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氨基酸螯合铁和锌的研究进展及在养猪的应用

2014-05-13 12:00

        铁、锌是畜禽生长发育不可缺少的微量元素,铁对动物有多种功能,主要表现在:铁是构成血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素和多种氧化酶的重要成分,作为氧的载体,保证体组织内氧的正常输送;并且铁也是构成机体内许多代谢酶的活性成分,如:铁硫蛋白、细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶等;铁与某些酶的活性有密切的关系,如乙酰辅酶A,琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶,细胞色素还原酶,在细胞生物氧化过程中发挥着重要作用;铁还影响动物体内的蛋白质合成和免疫机能。锌是动物机体代谢所必需的重要微量元素,由于其在体内广泛的生理生化功能而被称为“生命元素”,在高等动物体内有200多种含锌的金属酶,许多酶在有锌存在下才有活性并可达到最大酶活,同时锌可维持某些酶有机分子配位基的结构构型,并在酶反应时起辅酶作用。锌参与DNA和RNA聚合酶的合成,并与蛋白质代谢有密切关系。  
        生产上通常在日粮中添加硫酸铁和硫酸锌以补充铁和锌的不足,以无机盐形式添加的微量元素虽然具有价格低廉、自身化学性质稳定的特点,但也有明显的缺点,比如生物学利用率低、易对其他营养素产生拮抗和破坏、普遍存在超剂量添加现象等,这不仅浪费资源,而且影响营养物质的吸收,更易造成严重的环境污染等问题。因此,近年来国内外都在纷纷研究和推广应用有机态的生物复合微量矿物元素去取代无机态的微量元素,并添加到饲料中饲喂畜禽。有机微量元素主要是指氨基酸螯合态和蛋白质螯合态微量元素,许多研究者认为,有机微量元素具有较高的生物学活性和较高的生物学利用率,能增强机体免疫力,适口性好,用量少,且有利于环保。  
        目前必需微量元素添加剂的不科学补充,比较普遍的问题是超量添加,而且配合饲料中必需微量元素的添加使用,基本上不考虑饲料原料中必需微量元素的含量和利用率,尤其是在饲料中使用高Zn、高Fe制剂。自国外报道高Zn、高Fe具有促进生长和降低仔猪断奶后腹泻的效果后,饲料中Zn、Fe的添加量日渐增高,且大多数以无机盐的形式进行添加。由于无机Fe、Zn的吸收率较低,因此饲料中添加的Zn和Fe经机体消化大量排出后,不仅浪费资源、在畜禽体内造成残留,而且对土壤和水体构成污染。
  

