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近年來，有關(guān)鐵的生理功能的研究日益受到重視，缺鐵所導(dǎo)致的疾病和發(fā)育缺陷也受到人們的關(guān)注。為了改善豬群中鐵營養(yǎng)缺乏狀況，對豬群進行普遍、合理的補鐵是切實必要的。安全、高效、經(jīng)濟又實用的鐵營養(yǎng)強化劑的研制與生產(chǎn)，已成為我國動物營養(yǎng)學(xué)界工作者的重要課題。
1 鐵在體內(nèi)的分布
鐵在體內(nèi)含量均高于其它幾種微量元素的含量，體內(nèi)65%的鐵存在于血液中，體內(nèi)鐵的70%～75%的鐵以血紅素蛋白質(zhì)的形式存在(亦即帶有鐵卟啉輔基的蛋白質(zhì)),主要有血紅蛋白、肌紅蛋白及部分酶(細胞色素酶、過氧化氫酶、過氧化物酶等)。25%～30%的鐵為非血紅素鐵,有鐵蛋白(包括運鐵蛋白、乳鐵蛋白、子宮鐵蛋白等)、血鐵黃素及部分酶(黃嘌呤氧化酶、琥珀酸脫氫酶,還原型輔酶Ⅰ脫氫酶等)。鐵蛋白和血鐵黃素是儲存鐵的兩種基本形式,主要存在于肝臟、網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞和骨髓。前者為水溶性,適應(yīng)于短期快速儲存的需要,后者為脂溶性,可適應(yīng)于較長期限的鐵儲存。在缺鐵性貧血發(fā)生前,儲存鐵就幾乎全部耗竭。
2 鐵的生理作用及代謝
鐵的主要生理功能是通過血紅蛋白運輸氧和二氧化碳，另外，鐵還通過肌紅蛋白起固定和儲存氧的作用，含鐵的細胞色素，過氧化氫酶，過氧化物酶在組織的呼吸過程中起著十分重要的作用，所以當(dāng)豬缺鐵時，不僅血紅蛋白、肌紅蛋白等的合成受阻，而且使氧的運輸與儲存、二氧化碳的運輸與釋放、電子傳遞、氧化還原反應(yīng)等很多代謝過程發(fā)生紊亂，出現(xiàn)各種癥狀，但當(dāng)日糧中鐵含量長期低于10mg/kg時，就會引起血紅蛋白含量降低，紅細胞減少，造成缺鐵性貧血。豬貧血癥狀包括生長差、精神不振、被毛粗糙、皮膚皺褶、粘膜蒼白;生長快的豬會因缺氧而突然死亡;尸檢可見肝臟肥大、血液稀薄、心肌明顯擴張,脾硬大。
最易引起貧血的是初生仔豬。Ｖｅｎｎ等 (1947)和Ｂｒａｕｄｅ等(1962)研究表明,仔豬每日必須存留7～16ｍｇ鐵以維持足夠的血紅蛋白和鐵貯,但每升豬乳含鐵僅1ｍｇ左右,因此,僅食母乳的仔豬很快貧血。血液中血紅蛋白濃度是指示豬鐵狀況的可靠指標(biāo),且易于測定。血紅蛋白水平為10ｇ/100ｍＬ全血或更高時,可認為已足夠; 8ｇ/100ｍＬ表示臨界貧血;7ｇ/100ｍＬ或更少表明貧血。除此之外,紅細胞壓積、紅細胞數(shù)、紅細胞寬度分布、血清鐵、血清鐵蛋白、血清總鐵結(jié)合力、運鐵蛋白飽和度、紅細胞內(nèi)游離原卟啉、肝或脾等組織鐵含量等也可作為鐵營養(yǎng)狀況的評判指標(biāo)。
