不同形式微量元素对鳗用复合预混料中维生素稳定性的影响

2021-12-10马德英卢文标陈学豪翟少伟

饲料工业 2021年22期

■马德英卢文标陈学豪翟少伟*

（1.集美大学水产学院，鳗鲡现代产业技术教育部工程研究中心，福建厦门 361021；2.青岛求实职业技术学院，山东青岛 266000；3.福建深纳生物工程有限公司，福建永泰 350700）

维生素主要以辅酶和催化剂的形式参与动物体内几乎所有的新陈代谢，对维持细胞功能和调节三大物质代谢有不可替代的作用。但大多数维生素含有不饱和的碳原子、双键、羟基等对化学反应极敏感的结构部分，极易被氧化，导致活性降低甚至全部丧失[1]，在饲料中最易受到微量元素金属离子的氧化破坏作用，影响维生素稳定性[2]。目前，动物饲料中添加的微量元素形式可分为传统无机微量元素、有机微量元素和包被无机微量元素，且传统无机微量元素是普遍采用的添加形式。研究表明，动物复合预混料中的无机形式微量元素对维生素的破坏作用较大[3-5]，而有机微量元素替代无机微量元素可降低复合预混料中维生素的损耗率[6-7]，包被的硫酸铜、硫酸亚铁和硫酸锌分别替代相应的无机化合物可降低复合预混料中维生素A的损失率[8-10]。目前，还鲜见不同形式微量元素对动物复合预混料中不同种类维生素保护效果的比较研究。因此，本试验在鳗用复合预混料中使用无机微量元素、有机微量元素和包被无机微量元素，通过比较不同储存时间维生素的保留率差异情况，评价不同形式微量元素对维生素稳定性的影响，为微量元素在饲料中的科学应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验采用单因素完全随机区组试验设计。将使用不同形式微量元素配制的鳗用复合预混料分为4个处理组，即无机微量元素配制成的0.50%鳗用复合预混料组（ITE组Ⅰ）、无机微量元素配制成的0.75%鳗用复合预混料组（ITE组Ⅱ）、有机微量元素为主配制成的0.75%鳗用复合预混料组（OTE组）和包被无机微量元素配制成的0.50%鳗用复合预混料组（CITE组），每组3个重复，不同组复合预混料为每千克配合饲料提供的各种微量元素水平一致（其中：铜7 mg/kg、铁200 mg/kg、锰30 mg/kg、锌70 mg/kg、碘1.6 mg/kg、硒0.4 mg/kg、钴1.2 mg/kg；不同鳗用复合预混料的配方情况见表1）。所有处理组鳗用复合预混料中的碘、硒、钴元素均采用无机盐形式；在OTE组中，铜、铁、锰、锌为复合氨基酸微量元素络合物的有机微量元素形式。由于有机微量元素的容重较小，体积较大，最低配制成0.75%复合预混料，考虑到复合预混料中载体或稀释剂对维生素保留率的影响，设置了与OTE组相同添加水平的ITE组Ⅱ。

表1 鳗用复合预混料配方（g/kg）

1.2 鳗用复合预混合料的配制

试验中鳗用复合预混料由不同形式微量元素和维生素预混料按一定比例混合而成。所有原料用超细粉碎机（ZFJ-300，江阴市睿总机械制造有限公司）粉碎后过80目筛，按表1中的配方比例用万分之一感量的电子天平秤依次称取各种微量元素原料和复合维生素，逐级混合均匀，然后用自封袋密封包装，40℃恒温储存，于第1 d、第30 d和第60 d取样测定不同组鳗用复合预混料中的维生素，主要包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K、维生素B1、维生素B6、烟酰胺、维生素C和叶酸含量。由于以往研究认为无机微量元素对泛酸保留率的影响较小[6-7]，本试验中未测定泛酸含量。

1.3 评价指标及方法

其中，维生素A、维生素D、维生素E、维生素K、维生素B1、维生素B6、烟酰胺和叶酸测定采用高效液相色谱法，维生素C采用邻苯二胺荧光法，具体步骤参照《饲料工业标准汇编》（2019版）[11]。

