小肽螯合微量元素在养殖业中的应用

乔月建,谈春季

（1.河北工程大学农学院，河北邯郸056021；2.石家庄飞龙饲料有限公司，河北石家庄050091）

氨基酸微量元素螯合物是一种新型的饲料微量元素添加剂，具有稳定性好、抗干扰力强、易吸收和生物利用率高等优点。但是由于氨基酸原料紧缺，价格昂贵，造成在实际应用中有很大困难。利用蛋白质水解后的小肽来制备复合氨基酸和小肽螯合物的话，生产成本将会大大缩减，并且小肽螯合盐的转运效果更好，吸收速率更快，生物学效价最高。本文对氨基酸和小肽的吸收机制、营养功能、在动物生产中的应用进行阐述。

微量元素是维持动物体所必需的营养元素之一，对维持动物机体功能、刺激免疫反应、促进生长和繁殖起着极其重要的作用。微量元素作为饲料添加剂共经历了三个阶段，第一代无机盐类微量元素添加剂包含如硫酸亚铁、硫酸锌、氧化锌、硫酸铜和硫酸锰等。但其存在稳定性差，有刺激性，消化吸收率低及对环境污染大等缺点。第二代为简单的有机酸盐类饲料添加剂如葡萄糖酸锌、柠檬酸钠、葡萄糖酸铁等。但同样也存在稳定性差、受肠道内容物影响大及吸收率低等缺点，且不同有机酸螯合盐作用效果差异很大。而且这两类产品中微量元素之间都存在明显的拮抗作用。第三代氨基酸螯合微量元素添加剂，如赖氨酸锌、甘氨酸铜和蛋氨酸铁等。与前两类产品相比,第三代微量元素添加剂具有稳定性好、抗干扰力强、易吸收和生物利用率高等优点,其生物学效价为无机盐类添加剂的2～3倍，并具有补充微量元素和氨基酸的双重作用。另外，其还具有一定的杀菌和改善免疫功能的作用。

1 氨基酸微量元素螯合物的定义及特点

美国饲料管理官员协会对氨基酸鳌合盐的概念确定如下:氨基酸微量元素螯合物是指由1摩尔可溶性金属盐中的金属离子与1～3摩尔(最佳为2摩尔)氨基酸反应,以配位共价结合而成的产物,氨基酸的平均分子量必须为150Da（道尔顿，是分子量常用单位）左右,生成的螯合物的分子量不得超过800Da。当配位体由氨基酸改为小肽时,则产物为小肽鳌合盐(Small peptide chelate,SPC),一般是二肽和三肽,有时也为四肽,如果较大的配位体所形成的鳌合盐分子量在800Da以上的话,则螯合物在肠道内难以水解，不容易直接穿越细胞膜而被吸收。

1.1 小肽微量元素螯合物的理论

20世纪 90年代以来，许多试验证明，动物体内存在小肽的转运系统。蛋白质在消化道最终产物的大部分往往是小肽而不是游离氨基酸，这些小肽可被动物体直接吸收进入肠黏膜细胞。乐国伟等(1996)证实蛋白质在降解为氨基酸的过程中产生大量的中间体小肽，小肽能完整地通过肠黏膜细胞而进入体循环。至此，小肽营养的重要性已逐渐被人们所认识，关于小肽(SP,主要是二肽、三肽)吸收理论也被人们所接受，小肽理论认为小肽可直接以肽的形式被吸收进入血液循环，与氨基酸的吸收相比,具有吸收快、不易饱和、耗能低等优势，且小肽吸收系统与氨基酸吸收系统之间相互独立没有竞争。此后，不少学者将目光转向小肽螯合盐的研究，小肽螯合盐是继无机矿物盐、简单有机矿物盐之后新的矿物质添加剂。因此其被不少人称为第四代微量元素添加剂。

1.2 小肽微量元素螯合物的吸收特点

小肽螯合盐是蛋白质水解产生的小肽与无机盐水解产生的金属离子在适宜的条件下配位结合而成的螯合物。试验已证实，小肽与游离氨基酸在动物体具有转运速度快、能耗低、效率高及载体不易饱和等优点。根据小肽的吸收转运机制和特点，以小肽为主要配体的微量元素螯合物同时也可以以整体的形式被转运并吸收，因而更有利于微量元素生物学效价的提高。乔伟等(2006)指出,小肽参与螯合时一般由邻近的肽键氧和末端氨基形成单环螯合结构，羧基由于空间位阻一般不参与螯合，即使参与也是以不太稳定的副键参与。所以,这种螯合物保留有较自由的羧基，可通过小肽转运系统吸收，小肽螯合物比氨基酸螯合物更易于吸收。因此，小肽螯合微量元素添加剂具有易吸收、生物学效价高、并能同时补充多种氨基酸、小肽和螯合微量元素等优点。