豬的鐵代謝機理有不少研究,但迄今為止仍尚未完全清楚。一般認為在胃酸和胃蛋白酶的作用下,飼料中的鐵被釋放出來并還原成二價鐵,吸收部位主要在十二指腸。血紅素化合物中的鐵不需要從結(jié)合物中釋放出來,可以卟啉鐵的形式直接被腸細胞吸收,血紅素鐵和非血紅素鐵的吸收機制和途徑似乎有所不同。血紅素鐵主要來自肉、禽和魚的血紅蛋白和肌紅蛋白,非血紅素鐵主要存在于植物和乳制品中。影響鐵消化吸收的因素很多。動物體本身的鐵貯狀況,鐵的化學(xué)劑型和劑量、飼糧成分、加工等均可影響鐵的消化吸收。豬對鐵的吸收與體內(nèi)鐵貯呈負相關(guān)。血紅素鐵的吸收率比非血紅素鐵高2～3倍,且很少受其他飼糧成分的影響。不過植物來源的鐵比動物來源的非血紅素鐵易吸收,亞鐵鹽較鐵鹽易吸收。Ｌｕｍｂ等(1970)發(fā)現(xiàn)不同蛋白源影響仔豬對鐵的利用。Ｈｉｓａｙａｓｕ等(1992)報道,分離大豆蛋白降低老鼠體內(nèi)鐵沉積。飼糧蛋白質(zhì)水平影響老鼠對鐵的吸收利用。組氨酸、半胱氨酸、賴氨酸可與鐵形成螯合物而促進鐵吸收。Ｍｏｒａｉｓ等 (1996)研究表明,與易消化的大米淀粉相比,抗性玉米淀粉可提高仔豬對鐵和鈣的表觀吸收率。纖維的來源和水平可影響鐵的消化吸收,果膠、蔗糖等也影響鐵的消化吸收。飼糧中草酸、植酸、單寧以及過量的磷酸等可降低鐵離子的溶解性而抑制鐵的吸收,而檸檬酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸等可促進鐵的吸收。不過Ｆｒｏｌｉｃｈ(1982)發(fā)現(xiàn)豬飼糧中加6%～10%麩皮并未抑制鐵吸收。棉酚可使豬貧血,原因是鐵易與棉酚形成不溶性化合物。飼糧中的還原性物質(zhì)(如維生素Ｃ)、抗氧化劑(如谷胱甘肽)可使腸道內(nèi)的三價鐵離子變成二價鐵離子,因而促進鐵的吸收。不過Ｐｅｒｋｓ和Ｍｉｌｌｅｒ(1996)研究表明,豬對鐵的吸收并未因維生素Ｃ的添加而升高。高濃度的鈣、磷、銅、鋅、錳、鈷、鎘等也可干擾鐵的吸收。Ｇｉｐｐ等(1974)發(fā)現(xiàn)高銅損害了豬對鐵的吸收。Ｂｒａｄｌｅｙ等(1983)研究表明,120～240ｍｇ/ｋｇ銅使豬肝鐵含量降低50%～60%。Ｍａｔｒｏｎｅ等(1959)報道,高錳降低仔豬組織鐵含量。
鐵的更新和排泄紅細胞破壞和生成是大部分鐵更新的原因。紅細胞的正常生命周期為120天,不過大部分紅細胞裂解出來的鐵重新被攝取再合成血紅蛋白。與血紅蛋白相反,組織鐵化合物的生命周期差異很大,可遭受隨機的降解,其速率與其亞細胞結(jié)構(gòu)的更新類似。機體內(nèi)鐵的凈排泄是很少的。
鐵的生物效價的測定方法大致有以下5種:平衡(或沉積率)法、放射性鐵法、血紅蛋白凈增法、血紅蛋白反應(yīng)法和綜合反應(yīng)法。前3種方法為絕對效價測定方法, 后2種方法所測為相對效價。其中血紅蛋白反應(yīng)法簡單易行,應(yīng)用較多。常用飼料中谷實類含鐵較低(30～50ｍｇ/ｋｇ),奶制品也不高(低于 100ｍｇ/ｋｇ),餅粕類較多(100～150ｍｇ/ｋｇ),豆科草粉更多,魚粉亦多(100～500ｍｇ/ｋｇ),血粉則更高 (2000～3000ｍｇ/ｋｇ)。