饲料中微量元素添加剂的发展历程及应用研究现状

■ 刘向伟 刘祥银 李 华 马立周

(1.山东和实集团有限公司，山东青岛 266100；2.济宁和实生物科技有限公司，山东邹城 273517；3.化学工业（全国）饲料添加剂工程技术中心，山东济南 250014)

微量元素作为饲料添加剂的研究和应用一直是动物营养领域研究的热点课题之一。微量元素是动物体内许多重要的生理和生化过程必需的营养物质，调节机体神经体液机制和免疫反应等。若微量元素缺乏，则会影响动物的营养物质代谢及生长发育状况。现代动物养殖与饲料工业公认天然饲料难以完全平衡地满足动物的营养需要。根据动物生理功能、科学合理的在饲料中添加微量元素，既可以避免微量元素缺乏引起的各种病症，又能有效改善动物的生殖免疫性能，促进其健康生长发育。目前，人们在微量元素添加剂的实验室研究、新产品开发及动物应用实验方面已取得了丰硕的成果，为动物养殖及饲料配方技术提供重要的理论依据和技术支持。

1 饲料中微量元素的发展历程

1.1 微量元素无机盐

多年来，饲料中微量元素营养都是由传统无机盐来提供，如硫酸铜、硫酸锌等，通常称为第一代微量元素添加剂。但随着研究工作的深入展开，传统无机盐在生产和使用过程中存在的问题逐渐显露出来。例如存在稳定性差，受体内pH值、无机离子、有机大分子等的拮抗影响，消化吸收率低，对动物胃肠刺激性大，而且对饲料中的维生素的活性造成破坏等缺点。自1955年Braude等首次发现在饲料中添加猪正常需求量10倍的铜可以明显提高其生产性能之后，大量试验表明，高剂量微量元素特别是高铜、高锌具有一定的抗菌活性，能够在一定条件下表现抗病促生长的效果，可使养猪效益提高，因此被部分饲料厂和养殖场采用。但高剂量微量元素在畜禽体内的残留，降低畜产品品质，影响肉食品安全；大量未被吸收部分对环境造成巨大危害。随之引发的畜产品品质问题及带来的环境污染问题，越来越引起人们的关注。

1.2 微量元素简单有机酸盐

针对微量元素无机盐存在的这些问题，研究者开发出第二代微量元素添加剂，即微量元素简单的有机酸盐，如富马酸亚铁，柠檬酸锌等，微量元素无机盐的缺点在一定程度上得到了改善。但是第二代微量元素添加剂依然存在一系列缺点，Veum等(1965)在泌乳母猪饲粮中添加1 984 mg/kg富马酸亚铁，结果却发现，与对照组相比，母乳中铁的含量没有变化，仔猪日增重也没有显著变化。另外，第二代微量元素添加剂与部分营养物质仍会发生拮抗作用，生物学利用率较低。因此效果不是很显著。安全、稳定、高效、环保的新型微量元素添加剂产品的研究与选用已成为行业日益关注的焦点。

1.3 微量元素氨基酸螯合物

微量元素氨基酸螯合物，被称为饲料添加剂的第三代微量元素添加剂。作为新一代微量元素——氨基酸营养性添加剂，它将动物必需的营养物质微量元素和氨基酸有机结合，在为动物补充微量元素的同时提供限制性氨基酸。美国Ash⁃mead博士于1977年首次发表了利用铁螯合物可以预防仔猪缺铁性贫血的报道，此后大量的研究和试验证明微量元素氨基酸螯合物是一种较理想的添加剂。

微量元素氨基酸螯合物大多具有五原子环的稳定结构，具有生物稳定性。一般而言，螯合物中五原子环、六原子环的稳定性大于四、七原子环。微量元素氨基酸螯合物适口性好，易吸收且安全。通过氨基酸与微量元素螯合，克服了第一、二代产品的缺点，具有更高的生物学效价，微量元素氨基酸螯合物是动物体内生化过程中的中间物质，同时也是金属离子在机体内被吸收的主要形式，这就使金属离子更易被吸收，同时减少许多生化过程，节约能量消耗。微量元素氨基酸螯合物化学稳定常数介于4～15之间，有利于被机体吸收和利用。其次作为体内生化过程的中间产物，安全性高，可以避免对机体产生副作用，微量元素氨基酸螯合物的半数致死量远大于无机盐。微量元素氨基酸螯合物具有氨基酸特有的香味，改善金属离子的味道，可以提高适口性。

