無論是金屬離子總量、氮與金屬離子的比例還是溶解度、分子大小等檢測指標都不適用于比較不同級別的有機微量元素

　　文/ 奧特奇 張羽帆 張宸 尹曉楠

　　礦物質對于水產養殖動物來說，是不可或缺的重要營養元素，其參與構成了養殖動物的身體結構，也是某些重要功能性物質的組成部分。除此之外，礦物質在動物體內還起到維持滲透壓，酸堿平衡，激活酶，維持神經與肌肉興奮性與節律性等多種重要的生理作用。與陸生動物不同，水產動物可以通過鰓，體表及鰭由水體獲取礦物質，但是這種吸收還不足以滿足其對礦物質的需求，而且也并非所有礦物質都可以通過水體進行吸收，因此飼料依然是水產動物獲取礦物質的主要途徑。在礦物質中，有一部分占據動物體比例較小，但是卻發揮重要作用的元素，被我們稱為微量礦物元素，包括銅、鐵、錳、鋅、硒及碘。

　　在過去，當我們在飼料中給養殖動物補充這些微量元素時，主要采用無機礦物鹽作為礦物質的來源，近年來隨著營養學研究的逐漸深入，越來越多的營養學學者及飼料行業從業者意識到有機形式的微量元素相比起無機形式有很多優點。比如有機微量元素吸收利用率更高，生物學效價更高，穩定性更好，可以減少與飼料中其他營養物質的氧化作用及拮抗作用。從生長結果上來看，使用有機微量元素的養殖動物也往往表現出更好的生長及抗病、抗應激性能。那么我們應該如何正確使用有機微量元素呢？

　　目前市面上有多種形式的微量元素復合物產品，這些產品都被宣稱為“有機微量元素”，但是微量元素以何種方式與有機分子結合仍存在很多疑問。美國飼料控制管理委員會（AAFCO）對有機微量元素復合物作了定義（如表1）。

　　為了評價不同有機微量元素的有效性，目前有多種檢測方法，包括檢測金屬離子總量；氮與金屬離子的比例；溶解度；分子大小；氨基酸組成以及穩定性；生物學效價等。那么，哪種檢測方法可以較好的評價一種有機微量元素的生物學效價呢？

　　1.金屬離子總量。雖然金屬離子總量的檢測是所有生產企業常規的QA/QC過程，但是金屬離子總含量與產品的生物學效價沒有任何關系。所以將金屬離子總含量作為參數來比較不同有機微量元素產品具有很大的局限性。

　　2.氮與金屬離子的比例。氮和微量元素的摩爾比可用于評估甘氨酸鹽螯合物，其中氮在結合鍵中起著關鍵作用。如果兩者的比值≥1:1，＜2:1，那么該產品是帶有電荷的復合物，而不是真正的螯合物。如果兩者的比值＜1:1，說明復合物中沒有足夠的氮來結合金屬離子。所以對于結構簡單的氨基酸如甘氨酸與金屬離子結合，比較理想的摩爾比應為≥2:1，形成螯合物。

　　但是氮與微量元素的比值不能準確地反映比較復雜的化合物中微量元素的結合情況，如金屬蛋白鹽等。半胱氨酸、組氨酸和谷氨酸與微量元素結合是通過氨基酸側鏈中硫、氧原子，卻沒有涉及到側鏈中的氮。所以以氮與微量元素的比值來評估結合能力是錯誤的。另外，生產廠家也可以通過額外添加含氮化合物如尿素來調節氮與金屬離子的摩爾比。

　　3.溶解度。有一種觀點認為金屬復合物或螯合物必須是可溶的才具有生物學效價，這一觀點是錯誤的。目前已有很多經過同行評議的文章研究發現，不可溶的有機微量元素比其可溶的有機微量元素更具有生物學效價。除非考慮胃腸道中的消化過程和pH變化，否則單純評估有機微量元素的可溶性幾乎沒有任何意義。

　　4.分子大小。有的人說有機微量元素功效被認為是基于分子大小的基礎上，但事實是這樣嗎？

　　一般，大家誤認為蛋白鹽由于分子量太大，沒什么效果；而與小分子配體結合的有機微量元素常被誤認為更加穩定，更具有生物學效價。然而，分子大小并不是衡量生物學效價的標準，反而是配體（如氨基酸和小肽）類型更能反映有機微量元素的穩定性和生物學效價。

