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微量元素氨基酸螯合物的營(yíng)養(yǎng)作用機(jī)理
微量元素氨基酸螯合物化學(xué)性質(zhì)
微量元素氨基酸螯合物對(duì)飼料有效成分破壞作用小。氨基酸微量元素螯合物因其金屬離子與氨基酸分子通過(guò)配位鍵結(jié)合后,使其分子內(nèi)電荷趨于中性,形成了較穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。配位體與金屬離子間的結(jié)合常數(shù),影響穩(wěn)定性與利用能力,適宜的穩(wěn)定常數(shù)決定其在消化吸收以及在靶組織的釋放、利用能力。在體內(nèi)pH值環(huán)境下,有效地保護(hù)了螯合物中的金屬離子,既有防止與飼料中植酸、磷酸根離子等的結(jié)合作用,又有阻止動(dòng)物消化道中不溶性膠體的吸附作用,從而提高了動(dòng)物機(jī)體對(duì)金屬離子的吸收。微量元素螯合物中的金屬離子在配位體如氨基酸的保護(hù)下,可有效地抵御與其他離子生成難溶的無(wú)機(jī)鹽,緩解礦物質(zhì)間的拮抗競(jìng)爭(zhēng)作用。而氨基酸、肽的微量元素螯合物具有類(lèi)似二肽的結(jié)構(gòu),消減了氨基酸吸收與運(yùn)轉(zhuǎn)的競(jìng)爭(zhēng)。配位體的性質(zhì),提供抗氧化性的功能基因。同時(shí),在體外減輕了金屬離子氧化還原反應(yīng)對(duì)維生素的破壞,從而減少了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失,增強(qiáng)了其吸收利用的程度。微量元素-氨基酸螯合物提高復(fù)合預(yù)混料中維生素的儲(chǔ)存穩(wěn)定性,明顯降低預(yù)混料中維生素?fù)p失率。
微量元素氨基酸吸收利用機(jī)制
無(wú)機(jī)鹽微量元素必須借助輔酶的作用與氨基酸或其他物質(zhì)形成絡(luò)合物后才能被機(jī)體吸收,吸收后金屬元素在血液中與某些蛋白結(jié)合,被運(yùn)輸?shù)綑C(jī)體所需要的部位發(fā)生功效。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,有機(jī)微量元素如鋅在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的吸收代謝與無(wú)機(jī)鹽不同,氨基酸及蛋白螯合物利用肽和氨基酸的吸收機(jī)制,不同于小腸中無(wú)機(jī)鋅的吸收機(jī)制,位于五元或六元環(huán)螯合物中心的金屬可以通過(guò)小腸絨毛刷狀緣,以氨基酸或肽的形式被吸收。研究表明,小肽能被完整地吸收,通過(guò)腸黏膜進(jìn)入血液循環(huán),微量元素利用氨基酸或肽的吸收機(jī)制,可以使吸收和循環(huán)進(jìn)入機(jī)體的效率更高。氨基酸與肽螯合物既是機(jī)體吸收金屬離子的主要形式,又是動(dòng)物體內(nèi)合成蛋白過(guò)程中的中間物質(zhì),因此,而且可以減少許多生化過(guò)程,節(jié)約能量消耗,具有較高的生物學(xué)效價(jià)。
微量元素的代謝受穩(wěn)衡機(jī)制調(diào)控。研究表明,穩(wěn)衡調(diào)控在吸收、尿中排出、向腸腔的分泌、同紅細(xì)胞的交換、從肌肉中釋放幾個(gè)位點(diǎn)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,腸道是微量元素穩(wěn)衡調(diào)控的主要場(chǎng)所,吸收與內(nèi)源分泌是機(jī)體穩(wěn)衡調(diào)控的主要方式。當(dāng)日糧供給水平較低時(shí),吸收增加,排泄減少。排泄主要經(jīng)糞便。糞便中除來(lái)源于日糧中未吸收部分之外,還有相當(dāng)部分來(lái)自于唾液、肝臟、胰臟、腸黏膜細(xì)胞等向腸腔的內(nèi)源分泌。