氨基酸微量元素螯合物在水产养殖动物上的应用研究进展

郭 勇，胡 毅，钟 蕾，陈开健，石 勇，柳远香

(湖南农业大学动物科学技术学院，湖南省特色水产资源利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410128)

近年来，随着我国水产养殖业的迅速发展，植物蛋白在水产饲料中使用的比例越来越高。但植物蛋白中存在的抗营养因子如磷酸根、磷酸氢根、植酸根、草酸根离子等，易与无机微量元素形成难溶化合物(倪可德，1996)。长期以来，饲料中的微量元素主要以无机形式添加，而无机微量元素易与饲料中的植酸等结合，会降低微量元素的生物学有效性，致使水产饲料生产中超量添加无机微量元素，给水产动物带来应激以及危害健康等问题，同时还会对环境造成污染(胡凯等，2019)。因此，具有化学结构稳定、吸收利用率高、适口性好、减少环境污染、维持机体内环境稳定等特点的氨基酸微量元素螯合物是当前水产饲料微量元素添加剂研究的重要方向，无论在经济效益还是可持续发展上都具有重要意义。

一、氨基酸微量元素螯合物的吸收机理

氨基酸微量元素螯合物是可溶性金属盐的某个金属离子与氨基酸以共价键结合而成，1个中心离子可与多个氨基酸配位体的2个配位原子间隔2个或3个以上原子形成多环螯合物，环数越多，则螯合物的稳定性越好(AAFCO，2008)。微量元素的吸收率往往是限制其应用的主要因素。在鱼的消化过程中，饲料中无机微量元素的金属离子在肠道内被释放，并与肠道中其他饲料成分重新结合，形成不溶性复合物而排出体外，减少了微量元素在小肠中的吸收。而氨基酸微量元素螯合物在肠道中可利用多肽和氨基酸的吸收机制而被吸收(AshmeadHD等，1985)。螯合物或螯合物中的微量元素处于化学惰性状态，微量元素状态更稳定，不受物理、化学因素的影响，也不受植酸等饲料成分的负面影响(Fairweather-TaitSJ等，1996)。此外，氨基酸微量元素在一定的pH条件下分子内电荷保持电中性。因此，微量元素螯合物通过肠黏膜能完整地被吸收，穿过肠黏膜、细胞膜进入血浆(PowerR等，2001)。氨基酸微量元素的稳定性足以使金属离子释放并转移到鱼的生物系统中(HynesMJ等，1995)。因此，利用氨基酸吸收机制的微量元素能被有效地吸收并循环到靶组织中(PowerR等，2001)。

二、氨基酸微量元素螯合物的特点

1.化学结构稳定，吸收利用率高 氨基酸微量元素螯合物独特的螯合结构，使分子内电荷趋于中性，从而使金属元素不易与水产动物体内的磷酸、植酸等形成不溶化合物，并阻止不溶性胶体的吸附作用，具有较好的化学稳定性(王铎等，2021；肖伟平等，2008)；使金属微量元素稳定到达吸收部位，并且能够长期维持稳定性，保障金属微量元素顺利进入作用区域，提高动物机体对微量元素的利用效率(黄金昌等，2014)。

2.生物学效价高 生物学效价是指动物利用的营养素占吸收营养素的比例(黄金昌等，2014)。无机微量元素及简单的有机微量元素在被水产动物摄入后，微量元素作为动物体必需的营养物质需要与辅助因子结合形成螯合物后才能发挥功效。氨基酸微量元素螯合物生物学效价高，与无机元素相比，能够消耗更少的能量带来更高的吸收效率(金月等，2011；沈绍新等，2009)。

3.适口性好，减少环境污染 研究表明，无机微量元素本身具有特殊的气味，可能会影响饲料的适口性，降低动物的摄食率，而氨基酸微量元素螯合物融氨基酸与微量元素于一体，含有大量氨基酸，具有独特的鲜香味，对水产动物有诱食作用，弥补了无机微量元素适口性差的问题(黄金昌等，2014；沈绍新等，2009)。饲料中无机微量元素在水产动物体内的吸收率一般在2%～10%，这导致大多数金属微量元素随着粪便排泄到养殖水体中，对水体造成污染；而氨基酸微量元素螯合物由于其吸收利用率高，粪便中微量元素残留量大幅度减少，从而减少了微量元素对养殖水体的污染(黄金昌等，2014；李玉艳等，2008)。

4.提高免疫力，增强抗应激力 氨基酸微量元素螯合物分子结构特殊，进入水产动物体内后能提高水产动物机体细胞免疫和体液免疫力(王铎等，2021；金月等，2011)，并有效提高水产动物体内代谢酶活性，提高蛋白质与维生素的吸收利用率。此外，氨基酸微量元素螯合物能降低水产动物应激反应(王铎等，2021；沈绍新等，2009)。

