氨基酸螯合铁在猪和家禽生产中的应用研究进展

SLBL

罗玲，韩奇鹏，曲湘勇*
（ 湖南农业大学动物科学技术学院） 摘要：氨基酸螯合铁作为一种优质的有机铁源，因其化学结构稳定、生物学效价高、对环境污染小等优点而备受国内外研究者的关注，迅速成为动物营养研究的热点。文章主要从氨基酸螯合铁的营养功能及其在猪和家禽生产中的应用进行阐述。
铁是维持动物健康、生长所必需的微量元素之一，在动物机体代谢过程中起着极其重要的作用，且在一定程度上影响机体的免疫机能。动物所需的铁主要来源于饲料。目前使用的含铁添加剂由原来单一的无机盐铁过渡到无机铁、有机盐铁，再到氨基酸螯合铁及小肽螯合铁。与第一代和第二代铁添加剂比较，氨基酸螯合铁具有良好的稳定性、安全性，其吸收利用率和生物学效价高，能为动物同时补充氨基酸、铁两种营养物质，对提高动物的生产性能以及减少环境污染都具有明显的优势[ 1-8 ]。本文针对氨基酸螯合铁营养生理作用及其在猪和家禽生产上的研究作以综述，为更好地开发和应用氨基酸螯合铁产品提供理论依据。
1 氨基酸螯合铁的营养特点
1.1 化学结构稳定
氨基酸螯合铁是指由可溶性金属铁盐中的一个铁离子与氨基酸配合体按1􀏑1~1􀏑3比例以共价键结合而成的五元或六元环状结构的金属氨基酸铁螯合物，配位体主要为甘氨酸、蛋氨酸、羟基蛋氨酸和赖氨酸，相同条件下，螯合率高达90％[ 9 ]。氨基酸螯合铁的中铁与氮形成的共价键结合力相对较强，其环状结构使其变得更加稳定，这种化学结构使有机铁分子内电荷趋于中性，稳定常数适中，不易与植物性饲料中的草酸等结合，能在体内酸碱环境下保持较高的溶解度，从而易于消化道中铁元素的释放[10]。
1.2 适口性好，毒性低
氨基酸螯合铁富含氨基酸，具有很好的诱食效果，能增加动物的采食量，促进动物生长[11]。无机铁被动物吸收沉积的量很低，吸收率仅为10%，大部分随粪便排出体外，造成环境污染，而氨基酸螯合铁内电荷趋于中性，为体内正常中间产物，在体内pH下溶解性较好，毒性低，对机体产生不良刺激少，并能加强动物体内酶的活性，提高蛋白质、脂肪、维生素的利用率，从而吸收效率高，对环境的污染少。因此，在日粮中添加一定量氨基酸螯合铁可代替高剂量的无机铁[12-15]。
1.3 生物学效价高
氨基酸螯合铁具有较高的吸收性及生物学效价。氨基酸螯合铁的吸收场所是在小肠，主要是通过氨基酸通道进入体内，从而避免了与在矿物元素离子吸收通道运转的其他矿物元素进行竞争与颉颃；氨基酸螯合铁由于稳定常数适中，便可抑制铁离子与其他矿物离子之间的相互影响，同时减弱日粮中棉酚、单宁以及纤维等抗营养因子对铁离子吸收的干扰[16]。此外，氨基酸螯合铁是体内蛋白质合成的中间物质，机体根据不同组织和酶系统对氨基酸的需要，将氨基酸螯合的铁直接运输到特定的靶组织或酶系统中，既节约能量又缩短了生化过程，大幅提高了微量元素铁的利用率。因此，氨基酸螯合铁在体内具有较好的吸收性能及较高的生物利用率[17-22]。
1.4 增强免疫力、提高抗氧化能力
