肖俊武 彭紅星 倪自利 朱年華

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，江西南昌 330045；2.長(zhǎng)沙興嘉生物工程有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410001）

鋅是動(dòng)物體內(nèi)必需的微量元素，在體內(nèi)有300多種酶含有鋅或與鋅有關(guān)，鋅還參與DNA、RNA和染色體的結(jié)構(gòu)與功能作用。缺鋅會(huì)引起機(jī)體代謝紊亂，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成受損，影響動(dòng)物生長(zhǎng)和正常生理功能。不同鋅源對(duì)鋅的吸收利用率和動(dòng)物使用效果存在較大差異，如無機(jī)形式鋅易受胃腸環(huán)境、日糧組成等很多因素的影響，研究以低劑量的有機(jī)鋅替代高劑量無機(jī)鋅對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)和生理功能及環(huán)境保護(hù)有重要的意義。

1 有機(jī)微量元素的定義和有機(jī)鋅的形式

按美國(guó)飼料管理官員協(xié)會(huì)(AAFCO)對(duì)有機(jī)微量元素的定義分為5類：①金屬離子與某種或幾種氨基酸形成的氨基酸絡(luò)合物；②由金屬離子與一種特定氨基酸形成的氨基酸絡(luò)合物，如賴氨酸鋅；③金屬離子與氨基酸按一定比例以共價(jià)鍵結(jié)合而成的金屬氨基酸螯合物；④由金屬離子與多糖形成的金屬多糖絡(luò)合物；⑤由金屬離子與水解蛋白螯合而成的金屬蛋白鹽(AAFCO，1989)。

目前，微量元素添加劑市場(chǎng)所使用的有機(jī)鋅產(chǎn)品主要為鋅與不同配位體形成絡(luò)合鋅或螯合鋅。有機(jī)鋅微量元素添加劑主要有有機(jī)酸鋅鹽（如乳酸鋅、葡萄糖酸鋅）、氨基酸螯合鋅（如羥基蛋氨酸鋅、蛋氨酸鋅和甘氨酸鋅）和蛋白鋅。

2 有機(jī)鋅在動(dòng)物體內(nèi)的吸收機(jī)理

有機(jī)鋅（絡(luò)合鋅或螯合鋅）對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生效應(yīng)的作用機(jī)制尚不明確，其吸收機(jī)制也眾說紛紜，目前認(rèn)可的吸收機(jī)理有兩種：一是有機(jī)鋅在胃腸道環(huán)境中穩(wěn)定，可防止其與日糧中其他成分（如植酸等）形成絡(luò)合物，從而更易到達(dá)小腸的絨毛刷狀緣并在吸收位點(diǎn)發(fā)生水解，其中金屬離子直接吸收進(jìn)入腸上皮細(xì)胞，使微量元素吸收量增加；另一觀點(diǎn)認(rèn)為，金屬氨基酸螯合物直接進(jìn)入血漿（類似于二肽的形式完整吸收），而不經(jīng)過離子通道，減少離子間拮抗，因而螯合鋅比無機(jī)鋅更易于吸收（Ashmead,1993）。

也有觀點(diǎn)認(rèn)為，有機(jī)鋅在消化道內(nèi)和動(dòng)物體內(nèi)無論其存在狀態(tài)、吸收方式、組織代謝方面都不同于無機(jī)鋅，而發(fā)揮其特有的生物學(xué)功能。認(rèn)為無機(jī)鹽鋅在體內(nèi)發(fā)揮作用的是鋅的有機(jī)物或螯合物，而不是游離的無機(jī)鋅離子，有機(jī)鋅可能以原形式吸收運(yùn)輸?shù)侥繕?biāo)組織發(fā)揮作用（Power等，2000）。因此，鋅的吸收形式比吸收數(shù)量更為重要，有機(jī)鋅可能是與無機(jī)鋅進(jìn)入體內(nèi)不同的代謝池，因而一定的絡(luò)合鋅或螯合鋅會(huì)刺激動(dòng)物一定的生物反應(yīng)過程。

