微量元素运用于水产动物的优势与状况

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本文作者：赫丽娟 单位：浙江维丰生物科技有限公司

微量元素是维持动物生命和生长发育的必需营养素之一，它们直接或间接地参与机体许多重要的生理生化过程，满足机体正常生命活动的需要。随着科技进步和人们健康意识的增强，人们在追求动物高产的同时，还对畜产品质量安全问题愈来愈重视，对使用高剂量无机物质导致环境污染也越来越关注。有机微量元素在历经了无机盐、简单有机物和氨基酸络合物3个阶段的研究后，为高剂量微量元素的污染问题提供了1条有效的解决途径。氨基酸微量元素络合物克服了无机盐和简单有机物吸收利用率低，效果不稳定及适口性差等缺点，具有稳定性好、适口性好、吸收利用率高、流动性好且可减轻在饲料中对营养素的破坏等优点，是一种集安全、高效和环保为一体的绿色饲料添加剂。我国从80年代开始研制有机微量元素，经过20多年的发展，有机微量元素的研究与推广已经达到了一个新的层次，应用范围也逐渐由畜禽生产向水产方面扩展。

1有机微量元素作为水产饲料添加剂的优点

1.1有较高的吸收利用率和生物学活性

无机盐和简单有机物形式的微量元素进入水产动物肠道中，金属离子需要与载体分子形成络合物形式，才能穿过肠道细胞黏膜，进入血液，进而由血液转运至机体各组织发挥作用。而氨基酸微量元素络合物则是微量元素的低相对分子质量配位体形式，它既是机体吸收金属离子的主要形式，又是动物体内合成蛋白质过程的中间物质，进入水产动物体内后，按照不同组织和酶系统对氨基酸的需要，将被氨基酸络合的微量元素直接运输到特定的靶组织和酶系统中，通过酶和组织的作用释放出微量元素，以满足机体的需要。这样就比无机态微量元素的吸收速度快了很多，能促使氨基酸微量元素络合物在体内被快速地吸收利用。根据国内外科研部门的研究，氨基酸微量元素螯合物在水产动物中的吸收率是无机盐的1.25~2.5倍，比无机盐有更大且更优越的普遍吸收和消化代谢作用。氨基酸螯合铜的吸收率比碳酸盐大1.5倍，比硫酸盐大2.25倍，比氧化物大1.25倍；氨基酸螯合镁吸收率比碳酸盐大1.8倍，比硫酸盐大2.5倍。氨基酸螯合铁的吸收率比碳酸盐大1.5倍，比硫酸盐大1.8倍，比氧化物大2.5倍；氨基螯合锌比硫酸盐大2.1倍，比氧化物大2.5倍。

1.2稳定性好，避免金属元素对饲料中营养素的破坏

水产动物饲料中的Fe2+、Cu2+和Mn2+等金属元素离子在pH5~6时易与植酸形成植酸微量元素络合物，其稳定常数为10.85~17.63，难以被水产动物所消化吸收和利用。而氨基酸微量元素螯合物是以金属离子为中心离子，氨基酸作为配位体，金属中心离子既能与氨基酸分子中的羧基以离子键结合，又能与同一氨基酸分子中的氨基以配位键相结合，构成五元环或六元环结构，较为稳定。因其具有独特的环状结构，具有较高的化学稳定性能，使其分子内电荷趋于中性，可有效避免水产饲料中植酸的影响，并降低某些金属微量元素与Ca2+的颉颃作用，提高其利用率。水产饲料中的Fe2+、Cu2+和Mn2+等金属元素离子能直接引起维生素特别是维生素A、泛酸、维生素C和维生素E的迅速分解失活。无机微量元素中的结晶水分和添加剂中的水分，也加速了微量元素对他们的破坏和分解。而使用有机微量元素（氨基酸螯合物）则可以在一定程度上，保证饲料的营养全面并降低成本。Marchetti等研究指出，将维生素A、维生素D3、维生素E、维生素K、维生素B1、核黄素、维生素B6、维生素B12、维生素C、烟酸、泛酸、叶酸和生物素分别与Cu、Zn、Fe、Mn和Co的硫酸盐及其氨基酸螯合物相混合之后这二种混合物分别平均分为2部分，一部分在37.3℃下保存，另一部分在20.3℃下保存，在0、90和180d时测定维生素的含量，结果表明：在37.3℃时维生素B6、核黄素及在20.3℃时维生素A、维生素C和维生素K在硫酸盐混合物中的含量明显减少，但是氨基酸微量元素螯合物中却几乎未少。说明氨基酸微量元素螯合物与维生素共存时可相对减少维生素的氧化。

