有機微量元素是指微量元素的無機鹽與有機物及其分解產物形成的化合物。根據美國飼料管理官員協會（AAFCO，2001）關于有機微量元素的定義，有機微量元素化合物可以分成5類：（1）由可溶性金屬鹽與某種或幾種氨基酸形成的金屬氨基酸絡合物，（2）由可溶性金屬鹽與一種特定氨基酸形成的金屬氨基酸絡合物，如賴氨酸銅絡合物，（3）由可溶性金屬鹽與氨基酸按1:1～1:3（最好為1:2）比例以共價鍵結合而成的金屬氨基酸螯合物，（4）由可溶性金屬鹽與多糖溶液形成的金屬多糖絡合物，（5）由可溶性金屬鹽與部分水解的蛋白質螯合而成的金屬蛋白鹽。

    市場上所銷售的有機微量元素產品較多，如美國Zinpro公司和Alltech公司均有各種商品有機微量元素投放市場，國內也有多家企業生產此類產品，但目前僅有測定有機微量元素產品中金屬總含量的方法，未考慮金屬原子是結合還是游離狀態，因此市場情況比較混亂，許多產品作為有機微量元素銷售，但其實質不過是微量元素混合物。為了推動有機微量元素產品質量檢驗的深入研究，從而建立有機微量元素產品的相關標準，用以規范飼用有機微量元素產品的生產、銷售和使用，本文對有機微量元素質量定性定量分析方法進行概述。

    1 定性檢測方法

    李素芬（2000）較詳細地描述了一些檢測方法，如分子量法、溶解度法、用紅外線和X-衍射測定固體產品中配位基團的偏振程度等的不足之處。早期開發的測定有機微量元素質量的方法包括分子大小、分子量和可溶性方面的方法，但這些方法都缺乏真正的科學依據（全健，1998）。Leach和Patton（1997）指出，單獨應用礦物質溶解度不能顯示有機微量元素產品潛在的生物可利用性，溶解度主要與配基有關，如賴氨酸銅的溶解度好，蛋氨酸銅的溶解度就很差。

    核磁共振、X-光衍射和紅外光譜法可用于檢測固體純品中有無絡合態元素存在（Hynes和Kelly，1995），其中X-光衍射分析能提供晶體化合物的豐富的分子結構信息，但由于產品中的稀釋劑和載體會嚴重干擾分析結果，所以X-光衍射只適用于晶體純品的絡合態結構分析。

    Holwerda（2001）介紹了一種新的色度檢測法，可以定性地檢測有機礦物補充物的“絡合”程度，至少可用于銅、鋅這兩種金屬元素。這種“快速檢測”雖不能得出定量的結果，但是它的費用便宜，而且在飼料加工廠或現場可以簡捷地運用。其原理是氯醌鹽（CA，紫色）與金屬陽離子結合時，可起到絡合劑的作用，游離的含水銅和鋅離子與氯醌鹽結合時生成綠色的不溶配位聚合物（Bottei和Green，1968）。由于氯醌鹽不是一種很強的絡合劑（Martell等，2001），充分絡合的有機礦物中各種結合的成分將不會被CA2-所置換，故氯醌鹽的特征紅紫色基本上不發生改變。但是，這種方法是將試樣在純水中溶解后直接加以比較，所以不能得出有關金屬在生理條件下的絡合率。由于試樣并未稱重和測定濃度，因此不可能得出有關絡合或螯合金屬在溶液中所占百分比的定量結論，也不可能只依靠色度來區別簡單的絡合和螯合。此外，這種快速檢測只可用于至少是適度地溶于水中的試樣，因為如果沒有足夠的溶解金屬同全部指示劑發生反應，會使絡合檢測的結果不真實（保持紫色），如對難溶的氧化鋅進行快速檢測將不能獲得有意義的結果。快速檢測的局限性還在于背景的顏色，它會使檢測的結果和二次反應變得模糊不清，從而使得對色度做出的解釋無效。

