補鐵劑在養(yǎng)殖業(yè)中的應用進展

黃茜 黃金瀅 曹俊賢 鄧天鵬 劉志挺 周林

摘要 鐵是動物機體需要量最多的微量元素，動物缺乏鐵元素或鐵元素利用率低，會導致飼料利用率低，產生貧血、生長緩慢等癥狀。因而補鐵劑在養(yǎng)殖業(yè)中作為飼料補鐵添加劑、動物營養(yǎng)補充劑、獸用補鐵藥物的應用與開發(fā)受到重視。研究表明，補鐵劑對于母豬、仔豬、肉仔雞、蛋雞等動物有促生長作用，可用于治療缺鐵性貧血、改善動物的生長性能、增強機體抗病能力。對補鐵劑的產品類型、特點、發(fā)展和應用趨勢進行綜述，為養(yǎng)殖業(yè)中補鐵劑產品的開發(fā)提供參考。

關鍵詞 缺鐵性貧血;獸用補鐵劑;有機鐵;多糖鐵復合物

中圖分類號 S816.72? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）10-0011-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.10.003

Application Progress of Iron Supplement in Aquaculture

HUANG Qian，HUANG Jin-ying，CAO Jun-xian et al （Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou，Guangdong 510006）

Abstract Iron is the most needed trace element in animal body.Lack of iron element or poor consumption of iron element，will cause anemia，low feed utilization rate，and slow growth and other symptoms.Therefore，the application and development of iron supplements as feed iron supplement additive，animal nutrition supplements，and animal iron supplement have attracted widely attention in the breeding industry.The results show that iron supplement can promote the growth of sows，piglets，broilers，laying hens and other animals，and can be used to treat iron deficiency anemia，improve the growth performance of animals，and enhance the disease resistance of the body.In this paper，the product types，characteristics，development and application trends of iron supplement are summarized，which are supposed to benefit the development of iron supplements in the breeding industry.

Key words Iron deficiency anemia;Animal iron supplements;Organic iron;Polysaccharide-iron complex

基金項目 廣東藥科大學2020年度大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃（202010573085）;2020年國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃（202010573016S）;廣東藥科大學科研培養(yǎng)基金（No. 43755008）。

作者簡介 黃茜（1996—），女，湖南常德人，碩士研究生，研究方向：生物活性物質的制備及其功能。通信作者，副教授，博士，碩士生導師，從事生物活性物質的制備及其功能研究。

收稿日期 2021-07-06

鐵是動物機體維持正常生命活動所必需的一種微量元素[1]，參與動物體內多種細胞酶組分。鐵在細胞的生物氧化代謝中發(fā)揮重要的作用，參與動物體內血紅蛋白和肌紅蛋白的合成，轉運營養(yǎng)成分并維持氧的正常運輸[2]，人體能量供應、蛋白質代謝、抗氧化、肌體免疫等多種代謝活動，對動物生長及生產活動有著重要的意義。缺鐵性貧血是動物最為常見的營養(yǎng)缺乏癥[3]，鐵元素的缺乏直接導致飼料轉化效率下降和生長緩慢[4]，對動物的免疫力有明顯的不良影響[5]。因此，在動物生產過程中，養(yǎng)殖場需要在飼料中補充額外的鐵來保證其正常的生長和生產活動，補鐵劑在畜牧業(yè)上被用于治療缺鐵性貧血、改善動物的生長性能、增強機體抗病能力。鐵的過

量使用也會影響動物的生長性能，因此要在適當的劑量范圍內補充鐵[6]。

補鐵劑分為無機鐵和有機鐵2類，經歷了4個階段發(fā)展：第一代以無機亞鐵鹽類為主，包括氯化亞鐵、硫酸亞鐵等;第二代以小分子有機亞鐵鹽類為主，包括富馬酸亞鐵、乳酸亞鐵等;第三代為氨基酸亞鐵類，包括甘氨酸亞鐵、蛋氨酸亞鐵等[7];第四代是以血紅素鐵、多糖鐵、蛋白鐵為代表的新型補鐵劑[8]。該研究主要對動物補鐵劑進行分析，對補鐵劑的種類、特點及代表性產品進行介紹（表1）。