一般認為,植物來源鐵較動物來源的非血紅素鐵易吸收,有關(guān)天然飼料中鐵的生物效價研究相當(dāng)有限,并且研究對象幾乎都是雞和鼠;以硫酸亞鐵為對照,天然飼料中鐵的相對生物效價約為30%～70%。ＡＲＣ(1981)認為豬飼糧中鐵的利用率為60%。Ｋａｌ’ｎｉｔｓｋｉｉ等(1986)研究表明,玉米、大麥、小麥、硫酸亞鐵中的鐵在豬體內(nèi)的沉積率分別為27%、35%、30%、44%。Ｆｒａｎｓｓｏｎ(1983)發(fā)現(xiàn)牛乳鐵蛋白中鐵的利用率與硫酸亞鐵相同。Ｂｕｒｇａｒｄ(1994)報道,新生仔豬不能利用血粉中的鐵。不同來源鐵添加劑的效價變異很大。低溶解度的化合物如氧化鐵無效,碳酸亞鐵的效價低于硫酸亞鐵,且變幅大。蛋氨酸鐵的生物效價高于硫酸亞鐵,不ＥＤＴＡ鐵因螯合穩(wěn)定常數(shù)過高而影響鐵的吸收利用。動物營養(yǎng)狀況、基礎(chǔ)飼糧、判斷指標(biāo)等因素都會影響鐵的生物效價。不同鐵源對豬的相對生物學(xué)價值：一水硫酸亞鐵92；檸檬酸銨鐵100；檸檬酸膽堿鐵140；ＥＤＴＡ鐵90；多聚磷酸鐵85；鐵粉27～63(平均45)；焦磷酸鈉鐵29；碳酸亞鐵0～74；檸檬酸鐵100；富馬酸亞鐵100檸檬酸膽堿鐵銅鈷144；鐵蛋白125；血 粉55。
3 飼料補鐵劑的研究歷史和展望
國際上允許使用的鐵劑約有 30余種，鐵營養(yǎng)強化劑主要成分為無機鐵和有機鐵兩種，按在人體的存在形式可分為血紅素鐵和非血紅素鐵兩大類。鐵營養(yǎng)強化劑一般主要從兩方面來衡量其優(yōu)劣。一是生物利用率，通常以硫酸亞鐵作為標(biāo)準(zhǔn)，其他鐵劑與其相比的值×100得出相對生物利用率（RBV）作為指標(biāo)；另一方面是看其加入后是否改變飼料的顏色和味道。另外鐵含量和成本的高低，溶解度的大小及衛(wèi)生安全性能等也是應(yīng)著重考慮的因素。一般來說。二價狀態(tài)的鐵較三價狀態(tài)的鐵更有利于豬吸收，有機鐵比無機鐵對腸胃刺激性小且易于吸收，血紅素鐵較非血紅素鐵易于吸收等。
自1831年Blaud首先用硫酸亞鐵治療“萎黃病”以來，它至今仍被許多國藥典和食品添加劑法典收載。硫酸亞鐵為藍綠色結(jié)晶或顆粒，有帶咸味的收斂性味，一般認為其比元素鐵和三價鐵易吸收，但其化學(xué)性質(zhì)很活潑，易與硫化物、多酚等結(jié)合引起飼料變色、變質(zhì)，并且存在嚴(yán)重的腸胃刺激等缺點。作為鐵強化劑的無機鐵還有碳酸亞鐵、氯化亞鐵、磷酸鐵鈉、焦磷酸鐵、焦磷酸亞鐵、焦磷酸鐵鈉、氨基磷酸鐵等。其中磷酸鐵、焦磷酸鐵、氨基磷酸鐵幾乎不會引起強化飼料色、味等感官的改變，但在胃酸中的溶解度不恒定，隨著加工方式的不同往往吸收率變化很大。
