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摘要綜述了微量元素氨基酸螯合物的生物作用及吸收代謝機理、幾種常用氨基酸螯合物及其應(yīng)用效果、微量元素氨基酸螯合物的研究進展和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞微量元素；氨基酸螯合物；研究進展；發(fā)展趨勢

中圖分類號Q517文獻標識碼A文章編號1007-5739（2008）14-0200-02

微量元素氨基酸螯合物是近年來在國內(nèi)外發(fā)展較快的第3代新型微量元素添加劑，它是動物生長的必需微量元素金屬離子與氨基酸反應(yīng)生成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配位化合物或螯合物。由于其接近于動物體內(nèi)的天然形態(tài)的微量元素補充劑，且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的生物學(xué)效價、溶解性較高、易消化吸收、抗干擾以及無刺激、無毒害等特點，目前被認為是一種較理想的添加劑，已在畜牧業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。本文就微量元素氨基酸螯合物的特性和應(yīng)用進行了綜述。

1微量元素氨基酸螯合物的基本結(jié)構(gòu)

螯合物是指1個或多個配位基團與金屬離子之間的配位反應(yīng)所形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物，金屬氨基酸螯合物是可溶性金屬鹽的金屬離子與氨基酸以一定數(shù)量的摩爾比（通常為1∶1~3）共價化合的產(chǎn)物。氨基酸的氨基和羧基與金屬微量元素離子螯合，是以氧和氮作配位原子，配位體2個配位原子之間相隔2個或3個以上原子與中心金屬離子共同形成螯合環(huán)。螯合環(huán)的形成導(dǎo)致螯合離子比非螯合離子在水溶液中穩(wěn)定性提高。水解氨基酸螯合物的平均分子量為150，如果分子量大于800，則螯合物在腸道內(nèi)不經(jīng)水解不能直接穿越細胞膜而被吸收[1]。

2微量元素氨基酸螯合物的生物作用

2.1提高微量元素的生物利用率

無機鹽形式的微量元素，其利用率易受pH值、纖維、草酸、維生素、磷酸及植酸等的影響，而氨基酸螯合物形式的微量元素由于其化學(xué)性能穩(wěn)定，分子內(nèi)電荷趨于中性，在體內(nèi)pH值環(huán)境下，可有效防止微量元素離子形成不溶解的化合物，或防止其被吸附在有礙元素吸收的不溶解膠體上，因而有利于機體吸收。大量研究表明，經(jīng)氨基酸螯合的微量元素吸收率是無機微量元素的2～6倍。同時螯合元素可有效避免在飼料中添加過多的無機元素所帶來的中毒及浪費現(xiàn)象，并在機體需要時它可有效地釋放出來，以滿足機體需要。

另外動物對氨基酸螯合物的分子量限制較寬，一般情況下分子量低于800的均有利于通過腸道黏膜，同時氨基酸螯合物是一種接近自然界的鹽的形式存在，在機體環(huán)境條件下溶解性好，可借助肽或氨基酸的吸收途徑，而不必先同其他物質(zhì)結(jié)合，因而它比無機的吸收要快30%左右。

2.2維持體內(nèi)恒定的環(huán)境

添加無機鹽、簡單有機鹽形式的微量元素會影響機體腸道內(nèi)的pH值和體內(nèi)酸堿平衡，對機體產(chǎn)生不良的刺激作用；而金屬離子和有機配位體的反應(yīng)則形成了一個緩沖體系，機體通過控制腸道及組織中pH值來控制緩沖體系的反應(yīng)，保證金屬離子濃度的恒定。另外，氨基酸螯合物為機體正常中間產(chǎn)物，很少對機體產(chǎn)生不良刺激，有利于動物采食和胃腸的吸收，促進動物生長。

2.3增強免疫力

有機微量元素接近于酶的天然形態(tài)而有利于酶的吸收，被吸收的形態(tài)更容易被機體結(jié)合到自身的生物學(xué)組分中，由此可加強動物體內(nèi)酶的激活與產(chǎn)生，提高蛋白質(zhì)、脂肪和維生素的利用率。

2.4減少抗營養(yǎng)因子

一般的無機微量元素適口性較差，有機微量元素克服了這方面的缺陷，它具有氨基酸特有的氣味，使動物易于接收，減少抗營養(yǎng)因子[2，3]。

3氨基酸螯合物吸收代謝的機理

氨基酸螯合物對動物產(chǎn)生效應(yīng)作用機理的研究尚處于探討階段，現(xiàn)在一般認為，絡(luò)合強度適宜的有機微量元素螯合物進入消化道后，可以避免腸腔中拮抗因子及其他影響因子對礦物元素的沉淀或吸附作用，直接到達小腸，并在吸收位點處發(fā)生水解，其中的金屬以離子形式進入腸上皮細胞并吸收入血。因此，進入體內(nèi)的微量元素增加。這種理論強調(diào)的是適宜穩(wěn)定常數(shù)的有機微量元素在消化道內(nèi)的狀態(tài)與無機微量元素不同，其生物學(xué)活性高的主要原因是有機微量元素到達吸收部位并被吸收進入血漿的量比無機形態(tài)的多[3]。

