氨基酸螯合鐵在動物營養中的研究進展

沐建煜

摘? 要：氨基酸螯合鐵是新型鐵源添加劑，具有生物學效價高、吸收率高、化學結構穩定和利于環保等特點。本文綜述了氨基酸螯合鐵的定義、特點、發展應用及其在動物機體內的吸收機制，以期為高生物學效價的有機微量元素在動物營養中的深入研究與科學應用提供參考。

關鍵詞：氨基酸螯合鐵;動物;補鐵劑;吸收機制

中圖分類號：S816.79 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2020）01-0068-03

鐵是動物機體維持正常生命活動所必需的一種微量元素，參與機體中包括物質的運輸及儲存、機體供能、蛋白質代謝、抗氧化、免疫以及核酸合成等多種代謝活動，對動物生長及生產活動有著十分重要的意義。因此，在動物生產過程中，養殖場常常需要在日糧中補充額外的鐵以保證其正常的生長以及生產活動。不同形態的鐵在動物機體內的吸收轉化效率也有所不同，硫酸亞鐵由于價格便宜且易獲得，因而在補鐵劑市場中占有一定的優勢。但是，隨著研究的深入，人們逐漸發現硫酸亞鐵存在著易吸潮、口感差、吸收效率不高、易造成浪費及環境污染且易產生副作用等缺陷[1]，于是人們開始尋找更好的補鐵制劑。近年來，以氨基酸螯合鐵為代表的有機鐵源因其生物學效價高、吸收率高和利于環保等優點正逐漸得到越來越多人的關注。本文主要就氨基酸螯合鐵的定義、特點、發展應用及其在動物機體內的吸收機制進行綜述，旨在為具有高生物學效價的有機微量元素在動物營養中的深入研究與科學應用提供參考。

1? 氨基酸螯合鐵的定義及特點

根據美國飼料控制官方協會（Association of American Feed Control Officials，AAFCO）給出的定義，氨基酸螯合鐵是由某種可溶性鐵鹽與氨基酸按照一定的摩爾比例以配位鍵結合形成的螯合物，其水解氨基酸的平均分子量約為150 Da，而所形成螯合物的分子量不超過800 Da。

在此我們需要對絡合物和螯合物的區別加以說明。絡合物也叫配合物，是指中心原子或離子以配位鍵的形式結合幾個配體分子或離子形成的復雜化合物。配合物可以根據中心原子或離子及其配體數量的不同分為以下3種類型：（1）單核配合物，是指單個中心原子或離子以配位鍵結合配體的絡合物，這一類型的配合物通常不呈現環狀結構;（2）螯合物，也叫內配合物，是指由中心原子或離子和多個配體以配位鍵形式結合而形成的具有環狀結構的絡合物;（3）其他特殊配合物，主要是指分子氮配合物、多酸型配合物和多核配合物（含兩個及以上的中心原子或離子）等[2-3]。可以看出，螯合物是絡合物中的一種，但是特指能夠形成環狀結構的絡合物。

2? 氨基酸螯合鐵在動物生產應用上的研究進展

2.1 動物補鐵劑的發展

飼料中鐵添加劑的發展，大體上經歷了三個階段：

第一代飼料補鐵劑，主要是以硫酸亞鐵為代表的無機鐵鹽，由于其價格低廉，對飼料成本影響不大且易獲得的特點，至今仍在補鐵劑市場上被廣泛使用。但是，無機鐵鹽容易與飼料中的脂肪和維生素等發生反應，從而降低飼料的營養價值。有些無機鐵鹽還對動物機體消化道具有刺激作用，導致機體出現消化道疾病。此外，無機鐵鹽補鐵劑化學性質活躍，在動物消化道中易受到其他因素的影響，因此其生物學利用率也較低[1]。

第二代飼料補鐵劑，主要是指包括富馬酸亞鐵以及檸檬酸亞鐵在內的簡單的有機酸鐵鹽。有報道稱[4]，相對于無機鐵鹽，簡單的有機酸鐵鹽具有較好的溶解性和較高的生物學利用率，更易被機體吸收。有研究表明，飼料中添加富馬酸亞鐵可以提高仔豬日增重并降低其腹瀉率[5]。在母豬日糧中添加富馬酸亞鐵，其所產的仔豬在生長性能和血液指標上要顯著優于硫酸亞鐵組的仔豬[6]。然而，有研究顯示[7]，一些有機酸鐵鹽的應用效果不如硫酸亞鐵的，效果不穩定。

第三代飼料補鐵劑，主要是指包括甘氨酸鐵和賴氨酸鐵等在內的氨基酸螯合鐵。這類補鐵劑中的鐵離子以配位鍵的形式與氨基酸結合，形成具有環狀結構的螯合物。有研究表明[8-10]，與前兩種補鐵劑相比，氨基酸螯合鐵生物具有利用率高、化學穩定性好和利于環保的特點，因而成了新型微量元素制劑研究的熱點。

