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氨基酸螯合铁的生理功能及其在养猪生产中的应用
  作者: 摘自:中国饲料行业信息网 日期:2013-03-22  

  摘 要 铁是仔猪必需的一种微量元素,从母乳中摄入的铁不能满足仔猪的正常需要,若无有效补铁途径,仔猪极易发生贫血,同时也易感染其它疾病。与无机铁和简单有机铁添加剂相比,氨基酸螯合铁具有生物学效价高、环境污染小、安全性高等优点。文中综述了氨基酸螯合铁的营养生理功能及其在养猪生产中的研究应用情况。

  关键词 氨基酸螯合铁;贫血;母猪;仔猪

  微量元素氨基酸螯合铁是近年来在国内外发展较快的第三代新型铁添加剂,它是动物生长所必需的微量元素铁离子与氨基酸反应生成的具有环状结构的配位化合物或螯合物。由于其接近于动物体内天然形态的铁元素补充剂,且具有良好的化学稳定性,较高的生物学效价,溶解性高,易消化吸收,抗干扰等特性,被认为是一种较理想的饲料添加剂。目前,在实践中应用较为广泛的主要有甘氨酸螯合铁(Fe-Gly)、赖氨酸螯合铁(Fe-Lys)和蛋氨酸螯合铁(Fe-Met)。

  1 氨基酸螯合铁的结构与特性

  氨基酸螯合盐与无机态矿物盐是两种不同性质的化合物,在化学反应中无机态盐仅仅是阳离子和阴离子之间形成了离子键结构。而氨基酸螯合盐则是由含有两个或两个以上配位体与二价金属阳离子形成五元或六元环状结构的络合物。其结构如图1所示,这种结构使分子内电荷趋于中性,而且它的稳定常数比较适中,从而使金属在消化道中易于释放出来。从理论上来说它作为微量元素营养比相应的无机离子具有更为优越的性能。

  2 氨基酸螯合铁的生理功能

  2.1 促进猪体对铁的吸收

  20世纪60年代,研究者首次发现某些肉类能够促进机体对非血红素铁的吸收。人们最初认为可能肉中的“肉类因子”促进铁的吸收,后来众多研究者认为“肉类因子”实际上是肉类蛋白质在胃肠道中消化产生的某些小肽或氨基酸。后来,基于这一发现,美国科学家用氨基酸作为配位体,开发研制出了氨基酸螯合铁。

  Glahn(1997)[1]利用细胞培养技术研究了组氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、甘氨酸对Fe3+吸收的影响,结果表明:组氨酸、半胱氨酸可增加细胞对Fe3+吸收。周桂莲(2000)[2]利用放射性同位素示踪技术结合体内原位结扎肠段和灌注技术研究了赖氨酸和甘氨酸对Fe2+的影响,试验结果表明:赖氨酸和甘氨酸都能促进大鼠对Fe2+的吸收。从大量研究结果来看,很多种氨基酸能促进动物对铁的吸收。

  2.2 生物学效价高

  作为第三代铁添加剂,氨基酸螯合铁既是机体吸收金属离子的主要形式,又是机体合成蛋白的中间物质,可以减少许多生化过程,节约体能,具有较高的生物学效价,而无机铁需借助于辅酶作用,与氨基酸或其它物质形成螯合盐后才能被机体吸收。Spears(1992)[3]研究Fe-Met对哺乳仔猪的相对生物学效价为183%(设FeSO4为100%)。周桂莲(2000)[2]报道,赖氨酸亚铁与甘氨酸亚铁相对生物学效价分别为124.3%与118.5%。从大量的研究结果以及生产实践来看,氨基酸螯合铁的生物学效价明显高于硫酸亚铁、氯化亚铁等无机铁源。

  2.3 预防仔猪贫血

  氨基酸螯合铁对于仔猪缺铁性贫血有独特疗效,具有快速补血生血作用,同时氨基酸螯合铁可以在机体内透过胎盘和乳腺屏障转移,使体重、血红蛋白的含量、断奶窝重及成活率均大幅提高。Yu(1994)[4]报道,补充氨基酸螯合铁显著提高仔猪血红细胞压积、血红蛋白、血浆铁、血浆总铁结合力以及脾中的血铁黄素与铁蛋白铁。随着氨基酸螯合铁水平的增加,仔猪的皮肤红润程度增加,肌肉中的总铁及血红素铁水平及肤色显著改善。

