氨基酸螯合鐵在斷奶仔豬中的應用研究進展

李 偉 鄧 波 劉婉盈 ，3 徐子偉

(1.南京農業大學動物科技學院，江蘇南京210095；2.浙江省農業科學院畜牧獸醫研究所，浙江杭州310021；3.浙江師范大學化學與生命科學學院，浙江金華 321004）

斷奶仔豬由于攝食不足、營養缺乏，體內鐵含量普遍偏低，而在此階段其體重和血液紅細胞體積迅速增加，對鐵的需求量很大[1]，因此，如果不能及時、有效地補充體內所需的鐵，就會導致仔豬采食量減少、生長緩慢、飼料效率降低以及增加發生缺鐵性貧血和腹瀉等疾病的可能性[2]，嚴重缺鐵甚至會引起仔豬死亡。理論上，常規飼料中的鐵含量已能滿足動物體對鐵的需求，但當今畜牧業飼喂的常規飼料主要為植物性飼料，而其中的鐵主要是非血紅素鐵，其吸收易受植酸、銅、鋅、日糧纖維及單寧等其他微量元素和抗營養因子的影響，導致其生物利用率降低。因此，為滿足仔豬對鐵的需求，日糧中往往還需額外添加鐵源。

斷奶仔豬對微量元素的需要量高，但吸收率低[3]，這對外加鐵源的特性提出了更高的要求。研制和應用安全、合理、高效的外加鐵源，最大限度地滿足斷奶仔豬對鐵的營養需要、維持鐵含量平衡、提高其生產性能、同時減少排泄鐵對環境的污染，是當前養豬生產中急需解決的難題。目前，氨基酸螯合鐵在養豬中的應用逐漸增多，特別是在母豬、乳仔豬等特定階段，在斷奶仔豬階段，國內已經開始嘗試采用氨基酸螯合鐵，應用較為廣泛的氨基酸螯合鐵主要有甘氨酸螯合鐵（Fe-Gly）和蛋氨酸螯合鐵（Fe-Met）。

1 影響斷奶仔豬鐵吸收的因素

斷奶仔豬體內鐵含量、腸道pH值及日糧等因素都可影響斷奶仔豬對鐵的吸收。Mclaren等（1988）報道，鐵的跨上皮運輸與體內鐵的貯存呈負相關[4]，鐵含量低時促進鐵的吸收；腸腔內pH值低時有利于機體對鐵的吸收，胃中的Fe3+在pH值大于3時必須與某些物質螯合才能被小腸前端吸收，當pH值大于4時，鐵離子與氫氧根離子形成不溶性的聚合物,降低鐵的吸收；此外，酸性飼糧、維生素 C、谷胱甘肽等還原性物質可促進鐵吸收，其中維生素C可與鐵形成螯合物，在酸度減弱的小腸中仍保持可溶狀態，有助于鐵穿過小腸進入血漿[5]；某些有機酸和氨基酸也可以促進鐵的吸收；短鏈脂肪酸通過降低pH值，刺激上皮細胞增生，增加鐵的吸收[6]。Biehl（1997）報道，日糧中的飼料蛋白質不足和纖維素、植酸、礦物元素及一些抗營養因子（棉酚、單寧等）等可抑制鐵的吸收[7]，其中纖維素和植酸易與鐵生成不溶性的復合物，飼料中鈣、磷、銅過高對鐵產生拮抗作用，抗營養因子與亞鐵結合而阻礙鐵的吸收。

2 氨基酸螯合鐵在斷奶仔豬中應用的優勢

氨基酸螯合鐵是指由可溶性金屬鐵鹽中的一個鐵離子與氨基酸按 1：1～1：3比例以共價鍵結合而成的氨基酸鐵螯合物。氨基酸螯合鐵的分子量不超過800，水解氨基酸的平均分子量為150左右，穩定常數一般在4～5之間、分子內電荷趨于中性，常見的氨基酸螯合鐵有α-氨基酸螯合鐵（5元環）和六元環β-氨基酸螯合鐵（6元環）。氨基酸螯合鐵主要有甘氨酸螯合鐵（Fe-Gly）和蛋氨酸螯合鐵（Fe-Met）等。