铁是动物必须的微量元素之一，铁缺乏会损害机体的免疫系统。大量研究表明，缺铁会导致机体胸腺萎缩、迟发过敏性反应、减缓淋巴细胞增殖、降低NK杀伤细胞活性、减少白介素-1和白介素-2的生成[23-25]。氨基酸螯合铁作为一种微量元素氨基酸螯合物，在进入动物体内后可以有效刺激免疫细胞活力，增强溶菌酶的活性，从而促进细胞免疫和体液免疫功能，使机体抗菌能力提高，免疫应答反应增强。刘惠芳等研究表明，在母猪和仔猪日粮中添加氨基酸螯合铁，血清免疫球蛋白IgG水平极显著提高（P<0.01），并且仔猪的抗病能力也显著提高，表现有协同增强免疫力的作用[26]。有研究表明微量元素氨基酸螯合物对提高动物机体的抗氧化水平也有一定效果。虞泽鹏等以小鼠为研究对象，在日粮中添加蛋氨酸锌，结果表明，其可以提高小鼠血中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、碱性磷酸酶（AKP）活性，并显著提高总超氧化物歧化酶（SOD）、总抗氧化能力（T-AOC）以及铜锌超氧化物歧化酶（CuZn-SOD）活性（P<0.05）[27-28]。
2 氨基酸螯合铁在猪和家禽生产上的应用
2.1 猪
2.1.1 提高仔猪存活率和生长性能，增强抗应激、免疫及抗氧化能力仔猪贫血是养猪业一大疾患。
断奶仔猪由于采食不足、营养不良，体内铁含量会偏低，因而仔猪的体重和血液红细胞体积会迅速增加，此时急需大量的铁[29]。及时、有效的补充仔猪体内所需的铁，缺铁性贫血和腹泻等疾病发生的可能性便会大幅减少，也避免了严重缺铁导致的仔猪死亡[30]。氨基酸螯合铁有良好抗应激功能，由于更换日粮、接种、去势以及气温过高等条件下对断奶仔猪产生的应激有减缓的作用[31, 21]。江剑波等在研究硫酸亚铁组、富马酸亚铁和蛋氨酸螯合铁3种补铁剂对哺乳仔猪的影响时发现，在日粮中分别添加3种补铁剂100mg·kg-1，与对照组相比，均能显著提高仔猪日增重、采食量，富马酸亚铁和蛋氨酸螯合铁可改善仔猪血液铁营养状况，且富马酸亚铁和蛋氨酸螯合铁的使用效果大体一致[32]。吴信等研究结果表明，相较于硫酸亚铁组，二肽螯合铁组日增重提高了10.37%，料重比降低了5.59％，二肽螯合铁组血清铁和血红蛋白含量有高于硫酸亚铁组的趋势，二肽螯合铁组血清铁蛋白的含量显著高于硫酸亚铁组；日粮中添加二肽螯合铁显著提高了仔猪血清中SOD活性，降低了血清MDA含量，说明二肽螯合铁可明显促进断奶仔猪生长性能，改善仔猪体内铁代谢状况，并增强了仔猪抗氧化能力[33]。刘惠芳等研究结果表明，与硫酸铁相比，补饲氨基酸螯合铁，哺乳仔猪血清IgG水平得到极显著的提高，仔猪的体液免疫功能显著增强（P<0.05）[26]。刘卫东等在猪试验组日粮中添加甘氨酸铁0.05%，与对照组（无机铁添加剂）相比，试验组（添加甘氨酸铁）腹泻率降低56.3%，日增重比对照组提高了9.1%，差异显著（P<0.05），且试验组料肉比比对照组降低6.2%[34]。因此，在猪日粮中添加螯合铁不仅可以促使猪皮肤红润、毛发光亮，提高机体免疫力，还能提高猪的日增重和饲料报酬[35]。