1.3毒性小，适口性好

由于无机盐的生物利用率比较低，为了满足水产动物对微量元素的需求，在水产饲料中一般添加大量的无机盐，未被消化的无机离子大量排放在水体中，会对水体造成污染。而当水中的Fe2+、Cu2+和Mn2+等达到一定质量浓度时，会对水产动物的呼吸系统、呼吸运动、生长、免疫和胚胎发育等有一定的影响。有机微量元素的吸收利用率高，且结构稳定，是解决微量元素过量使用造成环境污染的有效方法。一般的无机微量元素适口性较差，有苦涩味，而氨基酸螯合微量元素具有氨基酸特有的甜味，适口性好，对鱼虾有很好的诱食作用。

1.4调节水产动物免疫力，提高其抗病抗应激能力

氨基酸微量元素螯合物在结构上与动物体内酶的形态有些相似，如：铜与赖氨酸、半胱氨酸和色氨酸螯合时具有细胞色素还原酶活性，可以提高体液免疫和细胞免疫，增强杀菌能力，提高其抗病抗应激能力，从而提高生产性能。同时微量元素氨基酸螯合物还可减少体内自由基的形成，能够增强杀菌能力，提高动物机体免疫应答水平，对某些肠炎、皮肤病和贫血有显著的治疗作用。

1.5形成缓冲系统，调节肠道pH

金属离子和有机配位体的反应为金属离子在介质中的质量浓度提供了一个缓冲系统，其通过螯合物的离解或合成来保证金属离子质量浓度恒定。而机体又可以通过对肠道及组织中pH水平的控制，反过来控制缓冲系统中游离金属离子的水平，这样就可以为机体提供一个可利用的金属离子蓄存池，使其维持在动物所需但无毒的质量浓度水平。无机盐会影响胃肠内的pH和体内的酸碱平衡，氨基酸螯合物为体内正常的中间产物，对机体很少产生不良的刺激作用，有利于动物采食和胃肠道的消化吸收。

2有机微量元素在水产动物中的应用

2.1有机微量元素在鱼类养殖中的应用

2.1.1促生长作用

有机微量元素能够为动物的生长繁殖提供所需的多种氨基酸和微量元素，这种物质最有利于动物体内酶的复制、激活和再生，对鱼类的生长有明显的促生长作用。研究表明：以增质量为考察指标时，斑点叉尾对蛋氨酸锌的生物利用率相当于硫酸锌生物利用率的352%。张纯也得到了类似的结果：在鲤鱼饲料中添加有机锌（乳酸锌），可减少锌的用量而不降低鲤鱼的生长性能。李爱杰等指出，用氨基酸微量元素螯合物（Fe、Cu、Mn、Zn和Co）饲喂罗非鱼，氨基酸螯合盐组比无机盐组罗非鱼增重率提高17.84%~25.84%。对鲤鱼的饲养试验表明：添加氨基酸微量元素螯合物的3个试验组比对照组增质量提高了37.2%~68.1%。赵元凤等在用氨基酸微量元素螯合物与无机盐添加剂饲养罗非鱼的对比试验表明：添加微量元素氨基酸螯合物的罗非鱼生长显著好于无机盐组，4个试验组分别比对照组增质量75.7%、86.5%、108.5%和89.0%。

