氨基酸微量元素螯合物

微量元素的生物利用率



1.生物利用率（生物效价）：指摄入的微量元素被吸 收、被运输到其起作用的位置，并转变为生理活性形 式的部分。 生物利用率不仅意味着吸收，也含有该矿物质微量元 素作为一种特定功能的利用。 2.不同形式的微量元素生物利用率不同.
举例：小肽铁和硫酸亚铁 小肽铁，以整体形式（分子量小于800）自由地透过成熟胎盘，发 挥作用。 硫酸亚铁，经过主动吸收途径进入血液，结合到运铁蛋白（分子 量86000），被胎盘大量“滤过”。
玉米、豆粕
氨基酸 氨基酸
206
100 117
资料来源：Baker，D.H（1992）Univ. Illinois
微量元素氨基酸螯合物的作用特点

1、防止不溶性物质的形成。 2、减少拮抗及其他破坏作用。 3、独特的吸收方式提高吸收率。 4、提高微量元素的利用率。 5、双重营养作用和抗病抗应激作用。 6、毒副作用小，适口性好。
鸡喂以纯合日粮和实用日粮测定锌补充物中锌的相对生物利用率 锌 源 日粮类型 大豆分离蛋白 大豆分离蛋白 大豆分离蛋白 玉米、豆粕 玉米、豆粕 相对生物利用率 100 44 177 100 61
ZnSO4.H2O(标准) ZnO Zn-Met ZnSO4.H2O(标准) ZnO
Zn-Met
ZnSO4.H2O(标准) Zn-Met
有机微量元素的添加剂量、与无机微量元素合用与否及其搭配比 例等使用方法是影响有机微量元素使用效果的重要因素之一。

3、另外，饲粮营养水平、畜禽生产水平及健康状况等 都有影响作用。
普通金属离子的吸收机制





最近研究发现需要内源性溶解配位体和肠粘膜同时存在相应配位 体，前者防止阳离子如铁、铜和锌氢氧化物的形成，后者允许一 些毒性和必需金属的特异吸收（膜相关配位体是大量的糖蛋白粘 液素（胃胆铁质）。整个胃肠道都分泌粘液素，形成粘液附着的 凝胶状层和溶解腔。 胃肠道粘液素对金属的亲和性为M3+>M2+>M+,并且键合可以在 粘液素上多处发生,因为分子包括硫基(硫酸粘液素)和碳基(stalc粘 液素). Zn在粘液素上有两个PH值依赖性键合位点,并且在其他金属也如 此.在这样一个复杂的键合系统中,显然存在着不同金属为粘液素的 竞争和粘液素与不同配位体对金属的竞争. 在粘膜附着的粘液层,金属与粘液键会遵循M3+>M2+>M+的模式, 而金属吸收的模式是M+>M2+>M3+.因此,粘液层充当过滤器在调 控金属的吸收、键合强度和通过粘膜附着的粘液层。 胃肠道中微量元素的吸收受许多因素影响，包括抑制肠腔羟基多 聚物形成的程度、金属配位体交换频率和通过粘膜附着的粘液层 的速率。
2、微量元素氨基酸螯合物按不同组织和酶系统对某种 氨基酸需要的比例和数量的不同，把微量元素直接运 输到各特定的靶组织和酶系统中，通过酶和组织的作 用释放出微量元素，以满足机体的需要。

双重营养作用与抗病和抗应激作用

1、可以同时摄入微量元素和氨基酸。 2、具有增强杀菌能力、提高免疫应答反应、促进细胞 和体液免疫力的功效。 3、对某些肠炎、皮炎、痢疾和贫血有治疗作用。 4、增强体内酶的活性，提高蛋白质、脂肪和维生素的 利用率。 5、具有良好的抗应激功能。 6、降低乳汁中体细胞数和提高繁殖力的功效。

真正的矿物元素螯合物结构

NH2 R——C COOH
M
COOH C——R NH2
矿物元素蛋白盐的基本结构




NH C——R OOC NH R——C COOH
COOH
M
C——R NH2
螯合稳定常数
最好的离子运载体（配位体）是一种螯合稳定常数中 等而不是非常稳定的。配位体稳定常数很高的螯合物 不能有效地释放其金属离子。 无论哪一种金属离子螯合物，以氨基酸为配位体的螯 合物，稳定常数通常都在4-15之间(如赖氨酸铁为4.5， 蛋氨酸铁为6.7)，既有利于与金属元素结合成螯合物被 运输，需要时又能有效地从螯合物（配位体）中释放 出来。 胃肠道PH值对金属复合物的稳定性和溶解性的影响较 大。

