陳 輝

（湖南農業(yè)大學動物科學技術學院，湖南 長沙 410128）

淺談飼料中高銅對豬的危害及防止添加高銅的措施

陳 輝

（湖南農業(yè)大學動物科學技術學院，湖南 長沙 410128）

前些年的研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加高劑量銅可以有效促進豬的生長性能，故越來越多的銅被加入到飼料中，導致豬只產生一系列的病理變化，高銅給養(yǎng)豬業(yè)帶來巨大傷害。豬在日糧中對銅的需要量僅為5 mg/kg，最高安全量為250 mg/kg。該文旨在了解高銅的致病機理及防護措施，避免高銅的使用限制養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。

養(yǎng)豬；高銅；機理；防護措施

1 銅的簡介

銅是一種相對分子質量為64的過渡金屬元素。畜禽日糧中對銅的營養(yǎng)需要量一般為5～10 mg/kg，銅對動物有多種營養(yǎng)作用[1]。銅作為動物機體不可缺少的微量元素，通常以硫酸銅的形式作為飼料添加劑，對機體的生理功能和生長發(fā)育起著十分重要的作用。自從Baber 1955年首次提出在生長肥育豬中添加高于生理需要10倍的銅，可以改進豬的生長速度，提高其采食量和飼料利用率[2]，很多生產部門開始超量的將銅添加到豬飼料當中，有的甚至加到400 mg/kg的水平，但是豬的最高安全量僅為 250 mg/kg(NRC，1998)。適量的銅可以促進動物生長，提高飼料利用率。然而，當機體攝入過量的銅，急性或慢性銅過量均會造成損傷[3]，從而造成養(yǎng)殖業(yè)的巨大損失；同時，過量銅的添加會污染環(huán)境，沉積在周圍的土壤，嚴重地破壞了生態(tài)，故降低高銅的使用已迫在眉睫，加快研究高銅的危害機理及防控措施是當下的熱點。高銅的使用促進了豬的生長，提高了經濟效益，但高銅的使用也對養(yǎng)豬業(yè)產生了很多的危害，故飼料高銅的使用應得到高度重視。

2 使用高銅給豬帶來的危害

2.1 高銅的使用對豬肝臟的損害

銅在消化道各段都能被吸收，但主要吸收部位在小腸，以二價銅離子形式吸收。肝臟是銅代謝的主要器官，銅進入肝細胞先形成含銅巰基組氨酸三甲基內鹽，然后轉移到含銅酶中[4]。大部分內源性的銅經膽汁由腸道排泄，這個過程過高劑量的銅將會對肝臟造成很大損害。銅在豬體內利用率極低，大部分沉積在肝臟，清除速度很慢，高銅日糧可使豬肝銅含量顯著增加。豬飼糧中添加銅100～125 mg/kg時，肝銅含量升高2～3倍；添加銅250 mg/kg時，肝銅含量升高約10倍，添加銅500 mg/kg時，肝銅含量升高可達70倍。據(jù)Gaetke等研究表明：當肝臟的銅含量達到一定水平時，會導致肝中銅的分布發(fā)生改變，銅在肝細胞線粒體及胞漿中積聚，多種酶的活性受到抑制，肝細胞發(fā)生變性，壞死，導致動物死亡[5]。同時，有研究表明過量的銅會導致肝細胞周期停止，導致細胞死亡[6]，嚴重影響肝功能。高銅的使用引起肝臟中毒的主要癥狀為黃疸、食欲降低、干渴、呼吸加深加快、生長停滯等不良癥狀，其病理剖檢可見肝臟腫大、質脆、呈現(xiàn)黃色、并且有出血點，嚴重抑制了豬的生長，降低了生產效益。這警示著我們不能為了提高豬的生產性能而提高銅的添加量，在實際生產中，我們必須要限制銅的使用，降低銅對豬的損害。

