小肽螯合微量元素在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

喬月建,談春季

（1.河北工程大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北邯鄲056021；2.石家莊飛龍飼料有限公司，河北石家莊050091）

氨基酸微量元素螯合物是一種新型的飼料微量元素添加劑，具有穩(wěn)定性好、抗干擾力強(qiáng)、易吸收和生物利用率高等優(yōu)點(diǎn)。但是由于氨基酸原料緊缺，價(jià)格昂貴，造成在實(shí)際應(yīng)用中有很大困難。利用蛋白質(zhì)水解后的小肽來制備復(fù)合氨基酸和小肽螯合物的話，生產(chǎn)成本將會(huì)大大縮減，并且小肽螯合鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)效果更好，吸收速率更快，生物學(xué)效價(jià)最高。本文對(duì)氨基酸和小肽的吸收機(jī)制、營養(yǎng)功能、在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

微量元素是維持動(dòng)物體所必需的營養(yǎng)元素之一，對(duì)維持動(dòng)物機(jī)體功能、刺激免疫反應(yīng)、促進(jìn)生長(zhǎng)和繁殖起著極其重要的作用。微量元素作為飼料添加劑共經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一代無機(jī)鹽類微量元素添加劑包含如硫酸亞鐵、硫酸鋅、氧化鋅、硫酸銅和硫酸錳等。但其存在穩(wěn)定性差，有刺激性，消化吸收率低及對(duì)環(huán)境污染大等缺點(diǎn)。第二代為簡(jiǎn)單的有機(jī)酸鹽類飼料添加劑如葡萄糖酸鋅、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鐵等。但同樣也存在穩(wěn)定性差、受腸道內(nèi)容物影響大及吸收率低等缺點(diǎn)，且不同有機(jī)酸螯合鹽作用效果差異很大。而且這兩類產(chǎn)品中微量元素之間都存在明顯的拮抗作用。第三代氨基酸螯合微量元素添加劑，如賴氨酸鋅、甘氨酸銅和蛋氨酸鐵等。與前兩類產(chǎn)品相比,第三代微量元素添加劑具有穩(wěn)定性好、抗干擾力強(qiáng)、易吸收和生物利用率高等優(yōu)點(diǎn),其生物學(xué)效價(jià)為無機(jī)鹽類添加劑的2～3倍，并具有補(bǔ)充微量元素和氨基酸的雙重作用。另外，其還具有一定的殺菌和改善免疫功能的作用。

1 氨基酸微量元素螯合物的定義及特點(diǎn)

美國飼料管理官員協(xié)會(huì)對(duì)氨基酸鰲合鹽的概念確定如下:氨基酸微量元素螯合物是指由1摩爾可溶性金屬鹽中的金屬離子與1～3摩爾(最佳為2摩爾)氨基酸反應(yīng),以配位共價(jià)結(jié)合而成的產(chǎn)物,氨基酸的平均分子量必須為150Da（道爾頓，是分子量常用單位）左右,生成的螯合物的分子量不得超過800Da。當(dāng)配位體由氨基酸改為小肽時(shí),則產(chǎn)物為小肽鰲合鹽(Small peptide chelate,SPC),一般是二肽和三肽,有時(shí)也為四肽,如果較大的配位體所形成的鰲合鹽分子量在800Da以上的話,則螯合物在腸道內(nèi)難以水解，不容易直接穿越細(xì)胞膜而被吸收。

