近年来，有关铁的生理功能的研究日益受到重视，缺铁所导致的疾病和发育缺陷也受到人们的关注。为了改善猪群中铁营养缺乏状况，对猪群进行普遍、合理的补铁是切实必要的。安全、高效、经济又实用的铁营养强化剂的研制与生产，已成为我国动物营养学界工作者的重要课题。
1 铁在体内的分布
铁在体内含量均高于其它几种微量元素的含量，体内65%的铁存在于血液中，体内铁的70%～75%的铁以血红素蛋白质的形式存在(亦即带有铁卟啉辅基的蛋白质),主要有血红蛋白、肌红蛋白及部分酶(细胞色素酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等)。25%～30%的铁为非血红素铁,有铁蛋白(包括运铁蛋白、乳铁蛋白、子宫铁蛋白等)、血铁黄素及部分酶(黄嘌呤氧化酶、琥珀酸脱氢酶,还原型辅酶Ⅰ脱氢酶等)。铁蛋白和血铁黄素是储存铁的两种基本形式,主要存在于肝脏、网状内皮细胞和骨髓。前者为水溶性,适应于短期快速储存的需要,后者为脂溶性,可适应于较长期限的铁储存。在缺铁性贫血发生前,储存铁就几乎全部耗竭。
2 铁的生理作用及代谢
铁的主要生理功能是通过血红蛋白运输氧和二氧化碳，另外，铁还通过肌红蛋白起固定和储存氧的作用，含铁的细胞色素，过氧化氢酶，过氧化物酶在组织的呼吸过程中起着十分重要的作用，所以当猪缺铁时，不仅血红蛋白、肌红蛋白等的合成受阻，而且使氧的运输与储存、二氧化碳的运输与释放、电子传递、氧化还原反应等很多代谢过程发生紊乱，出现各种症状，但当日粮中铁含量长期低于10mg/kg时，就会引起血红蛋白含量降低，红细胞减少，造成缺铁性贫血。猪贫血症状包括生长差、精神不振、被毛粗糙、皮肤皱褶、粘膜苍白;生长快的猪会因缺氧而突然死亡;尸检可见肝脏肥大、血液稀薄、心肌明显扩张,脾硬大。
最易引起贫血的是初生仔猪。Ｖｅｎｎ等 (1947)和Ｂｒａｕｄｅ等(1962)研究表明,仔猪每日必须存留7～16ｍｇ铁以维持足够的血红蛋白和铁贮,但每升猪乳含铁仅1ｍｇ左右,因此,仅食母乳的仔猪很快贫血。血液中血红蛋白浓度是指示猪铁状况的可靠指标,且易于测定。血红蛋白水平为10ｇ/100ｍＬ全血或更高时,可认为已足够; 8ｇ/100ｍＬ表示临界贫血;7ｇ/100ｍＬ或更少表明贫血。除此之外,红细胞压积、红细胞数、红细胞宽度分布、血清铁、血清铁蛋白、血清总铁结合力、运铁蛋白饱和度、红细胞内游离原卟啉、肝或脾等组织铁含量等也可作为铁营养状况的评判指标。
猪的铁代谢机理有不少研究,但迄今为止仍尚未完全清楚。一般认为在胃酸和胃蛋白酶的作用下,饲料中的铁被释放出来并还原成二价铁,吸收部位主要在十二指肠。血红素化合物中的铁不需要从结合物中释放出来,可以卟啉铁的形式直接被肠细胞吸收,血红素铁和非血红素铁的吸收机制和途径似乎有所不同。血红素铁主要来自肉、禽和鱼的血红蛋白和肌红蛋白,非血红素铁主要存在于植物和乳制品中。影响铁消化吸收的因素很多。动物体本身的铁贮状况,铁的化学剂型和剂量、饲粮成分、加工等均可影响铁的消化吸收。猪对铁的吸收与体内铁贮呈负相关。血红素铁的吸收率比非血红素铁高2～3倍,且很少受其他饲粮成分的影响。不过植物来源的铁比动物来源的非血红素铁易吸收,亚铁盐较铁盐易吸收。Ｌｕｍｂ等(1970)发现不同蛋白源影响仔猪对铁的利用。Ｈｉｓａｙａｓｕ等(1992)报道,分离大豆蛋白降低老鼠体内铁沉积。