甘氨酸锌的作用

发布日期:2020/10/21 8:45:43

【背景及概述】^[1][2][3]

锌是动物维持生命和生长必不可少的营养素之一，参与体内多种酶的组成及代谢等。锌添加剂的发展经历了3 个阶段：代为无机盐类，如硫酸锌和氧化锌等，第二代为一些简单的有机化合物，如乳酸锌和葡萄酸锌等。但以上2 类产品均存在应用弊端，无机盐类不仅吸收利用率差，而且容易造成环境污染，资源浪费，影响饲料中的其他活性营养物质；而简单的有机化合物亦难以克服吸收利用率低的缺陷，不能充分满足动物体生长的需要。第三代产品为氨基酸微量元素络合物，如蛋白锌、甘氨酸锌和蛋氨酸锌等。大量试验表明，甘氨酸锌可改进机体免疫力，提供动物生产性能，且无毒副作用，与无机微量元素相比，具有生物利用率高、吸收速度快和化学稳定性好等优点。无机态的锌是阴阳离子间形成离子键结构，而螯合物的锌离子不仅和氨基酸形成配位键，而且与其羧基构成离子键形成五元或六元环，锌离子被封闭在螯环内，较为稳定，而且氨基酸锌的分子内部电荷趋于中性，形成了稳定性的化学结构。螯合物中氨基酸对金属锌子起保护作用，能防止锌元素在肠道变成不溶解的化合物，因而具有较高的吸收率和生物利用率。无机态的锌元素在碱性条件下（如鱼的中肠）溶解度会降低。

氨基酸锌的生物利用率高，其原因可能是金属元素锌与氨基酸形成螯合物后，分子内电荷趋于中性，可在消化道内维持良好的稳定性，受其它无机离子或拮抗物的影响较小，不易与其他物质结合形成不溶性化合物或被吸附于不溶性胶体上。氨基酸螯合物吸收的两种假说也阐述了氨基酸锌比无机锌具有更高的生物学利用率的可能原因。能更好的促进动物的生产性能、免疫及抗氧化能力。随着饲料业的不断发展，相关的政策出台，锌元素作为一种专业性强的添加剂，其产品结构和技术含量也将发生根本性改变。尽管在一定时期内，饲料添加剂仍以无机锌、有机酸锌和氨基酸锌等多种形态的产品并存，但从节约资源和保护环境的角度出发，饲料中无机锌的用量会逐渐减少，而安全、高效且生物学效价高的氨基酸锌市场空间将越来越大，有望成为未来微量元素锌市场的主导产品，而降低有机锌售价才能有更广阔的应用前景。

【应用】^[3]

现今，氨基酸锌已广泛应用于畜禽业，水产动物上。

1.对生物利用率的影响

氨基酸锌在预混料中具较好的稳定性，对维生素 E 和维生素 C 破坏作用明显小于无机盐。以蛋清或大豆为基础的精制饲料中添加 Zn-Met 或 Zn SO₄，饲喂 1 龄的斑点叉尾鮰10 周，结果表明在蛋清饵料组，Zn-Met 和 Zn SO₄的添加量分别为 5.58 mg/kg 和 18.94 mg/kg 时，鱼体可获得体增重，Zn-Met 和 Zn SO₄的添加量分别为 6.58 mg/kg 和 19.91 mg/kg 时，骨骼中锌含量达到沉积量；而在大豆为基础的饵料组，Zn-Met 和 Zn SO₄添加量分别为 5.91 mg/kg 和 30.19 mg/kg 时，鱼体可获得体增重，Zn-Met 和 Zn SO₄的添加量分别为 12.82 mg/kg 和≥80mg/kg 时骨骼中锌含量达到沉积量。在锌含量 30 mg/kg 的半精制饲料中添加 1.5%的植酸和 4%的磷酸钙，并额外补充氨基酸螯合锌或硫酸锌，发现氨基酸锌组的虹鳟末增重显著高于添加相同剂量的硫酸组，结果表明氨基酸锌在植酸或磷酸钙存在条件下仍然具有较高的生物学优势。在投喂氨基酸锌的虹鳟（Oncorhynchus mykiss）体内的锌含量明显高于投喂 Zn SO₄的虹鳟。