Miles等（1999）把有機(jī)微量元素螯合物的可能優(yōu)勢(shì)總結(jié)為：①螯合物的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可防止微量元素在胃腸道發(fā)生不必要的化學(xué)反應(yīng)；②有機(jī)螯合物極易完整地通過小腸細(xì)胞壁進(jìn)入血液；③可減少和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的相互影響而增加主動(dòng)吸收；④有機(jī)螯合物的吸收路徑可能與無機(jī)微量元素吸收不同；⑤有機(jī)螯合物中的微量元素可互相促進(jìn)吸收；⑥螯合物攜帶負(fù)電荷可以更有效地促進(jìn)吸收；⑦有機(jī)螯合物可增加其在細(xì)胞膜周圍的溶解性和運(yùn)動(dòng)性；⑧增加金屬離子在低pH值下的穩(wěn)定性；⑨可能通過氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)而吸收。

因此，理論上說有機(jī)鋅以更接近于動(dòng)物體內(nèi)的作用形式而吸收，其生物學(xué)效價(jià)高于無機(jī)鋅。

3 有機(jī)鋅源質(zhì)量與效果的評(píng)價(jià)方法

到目前為止，關(guān)于有機(jī)鋅源產(chǎn)品的質(zhì)量尚無很有效的評(píng)價(jià)方法，我國(guó)尚未出臺(tái)相關(guān)的檢測(cè)和質(zhì)量判定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)的AOAC(美國(guó)正式分析化學(xué)協(xié)會(huì))和AAFCO（美國(guó)飼料管理官員協(xié)會(huì)）也沒有提供鑒別有機(jī)微量元素產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)方法。但近年來國(guó)內(nèi)外科學(xué)家對(duì)有機(jī)鋅的評(píng)價(jià)方法做了大量的工作，并取得一定的進(jìn)展。

3.1 體外評(píng)價(jià)方法

通過實(shí)驗(yàn)室手段進(jìn)行有機(jī)微量元素質(zhì)量評(píng)定的方法很多,但都有其局限性或不足，包括溶解度法、紅外光譜、核磁共振以及x-射線衍射法、凝膠過濾色譜法等,目前有機(jī)鋅的測(cè)定指標(biāo)主要是螯合率和螯合強(qiáng)度的測(cè)定。

3.1.1 溶解度法

溶解度法是早期判定有機(jī)微量元素產(chǎn)品質(zhì)量的一種參考方法，將有機(jī)微量元素樣品溶于去離子水中，經(jīng)過過濾，分析濾液和不溶性殘?jiān)形⒘吭睾陀袡C(jī)物（蛋白質(zhì)）含量，從而計(jì)算出有機(jī)微量元素化合物中金屬離子與有機(jī)物結(jié)合的比例。溶解度法是一種比較簡(jiǎn)單、直接的方法，可能對(duì)區(qū)別無機(jī)微量元素化合物（如硫酸鹽）的差別有一定意義，但對(duì)溶解于水的有機(jī)微量元素化合物及其是否產(chǎn)生生物學(xué)性能的解釋意義不大(Johnson等，1998)。

3.1.2 紅外光譜法

當(dāng)被測(cè)物質(zhì)用一束連續(xù)波長(zhǎng)紅外光(5～25 μm)照射時(shí)，其物質(zhì)分子吸收紅外光能轉(zhuǎn)變?yōu)檎駝?dòng)能量和轉(zhuǎn)動(dòng)能量，分子內(nèi)不同基團(tuán)在不同波長(zhǎng)產(chǎn)生不同波峰，形成紅外光譜圖。根據(jù)峰數(shù)、峰位、峰形可判斷有機(jī)物結(jié)構(gòu)。如金屬元素與有機(jī)物形成螯合物后，其峰形將產(chǎn)生改變。圖1為羥基蛋氨酸鋅與羥基蛋氨酸紅外光譜圖的比較。