1 無機亞鐵鹽類

以硫酸亞鐵為代表的第一代無機亞鐵鹽飼料補鐵劑，它們具有較高的鐵含量、良好的吸收性和明顯的治療作用[9]，同時其價格低廉且易獲得，被廣泛用于鐵補充劑市場。在斷奶仔豬的早期飼料中添加適量的硫酸亞鐵合劑，不僅可以有效防止仔豬黃白痢及其他原因引起的腹瀉，還能明顯提高仔豬日增重并降低料肉比[10]。但是硫酸亞鐵很容易潮解結塊且不穩(wěn)定，易氧化為三價鐵，不易被動物吸收利用，從而造成機體負擔和資源浪費[11]，此外無機鐵鹽生物利用率低，有一定毒性和副作用，快速釋放的鐵離子可強烈刺激胃腸道，產生胃腸道等不良副作用[12]。當其靜脈注射時，會引起過敏反應、局部疼痛和皮膚染色[13]，體內亞鐵離子的積累易促進內源性自由基的產生，從而導致細胞膜脂質過氧化造成細胞膜損傷[14]，所以無機鹽亞鐵制劑作為動物補鐵劑效果并不理想。

2 有機亞鐵鹽類

以富馬酸亞鐵為代表的第二代有機亞鐵鹽飼料補鐵劑，其鐵腥味、吸收率和生物利用度均有改善，因此被逐漸應用[15]。富馬酸亞鐵中的亞鐵離子可通過母豬及胎盤輸送給仔豬，以促進乳豬生長代謝，最大程度預防缺鐵性貧血，提高斷奶仔豬的成活率[16]。在仔豬基礎飼料中添加120 mg/kg富馬酸亞鐵可增加仔豬的體重，并有促生長作用[17]。但是由于亞鐵鹽的不穩(wěn)定性，這類有機鐵補鐵劑生產和儲存有困難，容易產生異味[8]，且與之后發(fā)展的補鐵劑相比存在效果不顯著的缺點[18]。

3 氨基酸亞鐵類

以甘氨酸亞鐵、蛋氨酸亞鐵為代表的第三代氨基酸亞鐵類飼料補鐵劑接近動物體內鐵的天然形態(tài)，不僅具有很高的生物效價、良好的吸收效率及綠色環(huán)保特性，還可以起到氨基酸、微量鐵元素的雙重補充作用，并且在吸收代謝和提高動物生產性能方面具有優(yōu)勢。微量元素氨基酸螯合鐵的研究促進了斷奶仔豬補鐵的快速發(fā)展，是當前國內外研究的熱點[18]。這類補鐵劑經過小腸氨基酸通道吸收，利用率明顯提高，胃腸道刺激較小、穩(wěn)定性好[8]。甘氨酸亞鐵和氨基酸螯合鐵可以通過增加母乳中的鐵含量來改善仔豬的生長，從而預防仔豬的缺鐵性貧血[19]。目前氨基酸鐵螯合物的局限在于依賴胃酸釋放鐵，藥物的個體生物利用度差異大，同時亞鐵鹽性質不穩(wěn)定，其安全性和生物利用度都比較低，另外還存在成本過高和純度低等問題[15]。

4 新型補鐵劑

第四代補鐵劑是以血紅素鐵、多糖鐵、蛋白鐵為代表的新型鐵補充劑。傳統(tǒng)的鐵補充劑，包括硫酸亞鐵、富馬酸亞鐵等，可引起胃腸道不良反應。相比之下，不同類型的生物大分子鐵配合物因其穩(wěn)定性好、生物利用度高、副作用較低而受到研究者的關注[20]，新型補鐵劑是未來補鐵劑市場的主要發(fā)展趨勢[21]。

