甘氨酸鋅在動物生產中的應用研究

朱艷錦，李 芳，余 敏

（成都蜀星飼料有限公司，四川 成都 611633）

鋅在動物生長發育及免疫反應中扮演著重要角色。目前動物飼料中的鋅源主要為硫酸鋅、氧化鋅等，生物利用率極低，尤其是氧化鋅，大劑量的鋅元素隨糞便排到體外后容易對環境造成污染。自2018 年7 月1 日起實施的中華人民共和國農業農村部第2625 號公告降低了鋅在豬配合飼料中的使用限量， 如何提高鋅在動物生產中的利用率，滿足動物對鋅的需求，成為亟待解決的問題。近年來，關于有機微量元素的研究逐漸增加，甘氨酸鋅作為一種有機鋅源，生物利用率高，正逐漸被應用到動物生產中。 筆者通過闡述甘氨酸鋅對動物生產性能、繁殖性能、免疫能力及腸道健康的影響，探討甘氨酸鋅的最佳使用量，以期為甘氨酸鋅在動物生產中的使用提供參考。

1 甘氨酸鋅對生產性能的影響

甘氨酸鋅為氨基酸螯合物， 成環雙螯合結構穩定性更好［1］，可減少與其他金屬元素如銅和鈣對鋅的吸收抑制， 也不易被植酸等抗營養因子干擾，同時可減少對維生素的破壞作用。鋅與氨基酸等形成螯合物之后，通過肽或氨基酸的吸收機制，由小腸黏膜上皮細胞刷狀緣完全吸收， 更高效節能；螯合結構具有緩釋作用，能夠延長在腸道中停留的時間，有益于鋅的吸收，提高了鋅生物利用率［2］。 另外，甘氨酸鋅不僅能提供微量元素鋅，還能提供部分氨基酸，具有雙重營養作用，有利于提高畜禽生產性能。

1.1 日增重

日增重是畜禽生產最重要的生產性能指標之一。 大量研究表明，在日糧中添加甘氨酸鋅，能夠顯著提高仔豬日增重［3-7］。柯軻等［8］研究發現，甘氨酸鋅與甘氨酸亞鐵具有協同作用， 同時使用能極顯著提高仔豬日增重以及鈣、磷的利用率。在生長豬階段選擇不同鋅源飼養試驗研究發現， 甘氨酸鋅代替無機鋅同樣可以提高生長豬日增重［9］。 上述研究充分說明， 添加甘氨酸鋅具有提高豬日增重的作用， 其作用機制可能是甘氨酸鋅提高了核酸和蛋白質的合成水平， 增加了味覺素蛋白的分泌，進而提高豬采食量和日增重。 大量研究表明，甘氨酸鋅在其他動物生產中也表現出促進日增重的功能。 Kwiecień 等［10］研究表明，日糧中分別添加25、50、100 mg/kg 甘氨酸鋅均可有效提高肉雞21 d 及35 d 增重； 在湘東黑山羊上的研究發現，補充甘氨酸鋅60 mg/kg DM（以鋅計），妊娠母羊總增重和平均日增重顯著（P<0.05）增加［11］；用珍珠龍膽幼魚作為試驗動物， 在其餌料中添加適量甘氨酸鋅， 增重率和特定生長率均顯著高于ZnSO4組［12］；付志歡等［13］在羅非魚上試驗亦得到類似結果。 但也有一些研究認為甘氨酸鋅并不能提高動物日增重，這可能與甘氨酸鋅的添加量、日糧配方設計、試驗持續時間、動物種類、生理狀態以及甘氨酸鋅質量等有關。

1.2 產蛋率及其他生產性能

鋅缺乏或過量都會引起蛋雞的代謝紊亂，嚴重時會出現發病甚至死亡。 從日糧中獲得適量的鋅，可以維持蛋雞正常生產性能，給蛋雞飼喂補充40 mg/kg 的甘氨酸鋅，可以提高產蛋率1.85%（P＜0.05）； 在基礎日糧中添加70 mg/kg 的氨基酸鋅，能夠生產富鋅蛋，進而提高蛋品質。在湘東黑山羊上的研究發現，添加甘氨酸鋅對羊奶木蠟酸、順-11-二十烯酸、γ-亞麻酸含量顯著（P<0.05）提高，說明甘氨酸鋅能夠提高羊奶品質。高峰等［14］的研究也證實有機鋅可以提高牛奶產量及牛奶中鋅含量。其作用機制可能是鋅對覆蓋于乳頭管表層的層纖維蛋白（角蛋白）的形成是必需的，而乳頭管上皮的完整性，是機體防御乳房感染的第一物理屏障［15-16］。因此，可以認為，甘氨酸鋅提高了奶牛的產奶量，鋅元素對其有著相當大的貢獻， 而甘氨酸與鋅的絡合作用，彌補了無機鋅不足之處，最大限度地發揮了鋅的生物學效能。還有研究發現，不同水平有機硒、銅、鋅對肉雞胴體及肉品質有顯著影響，最優組合為0.25 mg/kg 蛋氨酸硒＋70 mg/kg 甘氨酸鋅＋60 mg/kg 甘氨酸銅，顯著提高凈膛率，降低腹脂率，提高肌肉品質［17］。 綜上所述，甘氨酸鋅等有機鋅可以改善畜禽生產性能及產品品質， 但關于作用機理研究甚少，有待深入研究。

