微量元素研究進展

范覺鑫，劉志強，田 雯，張 穎，江書忠

（湖南九鼎科技（集團）有限公司，長沙 425000）

微量元素是動物維持生命和生產(chǎn)必不可少的營養(yǎng)素之一，在動物飼料中含量雖少，但其作用大，不能被其他的營養(yǎng)元素所替代。微量元素在動物體內(nèi)主要通過酶、功能蛋白等發(fā)揮作用，直接或間接地參與機體幾乎所有的生理和生化過程，與動物生長、健康等密切相關(guān)，因而微量元素的缺乏與過量都會對畜禽的代謝、健康和生產(chǎn)帶來不良影響。

半個世紀(jì)以來，微量元素營養(yǎng)經(jīng)歷了3個發(fā)展階段。第1 代產(chǎn)品即無機鹽類添加劑，如硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅等，無機微量元素以其價格低廉，經(jīng)濟效益明顯而受到養(yǎng)殖者的親睞；第2代產(chǎn)品為一些簡單的有機酸鹽如檸檬酸亞鐵、富馬酸鋅、乳酸鎂等，但以上兩類產(chǎn)品均存在吸收利用率差的缺陷，因此不能充分滿足動物體生長的需求。隨著飼料科學(xué)的發(fā)展，新型氨基酸微量元素螯合物作為第3代微量元素產(chǎn)品投入使用，具有良好的生物化學(xué)穩(wěn)定性，且生物學(xué)效價明顯高于無機礦物鹽，目前已成為一種較為理想的飼料添加劑，且越來越被生產(chǎn)實踐所接受[1]。

1 無機微量元素存在的問題

1.1 無機微量元素對飼料品質(zhì)及消化利用率的影響

以無機鹽形式存在的微量元素在動物體內(nèi)的生物利用率受到多種因素的影響，包括脂類、蛋白質(zhì)、纖維、草酸、植酸、氧化物等。金屬離子作為氧化物，能催化飼料產(chǎn)品中脂類氧化，使飼料中的油脂氧化酸敗、變質(zhì)，在影響飼料適口性的同時，也降低飼料中油脂的消化率，進而降低飼料的消化吸收率；能加速飼料產(chǎn)品（特別是預(yù)混料產(chǎn)品）中維生素的氧化損失，使飼料產(chǎn)品中的維生素效價降低，不能實現(xiàn)畜禽最大的生長性能，甚至出現(xiàn)維生素缺乏癥。另外，金屬離子能與植物飼料原料中的草酸、植酸等反應(yīng)，形成高度穩(wěn)定的草酸鹽、植酸鹽，從而降低微量元素的生物學(xué)利用率。

1.2 無機微量元素對環(huán)境破壞的影響

飼料中過量的微量元素隨畜禽糞便排出體外，致使這些糞便與其他有機肥混合使用，會逐漸形成重金屬污染[2]。豬糞中銅、鋅、砷等具有較高活性的元素在很大程度上會在土壤中富集，經(jīng)食物鏈對人類健康產(chǎn)生影響。薄錄吉等對21 省市規(guī)?；i場糞便和11 省市豬飼料重金屬濃度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)飼料樣本中銅含量超標(biāo)占100%，超標(biāo)倍數(shù)為13.2～49.0[3]。由此可見，飼料高銅添加現(xiàn)象普遍存在。在對某地區(qū)19 個規(guī)模豬場的育肥豬、保育豬及斷奶仔豬的飼料和糞便隨機抽樣檢測發(fā)現(xiàn)，飼料及糞便中鋅含量均超出國家標(biāo)準(zhǔn)[4]。因此，尋找生物學(xué)利用率高的微量元素產(chǎn)品已成為環(huán)保的新需求。

2 微量元素需要量

微量元素的需要量很難確定，大多數(shù)是NRC標(biāo)準(zhǔn)最低需要量，在實際生產(chǎn)中不能完全滿足動物生長的需要。趙艷平對比了仔豬微量元素實際添加量和權(quán)威機構(gòu)的推薦水平，發(fā)現(xiàn)NRC 標(biāo)準(zhǔn)顯著低于典型商業(yè)飼料和豬營養(yǎng)指南（2010）的推薦水平，主要是因為在微量元素較低水平的情況下，仔豬不會出現(xiàn)微量元素缺乏癥，但在生豬養(yǎng)殖過程中，難以實現(xiàn)仔豬最大的生長性能，且各類型微量元素產(chǎn)品的生物學(xué)利用率差異大，飼喂效果受到原材料的種類和數(shù)量、日糧的加工、儲存和環(huán)境條件及所含其他微量元素種類和含量的影響[5]。

3 有機微量元素

3.1 有機微量元素種類

近年來，國內(nèi)外對有機微量元素進行了大量的研究。有機微量元素是微量元素的無機鹽與有機配位體反應(yīng)，形成的產(chǎn)物的總稱，包括金屬特定氨基酸絡(luò)合物、金屬氨基酸絡(luò)合物、金屬氨基酸螯合物、金屬蛋白鹽和多糖復(fù)合物等[6]。