4微量元素氨基酸螯合物的制備

微量元素氨基酸螯合物可由2種方式合成，1種是由可溶性金屬鹽與氨基酸螯合而成，金屬和氨基酸可以是單一的也可以是復(fù)合的；另一種是可溶性鹽與氨基酸可水解蛋白螯合而成，稱為金屬蛋白鹽。由于相對復(fù)合氨基酸螯合物和金屬蛋白鹽而言，單一氨基酸螯合物價格昂貴且生物學(xué)活性專一，應(yīng)用范圍也窄。所以現(xiàn)今國內(nèi)外的研究方向多偏重于后者，也可以說金屬蛋白鹽是今后微量元素氨基酸螯合物產(chǎn)生的一個方向。在我國蛋白質(zhì)水解抽取螯合鹽常用的方法有4種：酶解法、酸解法、酸堿水解法和綜合利用法，其中酸堿水解法是目前常用的方法[2]。

5幾種常用的氨基酸螯合物

5.1氨基酸螯合銅

銅是動物的必需微量元素之一，銅是血漿蛋白、超氧化物歧化酶、賴氨酸氧化酶、酪氨酸氧化酶的組成成分，在體內(nèi)發(fā)揮重要功能。研究表明，在日糧中添加200mg/kg氨基酸螯合形式的銅，效果優(yōu)于同劑量的硫酸銅，賴氨酸銅與蛋氨酸銅對雞的生物學(xué)利用率為硫酸銅的110%～120%與88%～96%，能促進生長肥育豬增重和改善飼糧轉(zhuǎn)化率，且育肥前期優(yōu)于后期，肝脾中銅含量也升高。

5.2氨基酸螯合鐵

動物體內(nèi)的鐵約有60%～70%存在于血紅素中，而血紅蛋白是動物體內(nèi)運輸氧及二氧化碳的主要載體。其他的鐵存在于鐵蛋白、細胞色素和多種酶中而發(fā)揮重要生理作用。不同來源鐵的生物有效性差別很大。日糧中VC、果膠、植酸和其他礦物元素都會影響鐵的生物有效性。研究表明，與添加同劑量FeSO4比較，添加復(fù)合氨基酸螯合物顯著提高了紅細胞壓積、血紅蛋白水平和血漿鐵水平，肝、脾的鐵血黃素和鐵蛋白含量以及肌肉中總鐵含量、血紅素鐵濃度均顯著提高。

5.3氨基酸螯合鉻

鉻是畜禽的一種必需微量元素，在生命活動中起著極為重要的作用。鉻在動物營養(yǎng)中的研究表明，鉻能促進生長、改善胴體品質(zhì)與肉質(zhì)、增強免疫功能、改善動物應(yīng)激狀態(tài)、提高母豬繁殖性能和調(diào)控體內(nèi)的激素代謝水平。目前研究較多的鉻為甘氨酸鉻，結(jié)果表明，甘氨酸鉻使肉雞仔采食量、日增重與飼料轉(zhuǎn)化率都有提高，腹脂率降低，對粗蛋白和粗脂肪的表觀代謝率都提高在10%左右。

5.4氨基酸螯合鋅

鋅是動物必需微量元素之一。鋅的功能包括維持上皮組織的完整性、參與細胞膜的復(fù)制、加速傷口的愈合和減少皮膚病變。另外，鋅在體液免疫和細胞免疫中也發(fā)揮重要作用。研究表明，氨基酸鋅對雛雞的生物學(xué)效應(yīng)由高到低依次為蛋氨酸鋅>EDTA螯合鋅>硫酸鋅，螯合鋅表現(xiàn)出明顯的抗植酸和抗高鈣效應(yīng)[1，4]。

6氨基酸螯合物在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用效果

6.1氨基酸螯合物在養(yǎng)牛中的應(yīng)用效果

大量研究發(fā)現(xiàn)，犢牛和雜種肥育牛飼喂蛋氨酸鋅和蛋氨酸錳后，生長率顯著提高，母牛受胎率提高15%，犢牛斷奶體重提高5%，蛋氨酸鋅可降低放牧母牛腐蹄病的發(fā)生。