1.4 数据统计与分析

试验结果以“平均值±标准差”表示，采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA），若存在显著差异，则用Duncan’s法进行多重比较，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 第30 d不同组鳗用复合预混料的维生素保留率（见表2）

由表2可知，与ITE组Ⅰ相比，ITE组Ⅱ中维生素K保留率显著增加（P＜0.05），其他8种维生素保留率无显著变化（P＞0.05）；OTE组和CITE组各种维生素的保留率均显著升高（P＜0.05）。CITE组的维生素B1、维生素C和叶酸保留率显著高于OTE组（P＜0.05），两组间的其他维生素保留率接近（P＞0.05）。

表2 第30 d不同组鳗用复合预混料的维生素保留率（%）

2.2 第60 d不同组鳗用复合预混料的维生素保留率（见表3）

由表3可知，与ITE组Ⅰ相比，ITE组Ⅱ的维生素K保留率显著增加（P＜0.05），其他8种维生素保留率无显著变化（P＞0.05）；OTE组（除维生素B1外）和CITE组各种维生素保留率均显著升高（P＜0.05）。CITE组维生素K、维生素B1和叶酸保留率显著高于OTE组（P＜0.05），两组间的其他维生素保留率无显著差异（P＞0.05）。

表3 第60 d不同组鳗用复合预混料的维生素保留率（%）

2.3 储存不同时间后鳗用复合预混料维生素保留率比较（见图1）

由图1可知，ITE组Ⅰ、ITE组Ⅱ（除维生素E和维生素C外）在第60 d的各种维生素保留率均显著低于第30 d的保留率（P＜0.05）。OTE组在第60 d的维生素A、维生素D、维生素E、维生素B6和烟酰胺保留率显著低于第30 d的维生素保留率，其他维生素的保留率在第60 d和第30 d均无显著差异（P＞0.05）。CITE组在第60 d的维生素A、维生素D、维生素B6保留率显著低于第30 d的维生素保留率，其他维生素的保留率在第60 d和第30 d均无显著差异（P＞0.05）。

图1 储存不同时间后鳗用复合预混料中维生素保留率比较

3 讨论

研究表明，微量元素是影响复合预混合料中维生素稳定性的最大因素，其对维生素的稳定性均具有很强的破坏作用，尤其对饲料中脂溶性维生素的稳定性有重要影响[12]；维生素与微量元素混合后，极易发生氧化与还原作用而遭到破坏，使效价明显降低[13-14]；在微量元素中，铜是影响维生素的主要元素，影响维生素损失率顺序为铜＞锌＞铁[8，15]。大多数维生素含有对化学反应极敏感的不饱和碳原子、双键、羟基等结构，易发生氧化反应生成氢过氧化物，产生大量的自由基。无机微量元素金属离子所带的电荷可直接诱导维生素的敏感键发生氧化反应，还可参与氧化反应来催化维生素产生活性氧自由基，缩短氧化的诱导期或加快氧化的速率[16]。目前，金属离子（Mn+表示微量元素金属离子）氧化维生素的主要途径有：①加速氢过氧化物分解：Mn++ROOH→M（n+1）++OH-+RO-。②直接与未氧化物质反应：Mn++ROOH→M（n-1）++H++ROO-；Mn++RH→M（n-1）++H++R-。③分子氧活化单重态氧和过氧化自由基：Mn++O2→M（n+1）++O2-；O2-e-→O2或O2-+H+→OH-[17]。目前，已有微囊化处理或包衣处理技术改善维生素稳定性的报道，具有提高维生素储存过程中的含量和存留率效果[13，18]，从改变传统无机微量元素的形式出发保护维生素也是一条重要途径。