  2.4 削弱某些因子对铁吸收的干扰

  当今畜牧业以植物性饲料为主,而植物性饲料中的铁主要是非血红素铁,而非血红素铁的吸收易受植酸、铜、锌、日粮纤维及单宁等抗营养因子的影响。周桂莲(2000)[2]的研究表明,日粮中添加1%的植酸能够显著降低FeCl2中铁的吸收,而对氨基酸(甘氨酸、赖氨酸)螯合铁中的铁吸收影响的程度则比FeCl2小得多。此外,饲料中某些矿物元素,如铜、锌、锰等通过吸收结合位点的竞争,影响铁的吸收。可见氨基酸铁比其它铁源抗日粮中干扰铁吸收因子的能力强,是一种优良的铁添加剂。

  3 氨基酸螯合铁在养猪生产中的应用

  3.1 母猪单独补饲氨基酸螯合铁

  现在的研究多认为母猪补饲氨基酸螯合铁能够预防仔猪贫血。其原因可能是母猪容易吸收利用氨基酸螯合铁,而且氨基酸螯合铁能够更多的穿透胎盘到达胎儿。有研究表明,氨基酸螯合铁的吸收率是无机铁的4.9倍。周桂莲(2000)[2]对大鼠的研究也表明,氨基酸螯合铁的吸收转运利用优于无机铁。许丽(1994)[5]的研究显示,母猪在产前2周至产后3周内补饲甘氨酸螯合铁,仔猪出生后不补充任何铁剂,可获得与肌注右旋糖苷铁相同的增重和预防贫血的效果。徐建雄(1998)[6]在产前及产后3周的母猪日粮中添加蛋氨酸铁螯合物结果类似。张照喜等(2002)[7]也有类似结果,但认为母猪补饲赖氨酸螯合铁优于仔猪肌注葡萄糖铁硒。

  黄冠庆(2002)[8]证明,氨基酸螯合铁能提高母猪血红蛋白含量。王学梅(2002)[9]给妊娠后期母猪补饲甘氨酸螯合铁,母猪胎盘铁含量显著增加,出生仔猪肝脏铁含量也有增加的趋势。徐建雄(1998)[6]在产前母猪日粮中添加蛋氨酸螯合铁,初生仔猪血红蛋白含量均不同程度地提高。石文艳(2005)[10]的研究结果表明,母猪产前4周至产后4周补铁对0~28 d哺乳仔猪的血红蛋白和肝脏铁两项指标均显著高于FeSO4组。华卫东等(2006)[11]在产前和产后1个月的母猪日粮中分别添加FeSO4、Fe-Lys、Fe-Gly,发现采食Fe-Lys组的母猪产后第5、9、13、17、21 d的母乳中铁含量均显著高于FeSO4(P<0.05),Fe-Gly组在母猪产后第9、13、17 d三个时间点上的测定值显著高于FeSO4组(P<0.05)。

  研究还发现,补饲氨基酸螯合铁能提高母猪的繁殖性能。Dameley(1996)[12]报道,初产大长母猪从产前28 d起,每天补饲56.7 g氨基酸螯合铁,母猪首次配种受胎率提高9%,首次淘汰率降低4.2%,仔猪初生死亡率降低3.2%,每胎育成仔猪头数增加4.4%;同时母猪采食氨基酸螯合铁以后,母猪经产体况变化较平稳,直至第8胎仍能保持较高的仔猪育成率,所需的总采食量和单产采食量均显著减少。王纪亭等(2003)[13]、丁永富(2003)[14]的试验表明产前一个月补饲氨基酸螯合铁能提高初生重。黄国清等(1999)[15]补饲氨基酸螯合铁能显著提高母猪繁殖性能,但对不同胎次母猪影响不同。所以母猪补饲氨基酸螯合铁可能有提高母猪生产性能的趋势,但受补铁时间、补铁量以及母猪本身状况的影响。