給奶牛飼喂微量元素氨基酸螯合物可增加奶牛泌乳量，減少疾病發(fā)生。試驗表明，補充氨基酸螯合物（鐵、錳、銅、鋅等）的青年母牛，其腺周纖維化比例明顯低于對照青年母牛，卵巢機能改善，胚胎死亡率降低。在奶牛飼料中加入鋅后測其表現(xiàn)吸收率，根據(jù)產(chǎn)奶量以及奶中鋅含量，蛋氨酸鋅的添加量以20mg/kg左右為宜。

6.2氨基酸螯合物在養(yǎng)魚中的應(yīng)用效果

微量元素氨基酸螯合物是適合魚類營養(yǎng)需要的理想營養(yǎng)添加劑，它對于促進魚類生長、提高飼料轉(zhuǎn)化率和魚的成活率具有顯著效果。研究表明，用微量元素氨基酸螯合物養(yǎng)魚與無機飼料對比，增生重量提高18%左右，餌料系數(shù)改善9%左右，元素的吸收率提高25%左右。

6.3氨基酸螯合物在養(yǎng)豬中的應(yīng)用與效果

仔豬貧血癥是養(yǎng)殖業(yè)中急待解決的一大難題，仔豬每天需要7mg鐵，而母乳中只能提供1mg，通常仔豬在產(chǎn)后第40天即出現(xiàn)貧血癥，導(dǎo)致黃白痢，死亡率高，增重慢。給母豬飼喂氨基酸螯合鐵，通過胎盤和母乳向仔豬轉(zhuǎn)移，從而防止乳仔豬缺鐵性貧血。研究表明，在母豬產(chǎn)前2周、產(chǎn)后3周采食甘氨酸鐵的口糧（含鐵150mg/kg），仔豬生后不補任何鐵劑，可獲得與肌肉注射右旋糖苷鐵相同的增重和預(yù)防貧血效果。同時研究發(fā)現(xiàn)，母豬日糧中用蛋氨酸螯合鐵替代硫酸亞鐵，母豬首次配種受胎率平均提高7.2%，胎產(chǎn)活仔數(shù)增加0.73頭，死胎率降低2.1%，斷奶至產(chǎn)后發(fā)情配種的間隔時間平均縮短1.35d。

6.4氨基酸螯合物在養(yǎng)雞中的應(yīng)用效果

用氨基酸微量元素螯合物飼喂蛋雞，可明顯提高產(chǎn)蛋率，增大蛋重，改善蛋的品質(zhì)。對飼喂氨基酸螯合物的產(chǎn)蛋雞下的雞蛋進行分析，發(fā)現(xiàn)其蛋殼結(jié)構(gòu)比無機鹽組緊密，蛋黃中微量元素含量高于無機鹽組，其中鐵含量是無機鹽組的122%。這不僅能使破蛋率下降5%，而且無疑是生產(chǎn)高營養(yǎng)蛋的一個好方法。

飼料中添加氨基酸螯合物，可促進肉雞生長，降低飼料消耗，提高飼料轉(zhuǎn)化率，并且能降低雞的軟腿病和臀結(jié)痂等皮膚病。用氨基酸螯合錳、鋅替代無機硫酸鹽飼喂肉仔雞，可使日增重提高6.6%，飼料消耗降低5.7%，腿病發(fā)生率降低9.94個百分點[4，5]。

7氨基酸螯合物毒理學(xué)

氨基酸螯合物毒理學(xué)研究表明，CuSO4和FeSO4對大鼠的半致死量LD50分別為117mg/kg和319mg/kg，而氨基酸螯合銅與氨基酸螯合鐵的LD50分別為235mg/kg和825mg/kg。氨基酸螯合物對大鼠的毒性約為相應(yīng)硫酸鹽的1/3~1/2。而氨基酸螯合鋅、錳和鉻的LD50比相應(yīng)的無機鹽小得多[5]。

8影響微量元素氨基酸螯合物作用效果的因素

8.1添加水平

添加的水平從15~5000mg/kg范圍不等，從而導(dǎo)致了在生物學(xué)利用率結(jié)果上產(chǎn)生較大的變異性。而在高劑量水平，螯合物在不同組織中的代謝與沉淀可能會達到其飽和點，從而使得相應(yīng)敏感指標對超水平的補充變得不太敏感，即使不同，最終也顯示相同的利用率。較為合適的方法是先確定動物相應(yīng)的敏感指標對添加水平的反應(yīng)曲線，然后在拐點以下的有效添加水平內(nèi)進行。

8.2動物種類

總體來看，氨基酸螯合物對單胃動物與禽類的作用效果好于反芻動物。另外，與動物的生長階段也有關(guān)，即對幼齡動物比成年動物的作用效果好。

8.3檢測指標

對于氨基酸螯合物，其生物利用率與所測的指標有關(guān)，如生長性能、掌骨、尾脊骨、脛骨及血漿與組織（肝、腎）中的濃度等。相對而言，對于鋅、銅、鐵和錳，評價其利用率的指標分別以骨鋅、膽汁銅、血紅蛋白和骨錳為宜。

