有机型复合态矿物质的营养性效益

一、营养性矿物质的种类

        必需微量元素的重要营养性功能已广被认识。饲料无论如何配合通常都难以满足动物对各种必需微量元素的需要。因此，微量元素饲料添加物之应用已有多年。目前饲料业界多以无机态矿物质添加使用；不过，近来有机态矿物质也逐渐被普遍采用。

二、有机态矿物质之特色及营养上之意义

        饲料中的微量元素，以及在血液、体液和其他组织中的微量元素，大多与各种有机配位体结合成复合物(包括螯合物)，而不是离子态。日粮中添加无机元素，必须先和胃肠道中适当的有机配位体相结合，才能被机体利用。有时，这些配位体数量不足，不能充分地将微量元素结合起来，以致各微量元素相互竞争这些有限的配位体。也即，生物系统内由於进化，已形成了限制离子矿物质吸收的控制机制。

        无机微量元素在动物体内的生物利用率受许多因素的影响：如与脂类、蛋白质、纤维、草酸、氧化物和维生素的反应，以及与其他矿物质和磷酸盐、植酸盐的相互作用的影响。Halpin等(1986)估计：在玉米豆粕中来自硫酸锰的锰只有1.7％被吸收。Cousins(1979)报导：消化道中的锌离子几乎不能透过肠壁细胞膜，而必须与有机分子(配位体)如胺基酸、鷇类形成复合物(包括螯合物)才能迅速通过粘膜细胞膜屏障。螯合物防止金属元素在肠道变成不溶解化合物，从而大大促进元素的吸收。螯合物在胃或瘤胃中仍维持完整，而避免离子化，因而受磷酸盐、植酸盐或其他无机盐的作用很小。

        微量元素的化学形式有无机盐(硫酸盐、碳酸盐、氧化物等)和金属复合物或螯合物，即金属元素与其他配位体，如柠檬酸、草酸、水杨酸、反丁烯二酸、葡萄糖酸、乳酸或多糖衍生物结合。这种形式的微量元素补充物产品，始於本世纪60年代，迄今约有30年历史。

        所谓复合物(Complex)是指凡由金属离子和配位体相互作用而形成的产物。而所谓螯合物(Chelate)则是一个或多个基团与一个金属离子的配位反应所形成的环状结构。因此，所有的螯合物是复合物，但不是所有的复合物都是螯合物。形成金属复合物的金属元素是元素周期表中的过渡性元素(transition metal)。原子序数在20-30，依次为钪(Sc)、鷇、钒(V)、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌，其中大多数是动物必需的微量元素。

        胺基酸螯合物与无机盐在化学结构上有严格区别，无机盐是阳离子与阴离子之间形成离子键；而螯合物是以二价阳离子与给电子体的胺基形成配位键，同时又与给电子体的的羰基中的氧构成圆环。例如甘胺酸与铜构成1：1的螯合物，化学结构式为：

        又如蛋胺酸与锌构成2：1的螯合物，化学结构式为：

        与胺基酸结合的螯合物分子内电荷趋於中性，而且在体内pH环境下溶解度好，吸收率高，易於被小肠粘膜吸收进入血液，供给周身细胞需要。因为细胞膜是由蛋白质和类脂组成，它是细胞内外环境的天然屏障。微量元素穿过细胞膜需要一种有机载体分子把金属阳离子包围起来呈螯合物式，在细胞膜外形成一种有机的脂溶性表面。适合的配位体可为阳离子提供这种"有机外壳"，使得阳离子可以在空隙中穿过细胞膜。Found(1974)证明：位於具有五圆环或六圆环螯合物中心的金属元素可以通过小肠绒毛的刷状缘，而且可以被吸收。

三、可宝盛(Carbosan)矿物质之特色

        可宝盛矿物质系列由多醣体与可溶性矿物质(如锌、铜、锰、铁、镁、钴)经专利反应过程制造而成。

        前面已述及无保护型态(无机盐)矿物质在消化道中会与其他物质(如磷酸、纤维素)作用，而使其生物有效性下降。(保护型可宝盛，生物有效性则高)

        在胃中：

        无机态锌离子＋纤维素→结合

        (使锌随纤维素由粪便排出体外)

        3Fe⁺²＋2(PO₄)→Fe₃(PO₄)₂↓沉淀

        可宝盛铁＋磷酸根→无反应

        可宝盛铁＋纤维素→无反应

        此外，可宝盛铜及可宝盛铁不易使油脂自动氧化(无机态铜、铁离子则会促进催化油脂氧化)，在贮存(藏)中，可宝盛矿物质不易使维生素A、E及C之活性下降(而无机态矿物质则会因催促氧化作用，而使维生素活性下降)，可宝盛中之多醣体为可消化之糊精及麦芽醣等醣类。皆可为动物所消化利用。