　　我們比較了分子量大小不同的氨基酸或小肽配體與微量元素結合的穩定常數（如圖1所示）。一般在給定的條件下，穩定性常數值越大代表微量元素與有機分子（如氨基氨酸、小肽等）結合能力越強，穩定性越高，所以生物學利用率就越高（EDTA螯合物例外）。由下圖可以看出，配體大小不是至關重要。

　　5.氨基酸組成和穩定性。以有機銅為例，在相同的生理條件下，配體不同，穩定常數也不一樣（如表2）。

　　不同氨基酸類型會影響其與可溶性金屬鹽的結合程度。在一些情況下，簡單地增加配位體氨基酸的數目可能不會提高金屬離子和配體結合的穩定性，如配位體是單個氨基酸“甘氨酸”、二肽“甘氨酸-甘氨酸”、三肽“甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸”與銅離子的結合常數分別是8.20、5.62、5.13，因此它們結合金屬離子的相對比例也不會增加。

　　另外，肽鏈中氨基酸的總序列和位置也影響了螯合物的穩定性。比如，在“甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸”序列中一個甘氨酸被組氨酸替代，得到“甘氨酸-甘氨酸-組氨酸”序列，穩定值發生了變化，從而結合微量元素的相對比例也在變化。而改變三肽序列中組氨酸的位置，形成“甘氨酸-組氨酸-甘氨酸”系列，穩定常數進一步增加，與微量元素的結合比例也相應提高。

　　金屬蛋白鹽的螯合程度和穩定性依賴于小肽中氨基酸的類型、構型以及序列。從生產角度出發，我們需要注意蛋白源水解的類型和程度。可以通過選擇水解條件，為金屬蛋白鹽螯合物提供“最佳”的蛋白水解物，最終形成穩定性較高的有機微量元素。

　　綜上所述，無論是金屬離子總量、氮與金屬離子的比例還是溶解度、分子大小等檢測指標都不適用于比較不同級別的有機微量元素。真正實在的評估方法還是有機微量元素在動物生產上的試驗驗證，通過動物的表現來評估有機微量是否真正發揮作用。

　　雖然不同生產商提出基于總礦物、氮礦物比、礦物結合/游離百分比、溶解度、穩定性和分子量提出簡單的評估方法，但它們僅提供有關個別產品的部分信息，并不適合比較不同類別的產品。對有機微量最準確的評估還是通過動物試驗來評估產品的實際生物利用率，在動物試驗中測量礦物質利用率和動物性能指標。這些指標包括但不僅僅限于：血液或組織礦物質濃度、血液或組織含礦物質蛋白質濃度、含礦物質酶活性或礦物質保留率（計算采食礦物質和排泄礦物質之間的差異）。還必須指出的是，單個喂養試驗的結果取決于許多因素，包括養殖條件、飼料成分、初始礦物狀態以及環境條件。

　　開發一種比較不同類型有機微量元素并適用于所有條件的簡單分析方法是極其困難的。因此，應謹慎看待單一試驗結果評定，大量的動物試驗數據才能最有效的說明有機微量的利用效率和使用效果。

　　好的有機微量元素要具備高穩定性、高吸收率、不與飼料中其他成分互作，且最重要的要經過大量的動物試驗驗證，最終在動物身上發揮其產品效果。奧特奇生產的百樂系列（包括銅、鐵、鋅、錳蛋白鹽）是通過特定的水解條件，水解大豆蛋白，為金屬蛋白鹽螯合物提供了“最佳”配體，其化學結構與植物中的微量元素類似。因此，更接近天然形式，更易被動物吸收。目前為止，百樂系列產品已經通過500多項試驗驗證，并利用新的技術—遞減全反射傅里葉變換紅外光譜法（ATR-FTIR）和粉末X射線衍射法（PXRD）評估了百樂系列金屬元素結合比例的穩定性和可靠性，該方法也得到了歐洲食品安全局（EFSA）的有效認證。同時，奧特奇為全球的飼料生產者提供有機微量元素全取代方案，而全取代技術的發展正是建立在百樂產品的高穩定性、高生物學利用率的基礎之上，這一技術已經通過140多篇同行評議雜志的試驗研究認證。所以選擇奧特奇有機微量元素產品，以更低的添加量就能獲得同等甚至更好的生產性能。