8.4日糧類型

含植酸與纖維相對高的日糧，氨基酸螯合物相對無機鹽的優(yōu)勢要大得多。這是因為氨基酸螯合物可避免日糧中的植酸與纖維對于游離金屬離子吸收所造成的負面影響[3，6]。

9國內(nèi)外開展微量元素氨基酸螯合物的研究與應(yīng)用慨況

隨著研究日漸深入，人們對氨基酸螯合物的營養(yǎng)作用和代謝方式的認識也不斷提高。由于畜牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展導(dǎo)致飼料添加劑的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外關(guān)于螯合物的研究報道也與日俱增。1989年美國飼料監(jiān)察局的官方出版物中，載入了多種金屬元素氨基酸螯合物以及被稱為“金屬元素蛋白鹽”的復(fù)合物。美國Albion公司、Zinpro公司和Alltech公司也有各種商品微量元素螯合物投放市場。各高等院校和研究機構(gòu)陸續(xù)發(fā)表不少文章。

我國東北農(nóng)業(yè)大學(xué)騰冰等20世紀80年代末在實驗室合成并制備了高純度蛋氨酸螯合鋅（Ⅱ），并通過紅外分析證實其結(jié)構(gòu)為螯合物。閻立新等在有關(guān)蛋氨酸螯合鋅對雛雞的營養(yǎng)效果的學(xué)位論文中，論證了各種鋅源的綜合平均相對生物效價。螯合鋅在鋅的利用方面明顯優(yōu)于硫酸鋅。表現(xiàn)出顯著的抗植酸和高鈣的不良影響。以雛雞血清堿性磷酸酶活性和脛骨、翼羽的鋅濃度以及食入鋅沉積率為判斷指標，蛋氨酸螯合鋅都顯著優(yōu)于硫酸鋅。進入20世紀90年代，我國動物營養(yǎng)和飼料界對微量元素氨基酸螯合物的興趣明顯升溫，發(fā)表了許多綜述和翻譯文章，介紹微量元素氨基酸螯合物的飼料和營養(yǎng)功效。也有自行合成螯合物或申請專利，或提供材料用于動物試驗。哈爾濱、無錫、西安、廣州、上海、成都、長沙等地都有規(guī)模不同的企業(yè)先后上馬，生產(chǎn)出各種螯合物產(chǎn)品投放飼料添加劑市場。隨著我國加入WTO，飼用螯合物行業(yè)也面臨與外國同行的競爭問題[5，6]。

10微量元素氨基酸螯合物的發(fā)展趨勢

從產(chǎn)品開發(fā)角度看，氨基酸螯合物的生產(chǎn)只有同蛋白質(zhì)資源的開發(fā)利用結(jié)合才有可能。為了保證一定的螯合穩(wěn)定性，必須達到一定的配位比（配體氨基酸或肽和金屬的摩爾比），單個微量元素必須結(jié)合上若干個分子量較大的氨基酸或肽，以微量元素有效量計成本必然大幅增加。但把配體氨基酸或肽作為蛋白質(zhì)營養(yǎng)源計入飼料配方，則微量元素成本的增加可以忽略，并可以達到“1+1＞2”的效果，即蛋白質(zhì)和微量元素的生物利用率都得到顯著提高

從國內(nèi)外的發(fā)展趨勢看，微量元素氨基酸螯合物廣闊的應(yīng)用前景和市場是可以預(yù)期的。由于其毒性小，生物利用率高，它可作為飼料添加劑改善飼料應(yīng)用效果，提高飼料報酬；也可用于嬰幼兒、孕產(chǎn)婦和老年人的保健食品，作為礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)營養(yǎng)強化劑；另外還可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為葉面噴施或浸種。隨著研究的深入完善，可用作醫(yī)藥制劑，用于鐵、鋅等微量元素缺乏癥的防治，還可起激素增效等作用?？傊?，微量元素氨基酸螯合物隨著研究的深入將會獲得長足發(fā)展，在諸多領(lǐng)域發(fā)揮其應(yīng)有的作用[3]。

11參考文獻

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[2]楊建成，陳靜，王鵬.微量元素氨基螯合物研究進展[J].飼料世界，2002（5）：1-4.

[3]蘇純陽，董仲華，香紅星.微量元素氨基酸（小肽）螯合物的研究應(yīng)用進展[J].飼料工業(yè)，2002（1）：15-18.

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[5]易正載.氨基酸螯合物的營養(yǎng)及應(yīng)用研究進展[J].獸藥與飼料添加劑，2001（6）：26-29.

[6]韓友文.微量元素氨基螯合物的生物效應(yīng)及其應(yīng)用中的一些問題[J].飼料博覽，2001（11）：6-9.