1.1 小肽微量元素螯合物的理論

20世紀(jì) 90年代以來，許多試驗(yàn)證明，動(dòng)物體內(nèi)存在小肽的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。蛋白質(zhì)在消化道最終產(chǎn)物的大部分往往是小肽而不是游離氨基酸，這些小肽可被動(dòng)物體直接吸收進(jìn)入腸黏膜細(xì)胞。樂國偉等(1996)證實(shí)蛋白質(zhì)在降解為氨基酸的過程中產(chǎn)生大量的中間體小肽，小肽能完整地通過腸黏膜細(xì)胞而進(jìn)入體循環(huán)。至此，小肽營養(yǎng)的重要性已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，關(guān)于小肽(SP,主要是二肽、三肽)吸收理論也被人們所接受，小肽理論認(rèn)為小肽可直接以肽的形式被吸收進(jìn)入血液循環(huán)，與氨基酸的吸收相比,具有吸收快、不易飽和、耗能低等優(yōu)勢(shì)，且小肽吸收系統(tǒng)與氨基酸吸收系統(tǒng)之間相互獨(dú)立沒有競(jìng)爭(zhēng)。此后，不少學(xué)者將目光轉(zhuǎn)向小肽螯合鹽的研究，小肽螯合鹽是繼無機(jī)礦物鹽、簡(jiǎn)單有機(jī)礦物鹽之后新的礦物質(zhì)添加劑。因此其被不少人稱為第四代微量元素添加劑。

1.2 小肽微量元素螯合物的吸收特點(diǎn)

小肽螯合鹽是蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的小肽與無機(jī)鹽水解產(chǎn)生的金屬離子在適宜的條件下配位結(jié)合而成的螯合物。試驗(yàn)已證實(shí)，小肽與游離氨基酸在動(dòng)物體具有轉(zhuǎn)運(yùn)速度快、能耗低、效率高及載體不易飽和等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)小肽的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制和特點(diǎn)，以小肽為主要配體的微量元素螯合物同時(shí)也可以以整體的形式被轉(zhuǎn)運(yùn)并吸收，因而更有利于微量元素生物學(xué)效價(jià)的提高。喬偉等(2006)指出,小肽參與螯合時(shí)一般由鄰近的肽鍵氧和末端氨基形成單環(huán)螯合結(jié)構(gòu)，羧基由于空間位阻一般不參與螯合，即使參與也是以不太穩(wěn)定的副鍵參與。所以,這種螯合物保留有較自由的羧基，可通過小肽轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)吸收，小肽螯合物比氨基酸螯合物更易于吸收。因此，小肽螯合微量元素添加劑具有易吸收、生物學(xué)效價(jià)高、并能同時(shí)補(bǔ)充多種氨基酸、小肽和螯合微量元素等優(yōu)點(diǎn)。

2 小肽微量元素螯合物在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

小肽微量元素螯合物是基于單一氨基酸微量元素螯合物的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，氨基酸螯合物在動(dòng)物生產(chǎn)中的報(bào)道很多，但在小肽水平上的研究較少。有研究顯示，妊娠母豬飼喂小肽螯合鐵后，可提高母豬初乳和仔豬血液中鐵的含量，說明小肽螯合鐵比有機(jī)鐵更易被機(jī)體吸收。李永富等(2000)證實(shí)在妊娠母豬分娩前14天至產(chǎn)后21天飼糧中添加80毫克/千克小肽鰲合鐵，母豬初乳鐵含量比飼喂硫酸亞鐵高1.8倍。同時(shí)所生仔豬14日齡的Hb濃度顯著高于補(bǔ)硫酸亞鐵者。王衛(wèi)國等(2011)在不同形式的銅源供給小白鼠對(duì)血液免疫指標(biāo)的影響中發(fā)現(xiàn)，納米小肽螯合銅組小鼠的血清免疫蛋白 IgG、IgM、IgA胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IgF-1）及白介素-2（IL-2）均極顯著高于包括蛋氨酸螯合銅在內(nèi)的其他各組。證實(shí)小肽螯合銅吸收效果比氨基酸螯合銅要好。喬偉(2004)報(bào)道向健康的艾維茵肉雞口腔注入不同形式鉻鹽，于2小時(shí)后采心臟和門靜脈全血，發(fā)現(xiàn)小肽鉻組的吸收效果優(yōu)于氨基酸鉻、吡啶羧酸鉻、煙酸鉻和三氯化鉻，且小肽鉻組門靜脈和心臟全血中鉻含量比氨基酸鉻組高17.24%和30.43%，極顯著高于其他各組。說明小肽螯合物不僅能促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收，而且在吸收效果上要優(yōu)于氨基酸螯合物。杜立武等(2015)發(fā)現(xiàn)在蛋雞日糧中用小肽螯合微量元素替代無機(jī)微量元素后，產(chǎn)蛋率從87%上升至91%，平均日產(chǎn)蛋量提高了4.13克。王敏奇等(2009)報(bào)道小肽螯合物能顯著提高胴體瘦肉率、增加眼肌面積、降低脂肪率和背膘厚度、甘油三酯和膽固醇含量。以上研究表明，小肽螯合微量元素能夠促進(jìn)動(dòng)物體對(duì)礦物質(zhì)的吸收，在增強(qiáng)機(jī)體免疫力、提高生產(chǎn)性能、改善肉品質(zhì)方面具有很大的貢獻(xiàn)。