機(jī)體攝入量大時(shí),肝臟、胰臟向小腸分泌的增加,從而使內(nèi)源排出增多,以達(dá)到調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)的平衡。如鋅轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白-1(zinc transporter,ZnT)在十二脂腸和空腸基底膜細(xì)胞中廣泛存在,鋅轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白-1主要位于質(zhì)膜,承載鋅向細(xì)胞外運(yùn)輸?shù)淖饔?,以消除鋅過(guò)量可能導(dǎo)致的潛在毒性。鋅轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白-2在小腸、腎臟、胎盤(pán)、肝臟中表達(dá)較多,其將鋅從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)涵體或溶酶體。鋅轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白-3主要在腦、睪丸中表達(dá),它將胞內(nèi)鋅轉(zhuǎn)運(yùn)入囊泡。鋅轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白-4主要存于乳腺和質(zhì)膜,胞內(nèi)鋅轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入囊泡。在生理?xiàng)l件下,鋅載體的表達(dá)與飼糧鋅濃度有密切的關(guān)系。另外,還有一種(divalent cation transporter,DCT)載體,主要在十二脂腸、空腸、腎、骨髓中表達(dá),其主要功能是作為鋅載體。當(dāng)機(jī)體鋅缺乏時(shí),加強(qiáng)鋅的轉(zhuǎn)運(yùn),從而增加吸收。用半定量RT-PCR法測(cè)定小腸ZnT1、ZnT4、DCT1、。結(jié)果表明,Zn-Met、ZnSO4處理顯著降低ZnT1、ZnT4、DCT1 mRNA表達(dá)量(P<0.05);Zn-Met組ZnT1、DCT1 mRNA表達(dá)量均顯著低于ZnSO4組(P<0.05);兩種鋅處理間ZnT4 mRNA表達(dá)量無(wú)明顯差異(P>0.05),另外肽載體表達(dá)增強(qiáng)。這些結(jié)果表明,氨基酸螯合物吸收更快,使ZnT1、ZnT4及DCT1 mRNA表達(dá)快速下降,減少腸道中鋅的吸收,從而維持鋅的內(nèi)穩(wěn)態(tài);動(dòng)物機(jī)體內(nèi)金屬硫蛋白(metallothionein,MT)合成與日糧微量元素?cái)z入量有關(guān)。禁食或飼喂高鋅的小鼠腸黏膜細(xì)胞中金屬硫蛋白表達(dá)顯著增強(qiáng);但在常規(guī)劑量的鋅條件下,金屬硫蛋白沒(méi)有明顯變化。小腸及肝臟MT-1 mRNA表達(dá)顯示金屬硫蛋白促進(jìn)腸道對(duì)鋅的吸收和在黏膜細(xì)胞中滯留。細(xì)胞內(nèi)游離鋅濃度上升時(shí),細(xì)胞金屬硫蛋白合成增加,其與游離鋅螯合;相反,鋅濃度下降時(shí),金屬硫蛋白合成及穩(wěn)定水平下降,結(jié)合在金屬硫蛋白中的鋅數(shù)量下降。鋅與金屬硫蛋白結(jié)合的生物學(xué)效率受細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)影響。在小鼠肝臟、小腸MT-1 mRNA表達(dá)量,均為Control<ZnSO4<Zn-Met(P<0.05)。蛋氨酸鋅的轉(zhuǎn)運(yùn)效率明顯高于硫酸鋅,兩者轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制可能不同。由于無(wú)機(jī)鹽與氨基酸(肽)螯合物轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制不同,添加兩種微量元素更能夠加速吸收與利用。