2.1 氨基酸螯合鐵具有較高的生物學利用率

仔豬從母豬奶中吸收微量元素的能力高，吸收配合飼料中的微量元素能力相對較低，微量元素的可吸收性是斷奶仔豬吸收微量元素的主要限制因素[8]。氨基酸螯合鐵具有較高的吸收性，生物學利用率較高。首先，氨基酸螯合鐵分子內電荷趨于中性，在體內pH值環境中溶解度好，是機體吸收鐵離子的主要形式；其次氨基酸螯合鐵在小腸通過氨基酸通道進入體內，避免了與通過礦物元素離子吸收通道運轉的其他礦物元素的競爭與拮抗；最后氨基酸螯合鐵穩定常數適中，也可以抑制鐵離子與其他礦物離子之間的相互影響，削弱日糧纖維及棉酚、單寧等抗營養因子對鐵吸收的干擾[9]。氨基酸螯合鐵還是體內蛋白合成過程中的中間物質，機體根據不同組織和酶系統對氨基酸的需要，將被氨基酸螯合的鐵直接運輸到特定的靶組織和酶系統中，縮短了生化過程、節約了體能，在機體需要鐵元素時氨基酸螯合鐵又能及時、準確地參與生化反應或將鐵元素轉運到特定靶組織，大大提高了微量元素鐵的利用率[10-13]。以上特點決定了氨基酸螯合鐵在體內具有較好的吸收性能以及較高的生物學利用率。

2.2 氨基酸螯合鐵具有安全性

鐵作為一種強力催化劑在體內能夠促進氧自由基（·O2-）的產生，·O2-通過氧化NO 生成的過氧亞硝酸鹽，又會導致肝細胞膜磷脂過氧化反應，特別是會對線粒體和微粒體膜產生過氧化損害；鐵還可以直接誘導核酸的氧化損傷，導致肝細胞核的破壞而引起細胞壞死[14-15]。如果以高鐵日糧飼喂幼齡動物，則容易導致幼齡動物鐵中毒[16]。豬全價配合飼料中鐵含量一般低于140 mg/kg，日糧中鐵的添加量超過標準量20倍以上動物就會出現慢性鐵中毒現象[10]。據報道，給仔豬注射鐵劑200 ml，即補鐵量達450～750 mg時，仔豬即出現中毒癥狀，表現為皮膚潮紅、呼吸急促、體溫降低等癥狀，嚴重時導致仔豬死亡[17]。在斷奶仔豬日糧中添加無機鐵，容易導致機體短時間內補鐵過量[18]，進而刺激病原體(如大腸桿菌、沙門氏菌、變形桿菌等)的迅速增殖[2]。而氨基酸螯合鐵的吸收和利用則會受飲食需要的調節，機體能更合理有效地通過氨基酸螯合鐵吸收鐵元素而不至于鐵過量[19]。Harmon等(1974)指出，對體內鐵含量充足的仔豬，再次進入黏膜細胞的過量的鐵作為黏膜細胞的脫落產物隨糞便排出體外[20]。Rincker等（2005）研究表明，斷奶仔豬不能吸收和儲存日糧中添加過量的氨基酸螯合鐵[21]。

2.3 氨基酸螯合鐵具有雙重營養作用

氨基酸螯合鐵為動物體提供了機體所必需而飼料中往往缺乏的兩種營養物質——鐵和氨基酸，因而具有雙重營養作用。不僅如此，氨基酸螯合鐵中的氨基酸還可以緩沖仔豬腸腔內的pH值，與鐵形成螯合物，防止鐵在腸道堿性環境中生成不溶物及刺激腸道中的某些特定或非特定的鐵轉運系統而促進日糧鐵的吸收[2]。Darrell等(1973)利用體內結扎十二指腸灌注技術在大鼠上研究了賴氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、甘氨酸、組氨酸對 Fe3+吸收的影響，證實賴氨酸、半胱氨酸、組氨酸可有效促進大鼠對Fe3+的吸收[22]。Glahn等(1997)利用細胞培養技術研究了上述氨基酸對Fe3+吸收的影響，同樣得出了組氨酸、半胱氨酸可增加細胞對Fe3+的吸收[23]。周桂蓮(2000)利用大鼠十二指腸結扎灌注的實驗也再次證實了賴氨酸、組氨酸、甘氨酸等可促進機體對Fe3+的吸收[24]；甘氨酸螯合鐵中的甘氨酸在血紅素的合成中具有重要作用，并且與血紅素結構相似，在理論上它作為向靶細胞輸送鐵元素的載體具有特異性[25]。另外，氨基酸螯合物本身還具有增強機體抗菌能力、提高免疫應答反應和動物細胞免疫力功能，可以增強體內酶的活性，提高蛋白質、脂肪和維生素的利用率，氨基酸螯合物的良好抗應激功能，減緩斷奶仔豬由于接種、去勢及氣溫過高和變更日糧等條件下產生的應激[26]。