為了提高鐵吸收利用率，人們開發(fā)了第二代可溶性鐵劑小分子有機酸鐵鹽絡(luò)合物，如乳酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵、琥珀酸亞鐵、富馬酸亞鐵（延胡索酸亞鐵）、檸檬酸亞鐵、檸檬酸亞鐵鈉、蘋果酸亞鐵、抗壞血酸亞鐵、L－蘇糖亞鐵、L－乳酸亞鐵、天門冬氨酸亞鐵、醋酸亞鐵、甘氨酸亞鐵、乙二胺四乙酸鐵鈉等。一般認為亞鐵鹽類性質(zhì)不穩(wěn)定，生產(chǎn)和貯存都很困難，引起飼料變色和生產(chǎn)鐵腥味。相對于乳酸亞鐵來說，琥珀酸亞鐵、富馬酸亞鐵（延胡索酸亞鐵）、蘋果酸亞鐵難溶于水，對色、味改變較低。甘氨酸亞鐵、甘氨酸鐵等氨基酸鐵螯合物除了具有良好的生物利用率外，其獨特的化學(xué)形式還能使之應(yīng)用于液體、高脂類載體中。乙二胺四乙酸鐵鈉（FeNaEDTA）為淡土黃色結(jié)晶粉末，性質(zhì)穩(wěn)定，可耐高溫，不易被氧化，貯藏不變，無金屬鐵腥味，口感好，易溶于水，在食品中應(yīng)用引起的感官改變較小。其穩(wěn)定的螯合物結(jié)構(gòu)，無腸胃刺激，其在胃中結(jié)合緊密，進入十二指腸后，鐵才被釋放和吸引，在吸收過程中EDTA還可與有害元素結(jié)合迅速排泄而起到解毒劑的作用，還能避免植酸等對體積吸收的阻礙，研究表明其鐵的吸收率為硫酸亞鐵的2～3倍，乙二胺四乙酸鐵鈉還具有促進膳食中其他鐵源或內(nèi)源性鐵源吸收的作用，同時還可促進鋅的吸，而對鈣的吸收無影響。由于其價格成本較高，使其應(yīng)用推廣受到了限制。
近年來，利用生物技術(shù)開發(fā)新型高效鐵營養(yǎng)強化劑已引起了科研部門和應(yīng)用廠家的重視，如血紅素鐵的提取。血紅素鐵是與血紅蛋白和肌紅蛋白中的卟啉結(jié)合的鐵，鐵卟啉同樣不受植酸、磷酸等的影響，不與鋅產(chǎn)生拮抗，將以卟啉鐵形式直接被腸黏膜細胞吸收，其吸收率高達25％以上，是當(dāng)今理想口服補鐵劑。乳鐵蛋白、酪蛋白磷酸鈦（鈣鐵吸收促進劑）在國內(nèi)外已有生產(chǎn)使用。國外采用共結(jié)晶技術(shù)，以蔗糖為載體，與硫酸亞鐵、葡萄糖酸鈉鐵等共結(jié)晶形成了新型的鐵強化劑。國內(nèi)李明霞對多糖鐵配合物進行研究，表明具有合適的穩(wěn)定性和溶出性，利于吸收，而且安全有效，受溫度及 pH影響小，是很有前途的鐵補充劑。此外，還有單位進行富鐵酵母、富鐵豆芽、富鐵螺旋藻的研制與生產(chǎn)。
提高鐵的吸收率將是今后的研究重點，讓鐵在中性微堿性的小腸（十二指腸）中能保持溶解狀態(tài)，易于吸收。加強對鐵強化劑采用微膠囊化技術(shù)的研究，是防止其氧化的較有效的方法之一。
4 飼料補鐵劑在豬飼料中的應(yīng)用
在養(yǎng)豬生產(chǎn)上的應(yīng)用鐵添加劑目前大致可分為無機鹽(硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、氯化物、氧化物等)和有機鹽兩類。有機鹽類是鐵與蛋白質(zhì)及其衍生物(如乳清、酪蛋白、氨基酸)或其他配位體(如檸檬酸、富馬酸、乳酸、草酸、葡萄糖酸、水楊酸等)或多糖衍生物或合成螯合劑(如乙二胺四乙酸)結(jié)合而成。