氨基酸螯合铁在动物饲料中的应用

     铁作为动物生长发育所必需的微量元素之一，对动物的健康起着尤为重要的作用。 一方面，作为血红蛋白和肌红蛋白的重要组分， 它主要参与机体内氧的转运，进而影响机体能量代谢及蛋白质代谢；另一方面，它还是动物机体内的细胞色素及多种氧化还原反应酶（如过氧化物歧化酶、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、过氧化氢酶、乙酰辅酶 A 等）的重要组成部分并参与机体内的诸多生物化学反应。

     铁剂在饲料中的应用共经历了 3 个发展阶段：由最初的无机盐类添加剂（如硫酸亚铁、碳酸亚铁、氯化亚铁等）， 发展到有机酸化合物 （如富马酸亚铁、柠檬酸亚铁等），再发展到氨基酸螯合铁（如蛋白盐、酵母铁、氨基酸铁等）。 作为第 3 代饲料添加剂，氨基酸螯合铁具有化学结构稳定、消化吸收率高和生物学效价高等优点，且一经吸收即可将其直接运输到特定的靶器官和酶系统中，因而大大提高了利用率。 相关的统计分析结果表明，氨基酸螯合铁的使用确实可以使动物的生长速度增加，免疫能力大幅提升，同时还能降低该类添加剂的不必要损耗。 由此可见，氨基酸螯合铁在动物饲料中的应用，对于进一步推动饲料营养方面的开发研究具有重要意义。

     1 氨基酸螯合铁的基本概念

     氨基酸螯合铁是由可溶性铁盐中的铁离子与氨基酸按一定的摩尔比以共价键连接而成，主要是由一个或多个基团与一个铁离子发生配位作用而形成的环状结构，这种结构使得分子内所带的电荷趋于中性，其稳定性常数大小适中，更有利于铁在消化道中的释放。

     2 氨基酸螯合铁的特点

     2.1 氨基酸螯合铁的化学结构稳定

     氨基酸螯合铁的稳定性主要由其稳定常数所决定。 稳定常数是指螯合物中螯合剂对铁离子的亲和力。 如果稳定常数偏低，则铁元素在机体胃肠道环境中就极易解离为铁离子；相反，如果稳定常数偏高，在机体需要铁离子时，由于其太过稳定，螯合物不能及时释放出机体所需的铁离子，这就使得机体对铁离子虽然能很好地消化吸收但却不能更好地利用配位于其中的铁离子。 但是，如果形成氨基酸螯合铁的稳定常数较适宜［2］，则其分子结构对称、平衡，分子内所带的电荷趋于中性，因此，可以降低铁离子与其他物质（如植酸、磷酸、钙离子等）间存在的颉颃作用，化学结构稳定性较高，这一方面能促进机体对铁离子的较好吸收， 另一方面还能在机体需要时迅速、高效地使铁离子从配体上释放出来，从而使其利用效率大大提升。

     2.2 氨基酸螯合铁具有高效的机体利用率及生物学效价

     相对于无机铁离子而言，氨基酸螯合铁具有更为高效的利用效率，这是因为氨基酸螯合铁主要通过胎盘转运的方式进入血液而被消化吸收，而无机铁离子却不能通过这种特殊途径。 研究发现，氨基酸螯合铁的利用效率明显高于无机铁（如硫酸亚铁）， 尤其是具有还原型氮末端的半胱氨酸的肽类能高效地促进铁离子的消化吸收。 且氨基酸螯合铁能够通过缓冲胃肠道内的 pH 值从而进一步促进机体对铁离子的消化吸收，当以碳酸氢钠为缓冲体系时， 氨基酸螯合铁的缓冲能力比硫酸亚铁高 3倍［3］。血浆中铁的含量是判断机体是否缺铁的指标，与无机铁相比，氨基酸螯合铁的这一指标的检测值显著增加，这也再次证明了氨基酸螯合铁的利用效率要远远高于无机铁。 研究表明，在硫酸亚铁的相对生物学效价为 100％的情况下， 氨基酸螯合铁的相对生物学利用率为 125％～185％， 如蛋氨酸铁对7～28 日龄仔猪的相对生物学效价为 120.0％， 甘氨酸铁的相对生物学效价为 118.5％， 赖氨酸铁的相对生物学效价为 124.3％。

     2.3 氨基酸螯合铁的毒害性较小， 安全性较好无机铁盐不仅会影响胃肠道内的 pH 值及机体的酸碱平衡，还会通过氧化维生素对机体所必需的维生素造成严重影响。 而氨基酸螯合铁不仅能提供机体生长发育所必需的氨基酸、铁离子，还避免了对维生素以及脂肪等机体营养成分所造成的破坏，毒害性较小，安全性较好。 由于无机铁盐被机体消化吸收的效率极低， 且大部分会通过粪便排出体外，易对土壤环境造成一定程度的破坏，引起土壤、农作物中铁的富集，导致其含量超出国家土壤环境质量的标准，从而进一步造成更大的负面影响。 但是，由于氨基酸螯合铁高效的消化吸收以及利用效率，因而也可降低其对土壤的毒害。