四、隐蔽化保护型之模式

        螯合(Chelation)与隐蔽化(Sepuestering)的主要差别在他们与受质分子(如蛋白质、胺基酸或醣类)结合方式上。螯合是一个二价阳离子(如Zn²⁺)结合一个胺基酸的羧基阴离子。这是一个完全的电子键结，所以我们称之为此二价金属离子「螯合」到胺基酸上。二价金属离子以同法结合到蛋白质上；因为蛋白质是由胺基酸所组成的，蛋白质在胃中会被酵素分解成胺基酸。

        二价金属离子的「隐蔽」和「螯合」差异的地方是在这个金属离子是被一稍大分子的类似阴极化弱键化学结合和物理性的包裹方式保护着，化学性的结合发生在醣类上的氢氧基(OH^-)；在键结发生时，多醣类股(Polysaccharide strand)向内翻转形成一种金属离子的保护性物壁。这层物理障壁在胃中将不会被消化，可以避免类似自由态微量金属之离子被游离。此保护机制的优点是醣类要到小肠时与胰脏分泌之酵素作用，使得金属离子在正确位置被释放与吸收。

        胺基酸与蛋白质螯合的金属矿物质常被宣称具有和胺基酸分子一起被吸收的能力；但至目前为止，尚未有研究报告证明这一点。

        隐蔽保护型矿物质是以在小肠中的酵素反应将金属离子释放出来，小肠中的偏硷性质可以预防释放金属离子产生不溶性化合物，而使得金属离子可以顺利被黏膜细胞所吸收。实验室中的结果显示，以猪的胰脏醣类分解酵素可将金属离子由多醣类股中释放出来。

        译者注：隐蔽保护型(Sequesting)：表示矿物质(金属)离子隐蔽，退隐到大分子之醣类中而受到保护。

五、可宝盛之於动物营养上之利用

        可宝盛是一群在水中可分散的微量矿物质碳水化合物的复合物。可宝盛在外观上看来是一种微黄褐色且具流动性的粉末，可提供镁、锌、铁、锰与铜的复合物，以单一或结合形式存在。

        可宝盛较硫酸根型矿物质为优的原因为：

        1. 预拌剂的安定性：可宝盛可以防止在可分散预拌剂中的微量矿物质催化反应。而硫酸根型微量矿物质在预拌剂中，於开放容器下置放24小时其颜色会变化且有结块情形。

        2. 生物有效率：因为可宝盛是一种用碳水化合物将矿物质隐蔽起来，可以预防矿物质间交互作用而产生有害的影响。大学的试验报告证明可宝盛有硫酸根型微量矿物质两倍之效果。

        3. 中性的密度：可宝盛具有和维生素相似的容积，可以减低静置时的问题。

        有机态矿物质主要优点取决於它们是以螯合(Chelation)或以隐蔽保护(Sequestering)形式存在，甚至到达胃中还是以「离子键」或「电子键」方式成复合体存在。但吾人如何证实它们确实是以复合体存在？一般可以薄层色层分析法或酵素分析法。

        有一试验"断乳後到上市猪只利用可宝盛、硫酸盐与氧化物型矿物质的比较"，其实验目的为研究以保护型微量矿物质─可宝盛，完全取代传统微量矿物质(硫酸盐与氧化物)时，在猪只成长期(断乳期至上市)中的可行性探讨。

过程

        本实验是在法国的饲料厂之研发部门进行完成。断乳後11天(以性别、年龄、与体重因子分配)平均地将100头猪只分至圈饲区，每一圈饲区饲养6只猪。这些动物被饲养於保育舍，然後在保育舍饲养35天(由10-30公斤)，然後转至肥育舍饲养100天(30公斤至屠宰)。

        猪只被分为以传统的微量矿物质组(control)，可宝盛含量占原微量矿物质的40％(Carbosan 40％)与以可宝盛完全取代传统微量矿物质(Carbosan 100％)等三组。各组基础饲料含量均相同，且每一组饲料均提供相同份量的维生素、矿物质及生长促进剂(保育期添加Carbadox 50 ppm，肥育期时添加15ppm的Avopracine)。猪只於断乳後10、35与85天称重，并於屠宰时称重。

结果

        猪以可宝盛喂饲的摄食情况和传统微量矿物质组相似。然而，由平均日增重与饲料转换效率看出，可宝盛组有较佳的效果(如表一)。

表一、试验时间中表现的数据

饲料营养杂志(p.62～68)─庄健隆、九六年八期