4.1 多糖鐵

多糖被認為是用于改善免疫系統(tǒng)和預防癌癥的有效生物活性化合物，天然多糖因其生物活性，如抗菌、抗腫瘤、抗病毒，受到越來越多的關注[22]。此外，多糖還具有其他功能，例如調節(jié)血糖、降低血壓、促進血液循環(huán)等[23]。多糖鐵是通過以多糖作為配體與亞鐵離子螯合而形成的絡合物，具有良好的穩(wěn)定性、水溶性和較少的副作用。多糖鐵復合物作為一種新型補鐵劑不僅具有多糖的生物活性，還具有對胃腸道刺激和副作用小的優(yōu)點。Powers等[24]報道多糖鐵復合物對無機鐵硫酸亞鐵的吸收有促進作用。具有良好配位穩(wěn)定性的多糖鐵已成為人們關注的熱點。

右旋糖酐鐵注射劑是現在使用較多的多糖鐵補鐵劑，在豬仔等家畜生命早期提供補鐵劑最常用的方法是肌肉注射100或200 mg右旋糖酐鐵，但是也有研究認為這對于預防缺鐵不夠有效[25]，右旋糖酐鐵還可能會因為蛋白質和重金屬過多而引起過敏反應，因而限制了其在養(yǎng)豬業(yè)中的應用[26]。Wu等[27]

研究表明，在一定范圍內的氧化劑濃度增加可以促進右旋糖酐與鐵的螯合能力，用NaClO3/NaBr （DOB）氧化右旋糖酐對鐵具有良好的螯合能力，DOBIC-鐵絡合物有望成為一種良好的補鐵劑或強化鐵的食品添加劑。

目前，研究領域中存在多種多糖鐵復合物，如黃芪多糖鐵、當歸多糖鐵[28]等。黃芪多糖鐵由于資源豐富，副作用小而受到廣泛關注。黃芪多糖鐵可以改善缺鐵性貧血小鼠的狀況[29]。安同偉等[30]報道，適宜劑量的黃芪多糖鐵具有促進造血功能和防止仔豬貧血的作用。在飼料中添加黃芪多糖鐵調節(jié)鐵含量可以得到高鐵蛋，并且雞蛋中鐵的含量明顯增加[31]，黃芪多糖鐵可以作為畜牧業(yè)及臨床應用的多功能補鐵劑[32]。此外，木耳多糖可以作為鐵的配體促進其在消化系統(tǒng)中的吸收，黑木耳多糖鐵復合物具有減少鐵超載引起的副作用和氧化應激的優(yōu)點，可以作為工業(yè)加工中補充鐵的營養(yǎng)強化劑，并有助于治療缺鐵性貧血[33]。另外桑多糖也可用于制備具有良好抗氧化活性的補鐵劑桑葚多糖鐵螯合物[34]。Huang等[35]研究表明，半乳甘露聚糖具有抗癌和抗氧化活性，可以為治療和預防缺鐵性貧血開辟一條新的創(chuàng)新途徑。灰樹花多糖鐵具有較高的免疫保護活性和補體固定活性，有望開發(fā)成為一種具有良好活性的新型綜合補鐵劑[36]。

海洋植物藻類是目前國內外補鐵劑研究的熱點方向之一，比如從藻類中提取的硫酸多糖[37]、腸豆多糖[38]、烏爾萬多糖[39]等活性物質，具有免疫調節(jié)、抗腫瘤等多種藥理活性，擁有開發(fā)為補鐵劑的潛能。

盡管多糖賦予多糖鐵多種生物活性功能，但是由于多糖的類型復雜且結構多樣，這也不同程度地影響了多糖鐵的結構及藥效[40]，因此在未來的研究中，應注意多糖的類型、結構及多糖鐵有效性和安全性等問題，提高體內多糖鐵復合物的鐵吸收率[41]。目前，關于多糖鐵的研究大多集中在基礎理論上，規(guī)模化應用的研究報道不多。作為治療缺鐵性貧血的補鐵劑，多糖鐵復合物比傳統(tǒng)補鐵劑昂貴，因此應進行更多的研究以尋找成本低、安全高效的多糖鐵復合物[42]。