3.2 有機微量元素的吸收機制

在生物體內(nèi)，金屬離子絕大部分是以螯合物的形式存在，如血紅素、葉綠素、VB12等，分別是鐵、鎂、鈷的螯合物。微量元素氨基酸螯合物可為動物機體提供必需的微量元素，也與動物體內(nèi)很多蛋白質(zhì)的中間產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似，因此可以減少很多生化過程，吸收快，生物利用率更高，從而表現(xiàn)出優(yōu)于無機鹽和簡單有機鹽的營養(yǎng)特點[7]。

3.3 有機微量元素存在的問題

3.3.1 使用效果問題

大量研究發(fā)現(xiàn)，并非所有的有機錳、有機鋅和有機鐵對肉雞都優(yōu)于其無機形態(tài)。羅緒剛對銅、鋅、鐵、錳等有機微量元素生物學(xué)活性進行了65 次試驗，結(jié)果表明，與無機微量元素相比，有機微量元素效果優(yōu)于無機微量元素的結(jié)果有19次，占29%；兩者結(jié)果相近的結(jié)果有41 次，占63%；有機微量元素效果低于無機微量元素的結(jié)果有5 次，占8%，造成這些結(jié)果的因素有：有機微量元素產(chǎn)品的質(zhì)量（絡(luò)合率與絡(luò)合強度）、評價指標(biāo)、飼糧組成、標(biāo)準(zhǔn)參照物、添加水平、動物種類及機體狀況等[8]。有機微量元素的生物學(xué)利用率或有效性與其絡(luò)（螯）合強度密切相關(guān)，其絡(luò)（螯）合強度是決定有機微量元素產(chǎn)品品質(zhì)及對動物生物學(xué)有效性的關(guān)鍵指標(biāo)。

3.3.2 使用成本問題

無機微量元素的單價低，同一添加水平下的使用成本較低。不同有機微量元素的成本差異較大，簡單的有機酸鹽成本略高于無機微量元素的單價成本，但使用效果也差異不大；單一氨基酸鹽的成本居中，氨基酸單一金屬離子螯合產(chǎn)品、蛋白鹽產(chǎn)品的成本較高，養(yǎng)殖端的使用成本普遍高于無機微量元素的使用成本，這也限制了有機微量元素產(chǎn)品在畜禽飼料中的使用。

3.3.3 品質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)問題

由于有機微量元素的絡(luò)（螯）合強度是決定其產(chǎn)品品質(zhì)和對動物生物學(xué)有效性的關(guān)鍵指標(biāo)，因此，正確評價有機微量元素的絡(luò)（螯）合強度至關(guān)重要。絡(luò)（螯）合率是有機微量元素產(chǎn)品中絡(luò)合元素或螯合元素占總元素的百分比。絡(luò)（螯）合強度是指有機微量元素中金屬離子與有機配位體形成絡(luò)（螯）和鍵的強度或穩(wěn)定程度。羅緒剛實驗室的發(fā)現(xiàn)，絡(luò)（螯）合率的測定困難而復(fù)雜，且很不穩(wěn)定，在實驗室的檢測中，簡單的化學(xué)方法只能作定性分析，例如顏色反應(yīng)、顯微鏡檢測等，理化分析如紅外光譜、質(zhì)譜分析、熱重分析、X-ray單品粉末衍射等，在普通飼料公司的化驗室不具備檢測條件，只能將樣品送第三方或權(quán)威機分析測試，因此，對有機微量元素的批次間品質(zhì)控制存在難度[6]。

3.3.4 生物學(xué)利用率評估難的問題

有機微量元素生物學(xué)利用率的評估主要以動物試驗評估方法進行。微量元素的種類較多，各種微量元素間還存在一定程度的協(xié)同、頡頏作用，各產(chǎn)品適宜的添加范圍較大，因此，方案的設(shè)計較為復(fù)雜，難以形成確定性結(jié)論。

4 未來發(fā)展方向

有機微量元素的出現(xiàn)已有30 余年的歷史，有部分研究結(jié)果證實其對動物的生產(chǎn)性能有良好的作用，且生物學(xué)利用率比無機微量元素更高，在動物飼料產(chǎn)品中的添加水平比無機微量元素低，有利于動物生產(chǎn)性能的提高和環(huán)境保護。近年有機微量元素在動物生產(chǎn)中使用也出現(xiàn)了一些問題，主要是生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法還不成熟，使用成本較高，限制其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用。

綜上所述，在今后的研究和使用中，有機微量元素的生物學(xué)效價、營養(yǎng)功能需要有更明確、精準(zhǔn)的方法進行評估，生產(chǎn)工藝的改進和完善，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法還需規(guī)范且成熟，才能準(zhǔn)確評估出各類型有機微量元素的效價差異，指導(dǎo)畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)。