    滕冰（1999）提出對微量元素氨基酸螯合物商品檢驗的簡單實用方法，即先定性，用甲醇浸提待測螯合物樣品，過濾得濾液，滴加雙硫腙試劑液，如系純螯合物或微量元素離子極微，則溶液顯綠色。螯合物混有無機鹽時，隨無機組分加大顏色由綠色向紅色過渡。判定確為螯合物后，再做定量分析，確定螯合物的微量元素和氨基酸的種類和數量。因為原子吸收光譜和氨基酸分析儀測定的結果并不能說明螯合金屬離子或氨基酸的數量，因此這種方法屬于氨基酸螯合物商品檢驗的定性分析方法。

    2 定量檢測方法

    評價有機微量元素產品質量的量化指標包括產品中絡合物或螯合物所占的比例及已經絡合或螯合部分的穩定程度，即絡合率和絡合強度。關于絡合率檢測方法，以前的研究工作中多采用電化學分析方法，如離子選擇性電極法、氧化還原電位滴定法、濃差電位法等測定絡合體系的絡合率。但這類方法有很多不足，一是只能間接籠統地測得游離或絡合金屬離子的總量，而不能直接得到不同分子量分布的絡合物組分；二是方法準確度差。由于電位測定法一般要求樣品的濃度較低，所以樣品大都經過稀釋方能測試，而濃度對絡合反應影響很大，溶液稀釋后絡合平衡會發生移動，所以電化學方法的結果不能代表真實情況；三是方法局限性較大。如離子選擇性電極，目前僅限于Cu2+、Ca2+等少數幾個離子有選擇性電極，且性能不太穩定；電位法測定要求有和組分離子相同的高純度金屬材料，而且必須有很好的氧化還原穩定性，同時電極的制備缺乏標準，人為因素影響較大（張曉鳴，1999）。

    凝膠過濾色譜法可以按分子大小將不同形態微量元素分開，為研究有機微量元素的存在狀態提供了一種重要的檢測手段（Brown和Zeringue，1994；Matsui等，1996）。Cao（1998，2000）利用凝膠色譜柱檢測緩沖液中游離態和絡合態鋅，結果表明在pH值為2和5的緩沖液中，有機鋅產品的洗脫峰與硫酸鋅中鋅離子的洗脫峰相同，而對于有機鋅產品的中性水溶液，在離子態鋅的洗脫峰之前還出現一個較小的洗脫峰，說明此條件下小部分鋅為絡合態。其后，Guo（2001）證實了這種方法檢測游離態和絡合態銅的有效性，但是此方法不能檢測不溶性部分的絡合率。Leach（1997）認為，高壓液相色譜法（HPLC）及其它分離技術如膜過濾法，常規下無法用于金屬絡合物。這是由于溶液中的金屬絡合物，總是處于游離金屬與配位體的動態平衡狀態。該平衡溶液組分的分離可導致絡合物快速分解，這種分解通常比HPLC或過濾分析技術更快，這樣就會得出有問題的結果。

    Leach（1997）提出兩步法檢測銅蛋白鹽樣品。第一個測定指標是樣本中不溶成分百分比，如果配基和金屬原子結合，那么樣品粉末和濾液的配基和金屬原子比率應一致。第二個測定指標是金屬——配基的結合鍵，經過濾后濾液用銅離子選擇電極來測定游離銅元素含量，用原子吸收法測出總銅含量，兩者之差即為絡合銅含量。約定的游離銅含量越高表示雜質含量越高。他指出這種方法雖然是比較簡單和淺顯的，但是可以很容易地判定銅蛋白鹽產品的優劣程度。林萍（2004）用Sephadex G-10凝膠色譜對合成的甘氨酸螯合鐵的組成進行了初步分析，結果發現：游離的氨基酸用硼酸洗脫液洗脫7min就出峰，而甘氨酸螯合鐵樣品用硼酸洗脫液洗脫60min仍無吸收峰，由此說明，在甘氨酸螯合鐵中沒有游離的甘氨酸存在，螯合鐵在溶液中可能是以陰離子的形式存在，和葡聚糖凝膠之間存在靜電作用。通過測定游離配位體含量檢測有機微量元素絡合物的方法，尚有待進一步試驗研究。