4.2 蛋白鐵

蛋白肽螯合鐵是國內外迅速發(fā)展的新型補鐵劑，它通過鐵離子與小分子肽或短肽物質的配位反應形成。由于其中的鐵元素接近于天然形態(tài)，因此具有化學穩(wěn)定性好、生物學效價高、易消化吸收的優(yōu)點，是一種理想的新型飼料補鐵劑[4]。馬曉明等[43]研究表明，鱈魚排蛋白肽螯合鐵可以改善大鼠的缺鐵癥狀，有望成為補鐵的新來源。因此，開發(fā)一類具有高吸收利用率、穩(wěn)定性好、低副作用的蛋白肽螯合鐵將具有積極的意義。

4.3 血紅素鐵

血紅素鐵是動物血液中的一種生物態(tài)鐵，可以被人體腸黏膜吸收，具有生物利用度高等優(yōu)點，其吸收率為無機鐵制劑的3倍[44]。飼料添加血紅素鐵可增加斷奶仔豬的生長速度，降低料肉比，改善仔豬腹瀉次數和皮毛外觀[45]，且血紅素鐵能夠提高蛋黃的鐵含量、蛋雞的生產性能、抗體水平等[46]。Churio等[47]研究表明，仔豬體內的血紅素鐵比非血紅素具有更大的生物利用度，血紅素鐵可以增強仔豬對非血紅素鐵的腸道吸收。目前，制備的血紅素鐵純度相對較低，要提升純化工藝。

5 展望

補鐵劑在畜牧業(yè)中的研究和應用已得到長足的發(fā)展，但是各種補鐵劑在應用中仍然存在一些問題。針對補鐵劑的吸收率等基本問題，可以采用各種方法控制腸部位中鐵離子最大釋放，避免藥物在胃中產生劇烈刺激，從而降低副作用并提高生物利用度。如膠囊技術可以改善口服補鐵劑的口感問題，包封技術可以提高鐵的生物利用度，微囊化技術可防止補鐵劑的氧化。大多數的新型補鐵劑，例如大分子鐵螯合物和納米鐵補充劑，都以分子形式直接被吸收，不僅可以避免腸胃道上游離鐵離子的刺激，還可以提高鐵的生物利用度，作為補鐵劑具有廣闊的應用前景。新型補鐵劑的開發(fā)和補鐵劑吸收率的提高可能是未來研究的重點之一，通過加強補鐵劑生產工藝的改進，可生產出經濟、高效、安全的產品，更好地滿足畜牧業(yè)發(fā)展的需求。

參考文獻

[1] 江國托，劉艷，單春喬，等.提高母豬及仔豬生產性能的肽螯合鐵復合制劑： CN201810465160.1[P].2018-10-16.

[2] 李致寶，韋少平，許朝芳，等.補鐵劑在畜牧業(yè)上的應用研究進展[J].安徽農業(yè)科學，2014，42（12）：3583-3584.

[3] TANG M M，WANG D F，HOU Y F，et al.Preparation，characterization，bioavailability in vitro and in vivo of tea polysaccharides-iron complex[J].European food research and technology，2013，236（2）：341-350.

[4] 陳石良.一種適合反芻動物的蛋白肽鐵螯合物的制備方法： CN201811225654.9[P].2020-04-28.

[5] SVOBODA M，DRABEK J，KREJCI J，et al.Impairment of the peripheral lymphoid compartment in iron-deficient piglets[J].Journal of veterinary medicine：Series B，2004，51（5）：231-237.

[6] 方升林.過量鐵對機體損傷效應及其誘導細胞死亡的機制研究[D].杭州：浙江大學，2018.

[7] CLARK G H，CLARK M A.Amino acid chelate for the effective supplementation of calcium，magnesium and potassium in the human diet：US20000660048[P].2003-06-24.

[8] 胡喬遷.酶解芝麻蛋白肽及其亞鐵螯合物的制備與特性[D].揚州：揚州大學，2019.

[9] 陳輝.血紅素鐵在食品工業(yè)和畜牧業(yè)中的應用[J].當代畜牧，2013（9）：37-38.

[10] 張燁，薛夢霞，周鵬，等.鐵在畜禽養(yǎng)殖中的應用研究進展[J].飼料與畜牧（新飼料），2015（2）：56-57.