研究表明，微量元素氨基酸螯合物能有效减少日粮中维生素营养被微量元素破坏，同时对动物体内环境可以起到缓冲的作用。而无机金属离子会在一定程度上破坏饲料中的维生素营养，通常需要在饲料配方中添加远超过饲养标准推荐量的维生素，从而使饲料成本增加，直接影响经济效益。而利用螯合物中金属离子处于螯合状态，化学性质稳定，可以显著降低对维生素的破坏程度，从而使维生素在日粮中的添加量减少，降低饲料成本。此外，微量元素氨基酸螯合物可以通过提高体内酶的活性，提高机体对维生素利用率。作为新一代微量元素添加剂，其高效安全得到市场认可，正逐步代替无机盐类微量元素添加剂，成为微量元素添加剂市场的主角。

1.4 微量元素小肽螯合物

现代科学认为，由2个或3个氨基酸残基组成的小肽能完整地通过肠黏膜细胞进入体循环，吸收具有转运速度快、耗能低、载体不易饱和，与游离氨基酸的吸收无竞争等优点，且各种肽之间转运无竞争性与抑制性。动物组织可以直接利用小肽中的氨基酸合成组织蛋白。微量元素小肽螯合物便是借助小肽的吸收转换通道被吸收利用，能够促进微量元素的吸收，更有利于微量元素生物学效价的提高，是更优于氨基酸微量金属螯合物的添加剂产品，是公认的微量元素饲料添加剂未来发展重要趋势之一。

2 饲料中微量元素的应用现状

微量元素在动物生命过程中具有特殊生理功能,对畜禽的生长、繁殖、产蛋、产毛等都有重要作用。不同动物在不同生长期对各种微量元素的需要量和种类是不同的，如果应用不当，会对畜禽造成不良的影响。目前在应用中仍存在较多问题：如使用剂量偏高。我国从上世纪70年代开始关注微量元素氨基酸螯合物的概念，此后在微量元素、氨基酸等动物必需的营养方面，相关研究者进行了大量的研究和开发应用工作，使得微量元素氨基酸螯合物优势得到充分开发，应用领域不断扩展。

2.1 猪

目前，猪的养殖生产日趋工业化和规模化，各种育种技术的不断应用使母猪窝产仔数增加，猪生长速度加快，生长周期变短，造成饲料中微量元素不能满足母猪、仔猪及育肥猪的需要。科学合理地添加微量元素是猪养殖业的必然需求。

卢玉发等(2002)用28头断奶仔猪（28日龄）作为试验对象，饲喂30 d无机盐添加剂与微量元素氨基酸螯合物添加剂日粮,结果表明微量元素氨基酸螯合物能明显促进断奶仔猪的生长性能，其平均日增重提高8.3%,饲料效率提高8.1%。Hoover(1997)报道将蛋氨酸锌添加在母猪日粮中，首次配种的初产母猪受胎率、胎产活仔数及断奶成活率都有显著的提高。经产母猪（第2～8胎）产死胎率最多降低了29.6%，断奶仔猪成活率提高了3.1%～6.2%。夏中生等(2007)报道，在生长猪饲粮中用微量元素氨基酸螫合物部分替代无机微量元素时，可以降低料重比，提高生长猪的生产性能和饲料利用率，在一定程度上降低饲料成本，增加经济效益。

