姚宝强1 徐奎贞2 
（1.山东农业大学动物科技学院，山东 泰安，271018；
2．山东临朐蒋峪兽药站，山东 临朐，262610）
 
摘要：氨基酸微量元素螯合物作为新型饲料添加剂得到推广应用，进一步的研究已是必然趋势。本文对氨基酸微量元素螯合物的营养特性、制备工艺和作用机理作了简要介绍，并叙述了其在畜牧业中的相关应用。
关键词：氨基酸微量元素螯合物；营养特性；制备工艺；作用机理
微量元素是动物营养中必不可少的营养素之一。半个世纪以来，微量元素营养经历了三个发展阶段。最初微量元素是以无机盐的形式被应用（主要是硫酸盐），如硫酸铜、硫酸锌、硫酸锰、硫酸亚铁，以及碘酸钙、亚硒酸钠等。目前中国普遍使用的微量元素添加剂仍然是微量元素的无机盐，也有氧化物，在加工、配合以及动物吸收、利用方面存在较大的缺陷。无机盐类虽然水溶性很好，但在动物消化道内易与饲料中常见的植酸阴离子、草酸阴离子经过动物体内的生化反应形式形成相应的溶解度很小的盐，不易被肠道吸收，生物学效价低。因此，人们开始使用第二代微量元素添加剂-有机酸盐，如柠檬酸亚铁、富马酸、酒石酸、抗坏血酸、肥酸等的亚铁盐，葡萄糖酸锌等，但同样存在生物学利用率低等不足之处。随着饲料科学的发展，第三代微量元素添加剂-氨基酸微量元素螫合物(AATMC)-氨基酸铁、氨基酸铜、氨基酸锰和氨基酸锌等，在20世纪70年代首先由美国ALBICN生物试验室研制成功。我国从20世纪80年代开始对氨基酸微量元素鳌合物进行研究和应用，并取得了较大进展。它的特点是稳定、高效、毒性小，在肠道内易于消化吸收，有利于提高动物生产性能，防治微量元素缺乏症，提高机体免疫力，并且对于饲料中营养组分的利用有益，还兼有氨基酸强化剂的作用。因此研究开发和推广应用氨基酸微量元素螯合物有利于促进中国畜牧、水产养殖和饲料工业的发展。
1 氨基酸微量元素螯合物的概念和种类
1.1 氨基酸微量元素螯合物的概念
美国饲料管理官员协会（AAFEO，1996）正式确定了氨基酸微量元素螯合物的概念：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。
1.2 氨基酸微量元素螯合物的种类
氨基酸微量元素螯合物根据其组成氨基酸是否为单体可分为两大类。
一类是单一氨基酸微量元素螯合物。即由单一种类的氨基酸与单一种类的微量元素通过螯合形成的螯合物，如蛋氨酸与硫酸锌螯合形成的蛋氨酸锌螯合物，甘氨酸与硫酸亚铁螯合形成的甘氨酸亚铁螯合物。这类产品组成固定，稳定性好。
另一类是混合氨基酸或多肽微量元素螯合物。它们是由蛋白质原料水解而来的氨基酸或多肽的混合物与某种微量元素螯合物螯合而成。这类产品的组成不固定、稳定性差，并且由于水解的多肽微量元素螯合物分子量较大，溶解度低，吸收时多肽难以透过细胞膜进入机体，生物学利用率较低。
根据氨基酸微量元素螯合物中金属离子的种类可将其分为氨基酸螯合铜、氨基酸螯合铁等。根据氨基酸微量元素螯合物中氨基酸的种类又可将其分为蛋氨酸微量元素螯合物、甘氨酸微量元素螯合物等。
2 氨基酸微量元素螯合物的营养特性
2.1 化学结构稳定，吸收利用率高
螯合物是具有一定结构类型的络合物。即配位体能够以两个或两个以上的配位原子与同一个中心离子络合。氨基酸微量元素螯合物以二价阳离子与给电子体的氨基酸氨基中的氮原子形成配位键，同时又与给电子体的羰基中的氧原子形成离子键构成五元环或六元环结构，一般α-氨基酸的螯合物为五元环，β-氨基酸能形成六元环。微量元素与氨基酸之间形成的两种键使该化合物构成五元环或六元环，螯环的形成导致螯合离子比非螯合离子在水溶液中较难拆分解离，因此而具有较高的化学稳定性和生化稳定性。一般认为氨基酸同营养性微量元素：Fe,Mn,Cu,Zn等通常形成配位数为4的螯合物。其螯环数为2，即氨基酸与微量元素的摩尔比为2:1。
氨基酸微量元素螯合物因其金属离子与氨基酸分子通过配位键结合后，使其分子内电荷趋于中性，形成了较稳定的化学结构，使金属离子免受日粮中其它成分和胃肠中胃酸等不良作用，保护了金属离子的理化性质，不仅稳定性好、流动性好、拮抗作用少，而且消化过程中受影响因素小，便于机体对金属离子的充分吸收和利用，从而提高了微量元素的生物学利用率（郑学斌等，2003）。
2.2 较高的生物学效价
氨基酸微量元素螯合物的生物学效价是指摄入的微量元素被吸收，并转运至作用部位且被转化为生理活性形式的那部分占总食入量的比例（O，Dell,1983）。
常用的无机盐、有机盐在被动物摄入后，必须借助于辅酶的作用，与氨基酸和其他物质形成螯合物后，才能被机体吸收，吸收后微量元素在血液中与某些蛋白质结合才能被运输到机体所需部位而发生功效。而氨基酸螯合物，其结构接近于动物机体吸收微量元素时的天然形态，又是动物体内合成蛋白过程的中间物质，而且氨基酸微量元素螯合物的稳定常数适中，需要时微量元素阳离子又有效地释放出来供机体利用。所以，直接供给AATMC不仅吸收速度比无机盐快2-3倍，而且可以节省许多生化过程，节约体能消耗，提高饲料利用率（张维睿等，2006）。Found认为，位于具有五元坏或六元环螯合物中心的金属离子可通过小肠绒毛刷状缘，而且所有氨基酸螯合物都可以以氨基酸或肽的形式吸收。Vandergrift也提出，金属一旦与氨基酸、肽螯合，那么，该矿物质元素在体内的吸收、代谢情况完全由与之螫合的氨基酸、肽决定。动物对氨基酸螫合物的分子量要求不严格，分子量在l000以下的都可以通过细胞膜吸收，而且在一些特殊的生理时期（如初生动物），可以以“胞饮”的方式直接吸收分子量几万的高分子螯合物（如铁蛋白）。氨基酸微量元素螯合物的这种特殊的吸收机制，很大程度上提高了其生物学效价。
2.3 双重营养作用和抗病抗应激作用
动物在摄入时,同时摄入了动物所必需而饲料中往往缺乏的两种营养物质—微量元素和氨基酸,因而具有双重营养作用（袁书林等，2002）。另外,氨基酸微量元素螯合物具有增强抗菌能力、提高免疫应答反应、促进动物细胞和体液免疫力的功效,对某些肠炎、皮炎、痢疾和贫血有治疗作用,同时可以增强体内酶的活性,提高蛋白质、脂肪和维生素的利用率（吴玉臣等，2003）。氨基酸微量元素螯合物还具有良好的抗应激功能。
2.4毒副作用小，适口性好
一般无机盐因有特殊味道而影响动物的适口性，同时又因其性质不稳定，易与其他营养物质产生拮抗作用，并在消化吸收过程中还会影响胃肠道的酸碱平衡，而对机体产生不利影响。氨基酸微量元素螯合物的半致死量远远大于无机盐，并且在日粮中少量添加即可代替高剂量的无机盐，从而减少动物微量元素排出量，减少对环境的污染。氨基酸微量元素螯合物既提供动物机体所需要的氨基酸，又提供微量元素，适口性好，吸收率高，易转运，可加强动物体内酶的活性，提高蛋白质、脂肪和维生素的利用率，从而提高动物的生长性能（郑学斌等，2003）。
3 氨基酸微量元素螯合物的合成制备工艺
3.1 单体氨基酸微量元素螯合物的制备
单体氨基酸微量元素螯合物生产工艺流程图（见图1）。
 