在肉仔鸡上的试验证明，以生长速度和胫骨中锌含量作为评价指标，在精制日粮、半精制日粮和玉米-豆粕型日粮添加蛋氨酸锌，其生物学效价分别为一水硫酸锌的 117%、177%和 206%。以肉仔鸡的胰脏中锌含量、胫骨中锌含量和血清磷酸酶作为评价指标，发现蛋氨酸锌的生物学效价分别为硫酸锌的 133.93%，108.35%和 105.94%。以肉鸡的粗灰分重、锌含量和日增重为评价指标，发现蛋氨酸螯合锌的生物学利用率比机锌分别提高了 43%，55.3%和 33.6%。然而在斑点叉尾鮰上却发现蛋氨酸螯合锌的生物学效价与硫酸锌相当。近期的研究也有类似矛盾的结果，羟基蛋氨酸螯合锌与硫酸锌相比，在提高杂交条纹鲈的生长性能方面无显著优势，相反降低了血清中锌含量。上述研究证明有机锌比无机锌在生物利用率上具有优势。

2.对免疫机能的影响

以有机锌和硫酸锌分别饲喂凡纳滨对虾，发现有机锌可显著提高凡纳滨对虾的存活、生长和免疫力。以蛋氨酸锌喂养奶牛可降低奶中体细胞数和乳房炎的患病率，并减少腐蹄病的发生。给肉鸡补充蛋氨酸锌和蛋氨酸锰可以减少肉鸡球虫病的发生，降低球虫病所致的死亡率。在比较蛋氨酸锌对动物免疫机能影响的试验中发现，与等量的氧化锌相比，蛋氨酸锌可以提高雏鸡、绵羊和断奶仔猪的免疫力。在产蛋鸡的日粮中添加氨基酸锌或硫酸锌，结果发现在 55～59 周龄期间添加氨基酸锌，可降低产蛋鸡的死亡率，并保持了抗体的较高水平。

3.对抗氧化功能的影响

以 3 种含有不同形式微量元素的饲料投喂 1.11 g 的虹鳟 15 周，种饲料的微量元素添加 ZnSO₄、Mn SO₄、Cu SO₄，第二种饲料为 Zn SO₄、Mn SO₄和Cu-AA，第三种饲料为 Zn-AA、Mn-AA、Cu-AA，结果表明第三种饲料组的碱性磷酸酶活性显著高于其他饲料组，微量元素吸收效果也好于前两种饲料。在锌含量为 40 mg/kg 的虹鳟饲料中分别添加锌水平为 40 mg/kg 的硫酸锌，40 mg/kg 和20 mg/kg 的氨基酸锌，将这三种饲料分别记作 SF，AM，AM-Hf，结果发现 AM-Hf组虹鳟的生长性能、酶活力和组织沉积量与 SF组相似，而 AM 组虹鳟的碱性磷酸酶、DNA 聚合酶和 Cu Zn-SOD 活性均高于SF 组，试验表明氨基酸锌是一种更加有效的锌添加形式。在杂交条纹鲈以及真鲷上也有类似的报道。研究表明，添加氨基酸锌可显著提高 45 周龄蛋肝脏组织中总抗氧化能力（T-AOC）和谷胱甘肽（GSH）含量降低组织脂质过氧化产物即丙二醛（MDA）的生成；显著提高了脾脏中超氧化物歧化酶（SOD）活性和 GSH 含量，降低 MDA 含量。

在小鼠上的研究结果表明，饲粮中添加蛋氨酸锌可以显著提高碱性磷酸酶（AKP）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、T-AOC，总 SOD 以及 Cu Zn-SOD 的活性。试验证明，缺锌大鼠血清中锌含量和 AKP 活性均降低，红细胞谷胱甘肽 S 转移酶水平升高，GSH 浓度下降，红细胞抗氧化功能不全的症状。在大鼠的试验中发现，中度和高度的锌缺乏会导致蛋白质、脂肪和 DNA 的氧化损伤，可能是由于锌依赖性抗氧化功能的下降而引起的。另外，研究还表明，大鼠缺锌会显著降低血液和肝脏的 GSH 含量和 SOD 活性，增加 MDA 的含量，补锌可以显著减少内源 MDA 的形成。可见，氨基酸锌对于维持动物机体的抗氧化系统是不可或缺的添加剂。

【合成】^[1]

以甘氨酸和固碱为初始原料，先制备甘氨酸钠溶液，随后再加入硫酸锌和催化剂，进行催化反应，反应条件为：pH =4，反应摩尔比=1∶1，反应温度85～ 90 ℃，反应时间2 h，得到甘氨酸锌溶液。此反应液经表面活性剂单晶处理，控制晶体的生长速度，使其逐渐结晶，即可得到甘氨酸锌单晶粗品，将粗品经清洗、甩干、烘干、粉碎、预混和包装，最后得甘氨酸锌成品。所有母液经回收，循环利用。工艺路线：