化学工业（全国）饲料添加剂工程技术中心制备生产甘氨酸亚铁产品的技术已获得国家专利证书，针对甘氨酸亚铁产品进行多项应用试验。例如在指定的规范养猪场选用32头母猪为试验对象，随机分成两组，即试验组和对照组，试验组饲料中添加甘氨酸螯合铁，对照组饲料中添加无机铁和等当量的甘氨酸。考察甘氨酸螯合铁对母猪繁育性能及仔猪生长性能的影响。结果表明：试验组和对照组的成活率分别是95.88%和93.13%，哺乳期母猪采食量，试验组和对照组分别是103.16%和96.57%，试验组和对照组初生窝重分别是15.63%和14.54%。这与大多数研究微量元素氨基酸螫合物的研究结果一致。说明甘氨酸亚铁相对于亚铁无机盐更具有提高生长速度，改善母畜繁殖性能，可提高产仔率，幼畜初生重和断奶重，预防仔猪的缺铁性贫血等优点。

2.2 禽

微量元素是构成禽体组织和细胞的重要成分，对禽类的生长发育、繁殖和营养代谢等都有很重要的作用。在禽类饲料日粮中需要补充的微量元素主要有锰、铁、铜、锌、钴、碘、硒等，其中铁、铜、钴这3种微量元素，是鸡机体造血不可缺少的元素，饲料中适量添加不但促进其健康，而且可提高鸡的生产性能。对于集约化饲养的禽类而言，这些微量元素甚至比维生素更具有依赖性。

目前对禽类微量元素添加剂研究热点集中到有机微量元素。邓灶福(2006)在肉用仔鸡日粮中添加羟基蛋氨酸螯合锌，以无机盐作对照，试验结果证实添加羟基蛋氨酸螯合锌的试验组的鸡饲养成本较低，相应的养殖经济效益明显提高。周桂莲等(2004)报道了蛋氨酸锌添加到黄羽肉鸡日粮中的应用效果，试验组分别添加蛋氨酸锌30 mg/kg和60 mg/kg，以添加量为60 mg/kg的硫酸锌作对照，结果表明试验组全期日增重分别提高1.86%和8.47%,料重比降低3.56%和8.74%。其中60 mg/kg蛋氨酸锌组对免疫机能的改善作用效果最好。

由于微量元素与其他营养素及元素之间相互作用关系复杂，国内外对家禽微量元素营养的研究多集中于单一元素.涉及两种或两种以上元素在肉鸡和蛋鸡日粮中的适宜含量及其作用机理的系统研究较少。安晓芳等(2012)设计了锰、铜、锌、铁不同添加水平的5组日粮饲喂罗曼褐壳蛋鸡，基础日粮中含铁557 mg/kg、铜18 mg/kg、锌162 mg/kg、锰46 mg/kg，发现锰是影响鸡产蛋率、产蛋量和其他元素吸收的主要因素，添加锰使生产性能和养分利用率降低。

2.3 水产动物

在规模化养殖中，水体中含有的微量元素很难满足水产动物机体正常的需求量，因此还必须向饲料中添加微量元素添加剂。鱼类对微量元素的添加量与陆生动物不同，主要是因为鱼类除了由消化管吸收食物中的微量元素外，还可以利用鳃、肠等器官从养殖水体中吸收微量元素。因而其饲料中微量元素的适宜添加量及添加方式等应根据养殖环境的不同而变化。鱼的中肠呈碱性，而碱性环境中无机态的微量元素可能生成沉淀，导致溶解度降低。现代研究认为，微量元素氨基酸螯合物中的金属元素与氨基酸螯合反应后，大多以中性分子形式存在，在体内环境中化学性质相对稳定，这可能是微量元素氨基酸螯合物生物利用率高的原因。螯合物还可能以载体的形式使微量元素直接通过细胞膜被吸收,从而促进微量元素的吸收、转运和利用。

Apines等(2003)用不同形式的微量元素饲喂虹鳟15周，试验结果也证实了当使用氨基酸螯合物时，虹鳟机体的碱性磷酸酶活性显著高于无机盐组，而且消化吸收率显著提高。Apines等(2004)在虹鳟饲料中添加无机微量元素、氨基酸微量元素、两者混合物进行对比试验，结果表明，在骨骼(P＜0.01)及肝脏(P＜0.05)中铜浓度，碱性磷酸酶活性(P＜0.01)等指标，氨基酸微量元素组明显高于无机微量元素组。李爱杰等（1994）选择水泥池内网箱养殖的罗非鱼为试验生物，将微量元素氨基酸螯合物进行添加饲喂应用试验，结果表明，微量元素氨基酸螯合物可以有效增加鱼体质量，降低饵料系数。同时他们还对鲤鱼进行了喂养试验,结果表明，Co、Cu、Zn、Fe、Mn的微量元素氨基酸螯合物可以明显提高微量元素吸收率,其中Co、Cu、Zn、Fe差异极显著（P＜0.01）。

