7214-08-6 / 甘氨酸鋅的作用

【背景及概述】^[1][2][3]

鋅是動物維持生命和生長必不可少的營養素之一，參與體內多種酶的組成及代謝等。鋅添加劑的發展經歷了3 個階段：第一代為無機鹽類，如硫酸鋅和氧化鋅等，第二代為一些簡單的有機化合物，如乳酸鋅和葡萄酸鋅等。但以上2 類產品均存在應用弊端，無機鹽類不僅吸收利用率差，而且容易造成環境污染，資源浪費，影響飼料中的其他活性營養物質；而簡單的有機化合物亦難以克服吸收利用率低的缺陷，不能充分滿足動物體生長的需要。第三代產品為氨基酸微量元素絡合物，如蛋白鋅、甘氨酸鋅和蛋氨酸鋅等。大量試驗表明，甘氨酸鋅可改進機體免疫力，提供動物生產性能，且無毒副作用，與無機微量元素相比，具有生物利用率高、吸收速度快和化學穩定性好等優點。無機態的鋅是陰陽離子間形成離子鍵結構，而螯合物的鋅離子不僅和氨基酸形成配位鍵，而且與其羧基構成離子鍵形成五元或六元環，鋅離子被封閉在螯環內，較為穩定，而且氨基酸鋅的分子內部電荷趨于中性，形成了穩定性的化學結構。螯合物中氨基酸對金屬鋅子起保護作用，能防止鋅元素在腸道變成不溶解的化合物，因而具有較高的吸收率和生物利用率。無機態的鋅元素在堿性條件下（如魚的中腸）溶解度會降低。

氨基酸鋅的生物利用率高，其原因可能是金屬元素鋅與氨基酸形成螯合物后，分子內電荷趨于中性，可在消化道內維持良好的穩定性，受其它無機離子或拮抗物的影響較小，不易與其他物質結合形成不溶性化合物或被吸附于不溶性膠體上。氨基酸螯合物吸收的兩種假說也闡述了氨基酸鋅比無機鋅具有更高的生物學利用率的可能原因。能更好的促進動物的生產性能、免疫及抗氧化能力。隨著飼料業的不斷發展，相關的政策出臺，鋅元素作為一種專業性強的添加劑，其產品結構和技術含量也將發生根本性改變。盡管在一定時期內，飼料添加劑仍以無機鋅、有機酸鋅和氨基酸鋅等多種形態的產品并存，但從節約資源和保護環境的角度出發，飼料中無機鋅的用量會逐漸減少，而安全、高效且生物學效價高的氨基酸鋅市場空間將越來越大，有望成為未來微量元素鋅市場的主導產品，而降低有機鋅售價才能有更廣闊的應用前景。

【應用】^[3]

現今，氨基酸鋅已廣泛應用于畜禽業，水產動物上。

1.對生物利用率的影響

氨基酸鋅在預混料中具較好的穩定性，對維生素 E 和維生素 C 破壞作用明顯小于無機鹽。以蛋清或大豆為基礎的精制飼料中添加 Zn-Met 或 Zn SO₄，飼喂 1 齡的斑點叉尾鮰10 周，結果表明在蛋清餌料組，Zn-Met 和 Zn SO₄的添加量分別為 5.58 mg/kg 和 18.94 mg/kg 時，魚體可獲得最大體增重，Zn-Met 和 Zn SO₄的添加量分別為 6.58 mg/kg 和 19.91 mg/kg 時，骨骼中鋅含量達到最大沉積量；而在大豆為基礎的餌料組，Zn-Met 和 Zn SO₄添加量分別為 5.91 mg/kg 和 30.19 mg/kg 時，魚體可獲得最大體增重，Zn-Met 和 Zn SO₄的添加量分別為 12.82 mg/kg 和≥80mg/kg 時骨骼中鋅含量達到最大沉積量。在鋅含量 30 mg/kg 的半精制飼料中添加 1.5%的植酸和 4%的磷酸鈣，并額外補充氨基酸螯合鋅或硫酸鋅，發現氨基酸鋅組的虹鱒末增重顯著高于添加相同劑量的硫酸組，結果表明氨基酸鋅在植酸或磷酸鈣存在條件下仍然具有較高的生物學優勢。在投喂氨基酸鋅的虹鱒（Oncorhynchus mykiss）體內的鋅含量明顯高于投喂 Zn SO₄的虹鱒。

在肉仔雞上的試驗證明，以生長速度和脛骨中鋅含量作為評價指標，在精制日糧、半精制日糧和玉米-豆粕型日糧添加蛋氨酸鋅，其生物學效價分別為一水硫酸鋅的 117%、177%和 206%。以肉仔雞的胰臟中鋅含量、脛骨中鋅含量和血清磷酸酶作為評價指標，發現蛋氨酸鋅的生物學效價分別為硫酸鋅的 133.93%，108.35%和 105.94%。以肉雞的粗灰分重、鋅含量和日增重為評價指標，發現蛋氨酸螯合鋅的生物學利用率比機鋅分別提高了 43%，55.3%和 33.6%。然而 在斑點叉尾鮰上卻發現蛋氨酸螯合鋅的生物學效價與硫酸鋅相當。近期的研究也有類似矛盾的結果，羥基蛋氨酸螯合鋅與硫酸鋅相比，在提高雜交條紋鱸的生長性能方面無顯著優勢，相反降低了血清中鋅含量。上述研究證明有機鋅比無機鋅在生物利用率上具有優勢。

