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矿物质在动物一生中起着多种非常重要的作用。与其他营养素相比，其需要量很低，日粮缺乏微量元素会导致动物生产性能下降20 %～30 %。因此在生产实践中通常添加微量元素，以确保动物快速生长，提高繁殖性能并增强免疫应答能力。目前在动物饲料中通常添加无机盐形式的微量元素，如硫酸盐和氯化物，但无机来源的微量元素生物利用率与饲料和草料来源的矿物质并不完全等同。最新研究进展表明，如果以有机形式补充，微量元素的吸收和利用率会更高。
矿物质在动物一生中起着多种非常重要的作用。与其他营养素相比，其需要量很低，日粮缺乏微量元素会导致动物生产性能下降20 %～30 %。因此在生产实践中通常添加微量元素，以确保动物快速生长，提高繁殖性能并增强免疫应答能力。目前在动物饲料中通常添加无机盐形式的微量元素，如硫酸盐和氯化物，但无机来源的微量元素生物利用率与饲料和草料来源的矿物质并不完全等同。最新研究进展表明，如果以有机形式补充，微量元素的吸收和利用率会更高。
1 有机矿物质：作用机制
术语“螯合”源自于希腊语“螯”，意思是象爪子一样抓住矿物元素。在螯合物中，金属离子与有机分子（配体）牢固结合，形成环状结构，使得矿物元素不会发生不必要的化学反应。螯合物配体提供至少两个与金属结合的供体基团，其中一个供体一般是氨基，形成复杂的共价键；另外一个来自于羧基，并形成离子键。配体间必须有足够的距离，以便形成双杂环化合物。这种矿物质很容易通过肠壁进入血液，增强矿物质的代谢。
根据美国饲料管理协会的定义，有机矿物质是金属离子通过化学键与有机分子（氨基酸）结合、形成具有独特稳定性和较高生物利用度特性的化学结构。其分类如表1所示。
如果进行适当螯合，微量元素会更好地被动物吸收和利用，进而减少动物对矿物质需要量。与无机来源相比，螯合矿物元素可能具有更好的生物利用度，与身体形式也更为相似，从而使动物具有更好的生产性能。
对于有机矿物元素比无机矿物元素具有更好的利用率，人们已经提出了不同的理论。有机微量元素的有机部分似乎能帮助更好地在动物组织中吸收和利用，而且这些矿物质与其他矿物质不会相互作用/竞争吸收。也有人认为有机矿物元素可绕过瘤胃，在小肠中吸收，与某些生物分子类似。因此它们在身体中比无机元素更有用。
2 生物利用度研究
有机矿物质对动物生产性能的有益效果大部分是因为它具有比无机来源更好的生物利用度。与硫酸锌相比，蛋氨酸锌和铜在母羊中的生物利用度分别为133 %和151 %。一项荟萃分析表明，家禽中添加矿物质蛋白盐要比无机盐具有更高的存留率和相对生物利用度，这可能是由于增加吸收和减少尿液排出所致。在豚鼠、雏鸡、小山羊和羔羊中也观察到类似的结果。部分矿物质具有拮抗作用，比如在存在钼和硫的情况下，反刍动物日粮中铜的生物利用度可能会下降。因此一种不会与四硫钼酸盐作用的铜制剂或在反刍动物消化道中保持可溶性硫是有益的。肉牛研究结果表明，铜蛋白盐的生物利用率高于硫酸铜。此外，在家禽日粮中添加高水平的无机铜和锌对日粮中植酸酶功效存在不利影响，而矿物质蛋白盐可以解决这个问题。
在不同处理/试验中，有机矿物质生物利用度估计值有时是不一致的。有机矿物元素的利用率方面也存在种间差异。非反刍动物如雏鸡和猪中螯合矿物质能够得到更好的利用，可能是由于其生物利用率高于非螯合形式，因为螯合物在非反刍动物的吸收部位更易溶。有机微量元素在反刍动物中不太受关注，可能是由于瘤胃微生物也参与消化。不过，在某些情况下，反刍动物对螯合矿物质有响应。