1  氨基酸螯合铁和锌的营养特性  
   
有机形式的微量元素最突出的特点是生物学效价高,生物学效价是指摄入的微量元素被消化吸收并转运到作用部位且被转化为生理活性形式的那部分占总食入量的比例。氨基酸螯合物既是机体吸收金属离子的主要形式,又是动物体内蛋白合成过程的中间物质,不仅吸收快,而且可以减少许多生化过程,节约体能消耗,因而具有较高的生物学效价。铁和锌被氨基酸螯合后,能够生成相当稳定的螯合物,抑制矿物质之间的相互影响;而且铁离子和锌离子在配位体氨基酸的保护下,还可有效地防止与其他杂质离子生成难溶的无机盐,因此我们可以在饲料中添加比无机形式少得多的氨基酸螯合铁和锌。  
      不同铁源和锌源的铁、锌生物学效价差异很大,Wedekind等(1992)报道,就采食玉米-豆粕型日粮的仔猪而言,如以ZnSO4为参考物,假设其生物学效价为100%,则ZnO的生物学效价为61%,蛋氨酸螯合锌的相对生物学效价则高达206%。据Uenry和Millerl(1995)、Cunha(1997)报道,如以FeSO4为标准物作参比,若其生物学效价为100%,则氨基酸螯合铁的相对生物学效价为125%~185%。周桂莲等(2000)通过研究不同铁源的铁的生物学效价指出,赖氨酸螯合铁和甘氨酸螯合铁的生物学效价分别比硫酸亚铁高1.73%~48.31%和2.75%~47.19%。
2  氨基酸螯合铁和锌的作用模式  
       已经证明,氨基酸螯合铁和锌的吸收是利用氨基酸或小肽的吸收机制,不同于小肠中普通金属的吸收机制(Ashmead et al,1985)。Found(1974)认为位于5元环和6元环螯合物中心的铁、锌元素可以通过小肠绒毛刷状缘,以氨基酸或肽的形式被吸收,此理论的根据是铁离子和锌离子以共价键和离子键与氨基酸的配位体键合,被保护在复合物的核心,免遭了一些理化因子的攻击;而且金属元素氨基酸螯合物主要在肠粘膜被吸收,它们以整体的形式穿过粘膜细胞膜、粘膜细胞和基底细胞膜进入血浆,使得所携带的铁和锌更有效地被吸收。当使用氨基酸螯合铁、铜、锌、锰时,他们之间的拮抗作用显著减轻(Hemken et al,1996 )。对所有动物来说,有证据表明氨基酸以肽的形式吸收和游离氨基酸形式吸收同样、甚至更重要(Webb et al,1992),小肽能完整地被吸收,通过肠粘膜细胞进入体循环(Bronk et al,1993)。铁和锌或用氨基酸或用肽的吸收机制,使得它们的吸收更有效。 
3  氨基酸螯合铁和锌在养猪中的应用效果  
3.1  仔猪  
       仔猪口服氨基酸螯合铁可以提高仔猪血红蛋白含量和血浆铁水平,防止仔猪缺铁性贫血,促进仔猪免疫功能的改善和生长发育。  
       冯展翼(1992)报道,在妊娠母猪产前一个月和产后20d,在日粮中添加60mg/kg蛋氨酸铁及仔猪补料中添加100mg/kg蛋氨酸铁,可使仔猪断奶窝重提高11.24~18.76%,日增重提高17.64%~29.40%,并显著提高仔猪血红蛋白和血浆铁水平,增强机体免疫功能,提高抗病力。Spears(1992)报道,仔猪出生后3d喂蛋氨酸铁比喂硫酸亚铁死亡率降低30.4%;断奶仔猪日粮中添加蛋氨酸铁可降低仔猪下痢4.3%。另有许多资料表明,在母猪围产期馈喂氨基酸螯合铁可获得与给仔猪肌注右旋糖苷铁相同的增重和防贫血的作用。也有报道表明,猪断奶日粮中添加蛋氨酸锌(含锌40mg/kg)可使下痢发病率降低3.8%。  
3.2  生长育肥猪  
       娄雪彪(1992)报道,在45~90日龄生长育肥猪日粮中添加60mg/kg蛋氨酸铁比不添加者可提高增重13%,料肉比降低11.7%,经济效益提高13%。Kuznetsov(1996)报道,对于27~82日龄的生长猪,蛋氨酸螯合铁与硫酸铁中铁的利用率相比可提高36%。美国田纳西大学(1990)用蛋氨酸锌喂育肥猪与无机锌相比,平均日增重提高8.8%(P<0.5),同时也提高饲料效率5.9%(P<0.01)。Laveme Schugel特别指出,在接种、去势、应激、疾病、气候突变和变更日粮组分时,饲喂蛋氨酸锌对猪有良好的抗应激作用。吕德福报道,用蛋白微素精饲喂育肥猪可提高日增重33%,改善饲料利用率24%。  
3.3  妊娠和哺乳母猪:  
       在妊娠和哺乳母猪饲料中添加蛋氨酸螯合铁可减少死胎,提高初生重和初生仔猪含铁量,预防仔猪贫血,并降低死亡率。有资料报道,母猪产前21~28d开始饲喂氨基酸螯合铁(500ppm)产后仔猪无需再补铁,仔猪死亡率显著降低,离乳体重更高,离乳仔猪育成率可达94%。徐建雄(1993)报道,母猪日粮按60mg/kg铁加蛋氨酸铁,可使仔猪35日龄断奶体重提高19.4%。  
       微量元素氨基酸螯合物在保持动物繁殖性能正常的同时,还可以减少慢性子宫感染,降低胚胎死亡率和加快子宫组织恢复,改善母畜的繁殖性能。顾孝华(1994)报道,母猪妊娠最后21~24d饲喂氨基酸螯合铁,可减少仔猪的死亡率,改善母猪体况,降低母猪经产淘汰率,减少母猪育成仔猪所需的饲料量,防止仔猪贫血、腹泻等疾病的发生。  
4  应用氨基酸螯合铁和锌存在的问题  
4. 1  氨基酸螯合铁和锌在畜禽生产中所起的积极作用是可以肯定的,但其作用机制和有效添加量及影响其作用效果的因素有待进一步探讨,如有机和无机在发挥生物功能时的代谢差异。  
4. 2  无论是进口的还是国产的氨基酸螯合铁和锌,无论是单一的氨基酸螯合铁和锌还是复合添加剂,目前普遍价格过高,一般为无机盐价格的5~10倍。虽然无机铁、锌的吸收率只有螯合物的1/5,但是人们还是愿意使用无机盐产品,价格因素极大地限制了氨基酸螯合铁和锌的推广使用。  
5  应用氨基酸螯合铁和锌的解决方案  
5. 1  应该进一步开发蛋白质资源,充分利用廉价的蛋白质原料获取廉价氨基酸,并不断改进生产工艺,选择合适的工艺路线,从而大幅度降低生产成本,生产出符合动物生产市场特点的氨基酸螯合铁和锌产品。  
5. 2  探讨作用机制的同时,合理地开发和利用一些高蛋白、低生物学效价的饲料资源,把握好质量控制,使其符合添加剂和动物消化生理的基本要求。  

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