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1、1微量元素氨基酸螯合物的营养作用机理微量元素氨基酸螯合物的营养作用机理乐国伟乐国伟（江南大学 食品学院，江苏省，无锡，蠡湖大道 1800 号，214122）微量元素是动物维持生命和生产必不可少的营养素，它们直接或间接地参与机体几乎所有生理和生化过程，其作用与动物生长和健康密切相关。微量元素添加剂经历了无机盐类添加剂、简单的有机物和氨基酸微量元素螯合物三个发展阶段。氨基酸与肽的微量元素螯合物作为第三代微量元素添加剂,具有良好的生物稳定性、易被消化吸收、生物学效价高等特点，认识氨基酸与肽的微量元素螯（络）合物的吸收、代谢途径及其作用机制，有助于其广泛的推广应用。1. 微量元素氨基酸螯合物化学性质微
2、量元素氨基酸螯合物化学性质微量元素氨基酸螯合物对饲料有效成分破坏作用小。氨基酸微量元素螯合物因其金属离子与氨基酸分子通过配位键结合后，使其分子内电荷趋于中性，形成了较稳定的化学结构。配位体与金属离子间的结合常数，影响稳定性与利用能力，适宜的稳定常数决定其在消化吸收以及在靶组织的释放、利用能力。在体内 pH 环境下，有效的保护了螯合物中的金属离子，既有防止与饲料中植酸、磷酸根离子等的结合作用，又有阻止动物消化道中不溶性胶体的吸附作用，从而提高了动物机体对金属离子的吸收。微量元素螯合物中的金属离子在配位体如氨基酸的保护下，可有效地抵御与其他离子生成难溶的无机盐，缓解矿物质间的拮抗竞争作用。而氨基酸
3、、肽的微量元素螯合物具有类似二肽的结构，消减了氨基酸吸收与转运的竞争。配位体的性质，提供抗氧化性的功能基团。同时，在体外减轻了金属离子氧化还原反应对维生素的破坏，从而减少了营养物质的损失，增强了其吸收利用的程度。微量元素氨基酸螯合物提高复合预混料中维生素的储存稳定性，明显降低预混料中维生素损失率。22.2. 微量元素氨基酸吸收利用机制微量元素氨基酸吸收利用机制无机盐微量元素必须借助辅酶的作用与氨基酸或其他物质形成络合物后才能被机体吸收 1，吸收后金属元素在血液中与某些蛋白结合，被运输到机体所需要的部位发生功效。多数学者认为，有机微量元素如锌在动物机体内的吸收代谢与无机盐不同，氨基酸及蛋白螯合物
4、利用肽和氨基酸的吸收机制，不同于小肠中无机锌的吸收机制,位于五元或六元环螯合物中心的金属可以通过小肠绒毛刷状缘，以氨基酸或肽的形式被吸收。研究表明，小肽能被完整地吸收，通过肠粘膜进入血液循环，微量元素利用氨基酸或肽的吸收机制，可以使吸收和循环进入机体的效率更高。氨基酸与肽螯合物既是机体吸收金属离子的主要形式，又是动物体内合成蛋白过程中的中间物质，因此，而且可以减少许多生化过程，节约能量消耗，具有较高的生物学效价 2。微量元素的代谢受稳衡机制调控。研究表明，稳衡调控在吸收、尿中排出、向肠腔的分泌、同红细胞的交换、从肌肉中释放几个位点。多数学者认为，肠道是微量元素稳衡调控的主要场所,吸收与内源分泌
5、是机体稳衡调控的主要方式。当日粮供给水平较低时，吸收增加，排泄减少。排泄主要经粪便。粪便中除来源于日粮中未吸收部分之外，还有相当部分来自于唾液、肝脏、胰脏、肠粘膜细胞等向肠腔的内源分泌。机体摄入量大时，肝脏、胰脏向小肠分泌的增加，从而使内源排出增多，以达到调节营养的平衡。如锌转运载体蛋白-1（zinc transporter，ZnT）在十二脂肠和空肠基底膜细胞中广泛存在，ZnT-1 主要位于质膜，承载锌向细胞外运输的作用，以消除锌过量可能导致的潜在毒性。ZnT-2 在小肠、肾脏、胎盘、肝脏中表达较多，其将锌从细胞质转运到内涵体或溶酶体。ZnT-3 主要在脑、睾丸中表达，它将胞内锌转运入囊泡。Z
