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氨基酸螯合微量元素在畜禽生产中的应用
 
有机微量元素的研究推动了无机向有机在动物营养中的应用,有机微量元素比无机矿物有较高的生物利用效价,对畜禽生产性能可提高采食量、生长速度、饲料效率和健康水平等。近年来,有机微量元素的研究应用受到广泛重视。
1.生化特性
有机微量元素可分为金属络合物(配体化合物)和螯合物两类。络合剂有蛋白质、氨基酸、糖、有机酸等天然有机物。金属络合物是由一个中心离子(或原子)如(Fe2+、Cu2+、Zn2+)和配位体以共价键相结合所形成的复杂离子或分子。配位体是指那些含有可提供孤对电子原子的分子,有机分子中的N、O、S都可以提供孤对电子,这些供体可与金属离子发生配位作用,从而形成复合物。螯合物是一种特殊的络合物,它是指一个或多个基团与一个金属离子进行配位反应而生成的具有环状结构的络合物。螯合物也称作内络合物,由于它的环状结构,通常比络合物更稳定。
美国官方饲料监测局(MFCO,1996)确定了有机微量元素的定义:对氨基酸和蛋白质金属螯合物,是指可溶性盐的金属离子同氨基酸按照1:1~3(最佳为1:2)的比例反应,生成配位的共价键所得产物。水解氨基酸的平均分子量不得超过800。
一个中心离子可与多个氨基酸形成环螯合物,形成的环越多,螯合物的稳定性就越好,常见的螯环有五元环和六元环,α-氨基酸为五元环,β-氨基酸螯合物为六元环。位于具有五元环或六元环螯合物中心的金属离子可以通过小肠绒毛刷状缘,而且所有的螯合物都可以氨基酸或肽的形式被吸收。
2. 效价作用
2.1生物利用效价高
许多研究证明,有机微量元素比无机盐有更高的生物利用率,且对动物的生长、生殖、健康及饲料转化率等有明显的促进作用。
Carlson在仔猪断奶后的28天的饲养实验中,加入50mg/kg的铜蛋白螯合物(Bioplex cu),结果发现相对于加入250mg/kg硫酸铜的对照组,仔猪的日增重显著的提高。
在妊娠母猪的日粮中添加200mg/kg的氨基酸螯合铁,有相当的铁通过胎盘进入胎儿体内,可降低胎儿的死亡率,提高仔猪的出生重和断奶重,说明螯合铁可通过胎盘运转,进入到发育中的胚胎(无机铁无法通过)。有机铁的效价相对于FeSO4的效价范围为125~185%。
有机锌饲喂断奶仔猪,结果表明加入80mg/kg相对于加入500mg/kg的无机锌的组可提高日增重7.09%,采食量提高14.39%,血清锌的含量提高17.15%,且碱性磷酸酶的活性提高了20.16%。Wedekind(1994)指出有机锌的效价相对于ZnSO4为20.6%,四川省畜牧科学院营养所研制、、畜科公司生产的中华富锌康-乳酸锌较硫酸锌提高日增重6.14%,饲料报酬提高7.04%,血液中锌的水平显著提高,但以饲粮中添加100mg/kg为佳.
Fehse等(2000)在高产母猪的妊娠和泌乳期额外添加一定量的复合蛋白质络合物(含Fe、Cu、Zn、Mn、Cr和酵母硒),提高了母猪的生产年限和仔猪的存活率。
2.2 化学结构稳定
植物性饲料中所含的植酸、草酸、磷酸根离子,容易与微量元素结合生成难以吸收的不溶性盐而排出体外,从而影响微量元素的吸收。有机微量元素由于其特殊的结构,具有较好的化学稳定性,分子内电荷趋于中性,缓解了矿物质之间的拮抗作用,在消化过程中减少了PH值、脂类、纤维、胃酸等物质的影响,有利于动物机体对金属离子的充分吸收和利用。
2.3免疫功能增强
有机微量元素接近于酶的天然形态而有利于吸收,被吸收后可将螯合的微量元素直接运输到特定的靶组织和酶系统中,从中发挥作用和满足机体需要。有机微量元素具有增强抗痛力,提高免役应答反应,促进动物细胞和体液免疫力的功效,发挥抗病,抗应激作用,改进动物皮毛状况,减少早期胚胎死亡,对某些肠炎、皮炎、痢疾和盆血有治疗作用,在接种、去势、运输、气温过高和变更日粮等应激条件下有良好的效果。
2.4副作用小和适口性好
无机微量元素因有特殊味道而影响动物的适口性,又因其性质不稳定,易与其他物质产生拮抗作用,并在消化吸收过程中还会影响胃肠道的酸碱平衡,而对机体产生不良影响,应用过量会造成动物中毒。有机微量元素如氨基酸螯合物,既提供动物机体所需的氨基酸,又提供微量元素,适口性好,毒副作用小,安全性好,吸收率高,易转运,可加强动物机体内酶的活性,提高蛋白质、脂肪和维生素的利用率,从而促进动物生长性能的发挥。
2.5吸收率好利于环保
有机微量元素中金属离子在配位体氨基酸或小肽的保护下,形成稳定的化学结构,既避免了矿物质之间的相互拮抗作用,有消除了无机盐易对维生素氧化的弊端。无机微量元素被动物吸收及蓄积的量很低,吸收率仅为2~10%,以四川饲料产品加入CuSO4为例,一般配合饲料中达到200~300ppm,年实际用量达3500~4000吨,约有2700~3200吨CuSO4随粪便排出体外,影响环境,破坏地力,引起农作物富集,危害人畜健康。由于有机微量元素生物学效价高,在日粮中添加一定量即可代替高剂量的无机盐,Ashmead(1985)体外实验大鼠分离肠段对蛋白质螯合铜的吸收率是CuSO4的4倍。
3. 吸收机理
Dreosti认为影响矿物吸收的肠道的物理化学因素对生物利用率的高低起主要作用。生物利用率高的微量元素吸收率也比较高。有机微量元素是利用配位体的转运系统吸收,而不是金属的运转系统,如氨基酸、蛋白螯合物分别利用氨基酸、肽的吸收通道。尤其是研究小肽的吸收机制后,人们把更多的目光投向蛋白质螯合物。通过氨基酸和肽的转运系统,螯合物完整地透过肠黏膜层进入血液,大大提高了元素的利用率。DU(1996)试验表明有机微量元素的利用率比CuSO4的高,还提高了肝中铁锌的含量,降低了胃中铜的含量。说明有机铜的吸收机制和代谢与无机铜不同。DU(1995)的试验中,使用有机铜的奶牛比使用无机铜CuSO4的奶牛的血液中的铜蓝蛋白低,血浆中的铜含量基本一致,同时肝中铁的含量使用有机铜的试验组明显高于使用CuSO4的对照组。这些数据表明有机铜是通过与CuSO4不同系统吸收的,且铜离子在血浆中并非通过与铜蓝蛋白结合运输的。
有机微量元素受到配位体的保护,不易受到胃肠道内的不利于金属吸收的物理化学因素的影响。胃肠道PH值对金属复合物的稳定性和溶解性的影响较大,试验证明赖氨酸铜和赖氨酸锌复合物的溶解性手PH值的影响,认为氨基酸或肽的螯合物的稳定常数适中,既有利于与金属元素结合成螯合物被运输,需要时又能有效地从螯合物(载体)中释放出来。有机微量元素分子内2趋于中性,在体内PH值环境下溶解性好,吸收率高,易于被小肠黏膜吸收进入血液,供给周身细胞需要。
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