氨基酸微量元素螯合物在水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物上的應(yīng)用研究進(jìn)展

郭 勇，胡 毅，鐘 蕾，陳開(kāi)健，石 勇，柳遠(yuǎn)香

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南省特色水產(chǎn)資源利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

近年來(lái)，隨著我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，植物蛋白在水產(chǎn)飼料中使用的比例越來(lái)越高。但植物蛋白中存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子如磷酸根、磷酸氫根、植酸根、草酸根離子等，易與無(wú)機(jī)微量元素形成難溶化合物(倪可德，1996)。長(zhǎng)期以來(lái)，飼料中的微量元素主要以無(wú)機(jī)形式添加，而無(wú)機(jī)微量元素易與飼料中的植酸等結(jié)合，會(huì)降低微量元素的生物學(xué)有效性，致使水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中超量添加無(wú)機(jī)微量元素，給水產(chǎn)動(dòng)物帶來(lái)應(yīng)激以及危害健康等問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染(胡凱等，2019)。因此，具有化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、吸收利用率高、適口性好、減少環(huán)境污染、維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定等特點(diǎn)的氨基酸微量元素螯合物是當(dāng)前水產(chǎn)飼料微量元素添加劑研究的重要方向，無(wú)論在經(jīng)濟(jì)效益還是可持續(xù)發(fā)展上都具有重要意義。

一、氨基酸微量元素螯合物的吸收機(jī)理

氨基酸微量元素螯合物是可溶性金屬鹽的某個(gè)金屬離子與氨基酸以共價(jià)鍵結(jié)合而成，1個(gè)中心離子可與多個(gè)氨基酸配位體的2個(gè)配位原子間隔2個(gè)或3個(gè)以上原子形成多環(huán)螯合物，環(huán)數(shù)越多，則螯合物的穩(wěn)定性越好(AAFCO，2008)。微量元素的吸收率往往是限制其應(yīng)用的主要因素。在魚的消化過(guò)程中，飼料中無(wú)機(jī)微量元素的金屬離子在腸道內(nèi)被釋放，并與腸道中其他飼料成分重新結(jié)合，形成不溶性復(fù)合物而排出體外，減少了微量元素在小腸中的吸收。而氨基酸微量元素螯合物在腸道中可利用多肽和氨基酸的吸收機(jī)制而被吸收(AshmeadHD等，1985)。螯合物或螯合物中的微量元素處于化學(xué)惰性狀態(tài)，微量元素狀態(tài)更穩(wěn)定，不受物理、化學(xué)因素的影響，也不受植酸等飼料成分的負(fù)面影響(Fairweather-TaitSJ等，1996)。此外，氨基酸微量元素在一定的pH條件下分子內(nèi)電荷保持電中性。因此，微量元素螯合物通過(guò)腸黏膜能完整地被吸收，穿過(guò)腸黏膜、細(xì)胞膜進(jìn)入血漿(PowerR等，2001)。氨基酸微量元素的穩(wěn)定性足以使金屬離子釋放并轉(zhuǎn)移到魚的生物系統(tǒng)中(HynesMJ等，1995)。因此，利用氨基酸吸收機(jī)制的微量元素能被有效地吸收并循環(huán)到靶組織中(PowerR等，2001)。

二、氨基酸微量元素螯合物的特點(diǎn)

1.化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，吸收利用率高 氨基酸微量元素螯合物獨(dú)特的螯合結(jié)構(gòu)，使分子內(nèi)電荷趨于中性，從而使金屬元素不易與水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的磷酸、植酸等形成不溶化合物，并阻止不溶性膠體的吸附作用，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性(王鐸等，2021；肖偉平等，2008)；使金屬微量元素穩(wěn)定到達(dá)吸收部位，并且能夠長(zhǎng)期維持穩(wěn)定性，保障金屬微量元素順利進(jìn)入作用區(qū)域，提高動(dòng)物機(jī)體對(duì)微量元素的利用效率(黃金昌等，2014)。