2.2 氨基酸螯合鐵在動物生產及機體健康上的研究

2.2.1 動物生產

楊敏[4]證明，在仔豬飼料中添加甘氨酸亞鐵能提高仔豬的平均日增重，降低料肉比。Rincker等[11]的研究表明，氨基酸螯合鐵可明顯提高生長育肥豬的日增重和飼料利用率。大量試驗表明[12-14]氨基酸螯合鐵能夠改善育肥豬的膚色以及毛況。Robbins等[15]證明，與喂給硫酸亞鐵的母豬相比，從妊娠期的第一天開始到仔豬斷奶階段喂給同水平氨基酸鐵的母豬斷奶至發情的間隔縮短0.4 d，且其哺育的斷奶仔豬體重明顯改善。Feng等[16]的研究也表明，飼料中添加氨基酸鐵有助于促進仔豬的生長。Arnaudova-Matey[17]的研究表明，在飼料中添加蛋氨酸鐵能夠顯著提高肉雞的生長速度，提高它們的日增重。梁遠東[18]比較了在肉仔雞日糧中添加蛋氨酸鐵或硫酸亞鐵的效果，結果發現前者使肉雞的平均日增重提高了5.38%，料肉比降低了1.17%。錢紅娟等[19]研究表明，在蛋用公雞日糧中添加80 mg/kg的蛋氨酸鐵，其所產仔雞的增重和內臟器官的發育明顯優于對照組公雞所產的仔雞，同時21日齡和28日齡的體重比對照組仔雞分別提高了10.57%和14.94%? ? ? ? ? ? ?（P<0.05）。唐勝球等[20]研究表明蛋雞飼料中加入適量有機鐵比添加硫酸亞鐵更有益于提高母雞的產蛋率，并能顯著降低破蛋率。

2.2.2 動物機體抗氧化及免疫能力

動物的免疫系統由中樞免疫器官和外周免疫器官組成，中樞免疫器官包括骨髓和胸腺，外周免疫器官包括骨髓、脾臟、淋巴結和黏膜相關淋巴組織。免疫器官稱重法是研究機體免疫情況的方法之一，一般認為免疫器官指數大說明免疫器官發育良好，機體免疫機能較強。淋巴細胞作為免疫系統的重要組成，是參與細胞免疫和體液免疫的功能細胞。淋巴細胞增殖是一種非常重要的機體免疫應答機制，而T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖也表明了機體的免疫機能增強。超氧化物歧化酶和過氧化氫酶是參與機體抗氧化過程的重要生物酶。

Feng等[21]研究表明，飼料中添加90 mg/kg氨基酸螯合鐵不僅可促進斷奶仔豬生長，提高斷奶仔豬胸腺、脾臟和腸系膜淋巴結等免疫器官的指數，促進免疫器官發育，促進淋巴細胞正常增殖，提高仔豬的免疫力，還可增強機體內超氧化物歧化酶、過氧化氫酶以及琥珀酸脫氫酶的活性，有利于改善機體抗氧化能力以及代謝能力。Sun等[22]研究表明，飼喂適量的甘氨酸鐵能夠顯著提高肉雞體內胸腺重量以及超氧化物歧化酶活性，從而有利于提高它們的抗氧化性和免疫性。馮國強[23]研究指出，飼料添加適量的甘氨酸螯合鐵，能顯著提高肉雞或蛋雞的免疫器官指數，增加血清中免疫球蛋白IgM及IgG的含量，增強機體的抗氧化能力和免疫力。

3? 氨基酸螯合鐵在動物機體內吸收機制的研究進展

大量研究表明動物機體對甘氨酸螯合鐵有更好的生物利用率[22，24]，而甘氨酸螯合鐵較好的生物學效價可能與其在動物機體內的吸收機制有關[25]。動物機體吸收外源鐵主要發生在十二指腸和空腸上段，并需要相關膜轉運蛋白的協助[26-29]。二價金屬離子轉運蛋白（Divalent Metal Transporter 1，DMT1）可將腸道內包括Fe2+在內的二價金屬離子轉運到細胞內，其主要分布在動物十二指腸絨毛刷狀緣及隱窩等處，其表達變化主要由感知體內鐵儲存的反饋機制來調控[30];基底膜鐵轉運蛋白（Ferroportin 1，Fpn1）主要負責將細胞內的鐵轉運到血液中[31]。氨基酸螯合鐵在機體內的吸收機制目前主要有兩種假說，一種假說為完整吸收，另一種假說是競爭吸收[32]。完整吸收假說認為氨基酸螯合鐵很有可能存在不同于無機鐵的體內吸收途徑，其所含的鐵離子以共價鍵或離子鍵的形式被氨基酸配體保護在中心，然后以類小肽的形式在機體內被整體吸收[33]。與此不同，競爭吸收假說則認為，金屬氨基酸螯合物在進入動物消化道后，因為金屬離子與氨基酸配體螯合的保護作用，它能夠避免腸道中的抑制劑對金屬離子的吸附或沉淀，進而能使更多的金屬離子到達機體內的吸收位點，因此體內以離子形式吸收進入腸道上皮細胞的金屬元素增多。Yeung等[34]報道，植酸和纖維素等抗營養因子能夠與腸道中的亞鐵離子反應，形成不溶性復合物，從而影響鐵離子在腸道內的吸收;氨基酸螯合鐵中的鐵元素因為和氨基酸配體的螯合作用，可以避免植酸和纖維素等因素的影響，從而獲得更好地吸收效果;Mazariegos等[35]的研究表明，在Caco-2細胞模型上，抗壞血酸鐵和氨基酸螯合鐵具有相似的鐵吸收機制，均是以鐵離子的形式通過細胞中的DMT1吸收的。總體來說，科學界目前對氨基酸螯合鐵的以上兩種吸收假說還沒有獲得足夠且有力的證據，因而無法進行證實，因此在氨基酸螯合鐵的吸收機制上也沒有形成統一的定論，還需要更多的研究來闡明其機理。

4? 小結

氨基酸螯合鐵是一種極具應用潛力的新型補鐵劑，大量研究表明其具有生物學效價高、吸收好、化學結構穩定和利于環保等特點，是當前國內外研制和開發應用的熱點。其較好的生物學效價可能與其在動物體內的吸收機制有關，但科學界尚未就其在動物機體內的吸收機制形成統一的定論，還需要進一步的研究以確定其工作機理，為具有高生物學效價的有機微量元素在動物營養中的深入研究與科學應用提供依據。

參考文獻：（35篇，略）