饲粮蛋白质水平影响老鼠对铁的吸收利用。组氨酸、半胱氨酸、赖氨酸可与铁形成螯合物而促进铁吸收。Ｍｏｒａｉｓ等 (1996)研究表明,与易消化的大米淀粉相比,抗性玉米淀粉可提高仔猪对铁和钙的表观吸收率。纤维的来源和水平可影响铁的消化吸收,果胶、蔗糖等也影响铁的消化吸收。饲粮中草酸、植酸、单宁以及过量的磷酸等可降低铁离子的溶解性而抑制铁的吸收,而柠檬酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸等可促进铁的吸收。不过Ｆｒｏｌｉｃｈ(1982)发现猪饲粮中加6%～10%麸皮并未抑制铁吸收。棉酚可使猪贫血,原因是铁易与棉酚形成不溶性化合物。饲粮中的还原性物质(如维生素Ｃ)、抗氧化剂(如谷胱甘肽)可使肠道内的三价铁离子变成二价铁离子,因而促进铁的吸收。不过Ｐｅｒｋｓ和Ｍｉｌｌｅｒ(1996)研究表明,猪对铁的吸收并未因维生素Ｃ的添加而升高。高浓度的钙、磷、铜、锌、锰、钴、镉等也可干扰铁的吸收。Ｇｉｐｐ等(1974)发现高铜损害了猪对铁的吸收。Ｂｒａｄｌｅｙ等(1983)研究表明,120～240ｍｇ/ｋｇ铜使猪肝铁含量降低50%～60%。Ｍａｔｒｏｎｅ等(1959)报道,高锰降低仔猪组织铁含量。
铁的更新和排泄红细胞破坏和生成是大部分铁更新的原因。红细胞的正常生命周期为120天,不过大部分红细胞裂解出来的铁重新被摄取再合成血红蛋白。与血红蛋白相反,组织铁化合物的生命周期差异很大,可遭受随机的降解,其速率与其亚细胞结构的更新类似。机体内铁的净排泄是很少的。
铁的生物效价的测定方法大致有以下5种:平衡(或沉积率)法、放射性铁法、血红蛋白净增法、血红蛋白反应法和综合反应法。前3种方法为绝对效价测定方法, 后2种方法所测为相对效价。其中血红蛋白反应法简单易行,应用较多。常用饲料中谷实类含铁较低(30～50ｍｇ/ｋｇ),奶制品也不高(低于 100ｍｇ/ｋｇ),饼粕类较多(100～150ｍｇ/ｋｇ),豆科草粉更多,鱼粉亦多(100～500ｍｇ/ｋｇ),血粉则更高 (2000～3000ｍｇ/ｋｇ)。一般认为,植物来源铁较动物来源的非血红素铁易吸收,有关天然饲料中铁的生物效价研究相当有限,并且研究对象几乎都是鸡和鼠;以硫酸亚铁为对照,天然饲料中铁的相对生物效价约为30%～70%。ＡＲＣ(1981)认为猪饲粮中铁的利用率为60%。Ｋａｌ’ｎｉｔｓｋｉｉ等(1986)研究表明,玉米、大麦、小麦、硫酸亚铁中的铁在猪体内的沉积率分别为27%、35%、30%、44%。Ｆｒａｎｓｓｏｎ(1983)发现牛乳铁蛋白中铁的利用率与硫酸亚铁相同。Ｂｕｒｇａｒｄ(1994)报道,新生仔猪不能利用血粉中的铁。不同来源铁添加剂的效价变异很大。低溶解度的化合物如氧化铁无效,碳酸亚铁的效价低于硫酸亚铁,且变幅大。蛋氨酸铁的生物效价高于硫酸亚铁,不ＥＤＴＡ铁因螯合稳定常数过高而影响铁的吸收利用。动物营养状况、基础饲粮、判断指标等因素都会影响铁的生物效价。不同铁源对猪的相对生物学价值：一水硫酸亚铁92；柠檬酸铵铁100；柠檬酸胆碱铁140；ＥＤＴＡ铁90；多聚磷酸铁85；铁粉27～63(平均45)；焦磷酸钠铁29；碳酸亚铁0～74；柠檬酸铁100；富马酸亚铁100柠檬酸胆碱铁铜钴144；铁蛋白125；血 粉55。
3 饲料补铁剂的研究历史和展望
