摘 要：經(jīng)過多年的研究，科學家發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)物之間會競爭吸收位點，與氨基酸平衡理論相似，各種微量元素之間也存在復雜的互作和拮抗作用。而微量元素的吸收同時與飼料中的協(xié)同物質與頡抗物質存在量密切相關。中國飼料中普遍存在的高銅的現(xiàn)象，為了避免高銅帶來的氧化應激及可能的亞中毒問題，又不影響其它微量元素鐵和鋅的吸收，必須添加高鐵和高鋅，造成了大量無機微量元素的浪費損失，飼料利用率顯著下降，同時嚴重污染環(huán)境。在飼料中我們同時添加多種微量元素，只要有一種微量元素過量或不足，微量元素總體利用率就會下降，造成浪費，所以我們強調各種微量元素之間要盡可能平衡地添加，以確保達到最佳利用率。理想微量元素模型是根據(jù)大量的試驗總結，以較好的試驗結果所總結出來的不同種類微量元素之間的比例關系，主要是鐵，銅，錳，鋅之間的比例及添加量，以確保動物能夠以較少而經(jīng)濟的添加量而得到更好的生長，免疫及繁殖效果。本文以銅為例綜述了無機微量元素的缺陷及各種有機微量元素的差異，提出了應用理想微量元素模型提高動物生產性能的概念。
關鍵詞：理想微量元素模型；螯合有機微量元素；環(huán)境污染；協(xié)同作用；頡抗作用。
集約化養(yǎng)殖造成的環(huán)境污染是一個全球關注的問題，動物飼料中大量使用的銅、鐵、錳，鋅等無機微量元素吸收利用率低，經(jīng)糞便大量排出，常對當?shù)氐耐寥篮退翟斐蓢乐匚廴尽Ｔ陴B(yǎng)豬生產中，高銅作為促生長添加劑應用相當普遍，與之呼應的鋅、鐵，錳等微量元素用量也大大高于需要量及推薦用量，造成不應該的浪費及低效率。人們越來越關注規(guī)模化養(yǎng)殖場的技術改進和污染治理，對使用較低用量而高利用率的有機微量元素變的較為迫切。為合理解決改善動物生產效益與減少動物糞便污染之間的矛盾，我們根據(jù)近20年來的研究進展提出理想微量元素模型以供養(yǎng)殖業(yè)更經(jīng)濟有效地利用微量元素以減少對環(huán)境的污染。
1 日糧使用高銅的原因及對人類健康的危害
銅是動物飼料中的必須微量元素，同時也是養(yǎng)殖業(yè)污染環(huán)境的代表產品，治理銅污染的成本遠比飼喂銅產生的效益高，所以飼料產業(yè)既需要保障銅的營養(yǎng)需要，又要致力于避免污染。
1.1 銅的營養(yǎng)生理功能
銅是動物機體必需的微量元素之一，參與造血過程，促進鐵在小腸的吸收，促進血紅蛋白的合成和紅細胞的生成；可使無機鐵變?yōu)橛袡C鐵、由三價變?yōu)閮蓛r。此外銅還是多種酶的組成成分，有促進磷脂合成的功能，保證大腦和脊髓的神經(jīng)鞘發(fā)育正常。機體缺銅時多種酶括性降低，引起共濟失調，骨質疏松，被毛褪色，繁殖機能障礙以及心力衰竭等。
1.2 日糧中使用高銅的原因
通常情況下仔豬日糧中銅為6ppm，肥育豬飼料中3ppm就能滿足營養(yǎng)需要（NRC1998）。高銅作為促生長劑是1945年由英國人Braude博士提出的，是指在飼料中添加125～250ppm的銅，對仔豬可以產生銅離子的額外添加劑效應。采食高銅日糧也影響母豬的生產性能及生長肥育豬的胴體品質，所以，在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中高銅被大量使用（劉曉波等，1997）。
