铁元素的营养作用及在动物生产上的应用

     摘要：铁是动物体必需的微量元素，在动物生产上应用广泛。本文综述了铁的营养生理功能及在生产上的应用，并对无机铁（硫酸亚铁），有机盐铁和氨基酸螯合铁等不同形式的铁制剂在动物生产中的应用做了较全面的比较，目前最有效的，最具有发展前途的是氨基酸螯合铁。 关键词：铁营养作用应用 铁是动物体必需的微量元素，在动物体代谢过程中起着极其重要的作用。铁不仅是多种化合物的组分，还和多种与代谢相关的酶活性有关，且在一定程度上影响机体的免疫机能[1]。动物所需的铁一般由饲料提供。目前所使用含铁添加剂已由原来单一的无机盐铁逐步过渡到无机铁，有机盐铁与氨基酸螯合铁并存的阶段。本文就铁的营养生理功能及不同形式的含铁添加剂对动物生产的影响做一综述。

    1. 铁的营养生理功能

    1.1作为载体及酶的组分

    铁参与了血红蛋白与肌红蛋白的组成，担负着运载体内氧和二氧化碳的重要作用。另外，铁直接参与细胞色素氧化酶、过氧化物酶和黄嘌呤氧化酶等的组成。二价或三价铁离子又是激活碳水化合物代谢的各种酶的不可缺少的活化因子。

    1.2参与蛋白质合成和能量代谢

    动物体内铁的含量直接影响磷的含量，缺铁时肝细胞中的DNA的合成会因缺磷而受到抑制，组织细胞中的线粒体和微粒体异常。此外，铁作为细胞色素的组分参与动物细胞内的能量代谢过程。Romslo认为体内能量的释放依附于线粒体聚集铁的数量，且两者成正比[1]。

    1.3生理防卫与免疫机能

    白细胞或奶中的乳铁蛋白能够将肠道内游离的铁离子结合成复合物，以便于乳酸杆菌的利用，同时抑制了大肠杆菌的作用，能够很好地预防新生动物尤其是仔猪的腹泻。

    2铁缺乏与过量

    2.1 贫血

    这是动物缺铁的最显著症状。铁能够影响体内蛋白质的合成，缺铁时，肝细胞和其他组织细胞内的线粒体和微粒体异常，细胞色素C含量下降，蛋白质合成和能量利用受阻，动物出现贫血、体重下降。另一种作用机制的解释是：缺铁后，淋巴细胞的DNA合成受干扰，失去对特异抗原的敏感性，机体对抗感染的应激能力下降，易受感染，感染后红细胞的破坏加速，造成动物贫血[1]。

    2.2 氧化还原过程紊乱，出现病变

    研究证明，三羧酸循环中有一半以上的酶含有铁，或在铁存在下才能发挥生化作用[2]。缺铁会导致这些酶的活性受到严重影响，从而影响体内氧的运输和贮存。此外，硫化亚铁复合物被证实在生物体系的许多氧化还原反应中都起着关键性的作用。铁供应不足，呼吸链和过氧化物的氧化还原过程会发生紊乱，影响机体的正常代谢。

    2.3 免疫功能降低

    免疫功能降低，增加了细菌和寄生虫感染的敏感性，以至体重和体长的生长发育均受到不良影响。例如仔猪的腹泻与高的死亡率。

    2.4 铁中毒

    猪全价配合饲料中正常添加铁剂量一般低于0.014%，肉鸡正常添加量为0.008%，产蛋鸡为0.005%，若添加量超过标准量20倍以上就会出现慢性铁中毒现象[3]。铁的耐受量一般较大。猪采食日粮中铁的耐受量3000mg/kg, 牛和禽为1000mg/kg。但添加过多，易造成中毒。 3~10日龄仔猪口服硫酸亚铁的中毒剂量为：600mg/kg体重，喂后1~3h可出现中毒症状[4]。 另外，静脉注射铁盐比口服毒性大得多。一次注射高剂量铁制剂，3~5h后也可引起仔猪中毒。胡新桂（1999）报道，给仔猪注射铁剂200ml，即补铁量达450~750mg，就出现中毒症状[5]。表现为皮肤潮红，精神呆滞，站立不稳，呼吸急促，体温降低，嗜睡，继而昏迷，严重时死亡。

    3铁添加剂在动物生产上的应用

    目前饲料中使用的铁添加剂经历了三个发展阶段，第一代产品即无机铁：硫酸亚铁、碳酸亚铁、三氧化铁、氯化铁、氯化亚铁等；第二代产品即有机盐铁：乳酸铁、葡聚糖铁、柠檬酸亚铁、延胡索酸铁等；第三代为蛋白源或氨基酸螯合铁：蛋氨酸螯合铁，苏氨酸螯合铁等。