2.生物學(xué)效價(jià)高 生物學(xué)效價(jià)是指動(dòng)物利用的營(yíng)養(yǎng)素占吸收營(yíng)養(yǎng)素的比例(黃金昌等，2014)。無(wú)機(jī)微量元素及簡(jiǎn)單的有機(jī)微量元素在被水產(chǎn)動(dòng)物攝入后，微量元素作為動(dòng)物體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需要與輔助因子結(jié)合形成螯合物后才能發(fā)揮功效。氨基酸微量元素螯合物生物學(xué)效價(jià)高，與無(wú)機(jī)元素相比，能夠消耗更少的能量帶來(lái)更高的吸收效率(金月等，2011；沈紹新等，2009)。

3.適口性好，減少環(huán)境污染 研究表明，無(wú)機(jī)微量元素本身具有特殊的氣味，可能會(huì)影響飼料的適口性，降低動(dòng)物的攝食率，而氨基酸微量元素螯合物融氨基酸與微量元素于一體，含有大量氨基酸，具有獨(dú)特的鮮香味，對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物有誘食作用，彌補(bǔ)了無(wú)機(jī)微量元素適口性差的問(wèn)題(黃金昌等，2014；沈紹新等，2009)。飼料中無(wú)機(jī)微量元素在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的吸收率一般在2%～10%，這導(dǎo)致大多數(shù)金屬微量元素隨著糞便排泄到養(yǎng)殖水體中，對(duì)水體造成污染；而氨基酸微量元素螯合物由于其吸收利用率高，糞便中微量元素殘留量大幅度減少，從而減少了微量元素對(duì)養(yǎng)殖水體的污染(黃金昌等，2014；李玉艷等，2008)。

4.提高免疫力，增強(qiáng)抗應(yīng)激力 氨基酸微量元素螯合物分子結(jié)構(gòu)特殊，進(jìn)入水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)后能提高水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫力(王鐸等，2021；金月等，2011)，并有效提高水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)代謝酶活性，提高蛋白質(zhì)與維生素的吸收利用率。此外，氨基酸微量元素螯合物能降低水產(chǎn)動(dòng)物應(yīng)激反應(yīng)(王鐸等，2021；沈紹新等，2009)。

5.維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定 部分無(wú)機(jī)微量元素進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后會(huì)改變腸道pH，破壞體內(nèi)酸堿平衡，進(jìn)一步誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，而微量元素與氨基酸螯合會(huì)形成緩沖體系，通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)部組織的酸堿度來(lái)干預(yù)緩沖體系，維持金屬離子的濃度(金月等，2011)。此外，微量元素與氨基酸的結(jié)合不會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生較大刺激，能夠促進(jìn)動(dòng)物體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝食和吸收(黃金昌等，2014；沈紹新等，2009)。

三、氨基酸微量元素螯合物在水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物上的應(yīng)用

1.氨基酸微量元素螯合物對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長(zhǎng)的影響 有研究表明，氨基酸微量元素螯合物具有促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)作用。氨基酸微量元素螯合物獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)使其很容易在腸道中被吸收，并被直接輸送到細(xì)胞中，從而改善動(dòng)物體的生長(zhǎng)性能(Wang等，2010)。同時(shí)氨基酸微量元素螯合物作為一種生長(zhǎng)促進(jìn)劑能有效提高養(yǎng)殖動(dòng)物增重率，并降低飼料系數(shù)(Apines-AmarMJS等，2004)。Adrián等(2012)在對(duì)虹鱒飼料中添加氨基酸微量元素螯合物試驗(yàn)表明，氨基酸微量元素螯合物可以有效提高魚體生長(zhǎng)率和飼料利用率。韓慶等(2008)在黃顙魚研究中的試驗(yàn)結(jié)果表明，與100%添加無(wú)機(jī)微量元素組相比，100%添加復(fù)合氨基酸微量元素螯合物組的黃顙魚增重率提高了16.86%。在虹鱒研究中的結(jié)果表明，在飼料中添加50%氨基酸微量元素螯合物與添加100%無(wú)機(jī)微量元素相比無(wú)顯著差異，并有魚增重率升高的趨勢(shì)(Apines-AmarMJS等，2004)。此外，在歐洲鰉(MohseniM，等，2021)、尼羅羅非魚(NguyenL等，2019)、南美白對(duì)蝦(Yuan等，2019)、異育銀鯽(羅莉等，2006)、中華倒刺鲃(KumarN等，2017)等水產(chǎn)動(dòng)物上有類似的作用。