[11] 羅鵬.以先進標準《飼料添加劑? 富馬酸亞鐵》引領產品質量提升[C]// 市場踐行標準化——第十一屆中國標準化論壇論文集.北京：中國標準化協(xié)會，2014.

[12] 毛宇，陳博，顧寧.口服補鐵劑的研發(fā)現狀與發(fā)展趨勢[J].藥學研究，2017，36（11）：621-626.

[13] WANG K P，CHEN Z X，ZHANG Y，et al.Molecular weight and proposed structure of the Angelica sinensis polysaccharide-iron complex[J].Chinese journal of chemistry，2008，26（6）：1068-1074.

[14] WANG P P，ZHANG Y，DAI L Q，et al.Effect of Angelica sinensis polysaccharide-iron complex on iron deficiency anemia in rats[J].Chinese journal of integrative medicine，2007，13（4）：297-300.

[15] 王方海，趙維，陳建芳，等.補鐵劑研究進展[J].藥學進展，2016，40（9）：680-688.

[16] 李華慧.三種補鐵劑對哺乳仔豬的生長性能和血液生化指標影響的研究[D].南寧：廣西大學，2011.

[17] 鄧菲，孫曉蒙，徐帆，等.不同鐵源對斷奶仔豬生長性能及血液指標的影響[J].中國動物保健，2020，22（1）：45-46.

[18] 張文飛，廖志超，管武太，等.甘氨酸亞鐵對斷奶仔豬生長性能、鐵表觀消化率及血清鐵相關指標的影響[J].動物營養(yǎng)學報，2017，29（6）：2071-2077.

[19] 趙冬琴，王梁，郝金鵬，等.飼喂母豬不同類型和水平的有機鐵對仔豬生長和貧血狀態(tài)的影響[J].中國飼料，2019（5）：58-61.

[20] CHI Y Z，LI Y P，ZHANG G L，et al.Effect of extraction techniques on properties of polysaccharides from Enteromorpha prolifera and their applicability in iron chelation[J].Carbohydrate polymers，2018，181：616-623.

[21] 林羽，舒緒剛，付志歡.淺析食品及飼料中各類補鐵劑[J].糧食與飼料工業(yè)，2018（7）：49-53.

[22] GAO X，QU H，GAO Z L，et al.Protective effects of Ulva pertusa polysaccharide and polysaccharide iron （Ⅲ） complex on cyclophosphamide induced immunosuppression in mice[J].International journal of biological macromolecules，2019，133：911-919.

[23] ZHANG Z S，WANG X M，HAN Z P，et al.Physicochemical properties and inhibition effect on iron deficiency anemia of a novel polysaccharide-iron complex （LPPC）[J].Bioorganic & medicinal chemistry letters，2012，22（1）：489-492.

[24] POWERS J M，BUCHANAN G R，ADIX L，et al.Effect of low-dose ferrous sulfate vs iron polysaccharide complex on hemoglobin concentration in young children with nutritional iron-deficiency anemia：A randomized clinical trial[J].Journal of the American medical association，2017，317（22）：2297-2304.

[25] MACDOUGALL I C，GEISSER P.Use of intravenous iron supplementation in chronic kidney disease：An update[J].Iranian journal of kidney diseases，2013，7（1）：9-22.

[26] FAICH G，STROBOS J.Sodium ferric gluconate complex in sucrose： Safer intravenous iron therapy than iron dextrans[J].American journal of kidney diseases，1999，33（3）：464-470.

[27] WU H，SHANG-GUAN D C，LU Q M，et al.Oxidation of dextran using H2O2 and NaClO/NaBr and their applicability in iron chelation[J].International journal of biological macromolecules，2020，144：615-623.

[28] JIN L M，GUO F N，JIANG A L，et al.Preparation and antioxidant activity of Lycium barbarum polysaccharide iron complex[C]//Proceedings of the 3rd international conference on advances in energy and environmental science 2015.Paris，France：Atlantis Press，2015：946-949.