3.1.3 有機(jī)鋅源的螯合率的測(cè)定

作為使用者而言，首先關(guān)注的是有機(jī)鋅產(chǎn)品中鋅是否與其配位體結(jié)合，即金屬元素的螯合率問題，采用紅外光譜法可檢測(cè)出，只能作為定性檢測(cè)，尚不能達(dá)到定量檢測(cè)。目前可用采用凝膠過濾色譜法（GB/T 13080.2—2005）測(cè)定氨基酸有機(jī)微量元素產(chǎn)品中金屬元素的螯合率。

3.1.4 有機(jī)鋅產(chǎn)品螯合強(qiáng)度的測(cè)定

有機(jī)微量產(chǎn)品的螯合程度最早可參照Holwerda等(1995)測(cè)定鋅蛋白鹽絡(luò)合強(qiáng)度方法，其主要原理是利用滴汞電極測(cè)定了螯合物配位體產(chǎn)生金屬離子的電位變化（Skoog等，1963)。Holwerda 等(1995、1997)用這種方法測(cè)定了銅、鋅和錳蛋白鹽的絡(luò)合強(qiáng)度。梁建光(2006)對(duì)國(guó)內(nèi)外7種有機(jī)鋅源產(chǎn)品的絡(luò)合強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)4種有機(jī)鋅源屬于弱絡(luò)合強(qiáng)度（絡(luò)合強(qiáng)度Qf＜10），1 種屬于中等絡(luò)合強(qiáng)度（Qf為 10～100），2 種屬于強(qiáng)絡(luò)合強(qiáng)度（Qf為100～1 000），通過對(duì)不同絡(luò)合強(qiáng)度有機(jī)鋅源對(duì)奶牛奶產(chǎn)量和奶品質(zhì)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)弱、強(qiáng)絡(luò)合強(qiáng)度有機(jī)鋅源可顯著提高奶牛的產(chǎn)奶量，且強(qiáng)絡(luò)合強(qiáng)度有機(jī)鋅可明顯降低奶中體細(xì)胞數(shù)。黃艷玲（2007）分別用絡(luò)合強(qiáng)度為弱（Zn-AA，Qf為 6）、中等(Zn-ProB，Qf為 30.7)和強(qiáng)(Zn-ProA，Qf為 944.0)絡(luò)合強(qiáng)度的3種有機(jī)鋅源進(jìn)行肉雞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)中等絡(luò)合強(qiáng)度鋅蛋白鹽對(duì)肉仔雞的相對(duì)生物學(xué)利用率最高，弱絡(luò)合強(qiáng)度氨基酸鋅的利用率次之，與無機(jī)硫酸鋅相近，而強(qiáng)絡(luò)合強(qiáng)度的鋅源利用率最低。

3.2 動(dòng)物試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法

動(dòng)物試驗(yàn)效應(yīng)是評(píng)定有機(jī)微量元素產(chǎn)品的最為客觀和有效的方法，但由于動(dòng)物對(duì)微量元素消化吸收的復(fù)雜性和機(jī)體自身的調(diào)控功能，很難找出與鋅元素相關(guān)的敏感指標(biāo)。

3.2.1 利用生產(chǎn)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)

生產(chǎn)性能是早期評(píng)定鋅生物利用率的指標(biāo)，利用動(dòng)物生長(zhǎng)速度(日增重)、料肉比、羽毛生長(zhǎng)、骨骼發(fā)育狀況、腿病發(fā)生率等作為利用率的評(píng)價(jià)指標(biāo)的(Wedekind，1990)。但生產(chǎn)性能指標(biāo)為非特異性指標(biāo)，同時(shí)需要使用純合或半純合飼糧，這樣不僅成本高，且測(cè)定結(jié)果不一定適于天然的實(shí)用飼糧，且在基礎(chǔ)飼糧中該元素含量高時(shí)，對(duì)不同來源間利用率差異的反應(yīng)不敏感。另外，生長(zhǎng)速度評(píng)價(jià)較適用于幼年動(dòng)物。

