氨基酸螯合鋅在動物免疫和抗氧化功能上的研究進展

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氨基酸螯合鋅在動物免疫和抗氧化功能上的研究進展
作者:曹國弟 趙恒壽 期號：2006年第14期  
   
        
     氨基酸螯合鋅是第三代微量元素添加劑。國外從20世紀60年代開始研究，我國研究此類產品起步于20世紀80年代中期。根據美國飼料管理委員協會(AAFCO)(2000)[1]的定義，金屬氨基酸螯合物(Metal amino acid chelate)是由可溶性金屬鹽中的金屬離子與氨基酸按（物質的量比）1：1～3的比例而形成的共價化合物，它是一類具有獨特環狀結構的螯合物，集氨基酸與微量元素于一體，是一種類似動物體內吸收形式和生物功能形式的微量元素添加劑[2]。
1 氨基酸螯合物的特性
1.1 可溶性強
    金屬離子與氨基酸分子通過配位鍵結合后，使其分子內電荷趨于中性，形成了穩定的化學結構，避免了無機鹽易在機體形成難以吸收的物質的缺點[2]。
1.2 吸收率高
    與無機鹽相比，以氨基酸螯合物形式吸收進入血液的微量元素仍然是原封不動的氨基酸或小肽的螯合微量元素，比無機鹽明顯少了一步化學過程，被微生物利用的機會也減少了，只待被轉運到目標組織，在目標組織中氨基酸螯合物則容易解離釋放出微量元素而被利用(Power，2000)[3]。
1.3 穩定性好
    氨基酸螯合物在小腸中動態分布，容易被小腸粘膜吸收入血液。由于金屬離子與氨基酸形成穩定的螯合離子，能防止金屬離子在消化道內與胃酸作用形成不溶化合物，避免與飼料中植酸、草酸等形成難以吸收的螯合物，受其它無機離子和拮抗物的影響較小，能夠阻止不溶性膠體的吸附作用，具有良好的化學穩定性和生化穩定性[4]。
2 氨基酸螯合鋅的生物學利用率
    許多研究證明，氨基酸螯合鋅的生物學利用率高于無機鋅和有機酸鋅源，并能有效促進動物生長[5]。Wedekind等(1992)[6]在肉仔雞上的試驗報道，以生長速度和脛骨中鋅含量作為評價指標，在純合日糧、半純合日糧和玉米-豆粕型日糧中添加的蛋氨酸鋅，其生物學效價相對于一水硫酸鋅（生物學效價設為100%）分別是117%(P<0.05)、177%(P<0.01)和206%(P<0.05)。虞澤鵬等(2002)[7]分別以肉仔雞的胰臟鋅含量、脛骨鋅含量和血清磷酸酶（AKP）為敏感指標，測得蛋氨酸鋅的生物學效價分別是硫酸鋅的133.93%、108.35%和105.94%。周錦蘭等（2002）[8]報道，用氨基酸螯合物作為有機鋅源添加劑飼喂肉雞時，其生物學利用率較無機鋅源高。徐學明等(2002)[9]報道，氨基酸螯合物在預混料中具有較好的穩定性，對維生素E和維生素C的破壞作用明顯小于無機鹽。但有研究表明，蛋氨酸鋅、賴氨酸鋅與硫酸鋅對斷奶仔豬、羔羊具有相同的生物學利用率(Ahn，1998[10]；Cheng，1998[11])。
    上述研究表明，氨基酸螯合鋅的生物學利用率可因不同的動物或者同種動物的不同階段而有所不同，其原理仍需要進一步的研究。
3 氨基酸螯合鋅的作用機理
    目前，對氨基酸螯合微量元素的作用模式尚不清楚，被研究者較為接受的是氨基酸或肽的吸收機制。Ashmead 等（1996）[12]證明，氨基酸螯合微量元素的吸收是利用氨基酸或小肽的吸收機制，不同于小腸中普通金屬的吸收機制。Found(1974)[13]研究表明，位于具有五元環或六元環中心的金屬離子可以直接通過小腸絨毛刷狀緣，以胞飲的形式吸收。此理論的根據是金屬離子以共價鍵和離子鍵與氨基酸的配位體鍵合，被保護在復合物的核心，避免了一些理化因子的攻擊，而且金屬螯合物被腸粘膜吸收，使得所攜帶的金屬離子得到更有效的吸收。對所有動物來說，有證據表明，氨基酸以肽的形式吸收和以游離氨基酸的形式吸收同樣重要，甚至更重要(Webb 等，1992)[14]，因為小肽能完整地被吸收，通過腸粘膜細胞進入體循環(Bronk 等，1993)[15]。