5.维持机体内环境的稳定 部分无机微量元素进入动物体内后会改变肠道pH，破坏体内酸碱平衡，进一步诱导机体产生应激反应，而微量元素与氨基酸螯合会形成缓冲体系，通过调节内部组织的酸碱度来干预缓冲体系，维持金属离子的浓度(金月等，2011)。此外，微量元素与氨基酸的结合不会对机体产生较大刺激，能够促进动物体对营养物质的摄食和吸收(黄金昌等，2014；沈绍新等，2009)。

三、氨基酸微量元素螯合物在水产养殖动物上的应用

1.氨基酸微量元素螯合物对水产养殖动物生长的影响 有研究表明，氨基酸微量元素螯合物具有促进动物生长作用。氨基酸微量元素螯合物独特的化学结构使其很容易在肠道中被吸收，并被直接输送到细胞中，从而改善动物体的生长性能(Wang等，2010)。同时氨基酸微量元素螯合物作为一种生长促进剂能有效提高养殖动物增重率，并降低饲料系数(Apines-AmarMJS等，2004)。Adrián等(2012)在对虹鳟饲料中添加氨基酸微量元素螯合物试验表明，氨基酸微量元素螯合物可以有效提高鱼体生长率和饲料利用率。韩庆等(2008)在黄颡鱼研究中的试验结果表明，与100%添加无机微量元素组相比，100%添加复合氨基酸微量元素螯合物组的黄颡鱼增重率提高了16.86%。在虹鳟研究中的结果表明，在饲料中添加50%氨基酸微量元素螯合物与添加100%无机微量元素相比无显著差异，并有鱼增重率升高的趋势(Apines-AmarMJS等，2004)。此外，在欧洲鳇(MohseniM，等，2021)、尼罗罗非鱼(NguyenL等，2019)、南美白对虾(Yuan等，2019)、异育银鲫(罗莉等，2006)、中华倒刺鲃(KumarN等，2017)等水产动物上有类似的作用。

2.氨基酸微量元素螯合物对水产养殖动物抗氧化能力的影响 微量元素是影响鱼的抗氧化能力和脂质过氧化的重要因子(KumarN等，2017)。氨基酸微量元素螯合物结构稳定，更有利于改善鱼的抗氧化功能(Zhang等，2016)。MohseniM等(2021)对欧洲鳇的试验结果表明，蛋氨酸锌能提高谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽巯基转移酶的活性，并在蛋氨酸锌添加量60毫克/千克时达到最高水平。殷彬等(2019)对珍珠龙胆石斑鱼幼鱼的试验表明，与硫酸锰相比，甘氨酸锰与羟基蛋氨酸锰能通过提高锰超氧化物歧化酶活力而增强机体对脂质过氧化产物的清除能力。郭鑫伟等(2020)对珍珠龙胆石斑鱼幼鱼的试验表明，羟基蛋氨酸铁能有效降低肝脏丙二醛含量，并提高机体抗氧化酶活性。此外，氨基酸微量元素螯合物能有效提高奥尼罗非鱼(赵红霞等，2009)、斜带石斑鱼(聂家全等，2015)、凡纳滨对虾(Yuan等，2018)、鲤鱼(Liang等，2020)等水产动物的抗氧化酶活性。

3.氨基酸微量元素螯合物对水产养殖动物肠道健康的影响 肠道是水产动物吸收营养物质的主要部位(郭鑫伟等，2020)。氨基酸微量元素螯合物能改善肠道形态、提高吸收能力、维护肠道健康(KatouliM等，1999)。有研究表明，在饲料中添加羟基蛋氨酸铜和甘氨酸铜能提高珍珠龙胆石斑鱼中肠、后肠的皱襞高度、肌层厚度和皱襞宽度，表明氨基酸铜对肠道组织结构有积极的改善作用(郭鑫伟等，2019)。PierriBS等(2021)研究表明，在尼罗罗非鱼饲料中添加氨基酸微量元素螯合物的剂量直接影响肠道形态，并在添加量为50%和75%时，对皱褶的长度和宽度有正向影响。此外，在饲料中添加0.25%矿物钙或钠螯合的有机丙酸盐能改善克林雷氏鲇的肠道微生物组成和肠道健康(PereiraSA等，2019)。

四、小结与讨论

氨基酸微量元素螯合物的优势在水产动物养殖中得到证实，但与无机微量元素相比，氨基酸微量元素螯合物的生产工艺复杂、价格偏高，使得其推广应用受到限制。因此，需要不断改进生产工艺，以降低加工成本。目前，氨基酸微量元素螯合物在水产动物中的应用研究主要集中在生长性能方面，关于其吸收机制研究报道较少，还需进行深入研究。水产养殖动物种类繁多，不同水产动物对微量元素吸收利用率是不同的，因此，应加强不同水产动物饲料的具体添加水平研究，从而推动水产养殖业健康高速发展。