    極譜法是利用電化學技術來測定絡合物絡合強度的一種方法，其基本原理是根據金屬元素與配位體形成絡合物后, 在電壓作用下還原為錳汞齊的難度加大,電位向更負的方向移動。因此，根據絡合物與錳離子還原為Mn(Hg)的E1/2差值，即可計算絡合物的絡合強度（Qf），其值隨著絡合物穩定常數的大小而變化，而穩定常數是絡合物的一種重要特征常數，它可以定量地度量絡合劑與金屬離子間親和力的大小，所以絡合強度可以反映溶液中所有絡合物組分的平均穩定性。Skoog和West（1963）曾利用滴汞電極測定了有無螯合配位體存在時金屬離子的電位變化。Holwerda等（1995） 和Holwerda（1997）將這種方法應用于礦物元素蛋白鹽絡合強度的測定，并提出金屬絡合物絡合強度的劃分方法，即絡合強度低于10的為弱絡合強度，介于10～100之間的為中等絡合強度，介于100~1000之間的為強絡合強度，超過1000的為極強絡合強度。但此方法只可用于測定飽和溶液中有機微量元素的絡合強度，且不能得出游離態和絡合態元素的比例。

    為了研究錳在生物體內的作用機制，人們對生物樣品（如腸液、粘膜細胞液和血液）中不同形態錳的檢測也進行了初步探索。David等（1982）用電子順磁共振（PER）測定，大鼠肝細胞內總Mn（Ⅱ）為35nmol/ml細胞液，其中游離Mn（Ⅱ）為0.7nmol/ml細胞液，其測定原理是由于存在未成對電子，大多數氧化態的錳具有順磁性，在磁共振譜圖上出現六重超精細譜，而被絡合的錳（Ⅱ）卻沒有。絡合錳的這種性質可用于研究酶—金屬離子—底物（E—M—S）體系，在這樣的生物體系中，配合物中的金屬離子不具有順磁性。能否根據游離錳和絡合錳順磁性的不同，將此項復雜而精細的分析技術用于有機微量元素產品中絡合態元素的定量分析，避免破壞游離態和絡合態元素之間的動態平衡，還有待于進一步試驗研究。

    3 問題思考

    由于絡合物化學的復雜性，鑒別有機微量元素產品質量仍然是充滿挑戰的復雜過程。目前所報道的檢測技術各有局限性，生產者可根據有機微量元素產品的種類和所具備的試驗條件來選擇相應的檢測方法，但提出有機微量元素產品質檢的標準方法仍將有賴于分析鑒定新技術的深入應用和跨專業的合作研究。

    有機微量元素產品的質量控制，主要是為了反映該產品是否真的適于動物營養的要求，即其在養殖生產上的應用效果。很明顯，有機微量元素產品的生物利用率受其穩定性的影響很大，如果穩定常數過低，在消化道環境中易分解而失去了有機微量元素的優越性；如果穩定常數過高，當機體需要時不能及時釋放金屬元素，造成有機微量元素不能被有效利用。Li等（2004）的研究表明，肉仔雞對中等絡合強度有機錳源的相對生物學利用率明顯最高，弱和強絡合強度的有機錳源的相對生物學利用率有高于無機硫酸錳的趨勢，說明有機錳源的絡合強度與其對肉仔雞的相對生物學利用率之間有密切相關性。但目前有關有機微量元素的穩定性與其利用率關系的研究還比較少，能否根據絡合強度指標預測有機微量元素產品的生物有效性，尚需開展不同種類有機微量元素產品的動物試驗進行驗證。

    綜上所述，無論是飼料工業管理部門，還是飼料生產企業，或是廣大養殖業用戶，都急需一套飼用有機微量元素的產品質量標準和分析檢驗及鑒定方法，這些技術難題的攻克尚需技術監督和飼料管理部門以及科技工作者共同努力。

    浙江建德維豐飼料有限公司/洪作鵬

    原刊于《新飼料》雜志2006年第10期