3 对营养素摄取和利用的影响
除少数报告指出添加有机矿物质的雏鸡、公羊采食量下降外，添加有机矿物质通常对适口性和采食量没有影响。在大多数研究中，添加无机或有机矿物元素，动物对不同营养素消化率也类似。但是，与添加无机硒或不添加硒的试验组相比，添加有机硒的羔羊氮利用率提高。
4 对生长速度和饲料转化率的影响
多项试验发现添加有机矿物元素的动物生长性能较好。添加蛋氨酸锌可提高羔羊生长速度和体重。类似地，有机硒可改善豚鼠和羔羊的生长性能。添加有机矿物元素可改善肉鸡饲料转化率，但是与添加无机硒相比，添加有机硒的羔羊未观察性能改善或改善很少。比添加相同水平的无机来源微量元素相比，添加有机微量元素的犊牛具有更大的终体重和平均增重。
添加有机微量元素对动物生长性能没有影响，不过使用有机微量元素添加剂可降低排出速度，因此可减少使用水平，从而降低对环境的危害。
5 对泌乳量和乳品质的影响
多项研究表明，在长期饲喂试验或在短期饲喂试验结束时，奶牛添加有机微量元素对泌乳量有积极影响，但其他研究报告添加有机或无机微量元素没有区别。似乎从添加有机微量元素到产生生物学效果需要一定的时间。在一项针对20项试验的荟萃分析中发现，添加有机微量元素使泌乳量每天增加0.93 kg，乳脂增加0.04 kg，而乳蛋白增加0.03 kg。
多项研究表明，有机微量元素对乳蛋白比例没有影响，但提高了蛋白总量。研究也证明，母牛饲喂有机微量元素要比饲喂无机微量元素具有更高的乳脂量，也有报告指出在乳脂量方面没有差异。不过，Hackbart等观察到乳脂率下降，而乳脂总量不变，表明添加有机微量元素对乳脂量及其组分总体是有益的。
6 对产肉、产蛋和产毛量的影响
一般而言，矿物质与提高产肉和产蛋的数量和质量有关。添加烟酸铬和蛋氨酸螯合铬的动物具有更好的胴体评级。但添加酵母硒未能改善小山羊的胴体重及其质量。母鸡饲养日产蛋率未受到硒来源的影响，饲喂有机硒可提高蛋重和鸡蛋中硒浓度。不过，单独添加蛋氨酸锌或与其他螯合矿物质合并添加，未发现对产蛋性能和蛋壳质量的有利影响。基础饲料中添加50 %的有机锌、铜和锰，蛋重增加，蛋比重提高，蛋损耗率下降。公羊中添加有机铜和锌，提高了羊毛产量。 7 对繁殖性能的影响
微矿在家畜繁殖中起着非常重要的作用。多项研究发现添加有机微量元素对繁殖性能具有积极作用，但是有少数报告显示没有影响或有不利的影响。对20项奶牛试验进行的一项荟萃分析结果发现，添加有机微量元素降低了空怀期和每次受胎配种次数。类似地，青年母牛在接受有机矿物质后，繁殖性能提高，但成熟母牛没有影响。几项研究表明，有机微量元素可改善多项繁殖指标，包括提高泌乳天数150 d以上的母牛怀孕率、降低空怀天数和每次受胎配种次数。肉牛饲喂有机矿物质，在随后的繁殖季节中怀孕率提高。母猪饲喂螯合铁，出生仔猪和断奶仔猪死亡率显著下降、体重增加，因为螯合有助于促进金属通过胎盘转移到胚胎，减少仔猪死胎，增加断奶仔猪数，缩短断奶和发情间隔期。Rowe等观察到，与仅饲喂无机物的试验组相比，饲喂无机和有机锌、铜、钴和锰混合物的公牛活动精子比例更高，前向运动的精子和快速运动的精子比例提高。在有机微量元素组，首次配种-产犊和受胎-产犊间隔缩短。
8 对健康状况的影响
微量元素在保持最佳动物健康方面起着重要作用。肉鸡添加有机矿物质改善了皮肤强度和完整性，从而增强了足垫完整性和健康状况。同样，在以大肠杆菌进行乳房内接种24 h后，饲喂有机铜的牛奶中大肠杆菌数更低。研究表明，微量元素来源（硫酸盐、有机氨基酸复合物或羟基来源）不会影响到受到运输应激的犊牛增重、发病率或对牛病毒性腹泻苗接种的抗体滴度响应。