高銅獨特的促生長作用的原因可能是部分地提高了動物采食量；并且高銅還具有一定的殺菌作用；可以提高血漿銅藍蛋白、超氧化物歧化酶等酶的活性；也可能提高胃蛋白酶、脂肪酶等的活性；另外，一些錯誤的宣傳如“豬糞黑說明消化好”誤導用戶，所以，目前我國飼料工業(yè)中高銅、高鋅等現(xiàn)象很普遍，導致的問題也日趨嚴重，高銅導致PSE比例在夏季大幅度提高。
1.3 使用高銅對動物及人類健康的危害
高銅可引起動物慢性中毒和某些營養(yǎng)素缺乏，高銅不但可以引起動物銅中毒，還引起動物某些營養(yǎng)素（如維生素A、D、E，核黃素等）缺乏，當飼料中銅含量高達250ppm時，對豬肉品質有顯著不良的影響，并對動物內臟食品安全有潛在危害。因此，美國不允許在飼料中使用高銅制劑，歐盟、日本也都各自規(guī)定了飼料中銅的最大添加量。中國自2009年開始嚴格限制高銅的使用階段及劑量。
1.3.1 高銅降低畜禽產品的安全性，危害人體健康
我國肉類食品中銅限量衛(wèi)生標準（GB 15199-94）規(guī)定，銅含量不超過10ppm。高銅日糧可導致豬肝銅含量增加10～15 倍，人食入含銅高的畜產品后可造成銅在肝、腦及腎等組織中累積，增加機體內自由基的水平，改變脂類代謝，導致動脈粥樣硬化并加速細胞的老化和死亡。同時，畜產品的食品安全與衛(wèi)生也會限制我國畜產品出口，制約我國本來就不發(fā)達的畜牧業(yè)前進的步伐。
1.3.2 使用高劑量銅為何會使豬糞便發(fā)黑
近20年來，飼料及養(yǎng)殖業(yè)一直受一種觀念引導導致高劑量使用銅制劑，就是“糞便黑說明消化好”，從而導致飼料生產商大劑量添加硫酸銅，使得糞便發(fā)黑。筆者曾經(jīng)在上海見到一家企業(yè)添加高達400PPM 銅，原因是希望糞便更黑，結果是不僅豬容易產生PSE 肉，同時嚴重污染環(huán)境。
其實“糞便黑說明消化好”是因為對硫酸銅的代謝途徑不甚了解，結果為部分企業(yè)利用。事實上根據(jù)近期的研究表明，糞便黑通常豬生長性能偏低，而健康的豬通常淡黃色偏暗。
2 養(yǎng)殖業(yè)大量使用無機微量元素導致嚴重環(huán)境污染
無機微量元素銅在消化道的吸收率低，斷奶仔豬消化率為5%～10%，成年動物一般不高于5%～10%，因此，這些直接來源于配合飼料的成分，大部分通過糞便排出體外，直接污染周圍環(huán)境的土壤、水源和空氣，造成資源的浪費，提高飼養(yǎng)業(yè)經(jīng)營成本的同時也嚴重污染了環(huán)境。高銅的添加量是正常量的20～40倍，由于飼料中銅代謝后90%經(jīng)糞便排出，銅又為不可降解物質，必然會造成土壤、水源、植被嚴重污染，阻礙環(huán)保型農業(yè)的實施。
2.1 高銅對土壤生態(tài)的影響
土壤中的含銅量一般在1～20mg/kg（Kloke．1980），當土壤中的含銅量高于此數(shù)值時就會對土壤造成影響，土壤微生物是土壤的重要組成部分，當銅含量達lOOppm 時可破壞蛋白質結構，使微生物蛋白變性而死亡，造成土壤板結，土壤肥力下降。
在日本《有關防止農用地土壤污染的法律》中，規(guī)定銅為特定的有害物質。據(jù)日本土壤肥料學會的報告，土壤中銅的含量應不超過80ppm。日本有報告認為，如果豬糞中銅都留在土壤中，土壤中銅含量將在23年內超過上述限量標準。
2.2 高銅對植物，水生生態(tài)的影響