国际上允许使用的铁剂约有 30余种，铁营养强化剂主要成分为无机铁和有机铁两种，按在人体的存在形式可分为血红素铁和非血红素铁两大类。铁营养强化剂一般主要从两方面来衡量其优劣。一是生物利用率，通常以硫酸亚铁作为标准，其他铁剂与其相比的值×100得出相对生物利用率（RBV）作为指标；另一方面是看其加入后是否改变饲料的颜色和味道。另外铁含量和成本的高低，溶解度的大小及卫生安全性能等也是应着重考虑的因素。一般来说。二价状态的铁较三价状态的铁更有利于猪吸收，有机铁比无机铁对肠胃刺激性小且易于吸收，血红素铁较非血红素铁易于吸收等。
自1831年Blaud首先用硫酸亚铁治疗“萎黄病”以来，它至今仍被许多国药典和食品添加剂法典收载。硫酸亚铁为蓝绿色结晶或颗粒，有带咸味的收敛性味，一般认为其比元素铁和三价铁易吸收，但其化学性质很活泼，易与硫化物、多酚等结合引起饲料变色、变质，并且存在严重的肠胃刺激等缺点。作为铁强化剂的无机铁还有碳酸亚铁、氯化亚铁、磷酸铁钠、焦磷酸铁、焦磷酸亚铁、焦磷酸铁钠、氨基磷酸铁等。其中磷酸铁、焦磷酸铁、氨基磷酸铁几乎不会引起强化饲料色、味等感官的改变，但在胃酸中的溶解度不恒定，随着加工方式的不同往往吸收率变化很大。
为了提高铁吸收利用率，人们开发了第二代可溶性铁剂小分子有机酸铁盐络合物，如乳酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、琥珀酸亚铁、富马酸亚铁（延胡索酸亚铁）、柠檬酸亚铁、柠檬酸亚铁钠、苹果酸亚铁、抗坏血酸亚铁、L－苏糖亚铁、L－乳酸亚铁、天门冬氨酸亚铁、醋酸亚铁、甘氨酸亚铁、乙二胺四乙酸铁钠等。一般认为亚铁盐类性质不稳定，生产和贮存都很困难，引起饲料变色和生产铁腥味。相对于乳酸亚铁来说，琥珀酸亚铁、富马酸亚铁（延胡索酸亚铁）、苹果酸亚铁难溶于水，对色、味改变较低。甘氨酸亚铁、甘氨酸铁等氨基酸铁螯合物除了具有良好的生物利用率外，其独特的化学形式还能使之应用于液体、高脂类载体中。乙二胺四乙酸铁钠（FeNaEDTA）为淡土黄色结晶粉末，性质稳定，可耐高温，不易被氧化，贮藏不变，无金属铁腥味，口感好，易溶于水，在食品中应用引起的感官改变较小。其稳定的螯合物结构，无肠胃刺激，其在胃中结合紧密，进入十二指肠后，铁才被释放和吸引，在吸收过程中EDTA还可与有害元素结合迅速排泄而起到解毒剂的作用，还能避免植酸等对体积吸收的阻碍，研究表明其铁的吸收率为硫酸亚铁的2～3倍，乙二胺四乙酸铁钠还具有促进膳食中其他铁源或内源性铁源吸收的作用，同时还可促进锌的吸，而对钙的吸收无影响。由于其价格成本较高，使其应用推广受到了限制。
近年来，利用生物技术开发新型高效铁营养强化剂已引起了科研部门和应用厂家的重视，如血红素铁的提取。血红素铁是与血红蛋白和肌红蛋白中的卟啉结合的铁，铁卟啉同样不受植酸、磷酸等的影响，不与锌产生拮抗，将以卟啉铁形式直接被肠黏膜细胞吸收，其吸收率高达25％以上，是当今理想口服补铁剂。乳铁蛋白、酪蛋白磷酸钛（钙铁吸收促进剂）在国内外已有生产使用。国外采用共结晶技术，以蔗糖为载体，与硫酸亚铁、葡萄糖酸钠铁等共结晶形成了新型的铁强化剂。国内李明霞对多糖铁配合物进行研究，表明具有合适的稳定性和溶出性，利于吸收，而且安全有效，受温度及 pH影响小，是很有前途的铁补充剂。此外，还有单位进行富铁酵母、富铁豆芽、富铁螺旋藻的研制与生产。