9 对抗氧化状况、应激和免疫应答的影响
在某些特定条件下，特别是在应激条件下有机矿物质更为有效。在日粮微量元素水平满足或超出动物需要时，添加矿物质没有更多益处。与硫酸锌相比，羔羊添加15 mg/kg的锌蛋白盐，具有更高的免疫应答。与添加无机形式的微量元素相比，添加有机微量元素的新生犊牛初乳及血清中免疫球蛋白总量更高。添加螯合形式的铜、锰和锌可增强泌乳早期奶牛的免疫应答。在家禽和公羊中也观察到有机矿物质组免疫应答的改善。
在补充铜的羔羊中铜蓝蛋白和红细胞超氧化物歧化酶活性和细胞介导免疫应答较高，补充铜蛋白盐时效果更好。羔羊中添加锌蛋白盐、母羊中添加蛋氨酸铜和蛋氨酸锌、羔羊中添加有机硒和雏鸡中添加有机矿物质混合物（铁、铜、锌和锰）均比添加无机矿物质具有更高的抗氧化酶活性。
添加有机铬可使得应激动物更快地恢复到正常状况，改善生长性能、代谢性能和疾病易感性。添加有机微量元素对传染性鼻-气管炎病毒疫苗接种有更大的抗体应答。有机矿物质还可降低新生犊牛的死亡率。此外，有机铬补充剂可调节以血糖水平和皮质酮表示的热应激Wister大白鼠血清皮质酮反应。
10 结论
虽然不同形式的有机矿物质具有不同的溶解度、可利用性，对动物生产性能具有不同的影响和效果，但似乎在非反刍动物中要比反刍动物中更有潜力，原因是有机微量元素要比无机盐具有更高的生物利用度，有更好的动物性能、健康状况、生产免疫应答并减轻应激。但是使用有机或螯合微量元素成本昂贵，一些营养学家认为，添加高水平的无机盐更为经济。对商品化市场的质量监管也缺乏合适的法规。□□
原题名：Organic Trace Minerals：Immunity Health Production and Reproduction in Farm Animals（英文）
原作者：Ranjan Kumar Mohanta和Anil Kumar Garg（印度兽医研究所动物营养室矿物质与维生素营养实验室）
矿物质在动物一生中起着多种非常重要的作用。与其他营养素相比，其需要量很低，日粮缺乏微量元素会导致动物生产性能下降20 %～30 %。因此在生产实践中通常添加微量元素，以确保动物快速生长，提高繁殖性能并增强免疫应答能力。目前在动物饲料中通常添加无机盐形式的微量元素，如硫酸盐和氯化物，但无机来源的微量元素生物利用率与饲料和草料来源的矿物质并不完全等同。最新研究进展表明，如果以有机形式补充，微量元素的吸收和利用率会更高。
1 有机矿物质：作用机制
术语“螯合”源自于希腊语“螯”，意思是象爪子一样抓住矿物元素。在螯合物中，金属离子与有机分子（配体）牢固结合，形成环状结构，使得矿物元素不会发生不必要的化学反应。螯合物配体提供至少两个与金属结合的供体基团，其中一个供体一般是氨基，形成复杂的共价键；另外一个来自于羧基，并形成离子键。配体间必须有足够的距离，以便形成双杂环化合物。这种矿物质很容易通过肠壁进入血液，增强矿物质的代谢。
根据美国饲料管理协会的定义，有机矿物质是金属离子通过化学键与有机分子（氨基酸）结合、形成具有独特稳定性和较高生物利用度特性的化学结构。其分类如表1所示。
如果进行适当螯合，微量元素会更好地被动物吸收和利用，进而减少动物对矿物质需要量。与无机来源相比，螯合矿物元素可能具有更好的生物利用度，与身体形式也更为相似，从而使动物具有更好的生产性能。