2.1.2提高饲料转化率，降低饲料系数，降低饲料成本

鱼类摄食氨基酸螯合盐后，被小肠黏膜直接吸收，并且一次可吸收2类营养物质：氨基酸和微量元素；而无机盐被鱼类摄入后，必须借助辅酶作用，与氨基酸等物质进行生化反应，形成螯合盐后才被鱼体所吸收。在鱼类的胃及肠道内，无机盐中的部分元素常与其他物质发生化学反应，形成机体不能或难以吸收的物质，降低微量元素的利用率。所以直接供给氨基酸螯合盐不仅使微量元素的利用率明显提高，又可以节省消化吸收这些物质所需的体能，提高了饵料的利用率。李爱杰等报道，用5种氨基酸微量元素螯合物饲喂罗非鱼，饵料系数降低8.6%，微量元素的吸收率平均提高25%。卓起琅等也指出，用微量元素氨基酸螯合物替代无机盐喂养鳗鱼和鲤鱼，鱼体增质量明显，饲料系数降低。吕景才等用Fe、Cu、Mn、Zn和Co氨基酸螯合物饲喂罗非鱼和鲤鱼，螯合物组饵料系数得到明显的改善，螯合物组罗非鱼的饵料系数平均为2.2，而无机盐组的饵料系数达到3.3；螯合物组鲤鱼的饵料系数为1.6，显著低于无机盐组的2.7。赵元凤等试验表明：4个添加微量元素氨基酸螯合物的试验组分别比对照组饵料系数下降29.2%、33.4%、43.5%和33.7%。

2.1.3提高鱼组织中微量元素的含量

组织中营养物质含量也是反应动物营养状况的一个指标。Hardy等（1987）就报道了投喂氨基酸螯合锌（Zn-AA）的虹鳟，其体内的Zn含量明显高于投喂ZnSO4的虹鳟。Apines-Amar分别使用硫酸盐形式的微量元素和氨基酸微量元素螯合物饲喂虹鳟，结果表明：氨基酸微量元素螯合物组中的Cu的沉积量显著高于无机盐组。宋进美等用氨基酸微量元素与无机微量元素，添加在鲤鱼饲料中，进行对比饲养试验，并对各组试验鱼肌肉营养成分及肌肉微量元素的含量进行了分析测定，结果表明：氨基酸组鱼肌肉的水分含量最低，而粗蛋白和粗脂肪的含量都是各试验组中最高的，同时，鲤鱼肌肉中各微量元素的含量均高于无机组。

2.1.4增强鱼体免疫力和抗应激能力

在对淡水鱼和海水鱼的研究中发现，溶菌酶在鱼的肌肉、黏液、血清和某些淋巴组织中广泛分布，代表一定非特异性免疫水平的溶菌酶活性。超氧化物歧化酶（SOD）是重要的抗氧化酶之一，在清除活性氧自由基及防止生物分子损伤方面有十分重要的作用，对增强吞噬细胞吞噬能力和整个机体免疫功能起重要作用。Apines-Amar等在虹鳟饲料中添加不同形式的微量元素，15周的试验结果表明：当氨基酸螯合盐的含量是无机盐的一半时，碱性磷酸酶活性显著高于无机组，体内DNA聚合酶和Cu、ZnSOD被高效表达（P<0.05），Mn和Zn含量也高于无机组（P<0.05）。朱春峰等分别使用不同质量浓度的有机硒和无机硒饲喂异育银鲫，结果表明：在相同硒质量浓度下，有机硒组的黏液溶菌酶活力显著高于无机组；血清SOD活力中各有机硒试验组较对应无机硒试验组有不同程度的升高；所以有机硒组的免疫力显著高于无机硒组。