2.4 反刍动物

微量营养元素主要以酶和辅酶的中心元素形式存在于反刍动物体或胃等生物组织中，它们的缺乏经常给生物的生长及繁殖带来不利影响。自1924年哺乳动物铜的新陈代谢首先被报道至今，对于微量营养元素的作用，缺乏时的症状，不同动物的需要量等已经有了比较系统的认识。目前相关研究主要集中在有机微量元素。因为有机微量元素具有化学稳定性优势，能够有效减少瘤胃微生物对氨基酸的降解，使氨基酸和微量元素营养过瘤胃后被消化道吸收利用。同时可以避免某些金属元素对瘤胃发生刺激或破坏作用等。微量元素氨基酸螯合物具有较高的过瘤胃性能和生物学效价。李丽立(1998)以黑山羊为试验对象，在饲料中添加蛋氨酸锌,结果表明蛋氨酸锌组的锌的吸收率显著高于氧化锌组。

化学工业（全国）饲料添加剂工程技术中心对氨基酸微量元素螯合物对反刍动物功效进行试验研究，分别考察了日粮中添加不同水平蛋氨酸锌对乳产奶量及乳成分，乳体细胞数的影响，添加蛋氨酸锌25、50、75 mg/kg组日均产奶量依次为(22.80±1.01)、(23.14±1.06)、(23.12±1.08)kg/d，与对照组(21.89±1.13)kg/d相比，产奶量分别提高4.16%、5.71%、5.62%，且差异显著(P＜0.05)。但各试验组间差异不显著(P＞0.05)。试验组乳锌含量依次为(3.44±0.29)、(4.48±0.27)、(4.49±0.27)μg/ml，与对照组(2.90±0.25)μg/ml相比，分别提高了18.62%、54.48%、54.83%，且差异显著(P＜0.05)。奶牛日粮中添加蛋氨酸锌25、50、75 mg/kg组乳体细胞数依次是 25.10×104、22.37×104、21.65×104个/ml，与对照组(27.99×104个/ml)之间存在显著差异(P＜0.05)，体细胞数分别降低了10.33%、20.08%、22.65%。这为有机微量元素添加剂在反刍动物饲养领域的应用提供了重要的试验依据。

3 展望

从产品应用种类角度看，目前微量元素添加剂还是以微量元素无机盐为主，大部分经销商没有自己的生产线，由于生产工艺和检测技术的局限性，市场产品质量参差不齐，随着市场对产品品质要求不断提高，检测技术不断创新，竞争的优胜劣汰，拥有先进生产工艺，自主研发生产，更高的性价比的企业势必脱颖而出，特别是由于很多企业生产原料为各种废弃物，导致重金属，杂质含量超标，严重污染饲料产品，而使用原矿生产，可有效地避免这一问题。微量元素氨基酸螯合物作为微量元素添加剂的优势是显而易见的，虽然存在价格相对较高，检测方法的局限性等问题，但其高生物效价等优势正逐步被市场接受，随着产品质量提高，生产成本降低。饲用螯合物的产品质量标准逐步建立完善，其应用前景十分广阔。微量元素小肽螯合物是微量元素添加剂最新一代的产品，目前处于初步发展阶段，其更优于微量元素氨基酸螯合物的特性，注定了微量元素小肽螯合物将成为微量元素添加剂未来主流产品的趋势。

另外，从产品应用领域角度看，随着应用研究试验的不断进行，微量元素添加剂各种产品应用领域不断扩展，不同产品间的碰撞竞争更加激烈，从而使微量元素添加剂产品更快更新换代，促进养殖业的迅速发展。

（参考文献23篇，刊略，需者可函索）