2.氨基酸微量元素螯合物對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物抗氧化能力的影響 微量元素是影響魚的抗氧化能力和脂質(zhì)過(guò)氧化的重要因子(KumarN等，2017)。氨基酸微量元素螯合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，更有利于改善魚的抗氧化功能(Zhang等，2016)。MohseniM等(2021)對(duì)歐洲鰉的試驗(yàn)結(jié)果表明，蛋氨酸鋅能提高谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、谷胱甘肽還原酶和谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶的活性，并在蛋氨酸鋅添加量60毫克/千克時(shí)達(dá)到最高水平。殷彬等(2019)對(duì)珍珠龍膽石斑魚幼魚的試驗(yàn)表明，與硫酸錳相比，甘氨酸錳與羥基蛋氨酸錳能通過(guò)提高錳超氧化物歧化酶活力而增強(qiáng)機(jī)體對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物的清除能力。郭鑫偉等(2020)對(duì)珍珠龍膽石斑魚幼魚的試驗(yàn)表明，羥基蛋氨酸鐵能有效降低肝臟丙二醛含量，并提高機(jī)體抗氧化酶活性。此外，氨基酸微量元素螯合物能有效提高奧尼羅非魚(趙紅霞等，2009)、斜帶石斑魚(聶家全等，2015)、凡納濱對(duì)蝦(Yuan等，2018)、鯉魚(Liang等，2020)等水產(chǎn)動(dòng)物的抗氧化酶活性。

3.氨基酸微量元素螯合物對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物腸道健康的影響 腸道是水產(chǎn)動(dòng)物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要部位(郭鑫偉等，2020)。氨基酸微量元素螯合物能改善腸道形態(tài)、提高吸收能力、維護(hù)腸道健康(KatouliM等，1999)。有研究表明，在飼料中添加羥基蛋氨酸銅和甘氨酸銅能提高珍珠龍膽石斑魚中腸、后腸的皺襞高度、肌層厚度和皺襞寬度，表明氨基酸銅對(duì)腸道組織結(jié)構(gòu)有積極的改善作用(郭鑫偉等，2019)。PierriBS等(2021)研究表明，在尼羅羅非魚飼料中添加氨基酸微量元素螯合物的劑量直接影響腸道形態(tài)，并在添加量為50%和75%時(shí)，對(duì)皺褶的長(zhǎng)度和寬度有正向影響。此外，在飼料中添加0.25%礦物鈣或鈉螯合的有機(jī)丙酸鹽能改善克林雷氏鲇的腸道微生物組成和腸道健康(PereiraSA等，2019)。

四、小結(jié)與討論

氨基酸微量元素螯合物的優(yōu)勢(shì)在水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖中得到證實(shí)，但與無(wú)機(jī)微量元素相比，氨基酸微量元素螯合物的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、價(jià)格偏高，使得其推廣應(yīng)用受到限制。因此，需要不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝，以降低加工成本。目前，氨基酸微量元素螯合物在水產(chǎn)動(dòng)物中的應(yīng)用研究主要集中在生長(zhǎng)性能方面，關(guān)于其吸收機(jī)制研究報(bào)道較少，還需進(jìn)行深入研究。水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物種類繁多，不同水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)微量元素吸收利用率是不同的，因此，應(yīng)加強(qiáng)不同水產(chǎn)動(dòng)物飼料的具體添加水平研究，從而推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康高速發(fā)展。