2 甘氨酸鋅對免疫能力的影響

鋅對畜禽免疫系統正常發育與免疫功能的維持具有重要作用， 尤其是細胞免疫的抗病原感染作用。 最新研究證實［18］，血漿鋅濃度與CD4+T 淋巴細胞、CD8+T 淋巴細胞呈正相關，T 淋巴細胞免疫調節與微量元素平衡存在相關性。此外，動物體內許多鋅結合蛋白例如胸腺素可促進免疫反應的進行。缺鋅嚴重動物的免疫器官生長發育停止，尤其是胸腺發育嚴重受損， 嚴重影響胸腺素生物學活性的發揮［19］。王勇等［20］研究表明，在日糧中添加中甘氨酸鋅可顯著提高斷奶仔豬淋巴結指數、血清免疫球蛋白IgG 和IgM 含量；添加100 和200 mg/kg甘氨酸鋅可顯著提高斷奶仔豬血清補體C3和C4含量， 這說明甘氨酸鋅有提高豬體液免疫和細胞免疫的作用。進一步研究發現，甘氨酸鋅是通過調節TH1/TH2 的平衡調節免疫細胞功能［21］。 通過在肉雞日糧中添加不同來源的鋅元素， 發現甘氨酸鋅可顯著提高外周血T、B 淋巴細胞轉化率， 降低應激反應炎癥［22］。張繼杰等［23］研究發現，甘氨酸鋅的額外添加顯著提高肉雞免疫球蛋白（IgA、IgM、IgG）水平，但血清補體（C3和C4）以及白蛋白無顯著增加。 還有研究顯示［24］，肉雞日糧中添加100 mg/kg 甘氨酸鋅會提高肝臟及血清α 酸性糖蛋白（α-1-AGP）和轉鐵蛋白（TRF）含量；而添加硫酸鋅則會引起C 反應蛋白（CRP）和血清淀粉樣蛋白A（SAA）含量升高，引發炎性反應。馮江［25］研究發現，90 mg/kg 甘氨酸鋅顯著提高肉雞胸腺發育。綜上所述， 甘氨酸鋅可能是通過促進免疫器官發育，對免疫細胞增殖、免疫調節以及延緩炎癥反應等具有正向調節作用。

3 甘氨酸鋅對繁殖性能的影響

鋅在動物體性腺及生殖器官中含量較高，說明生殖細胞能夠優先累積鋅， 尤其是雄性動物精液中富含鋅。鋅能維持生殖器官發育，促進性腺激素的分泌，影響動物繁殖性能。 當鋅缺乏時，動物性機能減退，射精量減少，精子數量下降，精子形態異常，胎兒異常和不育。 早有研究表明［26-27］，在母豬日糧中額外添加鋅可顯著降低死胎數， 提高初生重；鮑宏云等［28］研究表明，日糧中添加200 mg/kg 的甘氨酸鋅（Zn 計44 mg/kg），可有效縮短母豬發情周期10.12%， 減少哺乳期體重損失6.93%，同時哺乳仔豬總增重和平均日增重顯著提高。吳森等［29］研究表明，在小尾寒羊母羊日糧中添加90 mg/kg 甘氨酸鋅可顯著提高母羊平均黃體數；母羊血清黃體酮（P4）、雌二醇（E2）、游離三碘甲狀腺原氨酸（FT3）的含量也有所提升，有效提高了母畜繁殖能力，促進胚胎發育。 張玲［30］研究表明，在肉種雞日糧中添加80 mg/kg Zn-Gly（以Zn計）組效果最佳，與對照組相比提高了產蛋率、蛋重、種蛋受精率、孵化率和健雛率（P＜0.05）。 夏磊等［31］研究報道，在肉種母雞日糧中添加80 mg/kg甘氨酸鋅可有效提高后代60 日齡體重和22～60日齡的平均日增重， 且顯著降低后代肉雞22～60日齡的死亡率。 同時，給其后代肉雞補充80 mg/kg的鋅源，死亡率最低。 綜上表明，甘氨酸鋅不僅可以提高母畜繁殖能力， 還能在一定程度上提高后代生產性能。