     2.4 氨基酸螯合铁具有高效的吸收效率

     在氨基酸螯合铁中，铁离子与氨基酸配位体形成稳定的环状结构， 由于其更接近于酶所固有的天然形态，因而更加有利于机体对铁离子的消化吸收，这一方面降低了铁离子与其他物质（如植酸、磷酸、钙离子等）间存在的颉颃作用，另一方面也克服了无机铁离子对维生素的氧化作用， 且铁离子一经吸收可直接运输到特定的靶器官和酶系统中，因而大大提高了其吸收效率。 研究表明，氨基酸螯合铁的吸收效率比碳酸盐的吸收效率高 3.6 倍，比硫酸盐高 3.8 倍。

     3 氨基酸螯合铁在动物饲料中的应用

     3.1 氨基酸螯合铁可提高机体免疫能力

     研究表明，口服氨基酸螯合铁剂可显著提高仔猪血红蛋白含量和血浆中的铁含量，因此，其不仅能预防仔猪贫血，还能改善机体的免疫抗病能力。 在母猪的饮食中添加氨基酸螯合铁后，可以降低其产后子宫感染率，加快子宫组织恢复 降低胚胎和胎儿的死亡率，从而提高母猪的繁殖性能。 尤其是在妊娠母猪产后 20 d 及仔猪补料中添加氨基酸螯合铁， 可显著增强仔猪的抗病能力， 促进其健康生长和发育，并可使仔猪的体重提高 11.24%~18.76%，死亡率降低 30.4％。

     3.2 氨基酸螯合铁可预防贫血

     缺铁不仅会使仔猪发生贫血， 更会降低其对外界的免疫抗病能力，使其极易受大肠杆菌等致病菌的入侵，进而引发腹泻、胃肠炎症等疾病。 仔猪仅从初乳中获得抗体并不能满足其生长需要，其自身还要具备合成抗体的能力，而铁就是合成抗体所需的酶中的一种重要组成部分。 因此，仔猪吸收足够多的铁是其提高自身免疫抗病能力的关键。 但若采用无机铁剂作为添加剂则极易在短时间内造成铁过量， 进而造成铁的过分饱和，这就不利于仔猪的生长发育，而在母猪产前28 d 左右采用氨基酸螯合铁剂， 则铁元素就能够通过胎盘传递到胎儿体内， 使得产后的仔猪在无需补充铁剂的情况下， 自身就能够通过母体所传递的铁元素来合成生长所需的抗体，这就使得其自身的免疫能力大大提高。 研究表明，在母猪产前 2 周和产后 3 周内使用氨基酸螯合铁，仔猪出生后即使不再补充铁剂， 也能达到很好地预防贫血的效果［4］。

     4 氨基酸螯合铁在生产应用中存在的问题

     无论是从经济效益还是从环境保护方面考虑，氨基酸螯合铁在动物饲料中的应用都具有广阔的发展前景与开发潜力。 虽然氨基酸螯合铁在饲料营养方面具有诸多优势，但从目前来看，对氨基酸螯合铁的研究仍存在很多未知领域，主要包括以下几个方面。

     ①在市场上销售的氨基酸螯合铁剂中，进口产品价格较高，这就使其在实际生产中很难得到有效的使用和推广，而且国内目前尚未成功开发和研究出获得低价高产的氨基酸螯合铁的加工工艺流程。因此，就目前情况而言，仍需投入大量的人力、物力来科学、合理地优化其生产和加工工艺流程，合理设计氨基酸螯合铁的产品配方，只有这样，才能进一步降低生产成本，提高产品质量。

     ②氨基酸螯合铁的产品质量检测技术仍有待于进一步探究。 目前采用的分光光度法、电位法等检测方法并不能满足其螯合度的定量分析， 因此，很难准确检测产品的质量。 只有开发出一套成本低且能准确评估氨基酸螯合铁相关指标的定量、定性检测新技术，才能更好地满足市场需求。

     ③尽管与无机铁剂相比，目前所研究出的氨基酸螯合铁的消化吸收、利用效率较高，但其吸收效率、利用效率、相对生物学效价等方面仍具有较大的提升空间。 氨基酸螯合铁的结构和加工工艺的不同会导致其稳定性发生改变，因此，探究氨基酸螯合铁在动物机体内的最佳结构形态， 何种氨基酸、多肽与铁形成螯合物的效果最佳，以及氨基酸螯合铁的最佳螯合度如何影响其对铁的利用等诸多方面仍是研究的主要方向。

     ④在实际应用中，有关各种氨基酸螯合铁的最佳添加时间、最佳添加剂量的确定和优化仍需进一步探究。

     （内蒙古农牧业科学院  王浩波）

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