无机盐
无机盐溶液
碱液
螯合反应
离心分离
 
 

包装
固体产品粉碎
螯合物真空干燥
氨基酸溶液
氨基酸离
图1 单体氨基酸微量元素螯合物生产工艺流程（石波，2005）
3.2 复合氨基酸微量元素螯合物的制备
复合氨基酸微量元素螯合物的生产工艺流程图（见图2）。
动植物蛋白质
预处理
水解
去酸
脱色
螯合
浓缩液
喷雾干燥
产品
 
 
 

图2 复合氨基酸微量元素螯合物的生产工艺流程（石波，2005）
3.3 制备工艺说明
（1）投料物质的量比  氨基酸配体与金属离子的物质的量比即投料比是影响螯合反应的重要的因素。选择2:1的投料比作为制备氨基酸微量元素螯合物的最佳条件，既能保证获得稳定的螯合物，又能充分利用氨基酸。
（2）pH  以NaOH溶液调节反应体系的酸度，发现pH6~7时，螯合反应进行得较快，螯合率最大。
（3）反应温度及时间  研究表明，反应温度控制在70~80℃之间，反应时间控制在1h左右，螯合反应进行得较快且较完全。
（4）螯合物的分离  加入一定量的无水乙醇来分离提纯水溶性的甘氨酸铜、甘氨酸锌、赖氨酸锌螯合物，可制得纯度较高的氨基酸微量元素螯合物，有机溶剂可通过回收利用来降低成本。
4 氨基酸微量元素螯合物的作用机理
氨基酸微量元素螯合物在动物体内具体的吸收机制及代谢机理仍不清楚。Henry 等(1989) 指出, 蛋氨酸锰较高的可利用率也许是由于它在水溶液中有较高的溶解度。但Madsen 等(1989) 认为,并非全部可溶矿物元