陈凤芹等比较了无机硫酸亚铁、甘氨酸亚铁、富马酸亚铁3种不同铁源对断奶仔猪的影响，结果表明对生长性能指标均无显著影响，但甘氨酸亚铁组血清IgG含量显著高于无机硫酸亚铁组和富马酸亚铁组（P<0.05），在试验的第14 天，相较于无机铁组，甘氨酸亚铁组的红细胞数略高（P=0.0518），而富马酸亚铁组差异不显著（P>0.05），甘氨酸亚铁在改善断奶仔猪体液免疫功能方面的效果明显优于无机铁和富马酸亚铁，在提高血液红细胞数方面的效果略优于硫酸亚铁，甘氨酸亚铁成为断奶仔猪补铁更为优质、安全的铁源[36]。王明镇等研究氨基酸螯合铁对早期断奶仔猪的影响，选择21 日龄杜×长×大断奶仔猪150头，在基础日粮中添加无机铁100 mg·kg-1的基础上分别添加氨基酸螯合铁0、40、80、120、160mg·kg-1 进行试验，研究结果表明，在第21 和42天，与对照组相比，添加水平为120 mg·kg-1的氨基酸螯合铁组极显著提高了铁表观消化率，并显著提高肝脏中铁、脾脏中铁水平（P<0.05）[37]。叶婷研究苏氨酸铁对仔猪的影响，选用29日龄平均体重为7.51±0.70 kg的二元杂断奶仔猪192头为研究对象，随机分为添加苏氨酸铁75、100、125 mg·kg-1的试验组和添加水平为硫酸铁100 mg·kg-1的对照组，饲喂27 d，研究结果表明，日粮中添加苏氨酸能提高仔猪的生产性能，极显著降低料肉比（P<0.01），并能增加仔猪血清铁的含量和IgG的含量，提高断奶仔猪的免疫水平，对血液生化指标也有积极作用，苏氨酸铁100 mg·kg-1试验组补铁效果显著优于75、125 mg·kg-1试验组，且该补铁添加剂经济效益优于硫酸亚铁，但其对仔猪的作用效果与其日粮中的添加水平有关，综合考虑生产性能、经济效益等方面，日粮中添加苏氨酸铁100mg·kg-1 为建议的最佳添加量。
2.1.2 提高生长育肥猪生长性能及饲料转化效率
在生长育肥猪方面，詹康等研究复合氨基酸络合铁、锌对肥育猪生产性能、屠宰性能、血液生化指标、肝和肌肉铁、锌含量的影响，选择初始体重相近（55.63±1.33 kg）的杜×长×大育肥猪，对照组饲喂铁、锌含量均为100 mg·kg-1（由硫酸亚铁、硫酸锌提供）的基础日粮，试验组饲喂铁（由硫酸亚铁、硫酸锌提供）、锌（由氨基酸络合铁锌提供）含量均为50mg·kg-1的基础日粮和铁、锌含量均为100mg·kg-1（由氨基酸络合铁锌提供）的基础日粮，研究结果表明，铁、锌含量均为100 mg·kg-1，试验组仔猪末重、平均日增重、体斜长、体直长、总蛋白、肝和肌肉铁含量均显著高于对照组，血清铁和锌显著高于对照组和铁、锌含量均
为50 mg·kg-1的试验组，料重比显著低于对照组。因而可知日粮中添加铁、锌含量均为10 mg·kg-1的复合氨基酸络合铁锌对提高肥育猪的生产性能、降低料重比、提高饲料转化效率以及血液中总蛋白、铁、锌水平和肌肉中铁、锌沉积效果最好[39]。
2.1.3 改善妊娠和哺乳母猪铁营养状况及抗氧化性能和繁殖性能