  3.2 母猪与哺乳仔猪同时补饲氨基酸螯合铁

  一些研究者认为,给母猪补铁仔猪在出生时体内铁的贮存或母乳中铁浓度的增加都不足以避免仔猪缺铁性贫血症,母仔同时补饲将是一种更为有效的多重补铁途径。石文艳等(2005)[10]、华卫东等(2006)[11]报道,向妊娠母猪和哺乳母猪日粮中添加螯合铁,仔猪出生后采食含螯合铁的补料,获得螯合铁的母猪其窝仔数和窝重显著增加,仔猪体内铁贮和血红蛋白含量也显著高于FeSO4对照组。王纪亭等(2003)[13]给母猪和仔猪同时补饲甘氨酸螯合铁比补饲FeSO4饲料或肌注补铁剂增重显著提高,而发病率、死亡率显著降低。刘惠芳等(2003)[16]试验结果表明,哺乳母猪和仔猪同时补饲氨基酸螯合铁,显著提高哺乳仔猪断奶窝重和成活率,极显著提高了血清免疫球蛋白IgG水平。童建国等(2001)[17]、黄冠庆等(2002)[8]有类似的试验结果,且黄冠庆认为仔猪增重效果好于肌注右旋糖苷铁。

  徐建雄等(1993)[18]试验证明,在母猪饲料中添加蛋氨酸螯合铁能补充仔猪对铁的需求,但不能提高仔猪生长速度,而同时在母猪及仔猪饲料中同时添加蛋氨酸螯合铁有促进仔猪生长的作用。但徐建雄等(1998)[6]添加蛋氨酸后再注射铁剂,仔猪血红蛋白含量未见明显提高。这说明仔猪增重快可能由于氨基酸螯合铁能更快刺激仔猪免疫系统发育,增强仔猪抗应激能力所致。

  3.3 断奶仔猪补饲氨基酸螯合铁

  田萍(2005)[19]在35 d断奶仔猪日粮中添加Fe-Met,到70日龄时测得日增重比对照组提高25.4%(P<0.01),采食量和饲料转化率均有提高。刘卫东等(2008)[20]试验显示在28 d断奶仔猪日粮中添加Fe-Gly,降低了腹泻率,提高了仔猪日增重,经济效益明显。郭海涛等(2005)[21]报道,在28 d断奶仔猪日粮中添加复合氨基酸螯合铁,显著改善仔猪的皮毛感观,使皮肤红润,被毛光亮。

  4 氨基酸螯合铁的可能作用机制

  目前,氨基酸螯合铁在动物体内的作用机理仍说法不一。有研究指出,位于具有五元环或六元环螯合物中心的铁元素可以通过小肠绒毛的刷状缘,以胞饮的形式吸收,而且所有螯合物都可能以氨基酸或小肽的形式被吸收。据Fly(1989)[22]报道,氨基酸螯合物被动物摄入后,可直接通过肠道被吸收。蛋白质或氨基酸螯合铁相对于无机态的铁元素具有以下的优势:①蛋白质或氨基酸螯合物中的铁离子由于与氨基酸配位体共价键合和离子键合而呈现惰性,但在体内pH值环境下溶解度好。饲粮中的纤维、植酸、草酸、磷酸根等都可以与金属离子结合形成沉淀而影响无机铁离子的吸收,而蛋白质或氨基酸螯合物中的铁离子则不受或者受到更小的影响。研究认为,必需铁元素同氨基酸形成“铁元素蛋白质”的目的,在于防止这些微量营养同饮水或消化物里的物质发生反应而形成不溶性物质,以到达其吸收部位。②蛋白质或氨基酸作为配体的不饱和物,稳定常数一般在4~15之间,这样既有利于与铁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,使蛋白质或氨基酸螯合铁有可能直接穿过肠壁而被吸收。③蛋白质或氨基酸螯合铁以完整的形态被吸收后,可直接作用于靶器官或生化反应。

  5 结语

  无论从提高养猪生产的效益,还是从环境保护角度来讲,以氨基酸螯合铁作为猪日粮铁源添加剂,都具有很大的潜力。但是,由于价格过高、产品质量不稳定等问题,再加上氨基酸螯合铁的螯合率测定复杂性,使得氨基酸螯合铁的应用及普及还有一定的困难,应在以下几个方面研究突破:①深入研究其作用机理和吸收代谢机制;②研究其对机体造血机能及免疫的影响;③进一步简化制备工艺,降低生产成本;④建立有效快速的定量方法,检查产品的螯合率;⑤研究不同种类、不同结构的氨基酸螯合铁的作用效果,从而确定氨基酸螯合铁的最佳形式,为生产实践服务。

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