矿物元素的溶解与解离

溶解是指固体、液体或气体等溶质，与溶剂混合分散形成均相体系的过程。从微观层面，固体颗粒或粉末是由成千上万个分子通过较弱的分子间作用力（如范德华力、氢键）聚集而成的。当固体颗粒或粉末溶于溶剂中时，溶质分子间的这种作用力被打破，分子均匀分散到溶剂中。因此，溶解的实质是物理分散过程，不涉及化学键的断裂。

 图1  物质溶解示意图 

解离是指分子内部的离子、基团或组分从整体中分离出来的过程。解离的实质是分子内化学键（如离子键或共价键）的断裂。例如，NaOH溶于水后，在水分子的极性作用下，钠离子（Na⁺）和氢氧根离子（OH⁻）之间的离子键断裂，分别以游离的水合离子形式存在。

 图2  物质解离示意图 

（一）共同点：均是从一个整体或聚集物中进入另一种物相。

（二）不同点：溶解强调的是两种不同物相（固体、液体、气体）混合后成为一种均相，重点在于分散，解离强调分子分解或分离出一部分。化合物溶解后不一定发生解离（如蔗糖溶于水），但化合物若要解离，必先经过溶解。溶解是解离的前提。

动物消化道是一个典型的极性溶剂体系。不同类型微量元素添加剂的结构差异，决定了它们在消化道中不同的吸收特性。

（一）无机盐及弱有机酸盐：快速解离

一般离子化合物如无机盐和以极性共价结合的有机酸盐进入胃肠道后，在胃酸和水分子的极性作用下迅速溶解并完全解离，以离子态存在和吸收，见图3。

 图3  无机盐解离与吸收 

（二）氨基酸金属螯合物：分子态溶解，稳定不解离

因为双齿配位结合能力强，形成的氨基酸螯合物进入消化道后溶解成分子，但配位键不易被打开，因此不会被解离，进入小肠后以分子态吸收，见图4。

 图4  氨基酸金属螯合物溶解与吸收 

（一）溶解度：一种物质在另一种物质的溶解程度用溶解度评价。

（二）解离度/稳定常数：一种物质的解离程度用解离度评价，对于络（螯）合物而言，解离度越大，配位键越弱，越容易释放出金属离子，成为游离金属离子，即稳定常数越小；反之，络（螯）合物的稳定常数越大，也就越稳定。

氨基酸微量元素螯合物的结构具有适宜的稳定常数，使微量元素在饲料中保持稳定，以螯合物形式通过消化道进入肠上皮细胞，减少了与其它离子的吸收竞争；且因为空间位阻现象，氨基酸螯合物不与抗营养性的植酸、可溶性纤维素等大分子物质结合，吸收率高。螯合结构是把微量元素“护送”到目标组织的保证，并传递给稳定常数更高的蛋白或酶，维护微量元素内稳态和功能发挥，见图5。

 图5  螯合物吸收、转运与代谢 

如上述所述，溶解是分子间作用力的断裂与重建，而解离则是分子内化学键的断裂，当物质的结构发生变化时，其溶解和解离性质也发生改变。以羟基蛋氨酸（MHA）及其金属螯合物为例，羟基蛋氨酸分子结构不存在分子对称中心，而且还带有羟基官能团，属于极性共价结构，在水中的溶解性非常好，见图6。

 图6  羟基蛋氨酸结构示意图 

当MHA与金属元素结合时，其羧基氧和α-羟基氧共同与金属元素配位，形成稳定的双五元环状螯合结构。整个分子呈双螯合环对称，电荷中心重合，属于非极性分子。因此，在极性的水溶剂（如消化道液体）中，它不易发生解离。

 图6  羟基蛋氨酸螯合物结构示意图 

微量元素添加剂包括无机和有机两大类，因为这些添加剂化学结构不同，其极性差异非常大。无机微量添加剂受消化道水分子极性影响易解离，释放出金属离子，参与吸收通道竞争拮抗，而且易与抗营养大分子物质结合，影响吸收；有机微量元素添加剂包括络合物和螯合物，前者又有极性和非极性之分，极性共价键受消化道水分子影响易解离，释放出的金属元素吸收与无机化合物基本没有差别。多肽或蛋白盐需要考虑蛋白水解的程度和反应条件，易出现部分结合甚或混合物。氨基酸螯合物呈双齿结构，受螯合效应的影响在消化道很稳定不易解离，以分子态吸收，而且受配体位阻影响，不易与食糜中大分子抗营养物质结合，吸收率高。

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