在妊娠和哺乳母猪方面，张照喜等在妊娠、哺乳母猪日粮添加赖氨酸螯合铁和硫酸亚铁进行饲喂，用葡聚糖铁给初生仔猪补铁，研究结果表明，与对照组（正常饲喂）相比，饲喂赖氨酸螯合铁的母猪所生仔猪成活率提高了9.2％（P<0.05），平均断奶重提高18.8%（P<0.01）；与饲喂硫酸亚铁组相比，赖氨酸螯合铁组母猪所产仔猪断奶成活率高3.1％，平均断奶重高9.9%（P<0.05）；与用葡聚糖铁给初生仔猪补铁组相比，赖氨酸螯合铁组仔猪成活率和断奶重均有一定程度的提高[40]。母猪妊娠期或泌乳期添加有机铁能提高新生仔猪铁储含量和母乳铁含量，从而改善仔猪铁营养状况。王军等研究复合有机铁（富马酸亚铁35%、乳酸亚铁25%、甘氨酸铁37%、蛋氨酸铁3%）对母猪繁殖性能及哺乳仔猪铁营养状况的影响，结果表明，与硫酸亚铁组相比，有机铁可提高常乳铁和铜含量；有机铁显著提高了母猪分娩当天血清铁含量和断奶时血浆铜蓝蛋白的活性；母猪补饲有机铁可增加仔猪在哺乳第10和21天总铁结合能力，提高哺乳第21天血红蛋白含量和血清铁含量；泌乳10和21 d，肌注补铁仔猪红细胞数、血红蛋白含量、血清铁含量以及总铁结合力均显著高于非肌注仔猪；复合有机铁能提高哺乳仔猪的生长性能，增加母乳微量元素含量，但仍不能达到完全替代仔猪辅以肌注补铁的生产效果[41]。董冬华等研究不同铁源及水平对妊娠母猪铁营养状况和抗氧化性能的影响，试验选取3~4胎次、预产期前28 d长×大二元杂交母猪，研究结果表明，在妊娠母猪饲粮中添加铁含量为50、80、110、140 mg·kg-1的甘氨酸铁和无机硫酸亚铁均可不同程度改善母猪铁营养状况，提高其抗氧化性能，但添加甘氨酸铁对母猪胎盘铁、初乳铁、总铁结合力（TIBC）、血清铁（SI）含量以及抗氧化性能等的效果均优于添加无机硫酸亚铁，综合考虑猪适宜的甘氨酸铁和无机硫酸亚铁的添加水平（铁含量）分别为80和110 mg·kg-1[42]。
2.2 家禽
2.2.1 促进仔鸡生长，提高生产性能及免疫抗氧化水平
在仔鸡方面，冯国强等研究甘氨酸亚铁对肉仔鸡的影响，选用1日龄的ROSS肉鸡，试验组在基础日粮中添加铁含量分别为40、80、120、160mg·kg-1的甘氨酸铁以及160 mg·kg-1硫酸亚铁，试验结果表明，添加铁含量为120、160 mg·kg-1甘氨酸亚铁组42日龄肉仔鸡的体重和日增重显著提高（P<0.05）；80、120 mg·kg-1甘氨酸亚铁组肉仔鸡胸腺指数显著提高（P<0.05）；日粮添加甘氨酸亚铁120、160 mg·kg-1组21日龄肉仔鸡血清IgG、IgM含量以及血清中SOD和过氧化氢酶（CAT）的活性显著提高（P<0.05），甘氨酸亚铁160 mg·kg-1 降低了MDA 活性（P<0.05）；甘氨酸亚铁80、120、160mg·kg-1或硫酸亚铁160 mg·kg-1提高了42日龄肉仔鸡CAT的活性（P<0.05），由此可知，添加甘氨酸亚铁含量为120 mg·kg-1可显著提高肉鸡的生长性能，增强机体抗氧化功能以及免疫力[43]。蒲俊华研究不同铁源生物学效价及其对仔鸡体内矿物质元素含量的影响，随着铁添加水平的增加，肝脏铁含量极显著增加（P<0.01），脾和心脏铁含量极显著增加（P<0.01）；对十二指肠、空肠和回肠铁含量有极显著影响（P<0.01）；血红蛋白、血清铁蛋白以及血清铁有增加的趋势[44]。杜秀平研究表明，复合氨基酸螯合物中的铁对提高1日龄艾维茵肉仔鸡血清抗体水平起主要作用，同时还能预防甚至减少肉鸡的腹水症[45]。吉隆达集团技术中心研究表明，在肉鸡饲粮中补充蛋氨酸螯合亚铁，连续5 周补充Fe-Met 200能有效增加肌肉中铁的含量[46]。