6、nT-4 主要存于乳腺和质膜，胞内锌转运进入囊泡。在生理条件下，锌载体的表达与饲粮锌浓度有密切的关系。另外，还有一种（divalent cation transporter，DCT）载体，主要在十二脂肠、空肠、肾、骨髓中表达；其主要3功能是作为锌载体。当机体锌缺乏时，加强锌的转运，从而增加吸收。用半定量 RT-PCR法测定小肠 ZnT1、ZnT4、DCT1、 。结果表明，Zn-Met、ZnSO4 处理显著降低ZnT1、ZnT4、DCT1 mRNA 表达量（P0.05），另外肽载体表达增强。这些结果表明，氨基酸螯合物吸收更快，使 ZnT1、ZnT4 及 DCT1 mRNA 表达快速下降，减少肠道
7、中锌的吸收，从而维持锌的内稳态；动物机体内金属硫蛋白(metallothionein，MT)合成与日粮微量元素摄入量有关。禁食或饲喂高锌的小鼠肠粘膜细胞中金属硫蛋白表达显著增强；但在常规剂量的锌条件下，MT 没有明显变化。小肠及肝脏 MT-1 mRNA 表达显示 MT 促进肠道对锌的吸收和在粘膜细胞中滞留。细胞内游离锌浓度上升时，细胞 MT 合成增加，其与游离锌螯合；相反，锌浓度下降时，MT 合成及稳定水平下降，结合在 MT 中的锌数量下降。锌与 MT 结合的生物学效率受细胞的氧化还原状态影响。在小鼠肝脏、小肠 MT-1 mRNA 表达量，均为Control0.05）。氧化应激时，钙离子细胞内
8、流，随锌补加水平升高时，细胞培养上清液及胞内 GSH-Px、CuZn-SOD 活性随之增高；而胞内钙浓度随锌添加水平增加显著降低（P0.05）；均能提高肝脏、血清锌含量及血清 AKP 活性；蛋氨酸锌处理组织锌含量增加幅度略高于硫酸锌处理（P0.05）。但 Zn-Met 显著提高 IGF-I mRNA 表达（P0.05），从而有效地促进小鼠生长（P0.05）8。基因芯片的结果显示，与硫酸亚铁相比，蛋氨酸螯合铁组肝组织珠蛋白与转铁蛋白合成相关基因，以及胆固醇、蛋白质、ATP、脂肪合成相关基因明显上调 9，表明微量元素氨基酸螯合物通过调节物质代谢影响生长。在猪生产中的应用仔猪仔猪日粮中添加氨基酸微量
9、元素螯合物能促猪生长，提高饲料利用率。给 28 日龄的断奶仔猪分别饲喂 30 天氨基酸微量元素螯合物与无机盐日粮，结果表明，仔猪平均日增重提高 8.3，饲料效率提高 8.1。以 35 日龄断奶仔猪为试验对象，试验组饲料中添加 0.04的蛋氨酸铁螯合物，对照组饲料中不添加蛋氨酸铁螯合物。经过 30 天的饲养试验，结果表明：试验组的日增重比对照组多增重 77 克，提高了25.4，差异极显著（P0.01）；试验组的平均采食量比对照组增加 92 克，提高了19.5；试验组的料重比比对照降低 4.5。在乳猪开料分别添加蛋氨酸铁（100 毫克千克）和硫酸亚铁 2.5 克千克）进行对比试验，试验组 21 日
10、龄断奶平均增重极显著地高于对照组（P0.01）；试验组育成率比对照组提高 8.3；试验组的白痢发病率比对照组降低 13.88。因此，氨基酸微量元素螯合物更有效地改善断奶仔猪的生产性能，明显提高哺乳仔猪断奶窝重和断奶成活率。生长育肥猪在肥育猪日粮中添加氨基酸微量元素螯合物，可以提高增重，提高饲料报酬。研究表明，蛋氨酸铁组比硫酸亚铁组生长猪日增重提高 9.56（P005），采食量7提高 1.88（P005），饲料报酬提高 7.09（P005），血红蛋白含量提高 2.37。以部分螯合物形式的铁锌和轻基蛋氨酸铁分别替代无机盐，平均日增重分别提高 2.8和8.3，降低料肉比 4.1和 13.7。据报道，
11、在日粮中添加氨基酸微量元素螯合物，在不增加采食量的情况下，试验组全期平均日增重较对照组高 6.4，改善饲料效率 6.9，与对照组比较差异显著。使用氨基酸微量元素螯合物的投入产出比为 1：19。在鸡生产中的应用蛋鸡在蛋鸡的日粮中添加氨基酸微量元素螯合物能有效提高产蛋性能，改善蛋壳质量。国外研究发现，对饲喂氨基酸微量元素螯合物的产蛋鸡的鸡蛋成分进行分析，蛋壳矿物质元素的组分比例同对照组发生了较大的变化，蛋壳的结构比无机组紧密，蛋黄中微量元素的含量高于无机组。用微量元素蛋氨酸螯合物饲喂 42 周龄的海兰 W36 蛋鸡，结果在营养等价的日粮条件下，以螯合物形式提供微量元素和蛋氨酸的试验组比等量补加无机
