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近年來，有關鐵的生理功能的研究日益受到重視，缺鐵所導致的疾病和發育缺陷也受到人們的關注。為了改善豬群中鐵營養缺乏狀況，對豬群進行普遍、合理的補鐵是切實必要的。安全、高效、經濟又實用的鐵營養強化劑的研制與生產，已成為我國動物營養學界工作者的重要課題。
1 鐵在體內的分布
鐵在體內含量均高于其它幾種微量元素的含量，體內65%的鐵存在于血液中，體內鐵的70%～75%的鐵以血紅素蛋白質的形式存在(亦即帶有鐵卟啉輔基的蛋白質),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、網狀內皮細胞和骨髓。前者為水溶性,適應于短期快速儲存的需要,后者為脂溶性,可適應于較長期限的鐵儲存。在缺鐵性貧血發生前,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、氧化還原反應等很多代謝過程發生紊亂，出現各種癥狀，但當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,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、紅細胞寬度分布、血清鐵、血清鐵蛋白、血清總鐵結合力、運鐵蛋白飽和度、紅細胞內游離原卟啉、肝或脾等組織鐵含量等也可作為鐵營養狀況的評判指標。
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鐵貯呈負相關。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)發現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鐵沉積。飼糧蛋白質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)發現豬飼糧中加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(如維生素Ｃ)、抗氧化劑(如谷胱甘肽)可使腸道內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)發現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構的更新類似。機體內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、血紅蛋白反應法和綜合反應法。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。其中血紅蛋白反應法簡單易行,應用較多。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,有關天然飼料中鐵的生物效價研究相當有限,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的沉積率分別為27%、35%、30%、44%。Ｆｒａｎｓｓｏｎ(1983)發現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鐵因螯合穩定常數過高而影響鐵的吸收利用。動物營養狀況、基礎飼糧、判斷指標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。鐵營養強化劑一般主要從兩方面來衡量其優劣。一是生物利用率，通常以硫酸亞鐵作為標準，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；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，溶解度的大小及衛生安全性能等也是應著重考慮的因素。一般來說。二價狀態的鐵較三價狀態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，但其化學性質很活潑，易與硫化物、多酚等結合引起飼料變色、變質，并且存在嚴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，人們開發了第二代可溶性鐵劑小分子有機酸鐵鹽絡合物，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不穩定，生產和貯存都很困難，引起飼料變色和生產鐵腥味。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，其獨特的化學形式還能使之應用于液體、高脂類載體中。乙二胺四乙酸鐵鈉（FeNaEDTA）為淡土黃色結晶粉末，性質穩定，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，在食品中應用引起的感官改變較小。其穩定的螯合物結構，無腸胃刺激，其在胃中結合緊密，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，使其應用推廣受到了限制。
近年來，利用生物技術開發新型高效鐵營養強化劑已引起了科研部門和應用廠家的重視，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合的鐵，鐵卟啉同樣不受植酸、磷酸等的影響，不與鋅產生拮抗，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）在國內外已有生產使用。國外采用共結晶技術，以蔗糖為載體，與硫酸亞鐵、葡萄糖酸鈉鐵等共結晶形成了新型的鐵強化劑。國內李明霞對多糖鐵配合物進行研究，表明具有合適的穩定性和溶出性，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。
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，易于吸收。加強對鐵強化劑采用微膠囊化技術的研究，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用
在養豬生產上的應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)結合而成。有機鐵添加劑始于20世紀60年代,迄今約有40年歷史。可溶性高的無機鐵會加速脂質氧化和酸敗,而有機鐵對其它營養素(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閉之前及早服用。應避免注射或口服過量(高于200ｍｇ)的鐵,因為未結合的血清鐵促進細菌生長,易導致感染和下痢。在母豬乳房上涂抹鐵液也可預防仔豬貧血,不過需要對乳房經常涂抹鐵液。妊娠和哺乳母豬飼喂各種形式的高水平鐵 (2000～3000ｍｇｋｇ)或經非腸道途徑給予鐵并不能增加鐵從胎盤向胎兒的轉移,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)發現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研究所承擔了四川省科技攻關項目-安全飼料添加劑產業化技術研究及應用。這一項目包括有機鐵劑的研究和開發。現已開發出富馬酸亞鐵，今后還將開發出蛋白質螯合鐵等更高效的鐵劑。現將四川省畜科公司的富馬酸亞鐵在豬日糧中的應用試驗總結如下。
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,每個重復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的影響。
結果表明,在含無機鐵120mg/kg的基礎飼糧中添加富鐵康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,有利于畜產品安全。根據試驗結果,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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