2.2.2 提高蛋鸡的产蛋性能及蛋中铁含量
蒲俊华研究硫酸亚铁、蛋氨酸铁和甘氨酸铁3种铁源对36日龄白来航仔鸡的影响，其添加水平为0、40、80 和160 mg·kg-1（按铁计），研究结果表明，日粮中添加不同铁源对仔鸡的生产性能影响不显著，但添加氨基酸螯合铁组仔鸡的饲料转化率低于添加硫酸亚铁组[44]。唐圣果等在蛋鸡上的研究结果表明，从第3周开始，各试验组产蛋率均显著高于对照组；与对照组相比，各试验组料蛋比均有降低趋势；试验各组间蛋壳厚度、蛋形指数、哈氏单位、蛋黄色泽差度异均不显著；第4周时，C、D 组蛋黄中铁含量均极显著高于对照组（P<0.01），分别较对照组提高95.3%和37.9%，由此可见，日粮中添加甘氨酸亚铁能极显著提高鸡蛋中铁的沉积量，综合产蛋性能等因素考虑，600 mg·kg-1为适宜添加量[47]。
2.2.3 改善鹌鹑铁营养状况，提高产蛋性能及饲料转化率
祁艳霞等研究甘氨酸螯合铁（Fe-Gly）对鹌鹑的影响时研究发现，随着饲料中Fe-Gly添加水平的增加，鹌鹑组织和蛋中铁含量也随着增加，但铁在不同组织中的含量差异较大，含量最高的组织是肝脏和肠道，其次是心脏，肌肉组织中含量最低；蛋黄中铁含量显著高于蛋清（P<0.05），由此可见，在饲料中添加Fe-Gly可以提高鹌鹑各组织器官和蛋中铁含量[48]。祁艳霞等研究表明，Fe-Gly对鹌鹑的蛋品质没有显著影响，但Fe-Gly添加量为80~200 mg·kg-1时鹌鹑蛋黄、蛋清中铁的沉积量与对照组差异显著，并呈上升趋势；甘氨酸螯合铁140、200 mg·kg-1组鹌鹑的产蛋率和饲料报酬与对照组、处理1、2组差异显著（P<0.05）。
3 存在问题
目前所研究出的氨基酸螯合铁产品，其吸收利用效率、相对生物学效价、环保等方面还具有很大的发展空间。相比其他氨基酸螯合铁产品，小肽螯合铁因其是小肽分子，吸收利用效果更好。对于氨基酸螯合铁产品质量的检测技术，还有待进一步的研究。美国饲料控制委员会和美国分析化学协会均没有提出检测有机微量元素络合率和络合强度的有效检测方法。据文献报道，离子选择性电极法、氧化还原电位滴定法、色谱法都可用于检测有机微量元素的络合率或络合强度，但能否也适用于体内游离态和络合态元素的检测还有待深入研究[50]。此外，对不同氨基酸螯合铁的螯合效果及氨基酸螯合铁的最佳添加时间和剂量有待进一步研究。不同的螯合剂组成的氨基酸螯合铁的产品，由于不同动物、不同生理条件、不同日粮营养水平均会影响机体对铁的需要量，故明确氨基酸螯合铁使用条件更具有生产实际意义。
4 小结
氨基酸螯合铁对促进动物的生长、提高生产性能、增强机体的免疫功能等方面起着至关重要的作用，可在日粮中适当多添加以减少无机铁的添加量，其对节省优质蛋白质资源、减少环境污染、促进饲料工业及养殖业的发展、制造绿色畜产品、维护人类健康都有着深远的意义。