12、盐和蛋氨酸的对照组，其产蛋率、饲料效率和综合经济效益分别提高了 4.2、4.37、2.2、2.2。在蛋鸡日粮中添加 0.1 克千克的蛋氨酸铜，蛋鸡的产蛋量和蛋壳的硬度显著上升，软壳蛋的比例和蛋重下降。还有饲喂试验证明，给蛋鸡饲喂复合氨基酸微量元素螯合物，比饲喂无机盐增加产蛋率 7，料蛋比降低7以上，死亡率、破蛋率减少 840，产蛋高峰期延长，鸡蛋质量提高，蛋黄微量元素含量增加 10以上。5. 微量元素氨基酸螯合物对机体免疫功能的影响微量元素氨基酸螯合物对机体免疫功能的影响有机微量元素能够调节机体免疫力，提高抗病及抗应激能力。微量元素氨基酸螯合物可减少吸收过程自由基的形成，能够增强杀菌能力，提高
13、免疫反应，提高动物机体免疫应答反应，发挥抗病、抗应激作用 10，如有机锌络合物可有效地治疗猪增生性肠炎，氨基酸螯合铜与抗生素有协同作用。在 21 日龄断奶小鼠，随机分为三组（对照组，硫酸锌组和蛋氨酸组）；测定脏器指数、酸性 -萘酯酶染色阳性率（ANAE+）、IL-1、IL-2、血清8溶血素、淋巴细胞转化率（SI）、IgA、IgG、IgM 等免疫学指标；研究结果表明，基础日粮中添加 Zn-Met 和 ZnSO4 均能有效改善小鼠免疫机能；与 Control 相比，两种锌源均能显著提高胸腺指数、ANAE+、IL-2、SI、IgM、IgA、IgG（P0.05）；Zn-Met 组显著升高脾脏指数、IL
14、-1、溶血素、血清球蛋白（P0.05）；Zn-Met 组 ANAE+、IgA、IgG 均优于 ZnSO4 组。微量元素氨基酸螯合物促生长作用可有效提高机体免疫能力，有机的效果优于无机盐。在仔猪生后 3 天饲喂添加蛋氨酸铁饲料，死亡率比饲喂添加硫酸亚铁饲料降低30.4。研究发现母猪、仔猪同时补饲氨基酸螯合铁，极显著提高了血清免疫球蛋白水平，显著提高仔猪抗病能力，并明显表现有协同增强免疫力的作用。给处于高温环境中的猪补充 300 微克千克吡啶羧酸铬 4 周，具有缓解高温应激作用，提高日采食量 3.9，日增重提高 16.7（P005），料肉比下降 12.2（P005）。增强免疫力，提高抗病能力。结语
15、结语氨基酸微量元素螯合物对增加猪禽的采食量，提高生长速度和繁殖力，改善产品品质和机体的免疫功能等均有不同程度的促进作用，无论从提高猪禽生产的效益，还是从环境保护角度来讲，以氨基酸（肽）微量元素螯合物作为猪禽日粮添加剂，具有广泛的应用前景。深入研究适合机体的最佳螯合物结构形式、作用机制、最佳添加比例及剂量，以降低饲养成本，达到最佳的经济效益。主要参考文献主要参考文献:1 Ashmead H D., The poles of Amino Acid Chelates in Animal Nutrition. Noyes PublicationJ, 1993(5):457469 2 AAFCO. 20
16、01. Official Publication. Assoc. Amer. Feed Control Offic. Inc. 3 Yu ZP, Le GW, Shi YH. Effect of zinc sulphate and zinc methionine on growth, plasma growth hormone concentration, growth hormone receptor and insulin-like growth factor-I gene expression in miceJ. Clin Exp Pharmacol Physiol. 200532(4):273-278 4 Yu ZP, Le GW, Shi YH. Effect of zinc sulphate and zinc methionine on growth, plasma growth hormone 9concentration, growth h