2.2有机微量元素在虾类养殖中的应用

肖怀平等选用斑节对虾进行大塘养殖试验，试验结果表明：复合氨基酸螯合物组每公顷增产6.34%；饵料系数下降0.05，饲料利用率提高2.75%；每公顷增加收益1389.6元，经济效益显著。董晓慧等比较了不同形式的Cu对凡纳滨对虾生长、免疫机能和铜沉积的影响，结果表明：添加蛋氨酸铜的对虾增重率均显著高于硫酸铜组，血清酚氧化酶（PO）和SOD活性均显著高于硫酸铜组，当饲料中蛋氨酸铜添加量为10mg/kg时，可满足对虾生长和免疫需要。阳会军等在基础饲料中添加了2种不同形式的铜盐：蛋氨酸铜和硫酸铜对斑节对虾进行饲养试验，结果表明：2种形式的Cu均能促进斑节对虾的生长，但斑节对虾蛋氨酸铜利用率比硫酸铜要高得多，添加15mg/kg的蛋氨酸铜可满足斑节对虾生长的需要，但以硫酸铜为Cu源时，需求量为30mg/kg。杨原志等使用不同质量浓度的硫酸锌和蛋氨酸锌饲喂凡纳滨对虾，结果表明：蛋氨酸锌的营养效果好于硫酸锌，饲料中蛋氨酸锌的添加量为40~60mg/kg时，凡纳滨对虾的生长和免疫效果最好。

2.3有机微量元素在贝类养殖中的应用

Tand等以蛋氨酸锌和七水硫酸锌作为锌源，对皱纹盘鲍进行饲养试验，结果表明：当蛋氨酸锌添加量为15.49mg/kg时，皱纹盘鲍达到最大生长率，而七水硫酸锌添加量为34.10mg/kg时，才能达到相同效果。当蛋氨酸锌和七水硫酸锌的添加量分别为15.16和33.99mg/kg时，日贝壳增长率达到最大值；当蛋氨酸锌和七水硫酸锌的添加量分别为15.49和34.10mg/kg时，软体组织的碱性磷酸酶活性最大，当蛋氨酸锌和七水硫酸锌的添加量分别为15.54和31.91mg/kg时，软体组织的锌的最大富集量达到最大值。由此可见：皱纹盘鲍对蛋氨酸锌的生物利用率几乎是七水硫酸锌的2倍。

赵元凤等在皱纹盘鲍饲料中添加氨基酸螯合盐和无机盐进行对比试验，结果表明：添加螯合盐的2个试验组皱纹盘鲍的平均特定生长率分别比对照组提高36.45%和64.49%。吕景才等在皱纹盘鲍上也得到了相似的试验结果：螯合态微量元素处理的鲍鱼其增重率比对照组（不添加微量元素）高85.23%，无机态微量元素处理的鲍鱼比对照组高27.08%。说明环境中的微量元素并不能满足皱纹盘鲍的生长需求，必须要从饲料中获取；而无机铁微量元素吸收率低、适口性差且生物利用率低，从而制约了鲍鱼的快速生长，且与不添加微量元素组差异不显著，这是很长一段时间人们误认为鲍鱼饲料不需要添加微量元素的原因。

3有机微量元素在水产动物养殖中存在的问题

有机微量元素的优势已经在水产动物生产中得到了证实，其优良的性能应用于水产饲料行业已得到国内外科技界的认可。目前发达国家已经逐步使用有机微量元素替代无机盐在饲料中的使用，微量元素有机化已经成为饲料添加剂发展的必然趋势。但目前还存在一些问题需要进一步的探讨：目前国际和国内尚无统一且可靠的方法测定氨基酸微量元素螯合物的螯合率，这是影响氨基酸微量元素螯合物应用的首要因素；有机微量元素价格高昂，也是制约其广泛应用的因素之一；水生动物种类繁多，我国有超过900种淡水鱼类和超过2200种海水鱼类，还有大量的甲壳类和贝类等，且各种水生动物又分为鱼苗、鱼种和育成3个营养阶段。各品种和各营养阶段的吸收利用率是不同的，甚至存在很大的差异，目前在这方面研究报道很少，缺乏系统的研究，不能为生产提供有效的技术支持；有机微量元素在水产动物中的应用现在主要集中在营养学方面，如：对生长率和增重率等传统指标的研究，其作用机制还有待于进一步研究。