土壤的銅污染又會引起植物生長受阻，影響作物產量和養(yǎng)分含量。銅過量會引起植物中銅含量的增高、植物生長減慢、產量降低，以及影響植物中其他營養(yǎng)元素的含量。過量的銅還可導致地區(qū)內植物種群的變化，能適應高銅的植物生存，不能適應的將被淘汰，從而引起某些物種的滅亡。長期施用含高銅的糞便于牧地后，牧草含銅量升高，牛、羊對過量的銅很敏感，容易引起銅中毒。植物性有機物由食草動物來消費，食草動物又為寄生動物、食肉動物、食腐動物以及土壤無脊椎動物和微生物食用，因此，植物的變化無疑將影響到整個食物鏈。
當水中的銅過量時，某些藻類將受到嚴重影響，大部分死亡，引起某些低級生物的滅亡，從而導致魚類的大量死亡，甚至某些敏感魚類的死亡。此外，糞便中的銅如果大量進入水體，可使水質惡化，導致魚類中毒，生態(tài)環(huán)境破壞。
3 使用有機微量元素可以減少養(yǎng)殖業(yè)對環(huán)境的污染
3.1 有機微量元素的吸收
當無機微量元素被攝入時，礦物元素離子化或解離，帶電（+），會附著在它首先遇到的吸引它的化合物，如果遇到另一個親和力更強的物質，就會更換伙伴，最終化合物的生物利用率影響微量元素的吸收利用效率。并且，很多微量元素之間有互作，元素之間竟爭吸收位點。當有機微量元素被攝入時，因為礦物元素與有機配位體提前結合，此結合減少微量元素的反應幾率，降低互作效應，運送礦物元素到小腸的吸收部位，確保元素的溶解性。
有機微量元素的吸收率比較難以測定，如果以離體腸段培養(yǎng)來測定有機微量元素的利用效果，一般氨基酸結合的微量元素如甘氨酸系列、蛋氨酸系列均有較高的促進腸絨毛膜生長的功效；但在實際動物生產過程中由于存在大量的抗營養(yǎng)因子及頡抗物的存在導致飼料中無機微量元素多數(shù)不能被有效利用而通過糞便排出體外，而螯合強度較低的氨基酸絡合微量元素在胃酸環(huán)境中近90%被解離，從而出現(xiàn)在飼料中以有機態(tài)存在，而到胃腸道環(huán)境中多數(shù)變?yōu)橛坞x的微量元素離子加氨基酸形式存在，從而降低氨基酸絡合微量元素利用率。
3.2 有機微量元素的生物利用率
一般而言，有機微量元素比無機微量元素利用率高，但丙酸鹽的生物利用率與硫酸鹽沒有明顯的區(qū)別，并非所有的有機微量元素利用率都比無機微量元素高，只有真正螯合而且適度螯合的微量元素利用率才會比較理想（Fred，2005）。奧普明是一類由世界著名的電化學專家美國德克薩斯技術大學 Robert Holwerda教授研發(fā)成功的以小肽作為配位體的高強度螯合型微量元素，在豬的胃中比較穩(wěn)定，95%可通過豬胃而到達小腸被有效吸收利用。
圖1 不同種微量元素的利用率
3.3 影響微量元素吸收的主要因素
礦物元素之間存在廣泛的互作，其自身存在形式及量的失衡均會造成生物利用率的下降。沸石粉，膨潤土及其他可能來源于黏土的材料會大量結合微量元素。霉菌毒素尤其是黃曲霉毒素會直接影響與微量元素吸收利用有關的酶的活性，影響微量元素的吸收利用效果。纖維素、植酸鹽、草酸鹽可以直接跟微量元素結合，降低其利用率。圖1顯示有機微量元素在一般情況下利用率比硫酸鋅略高，但在應激情況下硫酸鋅的利用率會下降，而有機微量元素利用率會保持原有水平，所以二者相對利用率有巨大差別，這是高質量的有機微量元素具有抗應激能力的主要原因。
3.4 有機微量元素的分類
有機微量元素的功能取決于有機結合的程度是否能保護微量元素免于不期望的反應。根據(jù)美國飼料控制委員會AFFCO 的分類原則，有機微量元素可根據(jù)微量元素與有機配位體之間結合鍵的強弱，分為螯合型、絡合型、復合型3種。目前，全世界符合螯合型微量元素要求的較少，奧普明是其中研究較多的一種微量元素，有機配位體將微量元素緊緊控制，使得有機微量元素更穩(wěn)定；而絡合型（如蛋氨酸鋅）只有一個結合位點，結合得不夠穩(wěn)定；復合型微量元素（如無機鹽）就如同失控脫手的球一樣非常活躍，例如將硫酸鋅與蛋氨酸簡單混合。