4 氨基酸螯合鋅對動物免疫功能的影響
    適量的鋅可提高血粒細胞和腹腔吞噬細胞的殺菌作用。淋巴細胞特別是T淋巴細胞對缺鋅特別敏感。高鋅使動物出現生理紊亂，胸腺重量減輕，胸腺肽含量及活性降低，胸腺激素活性受到抑制，從而抑制了T淋巴細胞的增殖和分化功能，使T淋巴細胞的分化出現了障礙。動物在缺鋅的條件下，免疫臟器明顯萎縮，T細胞亞群、淋巴因子活性發生變化[16]。
4.1 氨基酸螯合鋅對動物免疫力的影響
    氨基酸螯合鋅具有增強抗菌能力、提高免疫應答反應、促進動物細胞和體液免疫力的功效，對某些腸炎、皮炎、痢疾和貧血也有治療作用[16]。
    Nockels (1994)[17]在比較蛋氨酸鋅對動物免疫機能影響的試驗中發現，與等量的氧化鋅相比，蛋氨酸鋅可提高雛雞、斷奶仔豬和綿羊的免疫力。
    其它研究表明，蛋氨酸鋅可提高蛋雞的IgG、IgM水平和T淋巴細胞轉化率(TLR)(趙波等,2005)[18]。在肉種雞飼料中添加40mg/kg ZnMet來增強后代免疫力(kidd等，1994)[19]，蛋氨酸鋅可通過改善蛋雞的免疫系統來提高免疫功能，增強對疾病的抵抗能力，從而可保證蛋雞發揮最大生產潛力（Khajaren,2002）[20]。因此，蛋氨酸螯合物替代無機鹽能改善蛋雞的免疫功能（王希國，2002）[21]。
此外，氨基酸螯合鋅還具有良好的抗應激功能，在接種、去勢、氣溫過高和變更日糧等應激條件下，有良好的作用效果。
4.1.1 對細胞免疫的影響
    研究表明，動物缺鋅影響中性粒細胞功能(Vruwink等，1993)[22]，并會降低中性粒細胞的趨化性(Fletcher等，1988)[23]。在體內試驗的研究表明，降低鋅水平會影響NK細胞活性以及巨噬細胞和中性細胞的細胞吞噬功能(Keen等，1990)[24]；另外，鋅缺乏時粒細胞的數量減少(Prasad，2000)[25]。Kidd(1992、1994)[19，26]試驗表明，蛋氨酸鋅可提高肉種雞和肉雞對雛白痢沙門氏菌抗原的原發性抗體滴度，增加后代雞的細胞免疫水平，蛋氨酸鋅能提高單核巨噬細胞的存活率及細胞完整性，并提高其吞噬活性。
4.1.2 對體液免疫的影響
    氨基酸螯合鋅主要是通過提高動物初次免疫應答和再次免疫應答的主要體液免疫物質含量來提高動物免疫反應的。
    B細胞是參與體液免疫的主要細胞，B細胞激活后可以分化成生成抗體的漿細胞，產生抗體。Flynn(1984)[27]研究表明，B細胞增殖對鋅的依賴性不及T淋巴細胞，因此缺鋅對B細胞發育的影響也不如T細胞(Fraker等，1997)[28]。在產蛋雞日糧中，添加氨基酸鋅與添加硫酸鋅相比，55～59周齡期間添加氨基酸鋅組雞的死亡率較低且抗體水平較高(楊人奇等,2003)[29]。成廷水（2004）[30]的試驗表明，添加氨基酸鋅可顯著提高一免和二免牛血清白蛋白(BSA)第7ｄ的抗體反應，同時也降低了蛋雞的死淘率。Ahn等(1998)[31]也報道，與ZnO添加量相同時，蛋氨酸鋅能提高仔豬血清IgG含量。Ferket等(1992)[32]在公火雞基礎日糧中添加ZnMet和MnMet(0、40mg/kg)試驗的結果表明，ZnMet和MnMet能增加IgG的水平。
4.2 氨基酸螯合鋅對動物抗病力的影響