3.2.2 利用血液和組織鋅含量評(píng)價(jià)

血清(漿)鋅和組織鋅含量（肝臟、胰臟、腎臟、脛骨灰中鋅含量）是醫(yī)學(xué)和動(dòng)物試驗(yàn)中應(yīng)用于反映鋅營(yíng)養(yǎng)狀況的主要指標(biāo)。

動(dòng)物血清（漿）鋅含量測(cè)定簡(jiǎn)便，但靈敏性不高，且特異性不強(qiáng)。血漿鋅的變異較大，且受許多與鋅營(yíng)養(yǎng)無關(guān)因素的影響，不是體內(nèi)鋅狀況評(píng)定的理想指標(biāo)(Wallwork，1987；Wedekind，1990)。

日糧中鋅水平顯著影響肝臟、胰臟、腎臟、脛骨灰中鋅含量，而且這些組織鋅含量在一定范圍內(nèi)與飼糧鋅含量呈線性相關(guān)，因此，這些組織中鋅含量常作為評(píng)定鋅生物學(xué)利用率的重要指標(biāo)，其中以脛骨灰鋅最敏感,其次為肝和腎,脛骨灰鋅含量已被廣泛應(yīng)用于有機(jī)鋅生物學(xué)利用率的研究（Henry等,1987；Wedekidn等,1990）。

3.2.3 利用相關(guān)酶的活性評(píng)價(jià)

鋅元素通過構(gòu)成酶的必需組分或激活因子形式參與動(dòng)物體內(nèi)一系列重要生化反應(yīng),動(dòng)物體內(nèi)有300多種酶與鋅有關(guān)，因而用特異性功能組織中與鋅相關(guān)的關(guān)鍵酶及其相關(guān)指標(biāo)評(píng)價(jià)鋅源的生物學(xué)利用率可能較脛骨灰鋅含量更為客觀。目前，常用于評(píng)價(jià)動(dòng)物體鋅營(yíng)養(yǎng)狀況的酶主要有堿性磷酸酶（AKP）（董曉慧，2001；Hambidge,2003；成廷水，2004）、銅鋅超氧化物歧化酶（CuZnSOD）與 5'-核甘酸酶（5'-NT）（Johanning,1990；黃艷玲，2007）。

3.2.4 利用胰腺組織金屬硫蛋白含量及其基因表達(dá)評(píng)價(jià)不同鋅源

金屬硫蛋白(MT)是肝、胰腺和腸道組織產(chǎn)生的一類小的含半胱氨酸豐富的金屬結(jié)合蛋白，它與鋅和其它一些金屬離子以高親和性結(jié)合。試驗(yàn)表明，組織中MT和MT mRNA的水平與鋅的攝入量成顯著正相關(guān)，故組織中MT和MT mRNA可作為動(dòng)物短期內(nèi)添加鋅水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)（Bremner等，1987；Sandoval等，1992）。黃艷玲(2007)試驗(yàn)表明,雞肝臟MT和MT mRNA水平隨飼糧鋅添加量的增加而直線上升，這表明MT可作為評(píng)價(jià)鋅生物學(xué)利用率的有用指標(biāo)。

4 小結(jié)

有機(jī)鋅對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能和免疫方面的良好改善已得到廣泛認(rèn)可，但對(duì)作用機(jī)理和產(chǎn)品質(zhì)量的有效性評(píng)價(jià)一直困擾營(yíng)養(yǎng)學(xué)家和飼料從業(yè)人員，隨著對(duì)其研究的進(jìn)一步深入和科學(xué)的評(píng)價(jià)方法的探討，將對(duì)有機(jī)微量元素的生產(chǎn)和應(yīng)用具有重要意義。