3.5 有機微量元素的穩(wěn)定性取決于螯合強度
德克薩斯技術大學的研究成果顯示不同來源的鋅產品的螯合強度差別，表明奧普鋅的螯合強度比硫酸鋅、丙酸鋅、蛋氨酸鋅高100倍以上，比其他來源的復合氨基酸鋅高50倍以上。按照國際標準螯合強度在10以下屬于極弱螯合，10～100屬于中度螯合，100～1 000屬于強度螯合，1 000以上則屬于超強螯合。強度螯合是比較理想的螯合，超強螯合則不易吸收，而極弱螯合則在胃腸道中不穩(wěn)定，容易解離，導致在飼料中呈有機態(tài)，而到胃中多數(shù)解離成游離金屬離子。
螯合強度由金屬元素與不同氨基酸結合的化學性質所決定。
3.6 胃腸道中的抗解離能力
在胃腸道中的抗解離能力是判定有機微量元素有效性的重要標準之一。只有當螯合強度超過100 時，有機微量元素才能在胃腸道中少被解離。由圖2可見，目前世界上螯合強度領先的奧普鋅在仔豬的胃腸道中還有如此多的被解離，可以想象絡合型微量元素的命運是絕大多數(shù)在到達小腸吸收部位前被解離，導致利用率下降。所以許多氨基酸型的有機微量元素在飼料中是有機的，在胃溶液中90%以上部分被解離，從而變?yōu)榕c無機微量元素相當?shù)慕Y果。
圖2 pH值對奧普鋅穩(wěn)定性的影響
3.7 動物試驗的效果
大量的研究資料證實螯合型有機微量元素對動物都具有顯著提升動物免疫系統(tǒng)的功效。對奶牛，使用期45d后可以降低乳體細胞數(shù)達30%～50%，大幅度縮短空懷期，顯著提高頭期受胎率；對母豬可以減少死胎、木乃伊，顯著提高胎產活仔數(shù)，后備母豬及經(jīng)產母豬淘汰率大幅度下降，首次配種受胎率顯著提高，種公豬需要量大幅度下降；對仔豬及生長豬，生長速度顯著提高，毛色光亮，皮膚紅潤，飼料轉化率顯著上升，平均出欄提前一周以上，減少耳尖壞死，咬耳，咬尾癥狀；對家禽，可以減少啄毛，爭斗現(xiàn)象，減少皮膚損傷，減少胸部囊腫，尾脂腺發(fā)炎，結痂導致胴體不合格率上升，減少種禽死亡率，提高種蛋孵化率，降低種公禽比例，提高骨骼強度，蛋殼強度及飼料報酬率。各種動物的試驗結果見圖3-8。
圖3 奧普明ZMC對母豬繁殖性能的影響（Mirando MA等，華盛頓州立大學，1993）
圖4 奧普明ZMC 對母豬初生仔豬，斷奶仔豬數(shù)量的影響（2001，愛爾蘭農場母豬試驗）
圖5 奧普明ZMC對仔豬增重的影響（Missouri University，1995）
圖6 奧普明ZMC對肉雞存活率的影響（美國亞特蘭大試驗結果）
圖7 奧普明ZMC對奶牛乳體細胞數(shù)的影響（Van Horn等，1994.Vol77，J.Ani.Sci.）
圖8 奧普明ZMC縮短奶牛空懷期（Tom，Best，1999）
4 理想微量元素模式
由于不同動物在不同階段對不同種微量元素有不同的需求，所以每一種類型的有機微量元素由于其利用率不同，在實際生產中不能以NRC 配方原理直接使用，而可以根據(jù)在每種動物上的具體使用結果來指導我們在生產上正確使用劑量及比例，否則會造成飼料配方中的不同成分的拮抗作用。為避免飼料配方中的不同微量元素之間的拮抗作用，需要根據(jù)研究結果總結不同種類有機微量元素之間的最佳劑量及比例關系，稱為理想微量元素模式。比如在母豬后備階段及懷孕階段，鋅、錳、銅3種有機微量元素的比例按照8:4:2，比較有利于繁殖性能的發(fā)揮，而在哺乳階段需要增加有機鐵的使用量，鋅、錳、銅、鐵4種元素比例則為8:4:2:5 。