微量元素氨基酸螯合物的概念
由某种可溶性金属盐中的一个金属元素离子(来自化学 元素周期表第一过渡元素系列Cr、Mn、Fe、Co、Ni、 Cu、Zn)同氨基酸按一定的摩尔比以共价键结合而成， 水解氨基酸的平均分子量必须为150左右，生成的螯合 物分子量不得超过800。 微量元素氨基酸螯合物不仅可以由单个氨基酸与某个 金属元素螯合成单项螯合物，也可以由复合氨基酸 （水解蛋白质）或几种金属元素组成复合物。 由于金属离子的配位数不同，螯合物中金属离子与螯 合物的摩尔比可以是1:1-1:3，反应的温度、时间、溶 液的PH、反应物摩尔比都有可能影响上述比例。
有机微量元素在蛋鸡生产中的应用
单位:%
微量元素形式 产蛋率 均蛋重 耗料量 饲料效率 经济效益 资料来源
复合络合物 蛋氨酸螯合物 复合络合物 +3.78 +4.21 +12.8 无影响 无影响 +7.13 +0.55 +2.08 -4.22 +3.22 +2.24 +26.2 +15.11 +2.2 祝国强1999 张洪杰2000 孙德成1995

微量元素氨基酸螯合物生物效价高

1、无机盐和简单的有机盐被动物摄入后，必须借助于 辅酶的作用，与氨基酸或其它物质形成螯合物后，才 能被动物机体吸收，吸收后金属元素在血液中与某些 蛋白结合，被运输到机体所需部位才发生功效。

2、氨基酸螯合物是机体吸收金属离子的主要形式，又 是动物体内合成蛋白过程的中间物质。因此不仅吸收 快，而且可以减少许多生化过程，节约体能消耗，因 此具有较高的生物学效价。 设硫酸亚铁为100%，赖氨酸螯合铁101.73%-148.31% （124.3%），甘氨酸螯合铁为102.75%-147.71% （118.5%）。
添加方式


1、氨基酸螯合物取代无机盐添加剂。
提高饲料成本，但提高饲料效率。


2、以预处理后的无机盐为基础，把氨基酸螯 合物作为补充。
发挥两种添加剂的优势，兼顾生产成本与饲养效果。
氨基酸螯合物饲用效果

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1、提高畜禽生长性能。 促进生长，提高饲料利用率。 2、降低仔猪死亡率，预防哺乳仔猪缺铁性贫血。 3、提高母猪繁殖性能。 改善母猪体况，降低母猪淘汰率。 4、改善肉猪肤色和毛况。 5、改善畜禽体质，增强抗病力。 6、替代高铜、高锌，利于环境保护。 （100mg/kg赖氨酸螯合铜，250mg/kg蛋氨酸螯合锌） 7、改善畜禽肉质。
防止不溶性物质的形成

1、防止金属离子在消化道内与胃酸作用形成 不溶性化合物。 2、避免与饲料中某些成分如植酸、草酸、磷 酸根离子结合生成难以吸收的不溶性盐。 3、防止与饲料中添加的四环素类等药物形成 难以利用的螯合物。 4、能够阻止消化道中不溶性胶体的吸附作用。
减少拮抗及其破坏作用
螯合物、络合物和蛋白盐的区别
络合物（Complex）：由金属离子和配位体相互作用 而形成的产物。 螯合物（Chelate）：一个或多个基团与一个金属离子 的配位反应所形成的环状结构。 因此所有的螯合物是络合物，但不是所有的络合物都 是螯合物，只有具有环状结构的络合物是螯合物。 蛋白盐（Proteinate）：由金属离子与氨基酸和（或） 小肽结合形成开放的结构。 并不是所有矿物元素蛋白盐都是螯合物。
有机微量元素在肉用畜禽中的应用
试验动物 生长猪 乳猪 生长肥育猪 断奶仔猪 微量元素形式 添加量 日增重 饲料效率 资料来源 蛋氨酸螯合铁 100mg/kg +9.56% +7.09% 占海昱1999 复合络合物 中国标准 +7.41% +5.13% 朱建平1997 赖氨酸螯合物 中国标准 +6.40% +7.00% 韩友文2000 无机+有机 Cu:50/100L +7.91% +6.40% 覃以智2000 Zn:140/40M Fe:50/75G 断奶仔猪 无机+有机 Cu:100L +14.37% +7.07% 李树民 2001 Zn:60/40M Fe:70/30G 肥育猪 蛋氨酸螯合锌 +8.80% +5.90% Zinpro1990 AA肉仔鸡 蛋氨酸螯合锌 40mg/kg +2.22% 周长征1999 0-28d肉仔鸡 蛋氨酸螯合锰 60mg/kg +7.60% +8.28% 索爱萍1998 肉兔 蛋氨酸螯合锌 50mg/kg +28.00% +10.88% 黄玉德1995

