鐵是動物體必需的微量元素,在動物生產上應用廣泛。本文綜述了鐵的營養生理功能及在生產上的應用,并對無機鐵(硫酸亞鐵),有機鹽鐵和氨基酸螯合鐵等不同形式的鐵制劑在動物生產中的應用做了較全面的比較,目前最有效的,最具有發展前途的是氨基酸螯合鐵。關鍵詞:鐵營養作用應用鐵是動物體必需的微量元素,在動物體代謝過程中起著極其重要的作用。鐵不僅是多種化合物的組分,還和多種與代謝相關的酶活性有關,且在一定程度上影響機體的免疫機能[1]。動物所需的鐵一般由飼料提供。目前所使用含鐵添加劑已由原來單一的無機鹽鐵逐步過渡到無機鐵,有機鹽鐵與氨基酸螯合鐵并存的階段。本文就鐵的營養生理功能及不同形式的含鐵添加劑對動物生產的影響做一綜述。
1.鐵的營養生理功能
1.1作為載體及酶的組分
鐵參與了血紅蛋白與肌紅蛋白的組成,擔負著運載體內氧和二氧化碳的重要作用。另外,鐵直接參與細胞色素氧化酶、過氧化物酶和黃嘌呤氧化酶等的組成。二價或三價鐵離子又是激活碳水化合物代謝的各種酶的不可缺少的活化因子。
1.2參與蛋白質合成和能量代謝
動物體內鐵的含量直接影響磷的含量,缺鐵時肝細胞中的DNA的合成會因缺磷而受到抑制,組織細胞中的線粒體和微粒體異常。此外,鐵作為細胞色素的組分參與動物細胞內的能量代謝過程。Romslo認為體內能量的釋放依附于線粒體聚集鐵的數量,且兩者成正比[1]。
1.3生理防衛與免疫機能
白細胞或奶中的乳鐵蛋白能夠將腸道內游離的鐵離子結合成復合物,以便于乳酸桿菌的利用,同時抑制了大腸桿菌的作用,能夠很好地預防新生動物尤其是仔豬的腹瀉。
2鐵缺乏與過量
2.1貧血
這是動物缺鐵的最顯著癥狀。鐵能夠影響體內蛋白質的合成,缺鐵時,肝細胞和其他組織細胞內的線粒體和微粒體異常,細胞色素C含量下降,蛋白質合成和能量利用受阻,動物出現貧血、體重下降。另一種作用機制的解釋是:缺鐵后,淋巴細胞的DNA合成受干擾,失去對特異抗原的敏感性,機體對抗感染的應激能力下降,易受感染,感染后紅細胞的破壞加速,造成動物貧血[1]。
2.2氧化還原過程紊亂,出現病變
研究證明,三羧酸循環中有一半以上的酶含有鐵,或在鐵存在下才能發揮生化作用[2]。缺鐵會導致這些酶的活性受到嚴重影響,從而影響體內氧的運輸和貯存。此外,硫化亞鐵復合物被證實在生物體系的許多氧化還原反應中都起著關鍵性的作用。鐵供應不足,呼吸鏈和過氧化物的氧化還原過程會發生紊亂,影響機體的正常代謝。
2.3免疫功能降低
免疫功能降低,增加了細菌和寄生蟲感染的敏感性,以至體重和體長的生長發育均受到不良影響。例如仔豬的腹瀉與高的死亡率。
2.4鐵中毒
豬全價配合飼料中正常添加鐵劑量一般低于0.014%,肉雞正常添加量為0.008%,產蛋雞為0.005%,若添加量超過標準量20倍以上就會出現慢性鐵中毒現象[3]。鐵的耐受量一般較大。豬采食日糧中鐵的耐受量3000mg/kg,牛和禽為1000mg/kg。但添加過多,易造成中毒。3~10日齡仔豬口服硫酸亞鐵的中毒劑量為:600mg/kg體重,喂后1~3h可出現中毒癥狀[4]。另外,靜脈注射鐵鹽比口服毒性大得多。一次注射高劑量鐵制劑,3~5h后也可引起仔豬中毒。胡新桂(1999)報道,給仔豬注射鐵劑200ml,即補鐵量達450~750mg,就出現中毒癥狀[5]。表現為皮膚潮紅,精神呆滯,站立不穩,呼吸急促,體溫降低,嗜睡,繼而昏迷,嚴重時死亡。
3鐵添加劑在動物生產上的應用
目前飼料中使用的鐵添加劑經歷了三個發展階段,第一代產品即無機鐵:硫酸亞鐵、碳酸亞鐵、三氧化鐵、氯化鐵、氯化亞鐵等;第二代產品即有機鹽鐵:乳酸鐵、葡聚糖鐵、檸檬酸亞鐵、延胡索酸鐵等;第三代為蛋白源或氨基酸螯合鐵:蛋氨酸螯合鐵,蘇氨酸螯合鐵等。