对于有机矿物元素比无机矿物元素具有更好的利用率，人们已经提出了不同的理论。有机微量元素的有机部分似乎能帮助更好地在动物组织中吸收和利用，而且这些矿物质与其他矿物质不会相互作用/竞争吸收。也有人认为有机矿物元素可绕过瘤胃，在小肠中吸收，与某些生物分子类似。因此它们在身体中比无机元素更有用。
2 生物利用度研究
有机矿物质对动物生产性能的有益效果大部分是因为它具有比无机来源更好的生物利用度。与硫酸锌相比，蛋氨酸锌和铜在母羊中的生物利用度分别为133 %和151 %。一项荟萃分析表明，家禽中添加矿物质蛋白盐要比无机盐具有更高的存留率和相对生物利用度，这可能是由于增加吸收和减少尿液排出所致。在豚鼠、雏鸡、小山羊和羔羊中也观察到类似的结果。部分矿物质具有拮抗作用，比如在存在钼和硫的情况下，反刍动物日粮中铜的生物利用度可能会下降。因此一种不会与四硫钼酸盐作用的铜制剂或在反刍动物消化道中保持可溶性硫是有益的。肉牛研究结果表明，铜蛋白盐的生物利用率高于硫酸铜。此外，在家禽日粮中添加高水平的无机铜和锌对日粮中植酸酶功效存在不利影响，而矿物质蛋白盐可以解决这个问题。
在不同处理/试验中，有机矿物质生物利用度估计值有时是不一致的。有机矿物元素的利用率方面也存在种间差异。非反刍动物如雏鸡和猪中螯合矿物质能够得到更好的利用，可能是由于其生物利用率高于非螯合形式，因为螯合物在非反刍动物的吸收部位更易溶。有机微量元素在反刍动物中不太受关注，可能是由于瘤胃微生物也参与消化。不过，在某些情况下，反刍动物对螯合矿物质有响应。
3 对营养素摄取和利用的影响
除少数报告指出添加有机矿物质的雏鸡、公羊采食量下降外，添加有机矿物质通常对适口性和采食量没有影响。在大多数研究中，添加无机或有机矿物元素，动物对不同营养素消化率也类似。但是，与添加无机硒或不添加硒的试验组相比，添加有机硒的羔羊氮利用率提高。
4 对生长速度和饲料转化率的影响
多项试验发现添加有机矿物元素的动物生长性能较好。添加蛋氨酸锌可提高羔羊生长速度和体重。类似地，有机硒可改善豚鼠和羔羊的生长性能。添加有机矿物元素可改善肉鸡饲料转化率，但是与添加无机硒相比，添加有机硒的羔羊未观察性能改善或改善很少。比添加相同水平的无机来源微量元素相比，添加有机微量元素的犊牛具有更大的终体重和平均增重。
添加有机微量元素对动物生长性能没有影响，不过使用有机微量元素添加剂可降低排出速度，因此可减少使用水平，从而降低对环境的危害。
5 对泌乳量和乳品质的影响
多项研究表明，在长期饲喂试验或在短期饲喂试验结束时，奶牛添加有机微量元素对泌乳量有积极影响，但其他研究报告添加有机或无机微量元素没有区别。似乎从添加有机微量元素到产生生物学效果需要一定的时间。在一项针对20项试验的荟萃分析中发现，添加有机微量元素使泌乳量每天增加0.93 kg，乳脂增加0.04 kg，而乳蛋白增加0.03 kg。
多项研究表明，有机微量元素对乳蛋白比例没有影响，但提高了蛋白总量。研究也证明，母牛饲喂有机微量元素要比饲喂无机微量元素具有更高的乳脂量，也有报告指出在乳脂量方面没有差异。不过，Hackbart等观察到乳脂率下降，而乳脂总量不变，表明添加有机微量元素对乳脂量及其组分总体是有益的。
6 对产肉、产蛋和产毛量的影响
一般而言，矿物质与提高产肉和产蛋的数量和质量有关。添加烟酸铬和蛋氨酸螯合铬的动物具有更好的胴体评级。但添加酵母硒未能改善小山羊的胴体重及其质量。母鸡饲养日产蛋率未受到硒来源的影响，饲喂有机硒可提高蛋重和鸡蛋中硒浓度。不过，单独添加蛋氨酸锌或与其他螯合矿物质合并添加，未发现对产蛋性能和蛋壳质量的有利影响。基础饲料中添加50 %的有机锌、铜和锰，蛋重增加，蛋比重提高，蛋损耗率下降。公羊中添加有机铜和锌，提高了羊毛产量。 7 对繁殖性能的影响