2 小肽微量元素螯合物在动物生产中的应用

小肽微量元素螯合物是基于单一氨基酸微量元素螯合物的基础之上发展起来的，氨基酸螯合物在动物生产中的报道很多，但在小肽水平上的研究较少。有研究显示，妊娠母猪饲喂小肽螯合铁后，可提高母猪初乳和仔猪血液中铁的含量，说明小肽螯合铁比有机铁更易被机体吸收。李永富等(2000)证实在妊娠母猪分娩前14天至产后21天饲粮中添加80毫克/千克小肽鳌合铁，母猪初乳铁含量比饲喂硫酸亚铁高1.8倍。同时所生仔猪14日龄的Hb浓度显著高于补硫酸亚铁者。王卫国等(2011)在不同形式的铜源供给小白鼠对血液免疫指标的影响中发现，纳米小肽螯合铜组小鼠的血清免疫蛋白 IgG、IgM、IgA胰岛素样生长因子-1(IgF-1）及白介素-2（IL-2）均极显著高于包括蛋氨酸螯合铜在内的其他各组。证实小肽螯合铜吸收效果比氨基酸螯合铜要好。乔伟(2004)报道向健康的艾维茵肉鸡口腔注入不同形式铬盐，于2小时后采心脏和门静脉全血，发现小肽铬组的吸收效果优于氨基酸铬、吡啶羧酸铬、烟酸铬和三氯化铬，且小肽铬组门静脉和心脏全血中铬含量比氨基酸铬组高17.24%和30.43%，极显著高于其他各组。说明小肽螯合物不仅能促进矿物质的吸收，而且在吸收效果上要优于氨基酸螯合物。杜立武等(2015)发现在蛋鸡日粮中用小肽螯合微量元素替代无机微量元素后，产蛋率从87%上升至91%，平均日产蛋量提高了4.13克。王敏奇等(2009)报道小肽螯合物能显著提高胴体瘦肉率、增加眼肌面积、降低脂肪率和背膘厚度、甘油三酯和胆固醇含量。以上研究表明，小肽螯合微量元素能够促进动物体对矿物质的吸收，在增强机体免疫力、提高生产性能、改善肉品质方面具有很大的贡献。

3 小肽微量元素螯合物的发展前景

由于市场上人工合成的蛋氨酸、赖氨酸等单一氨基酸螯合成微量元素添加剂价格非常高，是等量无机盐价格的5～10倍。过高的增加养殖成本，使养殖户无法接受。即使无机盐的吸收率只能达到螯合物的1/5左右，效果还不及螯合物。但我国仍有90%以上饲料厂家还是采用无机盐作矿物元素添加剂。如果能将化工厂、屠宰场等废弃蛋白原料进行分解，得到游离的氨基酸和小肽，再使其与无机盐螯合，形成复合氨基酸和小肽螯合物。那么上述问题将会得到解决。沙建军(2013)曾用工业骨蛋白废水和工业肠衣蛋白废水为原料，用水相法合成了小肽微量元素螯合物，这两种方法均能够得到分子量小于500Da的复合氨基酸/小肽螯合物，其中工业肠衣蛋白废水中分子量小于500Da的氨基酸/小肽占 94%。苏纯阳等（2002）将蚯蚓干燥并进行水解，发现蚯蚓水解液中小肽和氨基酸含量超过80%。同时将水解液在不同的PH条件下分别与硫酸锌、硫酸铜和硫酸锰等微量元素进行螯合反应，螯合率均能超过80%。刘波等(2006)也用此方法得到相对分子质量在320Da以下的小肽和氨基酸混合溶液。

我国角质蛋白的资源十分丰富，畜牧业中猪、鸡、牛、羊等家畜的毛、蹄、角的产量每年都在百万吨以上。此外化工厂的废液、蛋白废水、酒精废水、皮革下脚料、水产下脚料等这些资源均是制取小肽微量元素螯合物优质而廉价的蛋白原料。同时我国庞大的资源回收网络能够将这非常分散的蛋白资源集中收集。只要具备了成熟的加工工艺，低廉的生产成本，小肽微量元素螯合制品的开发和应用将在我国有着广阔的发展空间。

4 小肽微量元素螯合物存在问题及展望

目前国内小肽螯合物生产的方法很多，但这些方法在实际规模化生产中还存在一些缺点，规模化批量生产小肽螯合制品的工艺还不是很成熟。现阶段对于小肽螯合物的检测方法也还没有得到很好的解决，尽管现在有很多检测螯合产品的方法，但主要是来自各厂商的产品标准，不同的检测方法结果会有很大的差异。如果没有一套统一的定性定量分析的标准，不同加工工艺下的小肽螯合物的质量将会很难判断。因此，在尽可能降低生产成本的前提下，探索规模化的生产模式，建立完整的小肽螯合物的检测体系仍是当前小肽微量元素螯合物研究的重点。