，且生物学利用率比无机微量元素更高，在动物饲料产品中的添加水平比无机微量元素低，有利于动物生产性能的提高和环境保护。近年有机微量元素在动物生产中使用也出现了一些问题，主要是生产工艺相对复杂，产品质量标准及检测方法还不成熟，使用成本较高，限制其在畜禽生产中的应用。

综上所述，在今后的研究和使用中，有机微量元素的生物学效价、营养功能需要有更明确、精准的方法进行评估，生产工艺的改进和完善，产品质量标准及检测方法还需规范且成熟，才能准确评估出各类型有机微量元素的效价差异，指导畜禽养殖生产。