2.2 高銅的使用對豬腎臟的損害

腎臟是重要的排泄和代謝器官，也是重要的濾過器官，很多物質都會沉積在腎臟中，因而腎臟的功能正常是機體正常新陳代謝的保證。銅的排泄一部分是經由膽汁由糞便排出，另一部分隨著血液經腎臟濾出，由尿液排出[7]，腎臟不僅是銅的排泄器官，也是儲銅器官。王文龍等研究表明，隨著日糧銅的含量提高，腎臟的含銅量也不斷提高[8]。動物長期飼喂高銅日糧會導致銅在組織器官大量蓄積，引起組織壞死、貧血、高銅血癥，最終因為銅中毒而死亡。過量的銅對動物的多個組織器官具有損害作用[9]，腎臟是機體新陳代謝過程中所產生的各種代謝終產物和過剩物質的過濾器官，當機體攝入過多銅時，腎臟就會積聚大量的銅，引發(fā)不同程度的病理變化，從而影響腎臟的生理功能。有研究指出，飼料中含有高劑量的銅引起雛雞腎臟的病理損傷和抗氧化酶活性降低，導致腎臟功能受損[10]。除此之外，大量飼喂高銅會導致畜禽機體細胞凋亡，細胞的凋亡增加是誘發(fā)機體發(fā)生腫瘤、自身免疫病的主要原因[11]。因而高銅的使用會使豬患腫瘤的幾率大大提高，嚴重影響豬的生產性能，嚴重時致死。高銅對腎臟帶來的負面影響不容忽視，我們必須要采取有效措施限制高銅的使用。

2.3 高銅對血液循環(huán)系統(tǒng)的損害

飼料高銅不僅對肝臟和腎臟有很大影響，高劑量的銅也會對多血液循環(huán)系統(tǒng)造成很大損傷。高濃度的銅會在血漿中與紅細胞表面的蛋白質作用，使得紅細胞膜變性、變脆和溶血。同時由于溶血時釋放的某些因子和血液缺氧，導致血漿肌酸酐磷酸酶濃度升高，使骨骼肌受損。此外，血液中的尿素和氨的濃度增加，ATP酶受到抑制，導致中樞神經系統(tǒng)受損。Brewer等研究發(fā)現(xiàn)飼料高銅導致產生的自由基可影響紅細胞的流動性，進一步影響了紅細胞的生存與生活時間[12]。除此之外，高銅的使用會導致血清抗氧化性發(fā)生改變，據(jù)Brzyska等研究表明銅能夠使氧化還原劑構象重排而使抗氧化劑活性受到抑制，導致抗氧化酶活性降低[13]。同時，高銅還對細胞膜造成一定的損傷，Labieniec等研究發(fā)現(xiàn)飼料添加高銅時，二價銅離子能與細胞膜的巰基集合而使細胞膜脂質過氧化，細胞膜的完整性受到破壞，細胞功能發(fā)生障礙[14]。因此，在生產中銅一定要限量使用，不然會對豬等畜禽的血液循環(huán)系統(tǒng)造成嚴重損傷、生產性能下降等。

2.4 高銅會抑制其他營養(yǎng)素的吸收

高銅不僅會損害肝臟、腎臟及血液循環(huán)系統(tǒng)，還會抑制其他營養(yǎng)素的吸收，導致營養(yǎng)不良和增加飼料成本。銅與磷、鐵、鈷等礦物質元素有協(xié)同作用，但與鈣、鋅、硫等有頡頏作用。馬發(fā)順等研究表明過量使用銅元素會使Fe和Zn的吸收率降低[15]。由于銅主要是以二價離子的形式存在，而大部分礦物質也是以二價離子的形式存在，因而高銅的使用嚴重地抑制了其他礦物元素的吸收，導致機體礦物質元素缺乏，產生一系列缺乏癥，嚴重降低了機體的生產性能和繁殖性能，降低生產效益。除了高銅會抑制礦物質元素的吸收外，對維生素的吸收也有很強的抑制作用，由于銅是二價離子，有很強的氧化性，可使飼料中不穩(wěn)定的維生素如維生素A、維生素D、維生素E等發(fā)生氧化而降低營養(yǎng)價值和影響適口性。而高銅促進脂質過氧化，引起動脈粥樣硬化。另外，過剩的銅促進氧分子與有機物反應，生成自由基促進老化，故高銅可以影響血脂代謝[16]。同時Dove等研究表明，高銅日糧會使天然生育酚的氧化速率大大提高[17]，導致飼料中生育酚的水平大大減少，嚴重降低了豬的繁殖性能。高銅對維生素的氧化性導致機體對維生素的需要量大大增加，因而飼料中不得不增加更多的維生素，進而提高了生產成本，降低了生產效益。

