畜禽飼料中添加有機(jī)鐵的利弊
鐵是維持動(dòng)物代謝和生長所必需的微量元素之一。長期以來，畜禽日糧中的鐵是以無機(jī)鐵(硫酸亞鐵)的形式添加，由于其在飼料中所占的成本比較低，所以從研究到應(yīng)用均受到忽視。NRC(1994)確定畜禽鐵需要量時(shí)，是以無機(jī)鐵為試驗(yàn)材料，參考的數(shù)據(jù)陳舊(1930-1994)，評(píng)價(jià)指標(biāo)單一。一些營養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為NRC的推薦水平不能滿足生產(chǎn)條件下畜禽的需要，有必要增加安全裕量，但增加多少缺乏深入研究。當(dāng)今商業(yè)性微量元素鐵的添加水平并不完全遵從標(biāo)準(zhǔn)，也沒有考慮飼料原料的因素，盡管原料中鐵含量存在變異，但并不能認(rèn)為不能被動(dòng)物利用。超量添加的結(jié)果造成鐵過量，而且與其他元素的比例失調(diào)。過量使用無機(jī)鐵有以下弊端：一是經(jīng)濟(jì)上浪費(fèi)，吸收的不確定性不僅影響自身利用，也會(huì)降低其他元素的利用；二是影響食欲，糞尿中排泄多，污染環(huán)境；三是性質(zhì)不穩(wěn)定，破壞維生素，加速油脂氧化；四是雜質(zhì)、氧化物和重金屬超標(biāo)，對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生毒性，會(huì)出現(xiàn)安全問題；五是容易引起異食癖、黃膘肉、腸胃炎(胃潰瘍)、嘔吐等；六是使預(yù)混料變色，腐蝕加工設(shè)備。基于鐵過量對(duì)動(dòng)物和環(huán)境帶來的負(fù)面影響，因此，越來越多的有機(jī)鐵被開發(fā)使用，以幫助降低飼料中無機(jī)鐵的添加水平，減少糞尿中鐵的排泄。但是有關(guān)有機(jī)鐵的特性、使用效果和評(píng)判缺乏綜合報(bào)道，本文就此作統(tǒng)一歸納，供同仁參考。
1有機(jī)鐵的存在形式
1.1有機(jī)鐵的定義
鐵元素與有機(jī)酸、氨基酸、小肽、蛋白質(zhì)和多糖衍生物等配位體(供體)通過離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合而成的絡(luò)合物(或螯合物)。絡(luò)合鐵通常是一個(gè)鐵元素與一個(gè)有機(jī)酸構(gòu)成的，它們之間以簡單的離子鍵相連，只有一個(gè)結(jié)合點(diǎn)。螯合鐵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它一般由一個(gè)鐵元素通過至少兩個(gè)鍵與一或兩個(gè)配位體構(gòu)成。例如，氨基酸螯合鐵中，鐵與兩個(gè)氨基酸形成4個(gè)鍵，其中兩個(gè)鍵是鐵與氧形成的離子鍵，結(jié)合力一般很弱，另外兩個(gè)是鐵與氮形成的共價(jià)鍵，結(jié)合力相對(duì)較強(qiáng)。螯合鐵也稱內(nèi)絡(luò)合鐵，由于它的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通常比絡(luò)合鐵穩(wěn)定。鍵的類型和強(qiáng)度是影響絡(luò)合物穩(wěn)定性和生物利用率的重要因素。美國官方飼料監(jiān)測局(MFCO，1996)確定的有機(jī)鐵定義：對(duì)氨基酸和蛋白質(zhì)金屬螯合鐵，是指可溶性鹽的鐵離子同氨基酸按照1:1～3(最佳為1:2)的比例反應(yīng)，生成配位的共價(jià)鍵所得產(chǎn)物。水解氨基酸的平均分子量為150，生成的螯合鐵分子量不得超過800。
1.2有機(jī)鐵的形式
根據(jù)配位體的不同，有機(jī)鐵大體分為：有機(jī)酸鹽、水解蛋白鹽復(fù)合物和氨基酸絡(luò)合物(螯合物)。有機(jī)酸鹽：有機(jī)酸與金屬鹽絡(luò)合形成的化合物。富馬酸、乳酸、檸檬酸、葡萄糖酸等為常用的配位體。水解蛋白鹽復(fù)合物：鐵離子與蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物(氨基酸片段或小肽)螯合成的產(chǎn)品。螯合率一般在50%左右，鐵含量偏低(10%左右)，判定和檢測難度大。氨基酸微量元素螯合物：金屬鹽與單一氨基酸或羥基蛋氨酸按1:1~1:3以配位鍵螯合而成。配位體：甘氨酸、蛋氨酸、羥基蛋氨酸和賴氨酸等。反應(yīng)條件一致，螯合率一般在90%以上，以氨基酸途徑吸收。
1.3絡(luò)合常數(shù)與螯合率
絡(luò)合常數(shù)(或者稱螯合強(qiáng)度)表示絡(luò)合的穩(wěn)定性。絡(luò)合常數(shù)小于10為弱絡(luò)合，大于100為強(qiáng)絡(luò)合，大于1000為極強(qiáng)絡(luò)合(如EDTA)，10-100之間為中度絡(luò)合。在一定范圍內(nèi)，螯合強(qiáng)度越強(qiáng)，金屬絡(luò)合物的可溶性和生物利用率越高。一般有機(jī)酸鹽屬于弱絡(luò)合，氨基酸類絡(luò)合屬于中強(qiáng)絡(luò)合。絡(luò)合越強(qiáng)，吸收越好，但吸收好并不等于利用好，中度絡(luò)合利用最好。離子半徑越小、電荷數(shù)越高，螯合物越穩(wěn)定，穩(wěn)定性依次為：Fe3+>Cu2+>Zn2+>Fe2+>Mn2+。螯合物不溶于甲醇，非螯合的氨基酸和無機(jī)鹽溶于甲醇。用甲醇對(duì)樣品進(jìn)行萃取，分離出螯合物沉淀，取上清液加雙硫腙顯色鑒別金屬離子。對(duì)提純后的螯合物加入Na2S使金屬離子與之反應(yīng)形成沉淀，釋放出氨基酸，用茚三酮顯色鑒別氨基酸，用甲醛法滴定或定氮法測定氨基酸含量。螯合率測定方法是用甲醇萃取樣品，將沉淀用酸分解后測定其中金屬離子的濃度(C沉淀)。螯合度(率)=C沉淀÷C總×100%。優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品螯合率≥90%。測定方法見GB/T13080.2-2005《蛋氨酸鐵(銅、錳、鋅)螯合率的測定凝膠過濾色譜法》。