    3.1无机铁

    各种无机铁源的相对生物利用率[2] 硫酸亚铁盐是很好的无机铁源，尤其是七水硫酸亚铁盐在目前饲料工业中应用最广泛。张家松等（1996）[6]在鲤鱼种饲料中添加不同梯度的FeSO4?7H2O（0.2g, 0.3g, 0.4g/kg干料）, 结果发现，FeSO4?7H2O的添加对加快鲤鱼的生长、提高产量和经济效益效果明显，其中以0.3g/kg干料的添加效果最佳。日本学者（1993）[7]研究表明，在产蛋期的母鸡饲料中拌合100mg FeSO4粉/kg饲料，可以防止母鸡的缺铁性贫血，进而提高产蛋率25%以上。 由于硫酸亚铁溶解性好且可作为有效的血红素成分，所以经常用来给仔猪补铁，一般，为预防仔猪贫血或感染细菌毒素，确保正常生长，2~3日龄就应补铁。补充铁剂的方式有直接给仔猪补铁和通过母体间接补铁两种，例如用硫酸亚铁200mg/kg铁补给母猪，可提高猪粪中铁的含量，使仔猪每天食母猪粪便50~80g, 可获得足够预防贫血的铁[4]。 此外，硫酸亚铁还被用作棉籽饼（粕）减毒剂[2]，是目前最有效、可靠的棉籽饼（粕）减毒方法。棉籽饼（粕）中含有游离棉酚和结合棉酚，结合棉酚不易被吸收、毒性较小，游离棉酚易被单胃动物吸收，产生毒性。硫酸亚铁（FeSO4-7H2O）中的二价铁离子可以与游离棉酚螯合，形成的复合物难以被动物吸收，从而减轻了其毒性。另外，当日粮中游离棉酚含量高时，动物易缺铁，所以即使不因为解毒作用，也应补铁。

    3.2有机铁

    葡聚糖铁、柠檬酸亚铁、乳酸铁等有机盐溶解性好、易吸收、生物效价较高、稳定性也较无机盐高。有机盐铁在畜禽生产中主要起营养与免疫的作用。（1）营养方面：有机铁、有机钴和维生素优化组合，补铁效果明显迅速。能够提高母猪的繁殖性能，提高仔猪存活率、初生重。可以改善蛋禽产蛋品质、减少破壳率、加深蛋黄颜色、减少应激。（2）免疫方面：有效防止仔猪贫血，抑制幼畜腹泻、仔猪下痢。

    3.3氨基酸螯合铁

    氨基酸螯合铁是一种配位体（氨基酸）同一种金属离子（微量元素）形成的一种环状结构的络合物。常见的螯合环有五元环和六元环，其中α?氨基酸螯合铁为五元环，β?氨基酸螯合铁为六元环。微量元素被氨基酸螯合后，生成稳定常数适中的螯合物，这些螯合物在小肠中利用氨基酸吸收通道，避免了与通过矿物元素离子吸收通道运转的其他矿物元素的竞争与拮抗。另外螯合物的生化性质更加稳定，有效抵御日粮中其他养分与之发生不利反应。螯合物在机体内溶解性能好、易吸收、利用率高。此外，氨基酸螯合铁还具有一定的杀菌和免疫功能。有人认为，螯合态微量元素在特定组织、靶器官或功能位点发挥特定功能[2]。

    3.3.1氨基酸螯合铁的应用

    （1）对母猪繁殖性能的影响黄国清等（1999）[8]研究了蛋氨酸螯合铁对提高母猪繁殖性能的影响，结果发现：与硫酸亚铁组相比，蛋氨酸铁组的初产母猪首次配种受胎率平均提高7.2%，初产死胎率平均降低2.1%，断奶仔猪成活率平均提高2.9%，母猪体况变化平稳，直至第8胎仔猪仍有较高的育成率。顾华孝（1995）[9]报道氨基酸螯合铁对母猪的繁殖性能的显著提高主要表现在：仔猪死亡率明显降低；改善母猪体况，降低母猪经产淘汰率；提高初产母猪繁殖性能；仔猪育成所需饲料量减少。占海昱等（1999）[10]研究发现蛋氨酸铁组比硫酸亚铁组仔猪初生重高50g/头（P＞0.05），断奶重高0.6kg/头（P＜0.05），产仔死亡率降低8.9个百分点（P＜0.05）。Yamamoto报道[10]，妊娠母猪饲喂氨基酸螯合铁，所产仔猪存活率提高9.5%，仔猪体重增加明显。

