有機微量元素：生物利用度取決於腸道的穩定性

動物生長過程中的每個細胞，組織，器官，腺體和免疫系統都需要一些微量元素才能正常運作。微量元素中如鋅，銅和錳，主要從飼料中吸收，對生長過程至關重要。缺乏症可能是由於飼料吸收不良導致的一系列問題，從生長不良表現到疾病。

微量元素配方可以用作為鋅，銅和錳的來源的無機鹽，但是由於許多化學拮抗作用和與飼料中的其它成分的相互作用，礦物質的生物利用度差。動物營養專家可以通過有機來源獲得更好的微量礦物的生物利用度，礦物質被化學地結合到氨基酸、有機酸、蛋白質或碳水化合物中，稱為配體。

鋅是細胞酶最常見的金屬成分，因此在細胞增殖和死亡，免疫發育和應答，繁殖，基因調控和抗氧化應激和損傷的防禦中起著至關重要的作用。兩個關鍵結構蛋白質膠原蛋白和角質蛋白需要鋅合成。這兩種蛋白質的重要性是明確的。角質蛋白是蹄，羽毛，皮膚，喙和爪的主要結構蛋白，而膠原蛋白是細胞外基質和內部組織包括軟骨和骨中的結締組織的主要結構蛋白。

如鋅相同，銅對於所有動物的各種健康和與生產性能有關的功能也至關重要。銅是繁殖和胚胎髮育的關鍵。銅依賴性酶促進需要鋅的代謝過程。例如，賴氨醯氧化酶銅依賴性交聯酶增加膠原和彈性蛋白的強度。由於銅的交聯作用，銅會增強包括主動脈在內的皮膚，骨骼，腸和動脈的強度。

第三種微量礦物質錳在胚胎和出生後在骨骼發育中起重要作用。錳是形成骨蛋白多糖基質合成的多步驟所必需的。骨骼發育和鈣化的後期階段需要適量地基質。與鋅和銅一樣，錳也參與抗氧化保護細胞，作為保護酶超氧化物歧化酶的一種輔助因子。

這些礦物質和其他微量礦物質的不足導致許多疾病和代謝紊亂，影響食物動物（見表）。在規模化畜禽生產中，微量礦物質缺乏會導致生長和飼料效率低下，並且儘管疫苗接種率較高，但疾病的發病率更高。在生產中，微量礦物質元素缺乏的癥狀包括胴體擦傷和骨折，影響銷售價格。

常規微量礦物來源

一般微量元素動物營養學家以氧化物和硫酸鹽的形式補充了鋅，銅和錳鐵礦的無機鹽。然而，這些無機鹽可能導致礦物質的生物可得性較差，主要是由於在消化系統中無機鹽和其他成分之間存在大量的對抗和相互作用。舉例微量礦物質拮抗劑是植酸鹽，是穀物和其他植物材料中磷的主要形式。植酸磷結合微量礦物質，產生不可溶性的化合物，從而在糞便中從動物的消化道排出。一種微量元素和另一種微量元素之間也會發生拮抗。添加高銅時會影響鐵和鋅的吸收。

在這些拮抗中的共同特徵是礦物質陽離子與其相應的陰離子氧化物或硫酸鹽在胃腸道系統中的較高酸性環境中的解離。酸性條件發生在豬的胃中，反芻動物中的瓣胃，以及家禽的嗉囊和腺胃中，當分離的微量元素到達較中性的小腸的pH環境時,它會結合消化物的成分，如植酸鈣從而使微量的礦物質無法溶解，無法吸收。

微量元素的拮抗通常導致家畜和家禽的代謝缺陷。然而，通過將無機微量元素的全部或部分替換為有機微量元素(OTMs)，可以避免對抗的問題。這些OTMs是由化學結合到氨基酸、有機酸、蛋白質或碳水化合物(稱為配體)的微量礦物質組成的。

配體連接

配體和有機的微量元素通過「絡合物」或螯合物對微量礦物原子的「絡合」或螯合物來改善家畜和家禽的微量礦物狀態。這種類型的結合在胃腸道系統形成了一個穩定的複合物，在酸性條件下穩定。由此產生的增強穩定性的複雜螯合物降低上消化道的礦物解離，因此使由於拮抗作用引起的微量礦物質損失最小化。這種複合物或螯合物可以將礦物質以受保護的形式傳遞給小腸以供身體吸收。有機微量礦物的有機成分起著紐帶或運載工具的作用。

隨著鋅、銅和錳的有機形式越來越多地使用，一些研究人員將無機和有機微量元素的生物利用度與幾種動物進行了比較。大多數研究人員一致認為，有極微量元素中礦物質的吸收率可能遠遠大於無機微量元素的吸收速率。然而，研究人員發現有機微量元素在低pH條件下並不穩定，因此，有些有極微量元素的生物利用率有限。

最近，一些製造商開發出了新一代有機微量元素，其中2 -羥甲基丁酸(HMTBA)的兩個分子被「完全」或螯合為一個鋅、銅或錳的原子，以形成高生物可用的這些礦物質來源。這些螯合物的結構已經通過了各種試驗定義，包括X射線晶體學。當這種分子到達小腸的礦物吸收部位時，腸粘膜的pH值和腸道細胞膜上的礦物質受體的強度的聯合影響會破壞分子的化學鍵，釋放出微量的礦物質。

隨著營養學家重新評估他們在家畜和家禽飼料配方中使用的微量礦物質的形式，越來越多的人正在用有機的形式取代所有或部分無機微量元素。然而，並不是所有的有機微量礦物質對動物的有效性都是一樣的。在消化道酸性部分的絡合物或螯合物的穩定性對分子將微量礦物質輸送到吸收部位的能力有重要影響，因此可以提高微量礦物質的有效性。在其作為配體的作用，HMTBA似乎有一個很大的優勢超過其他配體，如蛋氨酸、蛋白鹽，和碳水化合物，在穩定性和最大限度地提高微量元素的可用性。此外，HMTBA -礦物螯合物的HMTBA與未螯合的HMTBA具有相同的蛋氨酸值。

有機微量礦物螯合物HMTBA鋅由兩種dl-2-羥基-4（甲硫基）丁酸分子組成，作為結合微量礦物質的配體。

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