3.1無機鐵
各種無機鐵源的相對生物利用率[2]硫酸亞鐵鹽是很好的無機鐵源,尤其是七水硫酸亞鐵鹽在目前飼料工業中應用最廣泛。張家松等(1996)[6]在鯉魚種飼料中添加不同梯度的FeSO4?7H2O(0.2g,0.3g,0.4g/kg干料),結果發現,FeSO4?7H2O的添加對加快鯉魚的生長、提高產量和經濟效益效果明顯,其中以0.3g/kg干料的添加效果最佳。日本學者(1993)[7]研究表明,在產蛋期的母雞飼料中拌合100mgFeSO4粉/kg飼料,可以防止母雞的缺鐵性貧血,進而提高產蛋率25%以上。由于硫酸亞鐵溶解性好且可作為有效的血紅素成分,所以經常用來給仔豬補鐵,一般,為預防仔豬貧血或感染細菌毒素,確保正常生長,2~3日齡就應補鐵。補充鐵劑的方式有直接給仔豬補鐵和通過母體間接補鐵兩種,例如用硫酸亞鐵200mg/kg鐵補給母豬,可提高豬糞中鐵的含量,使仔豬每天食母豬糞便50~80g,可獲得足夠預防貧血的鐵[4]。此外,硫酸亞鐵還被用作棉籽餅(粕)減毒劑[2],是目前最有效、可靠的棉籽餅(粕)減毒方法。棉籽餅(粕)中含有游離棉酚和結合棉酚,結合棉酚不易被吸收、毒性較小,游離棉酚易被單胃動物吸收,產生毒性。硫酸亞鐵(FeSO4-7H2O)中的二價鐵離子可以與游離棉酚螯合,形成的復合物難以被動物吸收,從而減輕了其毒性。另外,當日糧中游離棉酚含量高時,動物易缺鐵,所以即使不因為解毒作用,也應補鐵。
3.2有機鐵
葡聚糖鐵、檸檬酸亞鐵、乳酸鐵等有機鹽溶解性好、易吸收、生物效價較高、穩定性也較無機鹽高。有機鹽鐵在畜禽生產中主要起營養與免疫的作用。(1)營養方面:有機鐵、有機鈷和維生素優化組合,補鐵效果明顯迅速。能夠提高母豬的繁殖性能,提高仔豬存活率、初生重。可以改善蛋禽產蛋品質、減少破殼率、加深蛋黃顏色、減少應激。(2)免疫方面:有效防止仔豬貧血,抑制幼畜腹瀉、仔豬下痢。
3.3氨基酸螯合鐵
氨基酸螯合鐵是一種配位體(氨基酸)同一種金屬離子(微量元素)形成的一種環狀結構的絡合物。常見的螯合環有五元環和六元環,其中α?氨基酸螯合鐵為五元環,β?氨基酸螯合鐵為六元環。微量元素被氨基酸螯合后,生成穩定常數適中的螯合物,這些螯合物在小腸中利用氨基酸吸收通道,避免了與通過礦物元素離子吸收通道運轉的其他礦物元素的競爭與拮抗。另外螯合物的生化性質更加穩定,有效抵御日糧中其他養分與之發生不利反應。螯合物在機體內溶解性能好、易吸收、利用率高。此外,氨基酸螯合鐵還具有一定的殺菌和免疫功能。有人認為,螯合態微量元素在特定組織、靶器官或功能位點發揮特定功能[2]。
3.3.1氨基酸螯合鐵的應用
(1)對母豬繁殖性能的影響黃國清等(1999)[8]研究了蛋氨酸螯合鐵對提高母豬繁殖性能的影響,結果發現:與硫酸亞鐵組相比,蛋氨酸鐵組的初產母豬首次配種受胎率平均提高7.2%,初產死胎率平均降低2.1%,斷奶仔豬成活率平均提高2.9%,母豬體況變化平穩,直至第8胎仔豬仍有較高的育成率。顧華孝(1995)[9]報道氨基酸螯合鐵對母豬的繁殖性能的顯著提高主要表現在:仔豬死亡率明顯降低;改善母豬體況,降低母豬經產淘汰率;提高初產母豬繁殖性能;仔豬育成所需飼料量減少。占海昱等(1999)[10]研究發現蛋氨酸鐵組比硫酸亞鐵組仔豬初生重高50g/頭(P>0.05),斷奶重高0.6kg/頭(P<0.05),產仔死亡率降低8.9個百分點(P<0.05)。Yamamoto報道[10],妊娠母豬飼喂氨基酸螯合鐵,所產仔豬存活率提高9.5%,仔豬體重增加明顯。