2.5 高銅的使用對豬的其他危害

高銅的使用不僅對豬本身有很大危害，而且高銅的使用也會對豬場周圍生態(tài)環(huán)境造成很大破壞。由于銅的吸收率較低，以仔豬為例，仔豬對銅的吸收率僅為5%～10%，且隨年齡的增長而降低，大部分的銅會隨著豬的糞便排出，污染環(huán)境的同時也造成了飼料資源的浪費。大量的高銅被排出到土壤，導致土壤大量的銅蓄積，對土壤中的微生物等產生毒害作用，而且對土壤的肥力、植物的發(fā)育和營養(yǎng)元素的遷移起著重要的作用，而且過量的銅對微生物影響很大，顯著降低了土壤中微生物的含量[18]。同時，過量的銅還導致地區(qū)內植物的選擇，能適應高銅的植物存在，而不適應的就被淘汰，從而引起某些物種的滅亡，最終使得植物群落簡單，生態(tài)關系單一。

3 高銅的危害機理的研究

3.1 高銅產生毒性作用

高銅的毒性作用直到最近才有比較清晰的認識。高銅的毒性作用主要體現(xiàn)在其大量的積累具有很強的刺激和腐蝕作用，會導致動物產生嚴重的胃腸炎。另外，銅是多親和性毒物，很容易被吸收，吸收后可作用全身的系統(tǒng)，會嚴重影響肝臟、腎臟、血液等系統(tǒng)，造成一系列病理作用。

3.2 急性銅中毒

急性銅中毒是由于高劑量的銅加入到家畜的日糧，導致銅大量積累在體內，如消化系統(tǒng)，對胃腸道有很強的刺激作用和腐蝕作用，引起嚴重的胃腸炎。

3.3 亞急性銅中毒

亞急性銅中毒是由于應用乙二胺四乙酸的含銅化合物預防和治療家畜缺銅，由于注射劑量大導致病理變化，嚴重時會導致死亡。其中毒機理是由于非消化道供銅，血銅迅速升高所導致的。此類中毒病理癥狀主要為急性肝損害、肺和腹腔積液和消化道出血等病理變化。

3.4 慢性銅中毒

慢性中毒是由于長期飼喂高銅日糧導致。由于銅進入體內的速度快，但消除速度慢，大量的銅被積累在肝臟和腎臟中。肝中積累的銅達到一定水平后，肝臟會將多余的銅釋放入血液，引起大量溶血和黃疸等病理變化。高銅中毒產生的溶血是由于銅能引起血紅蛋白變性，損害紅細胞膜，其機理是高銅抑制了6-磷酸葡萄糖脫氫酶以及谷胱甘肽脫氫酶活性，使紅細胞脆性增加以及紅細胞膜的形態(tài)受到破壞而產生血紅蛋白尿和溶血性貧血[19]。反過來溶血又加速了肝細胞壞死，導致紅細胞發(fā)生急性溶血，釋放更多的銅入血[20-21]。