微量元素氨基酸螯合物促生長(zhǎng)作用
微量元素氨基酸螯合物具有促生長(zhǎng)作用。微量元素氨基酸螯合物生物學(xué)利用率高于無(wú)機(jī)鋅,能有效促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。飼喂玉米淀粉-酪蛋白半純合基礎(chǔ)日糧,添加硫酸鋅和蛋氨酸鋅日糧,結(jié)果表明,在飼養(yǎng)前期蛋氨酸鋅促長(zhǎng)效果優(yōu)于硫酸鋅(P<0.05)。盡管兩種鋅源對(duì)GH水平、GHR基因表達(dá)無(wú)顯著影響(P>0.05);均能提高肝臟、血清鋅含量及血清AKP活性;蛋氨酸鋅處理組織鋅含量增加幅度略高于硫酸鋅處理(P>0.05)。但Zn-Met顯著提高IGF-I mRNA表達(dá)(P<0.05),從而有效地促進(jìn)小鼠生長(zhǎng)(P<0.05) ?;蛐酒慕Y(jié)果顯示,與硫酸亞鐵相比,蛋氨酸螯合鐵組肝組織珠蛋白與轉(zhuǎn)鐵蛋白合成相關(guān)基因,以及膽固醇、蛋白質(zhì)、ATP、脂肪合成相關(guān)基因明顯上調(diào),表明微量元素氨基酸螯合物通過(guò)調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝影響生長(zhǎng)。
在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用子豬日糧中添加氨基酸微量元素螯合物能促豬生長(zhǎng),提高飼料利用率。給28日齡的斷奶子豬分別飼喂30天氨基酸微量元素螯合物與無(wú)機(jī)鹽日糧,結(jié)果表明,子豬平均日增重提高8.3%,飼料效率提高8.1%。以35日齡斷奶子豬為試驗(yàn)對(duì)象,試驗(yàn)組飼料中添加0.04%的蛋氨酸鐵螯合物,對(duì)照組飼料中不添加蛋氨酸鐵螯合物。經(jīng)過(guò)30天的飼養(yǎng)試驗(yàn),結(jié)果表明:試驗(yàn)組的日增重比對(duì)照組多增重77克,提高了25.4%,差異極顯著(P﹤0.01);試驗(yàn)組的平均采食量比對(duì)照組增加92克,提高了19.5%;試驗(yàn)組的料重比比對(duì)照降低4.5%。在乳豬開(kāi)料分別添加蛋氨酸鐵(100毫克/千克)和硫酸亞鐵2.5克/千克)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),試驗(yàn)組21日齡斷奶平均增重極顯著地高于對(duì)照組(P﹤0.01);試驗(yàn)組育成率比對(duì)照組提高8.3%;試驗(yàn)組的白痢發(fā)病率比對(duì)照組降低13.88%。因此,氨基酸微量元素螯合物更有效地改善斷奶子豬的生產(chǎn)性能,明顯提高哺乳子豬斷奶窩重和斷奶成活率。
生長(zhǎng)育肥豬在肥育豬日糧中添加氨基酸微量元素螯合物,可以提高增重,提高飼料報(bào)酬。研究表明,蛋氨酸鐵組比硫酸亞鐵組生長(zhǎng)豬日增重提高9.56%(P<0.05),采食量提高1.88%(P>0.05),飼料報(bào)酬提高7.09%(P<0.05),血紅蛋白含量提高2.37。以部分螯合物形式的鐵鋅和輕基蛋氨酸鐵分別替代無(wú)機(jī)鹽,平均日增重分別提高2.8%和8.3%,降低料肉比4.1%和13.7%。據(jù)報(bào)道,在日糧中添加氨基酸微量元素螯合物,在不增加采食量的情況下,試驗(yàn)組全期平均日增重較對(duì)照組高6.4%,改善飼料效率6.9%,與對(duì)照組比較差異顯著。使用氨基酸微量元素螯合物的投入產(chǎn)出比為1∶19。 |
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