胺基酸螯合鋅的放射性研究
Hoekstra如此寫道:大約三○年前,鋅已被認為是飼糧中所必需……。由於飼料中或飼料原料中即含有超過動物需要量的鋅,因此有人認為此元素極易從食物中取得而並不成為實際營養上的問題。然而事實並不如上述所下的結論。事實上,在某些動物種類中常發生鋅的缺乏,此乃因食物中可利用的鋅受限制之故。
於是他詳細的說明人類及動物鋅的缺乏可能是微量的,而起因是食物中的其他因子降低食物中鋅的利用價值。鈣與磷酸鹽、植酸鹽一樣可抑制腸道內鋅的吸收。維他命D間接與鋅的吸收有關。鎘元素與銅一樣可跟鋅拮抗。尚有兩種礦物質,鉬及鐵明顯的與鋅具有腸道共同吸收點而發生競爭。蛋白質來源與鋅的需要量有明顯的關係。
關於胃腸吸收鋅的機轉仍不清楚。Vohra及Kratzer模式指出胃腸道內的螯合物質將使鋅更複雜。金屬螯合後腸道吸收,以螯合物形成釋入體內組織。其他研究亦曾指出鋅的吸收方式與鐵類似,即其吸收機轉必先經過螯合。
「多數然而並非全部食物中的螯合物質……顯示可緩和鋅的缺乏,……其效果曾被假設為螯合物具有足夠的鋅結合親和力……以促使鋅以吸收的形式存在。自然螯合物(即胺基酸、蛋白質及相似物質)的可能效果尚未被廣泛研究。」
美國猶他大學生物系實驗室的田間實驗研究指出離子鋅一旦與胺基酸螯合後將可促進鋅的利用價值。其利用價值可由實驗動物的生長及健康效益方面看出,然而為何較無機礦物鹽優異尚不清楚。因此,以下的設計乃以評估胺基酸螯合鋅與等量鋅的氯化鋅在代謝差異上的比較。依Vohra及Kratzer的模式找出腸道螯合物中的可能先驅物。
在本實驗所用的胺基酸螯合鋅為二價的鋅與二個胺基酸螯合形成雙輪四環複合物。在本例中所用的胺基酸為甘胺酸。
在實驗一中乃比較老鼠口服放射性氯化鋅或胺基酸螯合鋅之代謝情形。本實驗用二組雄性的Spragve Dawley老鼠。
第一組以放射性氯化鋅的形式給予20mcC的鋅。給予方式乃直接注入十二指腸處──已知為鋅的主要吸收位置。另一組老鼠亦由十二指腸處直接注入20mcC的胺基酸螯合鋅。
在一段時間後,由麻醉的動物眼中放血。每流15ul的血即滴入不鏽鋼之薄片中。當乾燥後,乃每分鐘收集得得下列資料如表1。
放射性氯化鋅在開始即較胺基酸螯合鋅迅速的通過腸道障壁進入血流中。然而,此更進一步顯示在2 1/2小時內血中放射性胺基酸鋅達到最高峰,且維持至本實驗終止時。
本實驗證明氯化鋅的鋅離子可被吸收,然而其滯留或代謝極差。曲線中下降的老鼠氯化鋅有可能是由於離子膜內佔滿飽和的鋅之故。轉化鋅的效率因飽和而變得不完整。另一方面,胺基酸螯合鋅在血中達到高水平後並沒有被迅速的排出去。此點被認為當給予胺基酸螯合鋅時有較高的滯留及代謝能力,此點有助於解釋早期實驗中獲得較高生長及健康效益的一個理論基礎。
表一
時 間 | 放 射 性 氯 化 鋅 | 放射性胺基酸螯合鋅 |
15 分 30 分 45 分 1 小時 2 小時 2.5 小時 3 小時 4 小時 |
7 19 16 10 16 21 22 26 |
5 13 14 14 17 34 34 36 |
氯化鋅又如何呢?其吸收是經離子擴散或滲透作用呢?它們又如何適用於上述的模式呢?不可置疑的,氯化鋅的鋅部分在腸道內可被胺基酸螯合。然而,一些資料顯示氯化鋅乃以氯鹽的形式被吸收似有違上述所提出的假設模式。若考慮所吸收的鋅,其吸收及代謝是相當密切的,則此模式顯然的不會有太大的問題。所吸收的氯化鋅代謝並不完整,正如下列所做的實驗般大部分被排出去。
為什麼氯化鋅的代謝會是個問題呢?Guthrie指出:除了骨骼內的鋅外,身體內的鋅是被蛋白質緊密包圍的。假設在本例中,氯化鋅並沒有被螯合,因此對身體來說,是屬於異物,而無法獲得足夠的胺基酸形成螯合物,於是在小腸下端被排出。除此之外,一旦下降,血中鋅量不會再恢復或超過胺基螯合鋅的量。此點被認為欲由血中獲得足夠胺基酸以形成螯合物乃一持續性的問題。基結果將是以離子擴散或滲透所吸收的鋅,其代謝低。其代謝直接與是否螯合有關。 前述實驗認為鋅的代謝得視其與胺基酸螯合的情形而定。我們猜測若調節其穩定常數,是否可改善代謝?尤其是飼料中鋅的利用效益?欲回答此問題,另一實驗乃以下列形式設計:利用一自動滴管,三組的Sprague Dawley老鼠分別注入20mcC的放射性鋅。其中一組給予氯化鋅,其他二組分別予二種不同穩定常數的胺基酸螯合鋅。(分別為4.94×107及4.41×1012)如表二所示。 表二第 一 組 | 第 二 組 | 第 三 組 |
24μl的鋅 65 75μl的水 |
99μl的鋅以胺基酸螯合物形式,其穩定常數為4.94×107 |
99μl的鋅以胺基酸螯合物形式,其穩定常數為4.41×1012 |
表三
組別 | 7天後的總滯留量(%) |
7天後的總排出量(%) |
鋅 給 予 的 形 式 |
第一組 第二組 第三組 |
48% 64% 88% |
52% 36% 12% |
氯化鋅 胺基酸螯合鋅 (穩定常數:4.94×107) 胺基酸螯合鋅 (穩定常數:4.41×1012) |
老鼠皆置於代謝籠內,每星期收集其排泄物,並作放射性測定,結果如表三。
控制組中超過一半氯化鋅中的鋅被排出。此點更可證明前述氯化鋅的代謝或體內滯留並不高,除非在體內有發生螯合方可加以利用。第三組中穩定常數為4.41×1012的胺基酸鋅螯合物較第二組穩定常數為4.49×107者來得優異。穩定常數為4.41×1012的胺基酸鋅螯合物總滯留約88%,而只有48%的氯化鋅被滯留或利用。 結 論:本研究指出鋅投與的形式可影響其吸收及代謝。由現有資料顯示,胺基酸鋅之效果較優於氯化鋅。螯合物的穩定常數亦會影響鋅的代謝。鋅在體內的代謝程度直接與其穩定常數的強度及代謝性胺基酸螯合物的維持能力成正比。
(林德興譯自Harvey Ashmead,Ned Jenser Davell Groff 1975)
飼料營養雜誌(37~39)
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