2.4 氨基酸螯合鐵與其他營養物質的協同作用

被完整地吸入動物體內的氨基酸螯合鐵，可以直接同酶結合在一起，改變酶的結構、影響酶的活性，加速營養物質的代謝速度。例如，氨基酸螯合鐵,在喂食動物后,糖酶的活性大大提高,糖類的分解和吸收變得更容易。此外，氨基酸螯合鐵中游離形態鐵離子極少，對維生素等活性營養物質的破壞作用相對較小。

3 氨基酸螯合鐵在斷奶仔豬生產中應用研究進展

氨基酸螯合鐵的初始研究多集中在母豬及哺乳仔豬階段,在斷奶仔豬階段的研究則起步較晚。Kuznetsov(1987)報道,蛋氨酸螯合鐵對26日齡仔豬的相對生物學效價為103%(判斷指標為紅細胞計數，FeSO4為100%)[27]，這可能是氨基酸螯合鐵在斷奶仔豬中研究的最早報道。Spears(1992)報道，在斷奶仔豬日糧中添加蛋氨酸鐵可降低仔豬下痢[16]。徐建雄等(1993)報道，蛋氨酸鐵能夠使斷奶仔豬的皮膚紅潤、被毛光亮，這是國內首次報道氨基酸螯合鐵在斷奶仔豬上的應用[28]。

3.1 氨基酸螯合鐵和其他形式鐵添加劑對斷奶仔豬的影響研究

Yu等（2000）研究復合氨基酸螯合鐵（Availa-Fe）和硫酸亞鐵對斷奶仔豬的影響，發現Availa-Fe的生物學利用率明顯高于硫酸亞鐵[1]。陳鳳芹等（2008）在25日齡斷奶仔豬日糧中分別添加硫酸亞鐵、富馬酸鐵和甘氨酸鐵，發現添加甘氨酸鐵的實驗組仔豬血清IgG含量比添加硫酸亞鐵組和富馬酸鐵組分別提高了12.2%和10.6%[29]。Ettle等(2008)對斷奶仔豬研究發現,甘氨酸鐵與硫酸亞鐵相比，甘氨酸鐵的生物利用率更高[30]。Feng等（2009）在24頭斷奶仔豬日糧中添加甘氨酸螯合鐵和硫酸亞鐵，發現在120 mg/kg添加水平時，添加甘氨酸鐵組與添加硫酸亞鐵組相比，仔豬糞中鐵的濃度減少（P=0.09）[31]。Cocato等（2008）對 44頭21 d斷奶仔豬研究發現，飼料中添加蛋氨酸鐵比添加硫酸亞鐵更能提高飼料的轉化率[32]。郭海濤等（2005）報道，氨基酸螯合鐵使斷奶仔豬的皮膚紅潤；不加鐵組則皮膚蒼白、毛色暗淡,加入有機鐵可能進入褪黑素的合成系統中，增強了色氨酸羥化酶的活性,促進了褪黑素的合成[33]，而褪黑素能夠促進動物毛皮的生長，這與徐建雄的報道一致。馬文強等（2008）研究指出，在斷奶仔豬日糧中添加甘氨酸鐵，可以降低血清中血尿氮、鈣、磷的含量，在一定程度上改善了仔豬的生產性能[34]。