有機鐵添加劑始于20世紀(jì)60年代,迄今約有40年歷史。可溶性高的無機鐵會加速脂質(zhì)氧化和酸敗,而有機鐵對其它營養(yǎng)素(如維生素)的破壞作用要小很多。許多研究表明,出生后頭3天以葡聚糖鐵、糊精鐵形式一次性肌注100ｍｇ鐵是有效的。注射的葡聚糖鐵存留率約為93%。出生后最初幾小時內(nèi)口服有生物活性的有機或無機鐵也能滿足哺乳仔豬對鐵的需要,不過要在腸道對大分子關(guān)閉之前及早服用。應(yīng)避免注射或口服過量(高于200ｍｇ)的鐵,因為未結(jié)合的血清鐵促進細菌生長,易導(dǎo)致感染和下痢。在母豬乳房上涂抹鐵液也可預(yù)防仔豬貧血,不過需要對乳房經(jīng)常涂抹鐵液。妊娠和哺乳母豬飼喂各種形式的高水平鐵 (2000～3000ｍｇｋｇ)或經(jīng)非腸道途徑給予鐵并不能增加鐵從胎盤向胎兒的轉(zhuǎn)移,也不能使乳中鐵提高至可防止鐵缺乏的程度。不過哺乳仔豬進食飼喂高水平鐵 (2000～3000ｍｇｋｇ)母豬的糞便可防止缺鐵,例如,Ｓａｎｓｏｍ和Ｇｌｅｅｄ(1981)發(fā)現(xiàn)母豬飼喂高水平鐵時,其糞便鐵含量可達2000ｍｇｋｇ。小豬每日食入母豬糞便5～80ｇ就足以防止貧血。
四川省畜科公司和四川省動物營養(yǎng)研究所承擔(dān)了四川省科技攻關(guān)項目-安全飼料添加劑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究及應(yīng)用。這一項目包括有機鐵劑的研究和開發(fā)。現(xiàn)已開發(fā)出富馬酸亞鐵，今后還將開發(fā)出蛋白質(zhì)螯合鐵等更高效的鐵劑。現(xiàn)將四川省畜科公司的富馬酸亞鐵在豬日糧中的應(yīng)用試驗總結(jié)如下。
試驗選用體重約10kg三元雜交仔豬160 頭,按性別和體重隨機分為4個處理組,每個處理4個重復(fù),每個重復(fù)10頭仔豬。研究飼糧添加不同劑量富鐵康對10～20kg仔豬的生長性能、膚色、毛況、肝臟鐵、背肌鐵、背最長肌肌紅蛋白含量及血液理化指標(biāo)的影響。
結(jié)果表明,在含無機鐵120mg/kg的基礎(chǔ)飼糧中添加富鐵康200～300mg/kg可略提高仔豬的日增重2%，降低料重比3%（P＞0.05）;添加富鐵康200～400mg/kg可顯著改善仔豬的膚色和毛況（P＜0.05＝;添加富鐵康300～400mg/kg可提高仔豬背最長肌肌紅蛋白含量、肝臟鐵含量和血清鐵蛋白濃度,降低血清總鐵結(jié)合力（P＜0.05＝；添加富鐵康可使仔豬肌肉中總鐵含量顯著降低,使肝臟鋅含量提高、脾臟鋅含量顯著提高（P＜0.05＝。這表明,添加富鐵康可使鐵的代謝活性成分提高,從而改善生長性能和商品特性,但不會增加肉中鐵的含量,有利于畜產(chǎn)品安全。根據(jù)試驗結(jié)果,10～20g仔豬飼糧中可添加富鐵康 300mg/kg與無機鐵120mg/kg配合使用。
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