3 小肽微量元素螯合物的發(fā)展前景

由于市場(chǎng)上人工合成的蛋氨酸、賴氨酸等單一氨基酸螯合成微量元素添加劑價(jià)格非常高，是等量無機(jī)鹽價(jià)格的5～10倍。過高的增加養(yǎng)殖成本，使養(yǎng)殖戶無法接受。即使無機(jī)鹽的吸收率只能達(dá)到螯合物的1/5左右，效果還不及螯合物。但我國仍有90%以上飼料廠家還是采用無機(jī)鹽作礦物元素添加劑。如果能將化工廠、屠宰場(chǎng)等廢棄蛋白原料進(jìn)行分解，得到游離的氨基酸和小肽，再使其與無機(jī)鹽螯合，形成復(fù)合氨基酸和小肽螯合物。那么上述問題將會(huì)得到解決。沙建軍(2013)曾用工業(yè)骨蛋白廢水和工業(yè)腸衣蛋白廢水為原料，用水相法合成了小肽微量元素螯合物，這兩種方法均能夠得到分子量小于500Da的復(fù)合氨基酸/小肽螯合物，其中工業(yè)腸衣蛋白廢水中分子量小于500Da的氨基酸/小肽占 94%。蘇純陽等（2002）將蚯蚓干燥并進(jìn)行水解，發(fā)現(xiàn)蚯蚓水解液中小肽和氨基酸含量超過80%。同時(shí)將水解液在不同的PH條件下分別與硫酸鋅、硫酸銅和硫酸錳等微量元素進(jìn)行螯合反應(yīng)，螯合率均能超過80%。劉波等(2006)也用此方法得到相對(duì)分子質(zhì)量在320Da以下的小肽和氨基酸混合溶液。

我國角質(zhì)蛋白的資源十分豐富，畜牧業(yè)中豬、雞、牛、羊等家畜的毛、蹄、角的產(chǎn)量每年都在百萬噸以上。此外化工廠的廢液、蛋白廢水、酒精廢水、皮革下腳料、水產(chǎn)下腳料等這些資源均是制取小肽微量元素螯合物優(yōu)質(zhì)而廉價(jià)的蛋白原料。同時(shí)我國龐大的資源回收網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑦@非常分散的蛋白資源集中收集。只要具備了成熟的加工工藝，低廉的生產(chǎn)成本，小肽微量元素螯合制品的開發(fā)和應(yīng)用將在我國有著廣闊的發(fā)展空間。

4 小肽微量元素螯合物存在問題及展望

目前國內(nèi)小肽螯合物生產(chǎn)的方法很多，但這些方法在實(shí)際規(guī)?；a(chǎn)中還存在一些缺點(diǎn)，規(guī)?；可a(chǎn)小肽螯合制品的工藝還不是很成熟?，F(xiàn)階段對(duì)于小肽螯合物的檢測(cè)方法也還沒有得到很好的解決，盡管現(xiàn)在有很多檢測(cè)螯合產(chǎn)品的方法，但主要是來自各廠商的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，不同的檢測(cè)方法結(jié)果會(huì)有很大的差異。如果沒有一套統(tǒng)一的定性定量分析的標(biāo)準(zhǔn)，不同加工工藝下的小肽螯合物的質(zhì)量將會(huì)很難判斷。因此，在盡可能降低生產(chǎn)成本的前提下，探索規(guī)?；纳a(chǎn)模式，建立完整的小肽螯合物的檢測(cè)體系仍是當(dāng)前小肽微量元素螯合物研究的重點(diǎn)。