微矿在家畜繁殖中起着非常重要的作用。多项研究发现添加有机微量元素对繁殖性能具有积极作用，但是有少数报告显示没有影响或有不利的影响。对20项奶牛试验进行的一项荟萃分析结果发现，添加有机微量元素降低了空怀期和每次受胎配种次数。类似地，青年母牛在接受有机矿物质后，繁殖性能提高，但成熟母牛没有影响。几项研究表明，有机微量元素可改善多项繁殖指标，包括提高泌乳天数150 d以上的母牛怀孕率、降低空怀天数和每次受胎配种次数。肉牛饲喂有机矿物质，在随后的繁殖季节中怀孕率提高。母猪饲喂螯合铁，出生仔猪和断奶仔猪死亡率显著下降、体重增加，因为螯合有助于促进金属通过胎盘转移到胚胎，减少仔猪死胎，增加断奶仔猪数，缩短断奶和发情间隔期。Rowe等观察到，与仅饲喂无机物的试验组相比，饲喂无机和有机锌、铜、钴和锰混合物的公牛活动精子比例更高，前向运动的精子和快速运动的精子比例提高。在有机微量元素组，首次配种-产犊和受胎-产犊间隔缩短。
8 对健康状况的影响
微量元素在保持最佳动物健康方面起着重要作用。肉鸡添加有机矿物质改善了皮肤强度和完整性，从而增强了足垫完整性和健康状况。同样，在以大肠杆菌进行乳房内接种24 h后，饲喂有机铜的牛奶中大肠杆菌数更低。研究表明，微量元素来源（硫酸盐、有机氨基酸复合物或羟基来源）不会影响到受到运输应激的犊牛增重、发病率或对牛病毒性腹泻苗接种的抗体滴度响应。
9 对抗氧化状况、应激和免疫应答的影响
在某些特定条件下，特别是在应激条件下有机矿物质更为有效。在日粮微量元素水平满足或超出动物需要时，添加矿物质没有更多益处。与硫酸锌相比，羔羊添加15 mg/kg的锌蛋白盐，具有更高的免疫应答。与添加无机形式的微量元素相比，添加有机微量元素的新生犊牛初乳及血清中免疫球蛋白总量更高。添加螯合形式的铜、锰和锌可增强泌乳早期奶牛的免疫应答。在家禽和公羊中也观察到有机矿物质组免疫应答的改善。
在补充铜的羔羊中铜蓝蛋白和红细胞超氧化物歧化酶活性和细胞介导免疫应答较高，补充铜蛋白盐时效果更好。羔羊中添加锌蛋白盐、母羊中添加蛋氨酸铜和蛋氨酸锌、羔羊中添加有机硒和雏鸡中添加有机矿物质混合物（铁、铜、锌和锰）均比添加无机矿物质具有更高的抗氧化酶活性。
添加有机铬可使得应激动物更快地恢复到正常状况，改善生长性能、代谢性能和疾病易感性。添加有机微量元素对传染性鼻-气管炎病毒疫苗接种有更大的抗体应答。有机矿物质还可降低新生犊牛的死亡率。此外，有机铬补充剂可调节以血糖水平和皮质酮表示的热应激Wister大白鼠血清皮质酮反应。
10 结论
虽然不同形式的有机矿物质具有不同的溶解度、可利用性，对动物生产性能具有不同的影响和效果，但似乎在非反刍动物中要比反刍动物中更有潜力，原因是有机微量元素要比无机盐具有更高的生物利用度，有更好的动物性能、健康状况、生产免疫应答并减轻应激。但是使用有机或螯合微量元素成本昂贵，一些营养学家认为，添加高水平的无机盐更为经济。对商品化市场的质量监管也缺乏合适的法规。□□
原题名：Organic Trace Minerals：Immunity Health Production and Reproduction in Farm Animals（英文）
原作者：Ranjan Kumar Mohanta和Anil Kumar Garg（印度兽医研究所动物营养室矿物质与维生素营养实验室）