本试验中，OTE组比ITE组Ⅰ鳗用复合预混料中维生素A、维生素D、维生素E、维生素B1、维生素B6、叶酸和维生素C储存第30 d保留率提高的幅度为2.81%～14.32%（维生素K的保留率提高47.90%），储存第60 d保留率提高的幅度为6.11%～19.37%（维生素K的保留率提高59.91%），且OTE组储存第30 d和第60 d维生素K、维生素C、维生素B1和叶酸保留率无显著差异；而ITE组Ⅰ第30 d和第60 d维生素保留率逐渐降低，且存在显著差异，说明鳗用复合预混料中使用有机形式的复合氨基酸微量元素络合物对维生素的保护效果优于无机微量元素。研究表明，用有机微量元素替代无机微量元素，可以使储存120 d后的维生素损耗降低约40%～50%[6-7]；还有一些研究也认为预混料中添加有机微量元素对维生素A、维生素B1、维生素C和维生素E的破坏作用明显小于添加无机微量元素[19-20]，上述研究报道与本试验的结果类似。有机微量元素提高预混料中维生素保留率的原因可能是其络合物中阳离子能与氨基酸等形成稳定的配位键，具有非常稳定的独特环状结构，能紧紧地将微量元素离子包裹在中间，使游离形式存在的金属离子减少，从而降低了对饲料中维生素的氧化破坏作用[21]；还可能与其降低某些维生素氧化降解速度常数Ka值、减缓维生素的氧化作用、降低维生素的破坏作用有关[22]。

本试验中，CITE组比ITE组Ⅰ鳗用复合预混料中维生素D、维生素E、维生素K、维生素B1、维生素B6、烟酰胺、叶酸和维生素C储存第30 d保留率提高3.73%～12.77%（除维生素K保留率提高51.62%外），储存第60 d保留率提高6.54%～28.60%（除维生素K保留率提高67.03%外），且CITE组储存第30 d和第60 d维生素E、维生素K、维生素C、维生素B1、烟酰胺和叶酸的保留率无显著变化；而ITE组Ⅰ第30 d和第60 d维生素保留率逐渐下降，且存在显著差异，说明包被无机微量元素对维生素的保护效果优于无机微量元素。研究表明，包被处理后硫酸铜对高温下和低温下维生素A的破坏显著降低，有利于延长维生素A储存时间[15]；预混料中添加包被硫酸亚铁或包被硫酸锌较替代无机形式的硫酸亚铁或硫酸锌，可使维生素A、维生素C的损失率分别降低9.95%和5.70%[10]；添加包被硫酸铜、包被硫酸亚铁和包被硫酸锌比仅使用硫酸铜在40℃条件下储存8、16 d和24 d后的维生素A损失率分别降低3.23%、4.83%和4.24%[8]；包被复合无机微量元素可显著减少维生素A、维生素D和维生素E储存过程中的损失[23]。这些报道与本试验的研究结果接近，可能是包被无机微量元素采用液固相融合分散的物理包被技术，使用可消化的食品级包材，直接实现与维生素的物理隔离，避免易发生氧化反应的金属离子直接与维生素接触，从而直接起到保护作用[23]。

本试验中，CITE组鳗用复合预混料中维生素K、维生素B1、维生素C和叶酸在储存第30 d和第60 d的保留率比OTE组提高3.54%～9.20%，表明鳗用复合预混料中添加包被无机微量元素对某些维生素的保护效果优于复合氨基酸微量元素络合物形式的有机微量元素，具体原因有待查明。此外，ITE组Ⅰ与ITE组Ⅱ鳗用复合预混料中维生素保留率差异不大，说明本试验条件下无机微量元素稀释1.5倍对维生素产生的保护效果较小，进一步稀释对维生素的保护作用还有待研究。一般认为稀释可使复合预混料中维生素和微量元素的空间距离加大，暴露于空气中的面积减少，可能减弱维生素的氧化程度[24-25]。

维生素的稳定性易受高温的影响，主要是高温可提高水分子和金属离子的活性，为金属离子催化氧化自由基链式反应提供能量；高温还可使硫酸盐易脱去部分结晶水，而处于一种极不稳定的状态，同时物料更易吸潮、结块[25]。本试验中鳗用复合预混料密封储存在40℃条件下，而在复合预混料的生产、运输和储存过程中温度可能更高，包被无机微量元素和有机微量元素对维生素的保护效果有可能更为明显，这点还有待于进一步研究。