微量元素氨基酸螯合物的化学结构



1.分子中阳离子与给电子的氨基氮形成配位键同时又与 给电子体的羰基中的氧形成离子键,构成环状结构.如五 员或六员环, 2.螯合物分子总的电荷为零.分子结构化学性质稳定,不 与其他物质发生化学反应,而且在动物体内环境下溶解 性很好,又不会被分解,这种螯合物容易透过小肠粘膜很 好地吸收. 3.分子电中性,在肠道中不经历相反电荷的作用过程,不 会形成阻力和沉积现象,因此生物利用率较高.
微量元素氨基酸螯合物
微量元素添加剂的发展



经历三个阶段； 第一代：无机盐类，常用的有硫酸亚铁、硫酸锌、氧 化锌、硫酸铜等。
由于价格低，对饲料成本影响不大，因此仍得到广泛的应用。


第二代：简单的有机酸盐类，如柠檬酸亚铁、富马酸 铁等。 第三代；氨基酸微量元素螯合物。
无机盐的结构

1.在无机盐分子中,仅为阳离子与阴离子由静电形成的 离子键,这种结构不够稳定,容易解离,易于其他物质发生 化学反应,生成难溶性化合物,不易被吸收. 2.无机离子所带的正电荷,很难通过富含有负电荷的肠 壁内膜,而容易在体内形成阴力,最后形成沉积随粪便排 出体外.
7
5 6 16 4.5 7 12.5 5
5
4 4 14 4.5 6 15.5 5
4
4
3 13.6 4 6 4 4 9 3
微量元素氨基酸螯合物的吸收机制


螯合物的吸收是借助肽或氨基酸的吸收途径.(避免不同 矿物质之间的吸收竞争).位于5元环和6元环螯合物中心 的金属元素可以通过小肠绒毛刷状缘，以氨基酸或肽 的形式被吸收。金属离子以共价键和离子键与氨基酸 的配位体键合，被保护在复合物的核心，免遭一些理 化因子的攻击，而且金属螯合物从肠粘膜吸收，使得 所携带的金属更有效的吸收，金属螯合物以整体的形 式穿过粘膜细胞膜、粘膜细胞和基底细胞膜进入血浆。 游离氨基酸的吸收是一个主要依靠钠泵的主动转运过 程，小肽吸收是一个主要依靠H+或Ca2+浓度电导而进 行的消耗能量的转运过程，而两种吸收机制是互相独 立的。
微量元素的吸收机制


1.细胞膜的结构.
细胞膜是由蛋白质和类脂组成，是细胞内外环境的天然屏障。


2.微量元素的吸收.
微量元素穿过细胞膜需要一种载体分子把金属阳离子包围起来呈 螯合形式,在细胞膜外形成一种有机的脂溶性表面。适合的配位体 可为阳离子提供这种“有机外壳”，使阳离子可以在空隙中穿过 细胞膜。 位于具有五员环或六员环螯合中心的金属元素可以通过小肠绒毛 的刷状缘，而且所有螯合物都可以氨基酸或肽的形式被吸收 （Found 1974）。

一些普通螯合物的稳定常数

（在20oC水中，配位体与金属离子比为1:1） 配位体
甘氨酸
半胱氨酸
Cu++
8.5
Zn++
5
10
Co++
5
Fe++
4
6
Mn++
3
4
Mg++
2
4
组氨酸
组胺 乙二胺 EDTA 草酸 水杨酸 柠檬酸 四环素
10.5
10 11 19 6 11 14.2 8
7
5 6 16 5 7 11.4 5
影响有机微量元素应用效果的因素


1、有机微量元素的产品质量
主要指有机微量元素的螯合率和螯合强度。尚无统一的、可靠的 方法检测。简单方法：将样品中加入去离子水，用多孔布氏漏斗 过滤后，测定原样、滤液和滤渣中金属元素和粗蛋白质的含量， 其次利用相应的离子选择电极测定滤液中的游离金属离子的含量。


2、有机微量元素的使用方法

无机微量元素的特点


1.对有效营养有破坏作用 化学性质不稳定.如与脂类、蛋白质、纤维、草酸、氧化物和维生素反 应,变成不被吸收的型态. 2.存在化学拮抗作用
与其他矿物质和磷酸盐、植酸盐的相互作用的影响。




3.影响胃肠内PH值和酸碱平衡 4.有特殊气味影响适口性 5.毒性大. 在饲料中添加量必须严格控制在限制量之内.无机盐的微量元素生 物利用率低,总的低于20%. 6.大剂量的添加无机微量元素污染环境

1、有效抑制矿物质元素的相互拮抗作用（Cu 与Mo，Fe与Zn）。 2、减少金属离子氧化还原反应对维生素的破 坏。 3、形成缓冲体系，减少对胃肠内PH值和酸碱 平衡的影响，减少对机体产生的不良刺激作用。
独特的吸收方式提高吸收和利用率

1、微量元素氨基酸螯合物中的微量元素在体内的吸收、 代谢完全由与之螯合的氨基酸、肽决定。