[29] 陳慶忠，安同偉，曹桂敏，等.黃芪多糖鐵對小白鼠缺鐵性貧血的藥效學研究[J].中國獸藥雜志，2011，45（2）：6-8，22.

[30] 安同偉，陳慶忠，程乃尚，等.黃芪多糖鐵對仔豬生長性能和貧血癥影響的研究[J].上海畜牧獸醫(yī)通訊，2011（3）：8-9.

[31] 周貞兵，何春玫，陸福燕，等.日糧中添加黃芪多糖鐵絡合物對蛋雞生產性能及蛋品質的影響[J].廣東農業(yè)科學，2012，39（18）：141-143.

[32] JIA N，QIAO H R，ZHU W，et al.Antioxidant，immunomodulatory，oxidative stress inhibitory and iron supplementation effect of Astragalus membranaceus polysaccharide-iron （Ⅲ） complex on iron-deficiency anemia mouse model[J].International journal of biological macromolecules，2019，132：213-221.

[33] LIU T，LIU T T，LIU H C，et al.Preparation and characterization of a novel polysaccharide-iron（Ⅲ） complex in Auricularia auricula potentially used as an iron supplement[J].Biomed research international，2019，2019：1-14.

[34] ZHANG J Q，CHEN C，FU X.Fructus mori L.Polysaccharide-iron chelates formed by self-embedding with iron（Ⅲ） as the core exhibit good antioxidant activity[J].Food & function，2019，10（6）：3150-3160.

[35] HUANG C X，TAO Y H，LI M，et al.Synthesis and characterization of an antioxidative galactomannan-iron（Ⅲ） complex from Sesbania seed[J].Polymers，2018，11（1）：1-13.

[36] XU L，MENG Y B，LIU Y，et al.A novel iron supplements preparation from Grifola frondosa polysaccharide and assessment of antioxidant，lymphocyte proliferation and complement fixing activities[J].International journal of biological macromolecules，2018，108：1148-1157.

[37] XIAN H，WANG P，JING H，et al.Comparative study of components and anti-oxidative effects between sulfated polysaccharide and its iron complex[J].International journal of biological macromolecules，2018，118（PtA）：1303-1309.

[38] CUI J F，LI Y P，YU P，et al.A novel low molecular weight Enteromorpha polysaccharide-iron （Ⅲ） complex and its effect on rats with iron deficiency anemia （IDA）[J].International journal of biological macromolecules，2018，108：412-418.

[39] SHI J M，CHENG C L，ZHAO H T，et al.In vivo anti-radiation activities of the Ulva pertusa polysaccharides and polysaccharide-iron（III） complex[J].International journal of biological macromolecules，2013，60：341-346.

[40] 劉鵬程.一種治療缺鐵性貧血藥物的合成研究[D].青島：青島科技大學，2017.

[41] 景永帥，張瑞娟，吳蘭芳，等.多糖鐵復合物的結構特征和生理活性研究進展[J].食品研究與開發(fā)，2019，40（22）：203-208.

[42] 董亞茹，陳貴堂.多糖鐵復合物研究進展[J].食品安全質量檢測學報，2015，6（8）：2890-2895.

[43] 馬曉明，劉楚怡，宋文山，等.鱈魚排蛋白肽螯合鐵改善大鼠鐵營養(yǎng)狀況的效果評價[C]//中國食品科學技術學會第十五屆年會論文摘要集.北京：中國食品科學技術學會，2018.

[44] 朱媛媛，莊紅，張婷，等.血紅素鐵研究進展[J].肉類研究，2010，24（5）：18-23.

[45] 高冬余，王留香，于偉，等.血紅素鐵對斷奶仔豬生長性能和血液指標的影響[J].飼料工業(yè)，2012，33（13）：24-26.

[46] 江國永，于偉，潘勇，等.血紅素鐵對仔豬生長性能和血液指標的影響[J].飼料與畜牧，2012（6）：42-44.

[47] CHURIO O，DURN E，GUZMN-PINO S A，et al.Use of encapsulation technology to improve the efficiency of an iron oral supplement to prevent anemia in suckling pigs[J].Animals，2019，9：1-9.