(2)對生長豬的影響占海昱等(1999)[10]研究表明蛋氨酸鐵組比硫酸亞鐵組生長豬日增重提高9.56%(P<0 05="" 1="" 88="" p="">0.05),飼料報酬提高7.09%(P<0.05),血紅蛋白含量提高2.37g/100ml。婁雪彪(1992)[11]報道,在生長豬的日糧中添加60mg/kg的蛋氨酸鐵,比未添加者可提高豬的增重13%,料肉比降低11.7%,血紅蛋白含量增加0.8g/100ml,經濟效益提高13%。呂德福(1994)[12]報道給生長豬飼喂氨基酸螯合復合物??蛋白微素精(內含蛋氨酸鐵),日增重提高9~33%,料肉比降低8~24%,屠宰率、瘦肉率均有提高。徐建雄等(1994)[13]研究發現,蛋氨酸鐵可有效地促進肉豬生長,使肉豬的飼料效率提高了7.04~9.23%,明顯降低了肉豬的飼料開支。肉豬日糧中添加60mg/kg蛋氨酸鐵后經濟效益明顯,可提高毛利35.84~40.03%。美國愛必旺大藥廠出品的鐵血粒,內含氨基酸鐵98.6%以上,能有效防止育肥豬宰前出現應激癥和PSE肉的發生,改善豬肉的品質。
(3)對仔豬的影響Speavs(1992)報道,在斷奶仔豬日糧中添加蛋氨酸鐵可降低仔豬下痢4.3%;在仔豬出生后3天喂蛋氨酸鐵比喂硫酸亞鐵的仔豬死亡率降低30.4%。Kuznetsov等(1987)報道,27~82日齡仔豬對蛋氨酸鐵、酪氨酸鐵、硫酸亞鐵中鐵的利用率比較,分別為118%、108%和98%,說明蛋氨酸鐵是早期斷奶仔豬有效的鐵源,能提高中豬的生長速度。馮展翼(1992)[11]報道,在妊娠母豬最后一個月和產后20天在日糧中添加60mg/kg的蛋氨酸鐵及仔豬補料中添加100mg/kg的蛋氨酸鐵,對提高仔豬抗病力和生長有良好作用,可使仔豬的斷奶窩重提高11.24~18.76%,日增重提高17.64~29.4%,并可提高仔豬血紅蛋白含量,增強機體抗病力。氨基酸螯合鐵可通過胎盤和母乳向仔豬轉移,從而能有效地預防哺乳仔豬缺鐵性貧血的發生。徐建雄等(1990)[11]認為在妊娠后期母豬日糧及仔豬日糧中添加蛋氨酸鐵,仔豬不需注射鐵制劑即可預防仔豬缺鐵性貧血的發生。
(4)其他方面的應用陳婉如(1996)[14]研究表明,蛋氨酸螯合物(內含蛋氨酸鐵)添加于蛋鴨、肉鴨的配合飼料中,與同水平無機礦物元素對照,產蛋鴨的飼料報酬、產蛋率分別提高10.67%,10.82%(P<0.01)。對肉鴨,增重速度公鴨提高2.03%,母鴨提高12.90%。4展望目前,國內飼料中添加鐵仍以無機鐵(硫酸亞鐵)為主。它成本低,加工工藝簡單,來源廣泛,而且對畜禽的生長、繁殖、生產、免疫等有較好的促進作用。但無機鐵中的鐵離子易與其他礦物離子拮抗、競爭、造成利用率下降,飼料消耗增加,越來越不能滿足現代生產需求。有機酸鐵比無機鐵穩定性好,生物效價高,促生長作用明顯,但仍不能解決礦物元素離子之間的拮抗與競爭問題。氨基酸螯合鐵的出現,有效緩解了這種離子間的相互作用。目前生物效價最高的是氨基酸螯合鐵,它具有以下獨特優點:
(一)營養方面:1生物效價最高、穩定性好;2有效緩解礦物元素間的拮抗;3不僅為機體提供了微量元素,而且也提供了必需氨基酸;4適口性好,避免不必要的浪費。
(二)工藝方面:氨基酸螯合鐵中的氨基酸來源于蛋白源的酶解。目前許多蛋白源如某些餅粕類,角質蛋白,工業下腳料,工業廢渣、液,數量大,卻難以利用,造成很大的資源浪費。這些蛋白源酶解產生的優質廉價的氨基酸用來生產氨基酸螯合鐵,一舉兩得。氨基酸螯合鐵的利用仍然存在很多問題。例如,生產工藝復雜,產品質量檢驗方法與指標尚未完善,生產成本高。這一系列問題限制了氨基酸螯合鐵的推廣應用。盡管如此,由于氨基酸螯合鐵獨特的營養生理功能,隨著生產技術的提高,必將廣泛應用于畜禽養殖業。