氨基酸微量元素螯合物的研究与应用

　　螯合物是指一个金属离子与一个或多个基团发生配位反应而形成的具有一个或多个环状结构的化合物。氨基酸微量元素螯合物是二价金属阳离子与氨基酸中作为给电子体的氮原子形成配位键，氨基酸羰基中的氧原子与金属阳离子形成离子键而构成的五元环或六元环结构。通常情况下，氨基酸同Mn、Cu、Zn等离子形成配位数为4且摩尔比为2∶1（氨基酸∶金属元素）的螯合物，而Fe、Co除形成配位数为4的螯合物，还可形成配位数为6的螯合物。配位键和离子键的共存结构使得氨基酸螯合物的生化稳定性和化学稳定性好。由一个金属离子和多个氨基酸形成的环螯合物的环越多，螯合物的稳定性越好。常见的氨基酸螯合物中，一般α－氨基酸形成五元环，β－氨基酸形成六元环。

　　螯环结构使螯合物内部电荷趋于中性，在水中较难离解，化学稳定性好，使得金属离子避免了与日常饮食和胃肠中胃酸等的不良作用，保护了金属离子的理化性质，减少了金属离子与其他矿物质的拮抗作用，有利于机体对金属离子的充分吸收和利用。Jeppseni等指出氨基酸螯合铁（Fe－AA）比Fe离子更能降低不饱和脂肪酸和维生素的过氧化反应。董晓慧等证实了Zn－His的吸收几乎不受消化道内各种因素的影响。

　　一般无机盐、有机盐在人体内的吸收利用途径比较复杂。首先在相关辅酶的运输下，与氨基酸等物质结合被机体吸收，吸收后进入血液与运输蛋白结合，才能被特定靶组织利用。而按照小肽吸收理论，氨基酸包裹金属离子是机体吸收金属离子的主要形式，氨基酸或小肽螯合物也是体内蛋白质合成的中间产物。通过氨基酸和肽的转运系统，螯合物完整透过肠黏膜层进人血液，不仅吸收快而且节约了很多生化过程，大大提高了元素的利用率。SpeArs报道，蛋氨酸锌（Zn－Met）与ZnO相比，可显着提高羔羊体内锌的沉积率。周桂莲等研究了不同铁源对大鼠的生物学效价，发现以氨基酸螯合物为铁源的生物学效价比无机铁盐高出20％左右。

　　在动植物营养中添加氨基酸微量元素螯合物，可有效提高机体的生产性能，如提高母猪的繁殖能力、提高水稻的产稻率、改善育肥猪的肉质、增加奶牛的产奶量等。FeHse等将多种氨基酸微量元素营养添加剂（含氨基酸铜、锌、铁、锰等）添加到高产母猪的日粮中，结果表明母猪的繁殖能力得到较大提高。BALL Antine等在奶牛的泌乳期（250天）饲喂氨基酸锌、锰、铜、钴螯合物，发现奶牛妊娠率和产奶量都得到了提高。

　　过量的无机微量元素会造成动植物的元素中毒现象，且无机盐离子会对动物肠胃内的pH值和酸碱平衡产生影响。而氨基酸螯合物在体内运输过程中能通过螯合结构的解离和形成控制体内金属离子的浓度，使其在正常范围内缓冲，对机体无毒副作用，无不良刺激。实验证明，作为无机硒补剂的亚硝酸硒可诱导神经元凋亡、白内障等病变，而微量元素氨基酸螯合物无明显毒害作用、安全性好、口感好，使动物的采食吸收更加容易。

　　2.3抗病抗应激，提高营养利用率

　　氨基酸螯合物既能为机体提供氨基酸营养，又能补充必不可少的微量元素，具有双重营养作用。实验证明，微量元素氨基酸螯合物还可以增强机体的抗菌能力、抗应激能力，提高维生素、脂肪、蛋白质的营养利用率，而且可以防治贫血、某些肠炎、痢疾等疾病。据王洪荣报道，用蛋氨酸锌饲喂奶牛和绵羊，可使奶牛患乳房炎和腐蹄病的几率降低、绵羊体内氮沉积率明显提高。

　　3氨基酸微量元素螯合物的合成方法进展

　　单一氨基酸微量元素螯合物是指某一种氨基酸和金属离子螯合而形成的螯合物。金属离子的来源可以是某些盐、碱、金属氧化物、金属单质等。最常见的是液相反应合成法，其反应流程为：氨基酸＋金属化合物→溶解→调节pH→热螯合→浓缩→洗涤→干燥→产品。杨云裳等利用此法合成了新型营养添加剂纽甜－钙螯合物；钟国清利用此法对甘氨酸铜、甘氨酸锌、赖氨酸锌的合成进行了探索。该方法在反应条件和技术上都比较成熟，但缺点是成本较高、工艺复杂、副产物多、大量酸液或碱液的使用和废液排放污染环境等。

　　固相微波法也同样适用于氨基酸微量元素螯合物的合成。胡亮等利用蛋氨酸和氯化锌混合微波固相合成了蛋氨酸锌螯合物，并对其最佳反应条件进行了探索。主要流程为：金属盐＋氨基酸→混匀→引发剂引发→微波催化→洗涤→干燥→产物。固相微波法的优点是工艺简单、耗能少、废液污染小等。但微波辐射易焦化副产品，大规模工业化生产较难实现。

　　固相室温法是将氨基酸和金属盐充分研磨混匀，室温下干燥一段时间进行螯合的制备方法。制备流程为：氨基酸＋金属盐→混合研磨→干燥→产品。陈广德等利用此法以甘氨酸和氢氧化钙为原料合成了甘氨酸钙螯合物；李大光等利用此法合成并表征了甘氨酸锌螯合物；Ging Asu等以甘氨酸、硝酸铁和硝酸铜为原料研磨混匀，48h干燥后得到两种氨基酸金属螯合复盐。固体室温法具有选择性高、副反应少、无溶剂、环境污染小、工艺更简化等优点，但目前关于此法的研究很少，技术不够成熟，现在还不适宜规模化生产。

　　3.2复合氨基酸微量元素螯合物的合成

　　复合氨基酸的来源非常广泛，豆饼渣、畜禽的羽毛、虾蟹壳、丝绸工业废水、啤酒废酵母、皮革废弃物等都是丰富的蛋白质资源。

　　根据水解蛋白质得到氨基酸的不同方法，复合氨基酸微量元素螯合物的合成分为酶解合成法和酸碱合成法。张晓霞等进行了碱法水解黑鱼鱼鳞制备多肽螯合钙工艺的研究。田君等利用黄豆皮等低值蛋白资源分别进行酸碱水解后合并，再与微量元素合成了价格低廉的混合氨基酸盐添加剂。该方法蛋白质水解成氨基酸的过程稍微复杂，但是原料来源广泛、变废为宝、成本低廉，有利于环境优化。