2.對免疫機能的影響

以有機鋅和硫酸鋅分別飼喂凡納濱對蝦，發現有機鋅可顯著提高凡納濱對蝦的存活、生長和免疫力。以蛋氨酸鋅喂養奶牛可降低奶中體細胞數和乳房炎的患病率，并減少腐蹄病的發生。給肉雞補充蛋氨酸鋅和蛋氨酸錳可以減少肉雞球蟲病的發生，降低球蟲病所致的死亡率。在比較蛋氨酸鋅對動物免疫機能影響的試驗中發現，與等量的氧化鋅相比，蛋氨酸鋅可以提高雛雞、綿羊和斷奶仔豬的免疫力。在產蛋雞的日糧中添加氨基酸鋅或硫酸鋅，結果發現在 55～59 周齡期間添加氨基酸鋅，可降低產蛋雞的死亡率，并保持了抗體的較高水平。

3.對抗氧化功能的影響

以 3 種含有不同形式微量元素的飼料投喂 1.11 g 的虹鱒 15 周，第一種飼料的微量元素添加 ZnSO₄、Mn SO₄、Cu SO₄，第二種飼料為 Zn SO₄、Mn SO₄和Cu-AA，第三種飼料為 Zn-AA、Mn-AA、Cu-AA，結果表明第三種飼料組的堿性磷酸酶活性顯著高于其他飼料組，微量元素吸收效果也好于前兩種飼料。在鋅含量為 40 mg/kg 的虹鱒飼料中分別添加鋅水平為 40 mg/kg 的硫酸鋅，40 mg/kg 和20 mg/kg 的氨基酸鋅，將這三種飼料分別記作 SF，AM，AM-Hf，結果發現 AM-Hf組虹鱒的生長性能、酶活力和組織沉積量與 SF組相似，而 AM 組虹鱒的堿性磷酸酶、DNA 聚合酶和 Cu Zn-SOD 活性均高于SF 組，試驗表明氨基酸鋅是一種更加有效的鋅添加形式。在雜交條紋鱸以及真鯛上也有類似的報道。研究表明，添加氨基酸鋅可顯著提高 45 周齡蛋肝臟組織中總抗氧化能力（T-AOC）和谷胱甘肽（GSH）含量降低組織脂質過氧化產物即丙二醛（MDA）的生成；顯著提高了脾臟中超氧化物歧化酶（SOD）活性和 GSH 含量，降低 MDA 含量。

在小鼠上的研究結果表明，飼糧中添加蛋氨酸鋅可以顯著提高堿性磷酸酶（AKP）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、T-AOC，總 SOD 以及 Cu Zn-SOD 的活性。試驗證明，缺鋅大鼠血清中鋅含量和 AKP 活性均降低，紅細胞谷胱甘肽 S 轉移酶水平升高，GSH 濃度下降，紅細胞抗氧化功能不全的癥狀。在大鼠的試驗中發現，中度和高度的鋅缺乏會導致蛋白質、脂肪和 DNA 的氧化損傷，可能是由于鋅依賴性抗氧化功能的下降而引起的。另外，研究還表明，大鼠缺鋅會顯著降低血液和肝臟的 GSH 含量和 SOD 活性，增加 MDA 的含量，補鋅可以顯著減少內源 MDA 的形成。可見，氨基酸鋅對于維持動物機體的抗氧化系統是不可或缺的添加劑。

【合成】^[1]

以甘氨酸和固堿為初始原料，先制備甘氨酸鈉溶液，隨后再加入硫酸鋅和催化劑，進行催化反應，反應條件為：pH =4，反應摩爾比=1∶1，反應溫度85～ 90 ℃，反應時間2 h，得到甘氨酸鋅溶液。此反應液經表面活性劑單晶處理，控制晶體的生長速度，使其逐漸結晶，即可得到甘氨酸鋅單晶粗品，將粗品經清洗、甩干、烘干、粉碎、預混和包裝，最后得甘氨酸鋅成品。所有母液經回收，循環利用。工藝路線：

【主要參考資料】

[1] 李奎, 洪作鵬. 甘氨酸鋅的合成和結構表征[J]. 飼料研究, 2007, 2007(4): 42-44.

[2] 王琤韡, 趙薇娜, 喻兵權, 等. 甘氨酸鋅在斷奶仔豬生產中的應用[J]. 豬業科學, 2013, 4: 022.

[3] 孫蓬. 點帶石斑魚對甘氨酸鋅的營養需求[D]. 天津: 天津農學院, 2014.