3.2 日糧中添加其他形式鐵添加劑的基礎上添加氨基酸螯合鐵對斷奶仔豬的影響研究

郭海濤等(2005)報道,在28日齡斷奶仔豬日糧中添加 FeSO4的基礎上再添加 30、60、90和 120 mg/kg的復合氨基酸鐵,仔豬的日增重分別提高7.28%、9.24%、14.29%和6.44%，料重比分別降低5.31%、5.80%、7.73%和4.29%，腹瀉率也隨著其添加量的增加而逐漸降低,同時得出在飼料中添加100 mg/kg FeSO4的基礎上,復合氨基酸螯合鐵的最佳添加劑量為75 mg/kg[35]。王明鎮等(2007)報道，在斷奶仔豬日糧中添加100 mg/kg FeSO4的基礎上，氨基酸螯合鐵的適宜添加量在100～120 mg/kg之間[36]。劉衛東等(2008)在28日齡斷奶仔豬基礎日糧中添加0.05%的甘氨酸螯合鐵后指出，添加螯合鐵的試驗組比只飼喂基礎日糧的對照組平均日增重提高了9.1%，料重比降低了6.2%，腹瀉率降低了56.3%[37]。

3.3 日糧中添加鐵及其他微量元素對斷奶仔豬的影響研究

M?nner等（2006）在24 d斷奶仔豬日糧中同時加入鐵、銅、鋅、錳的硫酸鹽和甘氨酸鹽，發現甘氨酸鹽和硫酸鹽組與不添加外源微量元素的組相比，提高了仔豬的生長性能，促進了日糧中微量元素的吸收，增加了血紅蛋白濃度，減少了糞便排出[8]。Fuchs等(2009)研究發現，斷奶仔豬飼喂有機鐵、銅、鋅、錳促進斷奶仔豬的生長并且具有較高的飼料利用率[38]。董志巖等(1999)研究發現,在早期斷奶仔豬日糧中添加Cu、Fe、Zn提高了斷奶仔豬的日增重和銅藍蛋白濃度[39]。丁小玲等(2010)報道，斷奶仔豬日糧中添加鋅顯著降低了脾臟中鐵的濃度，但在血液和其他組織（心、肝、腎、腦、胸腺）中沒有觀察到相同的現象[40]。

以上研究結果及生產實踐表明，氨基酸螯合鐵在斷奶仔豬上的研究主要集中在氨基酸螯合鐵可以促進斷奶仔豬的生產性能和提高仔豬對營養物質的消化率及減少環境污染等方面。隨著研究的深入，研究者發現，氨基酸螯合鐵是符合斷奶仔豬生產要求的良好外加鐵源，但也有報道認為，氨基酸螯合鐵在斷奶仔豬上的應用并不比無機鐵效果好。這可能是由于研究者選取的評價鐵源對斷奶仔豬生物學效價的指標不同而造成的。

4 展望

現階段氨基酸螯合鐵的應用尚存在一定的缺陷，主要集中在：氨基酸螯合鐵生產工藝復雜、生產條件要求嚴格；產品螯合率、穩定性尚不能完全控制，成本相對較高；檢測氨基酸螯合鐵的真正螯合率、穩定性還有一定困難；氨基酸螯合鐵的作用機制和代謝機制目前還沒有研究清楚，不同研究者的研究結果差異也比較大；缺少完備、有效、可靠的與飼料其他成分配套使用的方法等還未得出一致認同的合理添加標準。這些不利因素在一定程度上限制了氨基酸螯合鐵在畜牧業特別是斷奶仔豬生產中的推廣應用。但無論是從提高斷奶仔豬生產性能，還是從提高經濟效益角度，氨基酸螯合鐵作為斷奶仔豬日糧鐵源添加劑都具有很大的潛力。今后，未來研究中很重要的一個方向是根據斷奶仔豬在不同生理條件下對鐵需要量，探索性地研究日糧中添加螯合鐵的最佳時間和劑量，以縮短添加天數和減少添加量[41]；同時研究氨基酸螯合鐵與其它影響日糧鐵吸收的因子之間的關系，以最大限度地提高氨基酸螯合鐵的生物學效價，對于研發符合我國養豬業現狀的氨基酸螯合鐵添加劑，具有重要的現實意義。

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