提高铁的吸收率将是今后的研究重点，让铁在中性微碱性的小肠（十二指肠）中能保持溶解状态，易于吸收。加强对铁强化剂采用微胶囊化技术的研究，是防止其氧化的较有效的方法之一。
4 饲料补铁剂在猪饲料中的应用
在养猪生产上的应用铁添加剂目前大致可分为无机盐(硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、氯化物、氧化物等)和有机盐两类。有机盐类是铁与蛋白质及其衍生物(如乳清、酪蛋白、氨基酸)或其他配位体(如柠檬酸、富马酸、乳酸、草酸、葡萄糖酸、水杨酸等)或多糖衍生物或合成螯合剂(如乙二胺四乙酸)结合而成。有机铁添加剂始于20世纪60年代,迄今约有40年历史。可溶性高的无机铁会加速脂质氧化和酸败,而有机铁对其它营养素(如维生素)的破坏作用要小很多。许多研究表明,出生后头3天以葡聚糖铁、糊精铁形式一次性肌注100ｍｇ铁是有效的。注射的葡聚糖铁存留率约为93%。出生后最初几小时内口服有生物活性的有机或无机铁也能满足哺乳仔猪对铁的需要,不过要在肠道对大分子关闭之前及早服用。应避免注射或口服过量(高于200ｍｇ)的铁,因为未结合的血清铁促进细菌生长,易导致感染和下痢。在母猪乳房上涂抹铁液也可预防仔猪贫血,不过需要对乳房经常涂抹铁液。妊娠和哺乳母猪饲喂各种形式的高水平铁 (2000～3000ｍｇｋｇ)或经非肠道途径给予铁并不能增加铁从胎盘向胎儿的转移,也不能使乳中铁提高至可防止铁缺乏的程度。不过哺乳仔猪进食饲喂高水平铁 (2000～3000ｍｇｋｇ)母猪的粪便可防止缺铁,例如,Ｓａｎｓｏｍ和Ｇｌｅｅｄ(1981)发现母猪饲喂高水平铁时,其粪便铁含量可达2000ｍｇｋｇ。小猪每日食入母猪粪便5～80ｇ就足以防止贫血。
四川省畜科公司和四川省动物营养研究所承担了四川省科技攻关项目-安全饲料添加剂产业化技术研究及应用。这一项目包括有机铁剂的研究和开发。现已开发出富马酸亚铁，今后还将开发出蛋白质螯合铁等更高效的铁剂。现将四川省畜科公司的富马酸亚铁在猪日粮中的应用试验总结如下。
试验选用体重约10kg三元杂交仔猪160 头,按性别和体重随机分为4个处理组,每个处理4个重复,每个重复10头仔猪。研究饲粮添加不同剂量富铁康对10～20kg仔猪的生长性能、肤色、毛况、肝脏铁、背肌铁、背最长肌肌红蛋白含量及血液理化指标的影响。
结果表明,在含无机铁120mg/kg的基础饲粮中添加富铁康200～300mg/kg可略提高仔猪的日增重2%，降低料重比3%（P＞0.05）;添加富铁康200～400mg/kg可显著改善仔猪的肤色和毛况（P＜0.05＝;添加富铁康300～400mg/kg可提高仔猪背最长肌肌红蛋白含量、肝脏铁含量和血清铁蛋白浓度,降低血清总铁结合力（P＜0.05＝；添加富铁康可使仔猪肌肉中总铁含量显著降低,使肝脏锌含量提高、脾脏锌含量显著提高（P＜0.05＝。这表明,添加富铁康可使铁的代谢活性成分提高,从而改善生长性能和商品特性,但不会增加肉中铁的含量,有利于畜产品安全。根据试验结果,10～20g仔猪饲粮中可添加富铁康 300mg/kg与无机铁120mg/kg配合使用。
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