中國的有機硒研究及生產均領先于世界發(fā)達國家許多年，特別是軍事醫(yī)學科學院研制的蛋白硒（喜來硒，奧格生物提供）將中國有機硒的生產水平大幅度提高。蛋白硒與酵母硒之差別，主要表現(xiàn)在毒性上，大鼠急毒試驗顯示系硒酸鈉、亞硒酸鈉、酵母硒、蛋白硒（喜來硒）分別是 3、4、37、112，同時動物實驗結果表明喜來硒在提升動物免疫功能速度上也比酵母硒顯著快，這說明世界上廣泛流行的酵母硒是一種比亞硒酸鈉好的硒源，但比歸類為蛋白硒的喜來硒比較依然屬于毒性較高，效價較低，價格偏高的硒源產品。目前，奧格生物是世界上主要的蛋白硒生產廠家，特別是近期的水溶性蛋白硒的成功開發(fā)，標志著有機硒已經(jīng)從第2代的酵母硒邁入到第3代的蛋白硒階段，同時標志著蛋白硒可以從利用效率上，價格優(yōu)勢上均顯著超越酵母硒。亞硒酸鈉作為第1代補硒產品，由于毒性大，混合均勻度差，常常造成中毒，可以考慮全面使用有機態(tài)硒取代無機態(tài)硒。由于動物生產過程中應激因素多，在成本許可的條件下，可考慮在飼料中推薦使用有機硒，蛋白硒雖然與酵母硒價位接近，但蛋白硒毒性半數(shù)致死量比酵母硒低3倍左右，導致利用率及性價比比酵母硒顯著改善。
5 低碳農業(yè)需要更高效有機微量元素及理想的微量元素模型
我國礦產資源儲備本來就相對缺乏，無論從保護生態(tài)環(huán)境和畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，還是從飼養(yǎng)成本方面考慮，都應該重視提高飼料中微量元素的利用效率。我國大多數(shù)的養(yǎng)殖場沒有設立完善的糞便處理及資源再利用系統(tǒng)，不能通過優(yōu)化畜禽排泄物管理措施來改善礦物元素的污染及浪費，在飼料工業(yè)中選用適宜的有機合微微量元素，在提高微量元素利用效率的同時可減少因飼料中大量使用無機微量元素而造成的環(huán)境污染。使用有機微量元素更符合低碳農業(yè)的要求。
奧格生物近期的研究結果顯示利用奧普明螯合型有機微量元素可以顯著提高微量元素的利用率，大幅度降低因使用無機微量元素所造成的環(huán)境污染，從目前的研究進展可以看出，無機微量元素具有價格低的優(yōu)勢，但同時具有利用效率低，污染排放量大的劣勢，而普通的氨基酸絡合微量元素雖然歸類為有機微量元素，但由于在胃酸環(huán)境中高度解離，在飼料中為高有機狀態(tài)，而在胃中多數(shù)解離為無機狀態(tài)，實際上是一種不成熟或不理想的技術。縱觀目前世界上主要的有機微量元素生產與研究，以美國DuCor 公司研發(fā)的奧普明小肽螯合微量元素具有在動物胃酸環(huán)境下依然穩(wěn)定及少解離的特點，使得奧普明顯著區(qū)別于其他類型的有機微量元素，而不同種類的奧普明蛋白鹽以理想的比例加以配合使用能夠取得更好的效果及生產效益，同時減少排放浪費，更加符合低碳農業(yè)的需求。
不同種類動物在不同階段所需求的理想微量元素模型內容不一樣，若能根據(jù)動物的生長階段配合理想的微量元素比例及劑量，將會顯著改善動物的生產性能，繁殖性能，對疾病的抵抗力，最終將大幅度降低抗生素使用，減少對環(huán)境的污染。
低碳農業(yè)呼喚理想微量元素模型，減少排放，節(jié)省資源。
（參考文獻略）
飼料廣角 未經(jīng)許可 不得轉載