    王洪榮(1994)[33]指出，蛋氨酸鋅飼喂奶牛可降低奶牛乳房患病率，減少腐蹄病的發生。Dudley-Cash(1997)[34]報道，給肉雞補充蛋氨酸錳和蛋氨酸鋅可減少肉雞球蟲病的發生，降低因球蟲病所致的死亡率。
5 氨基酸螯合鋅對動物抗氧化功能的影響
    成廷水等（2004）報道，添加氨基酸鋅可顯著提高45周齡蛋雞肝臟組織的總抗氧化能力(TOAC)和谷胱甘肽(GSH)含量，降低組織脂質過氧化產物丙二醛（MDA）的生成；顯著提高脾臟組織SOD活性和GSH含量，降低丙二醛(MDA)的含量。虞澤鵬等(2005)[35]對小鼠進行試驗，結果表明，飼糧中添加蛋氨酸鋅可顯著提高堿性磷酸酶(AKP)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH－Px)活性；添加蛋氨酸鋅可顯著提高總抗氧化能力(TAOC)，總SOD(TSOD)、銅鋅超氧化物歧化酶(CuZnSOD)活性。
    CuZnSOD是一種鋅依賴酶，對抗氧化防御系統非常重要。Kraus等(1997)[36]試驗證明，缺鋅大鼠血清鋅含量和AKP活性降低，紅細胞谷胱甘肽S轉移酶水平升高，谷胱甘肽濃度下降，紅細胞抗氧化功能不全。Oteiza等(1995)[37]在大鼠的試驗中發現，嚴重和中度鋅缺乏導致蛋白質、脂肪和DNA的氧化損傷，可能是由于Zn依賴性抗氧化功能的下降而引起的。另外，Shaheen等(1995)[38]的研究還表明，缺鋅顯著降低血液和肝臟GSH含量和SOD活性，增加MDA的含量，補鋅顯著減少內源MDA的形成。
    可見，氨基酸螯合鋅對于維持動物機體的抗氧化系統是不可缺少的營養素添加劑。
6 鋅缺乏癥對動物的影響
    中樞免疫器官和外周免疫器官的功能有不可替代的作用。當動物機體缺鋅時，會嚴重影響這些免疫器官的生長發育以及正常功能的發揮。如雞缺鋅，對生長、免疫器官發育以及細胞免疫功能、體液免疫功能造成廣泛的抑制效應，T或B淋巴細胞轉化率顯著降低，在較低水平維持抗體的產生而降低體液免疫功能(張日俊等，1997)[39]。同時，缺鋅雞胸腺、脾臟及腔上囊等淋巴器官萎縮，免疫抗病力下降。
    動物機體缺鋅還會影響到機體正常的抗氧化功能的發揮，當機體缺鋅時，會造成鋅依賴性酶如CuZnSOD等的活性明顯下降，同時也會導致蛋白質、脂肪和DNA的氧化損傷等。
7 高鋅對動物的影響
    動物日糧中添加高劑量的鋅也會造成動物生長受阻、免疫力下降和抗氧化功能降低。較為明顯的是對其免疫力的影響。在家禽中鋅中毒的雞Ｔ淋巴細胞轉化率和Ｂ淋巴細胞對LPS(脂多糖)的反應性降低[40]。雛鴨鋅中毒時，淋巴器官生長指數、淋巴細胞增殖指數以及紅細胞免疫功能顯著下降[41]。高鋅可使肉雞的淋巴器官發育和外周血淋巴細胞的分裂增殖受抑，外周血Ｔ淋巴細胞的成熟率顯著降低，并引起其亞群CD4、CD8數量和組成的變化，導致機體細胞免疫和體液免疫功能的降低，日糧高鋅可致雛雞免疫功能受損（趙翠燕等，2004）[42]。
8 結論
    綜上所述，飼料中適量（高鋅、低鋅同樣對動物造成不利影響）添加氨基酸螯合鋅可以促進生長、降低飼料消耗、提高飼料轉化率；增強動物免疫功能；提高動物抗氧化能力；還可以減少環境污染。可見，氨基酸螯合鋅在畜牧業上具有明顯效果，有廣闊的應用前景。可以通過改進生產工藝，降低生產成本，提供優質價廉產品，了解理想添加水平和影響因素，加強推廣應用，促進畜牧業發展。

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（編輯：高 雁，snowyan78@tom.com）

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