4 甘氨酸鋅對腸道功能的影響

腸道是動物吸收營養物質的主要場所， 同時承擔機體屏障功能， 腸道健康對于動物健康來說至關重要。鋅能夠促進腸道上皮細胞發育，維持細胞完整性， 提升腸道免疫反應， 改善腸道屏障功能。有人研究發現，添加甘氨酸鋅組十二指腸的絨毛高度顯著（P＜0.05）高于對照組，其中100 mg/kg甘氨酸鋅組還顯著（P＜0.05）降低了空腸的隱窩深度，顯著改善仔豬腸道上皮形態［20］。 日糧中添加300 mg/kg 的甘氨酸鋅能夠明顯降低仔豬腹瀉率［32］，這可能與鋅有促進GLP-2 基因表達的作用有關， 促進腸道上皮細胞發育， 修復腸道損傷。Jarosz 等［33］研究發現，添加100 mg/kg 甘氨酸鋅可以顯著提高42 日齡肉雞小腸IL-2、IL-4、IL-10、TGF-β、IgA 和IgG 基因的表達， 肉雞腸道的免疫應答能力得到顯著提升，提高免疫調節能力，保障Th1 和Th2 的平衡，降低腸道炎癥反應。 反之添加硫酸鋅則顯著提高了小腸TNF-α、IL-12 和IL-17等促炎因子基因的表達， 引起小腸的炎癥反應。Ma 等［34］研究發現，在肉雞日糧中添加90 mg/kg 甘氨酸鋅可顯著增加42 日齡肉雞十二指腸和空腸絨毛高度， 降低了空腸和回腸隱窩深度以及空腸腸壁厚度， 整體提高了腸道細胞的成熟度和吸收能力。 Claudin 是緊密連接蛋白的主要成分，是調節腸道通透性的關鍵性結構， 可以支持上皮結構的完整性， 防止病毒和病原體進入腸黏膜的固有膜結構層［35］。王振鑫等［36］研究發現，有機鋅能夠顯著提高回腸緊密連接蛋白claudin-1 的基因表達水平（P＜0.05），進而顯著提高腸道屏障功能。 在珍珠龍膽幼魚上的實驗表明， 甘氨酸鋅顯著提高前腸和中腸的皺襞厚度以及后腸肌層厚度， 具有促進腸道發育與健康作用。

5 不同動物對甘氨酸鋅的需要量

根據2625 號公告可以查到常見養殖動物鋅的推薦添加量，多數為范圍值，對實際生產缺乏指導性，統計結果見表1。查閱NRC 和農業農村部制定各種動物的飼養標準可知不同動物不同階段對鋅的需求量（包括飼料原料攜帶所有形式的元素），但該類標準將不同動物生長階段劃分過細， 且不分元素來源，缺乏實際操作意義。

通過統計得到甘氨酸鋅在實際生產中最佳添加量（見表2）。 由表2 可知，在斷奶仔豬日糧中添加100 mg/kg 甘氨酸鋅， 母豬則為有機+無機效果最佳。在肉仔雞基礎日糧中添加80～90 mg/kg 甘氨酸鋅更為合理； 水產及反芻家畜則明顯高于有關標準推薦添加量。

有些研究認為， 甘氨酸鋅的生物學效價高于無機鋅，有機形式的鋅具有更高的吸收率，糞中殘留的鋅顯著減少，穩定性較好，抗干擾性強。 但是到目前為止有機鋅的作用機理依然是不甚清楚。從以上統計結果可以看出， 當以獲得最佳生長性能、免疫功能等指標為目標時，甘氨酸鋅的添加量均處于2625 號公告推薦添加中上限或上限。盡管人們從不同角度研究了甘氨酸鋅對動物的促生長作用，但是各研究結果依然存在差異，還需要進一步研究。

表1 鋅的推薦添加量 單位：mg/kg

表2 不同動物對甘氨酸鋅的需要量 單位：mg/kg

6 結語

應用甘氨酸鋅替代無機鋅作為動物的鋅源添加劑，可以提高生產性能、繁殖性能，增強免疫力及抗病力。 甘氨酸鋅具有相當廣泛的利用價值和前景。然而，關于甘氨酸鋅的研究目前仍有諸多不明，有待深入研究，如甘氨酸鋅在動物體內具體吸收機制及代謝狀態；甘氨酸鋅在體內對免疫功能、激素代謝的影響及具體的作用機制。 動物所需的微量元素并非全部以氨基酸螯合物的形式提供，因此， 今后應繼續深入研究不同動物生產中的最適添加量以及作用效果和作用機制。另外，也應結合甘氨酸鋅的用量， 對使用甘氨酸鋅的經濟效益做出可行性評價，加強推廣應用。