    （2）对生长猪的影响 占海昱等（1999）[10]研究表明蛋氨酸铁组比硫酸亚铁组生长猪日增重提高9.56%（P＜0.05），采食量提高1.88%（P＞0.05），饲料报酬提高7.09%（P＜0.05），血红蛋白含量提高2.37g/100ml。娄雪彪（1992）[11]报道，在生长猪的日粮中添加60mg/kg的蛋氨酸铁，比未添加者可提高猪的增重13%，料肉比降低11.7%，血红蛋白含量增加0.8g/100ml，经济效益提高13%。吕德福（1994）[12]报道给生长猪饲喂氨基酸螯合复合物??蛋白微素精（内含蛋氨酸铁），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]研究发现，蛋氨酸铁可有效地促进肉猪生长，使肉猪的饲料效率提高了7.04~9.23%，明显降低了肉猪的饲料开支。肉猪日粮中添加60mg/kg蛋氨酸铁后经济效益明显，可提高毛利35.84~40.03%。美国爱必旺大药厂出品的铁血粒，内含氨基酸铁98.6%以上，能有效防止育肥猪宰前出现应激症和PSE肉的发生，改善猪肉的品质。

    （3）对仔猪的影响Speavs (1992)报道，在断奶仔猪日粮中添加蛋氨酸铁可降低仔猪下痢4.3%；在仔猪出生后3天喂蛋氨酸铁比喂硫酸亚铁的仔猪死亡率降低30.4%。Kuznetsov等（1987）报道，27~82日龄仔猪对蛋氨酸铁、酪氨酸铁、硫酸亚铁中铁的利用率比较，分别为118%、108%和98%，说明蛋氨酸铁是早期断奶仔猪有效的铁源，能提高中猪的生长速度。冯展翼（1992）[11]报道，在妊娠母猪最后一个月和产后20天在日粮中添加60mg/kg的蛋氨酸铁及仔猪补料中添加100mg/kg的蛋氨酸铁，对提高仔猪抗病力和生长有良好作用，可使仔猪的断奶窝重提高11.24~18.76%，日增重提高17.64~29.4%，并可提高仔猪血红蛋白含量，增强机体抗病力。氨基酸螯合铁可通过胎盘和母乳向仔猪转移，从而能有效地预防哺乳仔猪缺铁性贫血的发生。徐建雄等（1990）[11]认为在妊娠后期母猪日粮及仔猪日粮中添加蛋氨酸铁，仔猪不需注射铁制剂即可预防仔猪缺铁性贫血的发生。

    （4）其他方面的应用陈婉如（1996）[14]研究表明，蛋氨酸螯合物（内含蛋氨酸铁）添加于蛋鸭、肉鸭的配合饲料中，与同水平无机矿物元素对照，产蛋鸭的饲料报酬、产蛋率分别提高10.67%，10.82%（P＜0.01）。对肉鸭，增重速度公鸭提高2.03%，母鸭提高12.90%。 4展望 目前，国内饲料中添加铁仍以无机铁（硫酸亚铁）为主。它成本低，加工工艺简单，来源广泛，而且对畜禽的生长、繁殖、生产、免疫等有较好的促进作用。但无机铁中的铁离子易与其他矿物离子拮抗、竞争、造成利用率下降，饲料消耗增加，越来越不能满足现代生产需求。有机酸铁比无机铁稳定性好，生物效价高，促生长作用明显，但仍不能解决矿物元素离子之间的拮抗与竞争问题。氨基酸螯合铁的出现，有效缓解了这种离子间的相互作用。 目前生物效价最高的是氨基酸螯合铁，它具有以下独特优点：

    （一）营养方面：1生物效价最高、稳定性好；2有效缓解矿物元素间的拮抗；3不仅为机体提供了微量元素，而且也提供了必需氨基酸；4适口性好，避免不必要的浪费。

    （二）工艺方面：氨基酸螯合铁中的氨基酸来源于蛋白源的酶解。目前许多蛋白源如某些饼粕类，角质蛋白，工业下脚料，工业废渣、液，数量大，却难以利用，造成很大的资源浪费。这些蛋白源酶解产生的优质廉价的氨基酸用来生产氨基酸螯合铁，一举两得。 氨基酸螯合铁的利用仍然存在很多问题。例如，生产工艺复杂，产品质量检验方法与指标尚未完善，生产成本高。这一系列问题限制了氨基酸螯合铁的推广应用。尽管如此，由于氨基酸螯合铁独特的营养生理功能，随着生产技术的提高，必将广泛应用于畜禽养殖业。