4 飼料中高銅危害的防治措施

4.1 加強立法和完善相關法律監(jiān)督

我國的《飼料衛(wèi)生標準》未對飼料中添加銅作出明確限量規(guī)定、科學規(guī)定，以致于部分飼料生產廠家為了追求自身利益不斷提高銅在飼料中的添加量，并且部分養(yǎng)殖戶認為豬糞便變黑才是好飼料，兩者相互促進，無形地提高了飼料中銅的添加量。鑒于此，相關法律部門應當明確規(guī)定飼料中銅的最高添加量，并且完善質量監(jiān)督體系，從嚴監(jiān)督銅的使用。此外，應對企業(yè)實施HACCP質量監(jiān)控體系，確保飼料的安全生產，嚴格把好飼料中銅添加量。

4.2 選用高效銅源

傳統(tǒng)的銅添加劑主要是硫酸銅等無機銅，其生物學利用率低，容易積聚在機體體內，造成病理變化或生產性能的降低，影響生產效益。由于目前飼料高銅產生的危害嚴重影響了養(yǎng)殖戶的經濟效益，因而我們必須要尋求高生物學利用率、吸收率高的可替代品。已有研究發(fā)現(xiàn)了新的有機銅源，相對于傳統(tǒng)的無機銅源其有著很高的生物學活性、消化利用率顯著高于無機銅源，這在一定程度上緩解了飼料無機高銅添加的危害。新發(fā)現(xiàn)的有機銅源有氨基酸鰲合銅和酵母銅，氨基酸鰲合銅如賴氨酸銅、檸檬酸銅等極易被動物機體消化吸收、穩(wěn)定性好、抗干擾、毒性小、可以減輕環(huán)境污染等優(yōu)勢，贏得了市場的青睞。方熱軍等研究表明，納米銅、載銅納米蒙脫石與高劑量的硫酸銅相比具有優(yōu)勢效應[22]。因而，有機銅源是傳統(tǒng)無機銅添加劑最好的替代品，具有很大的開發(fā)價值。

4.3 應用植酸酶和生物修復技術

植酸酶由于其有很強的凝結作用，植酸鹽中的磷可以與飼料中的礦物質結合形成螯合物，可提高礦物質的利用率。在目前高銅的使用環(huán)境下，飼料中添加植酸酶是緩解高銅危害的不二良方，由于其可和飼料中的銅結合形成螯合物，從而提高了銅的利用率，減少了銅的排泄量，同時也降低了高銅的使用帶來的危害。Sebastian等[23]測定了微生物植酸酶(600 U/kg)對肉仔雞玉米豆粕中銅的利用率，結果顯示，添加植酸酶的組使銅沉積率提高了19.3%。大量的銅排出容易對土壤環(huán)境造成嚴重破壞，導致土壤板結。因而有研究發(fā)現(xiàn)，在高銅環(huán)境種植一些植物可以緩解環(huán)境中大量的銅。這類植物有富集和積累銅的能力，在適宜的時期收割其富集的器官或植物體，不僅可以有效去除環(huán)境中銅的污染，增加土壤有機質和土壤肥力，使土壤保持結構和提高微生物的活性，同時還可以將富集的銅重新利用。這類植物有唇形科、菊科等植物，既緩解了高銅的危害，又節(jié)約了資源，是當下研究的熱點。

4.4 科學合理的設計配方

銅有促生長作用，但是在低于中毒劑量(250 mg/kg)的前提下，高銅在生長肥育豬階段的促生長作用已經不明顯，故在生長肥育階段應該在飼料配方適當降低銅的含量，降低高銅帶來的危害。同時，銅是金屬二價離子，與其他礦物質有很強的頡頏作用，如鋅、鈣、硫等礦物質，高銅的使用會明顯增加這類礦物質的需要量，故在配制日糧時應考慮適當提高這類礦物質的添加量。有研究表明，在小鼠飲水中加入6.5 mg/kg硫酸鋅，發(fā)現(xiàn)小鼠腦組織中的銅含量顯著降低（P<0.05），表明鋅可以用來治療銅中毒[24]。此外，由于銅有較強的氧化性，很容易使不穩(wěn)定的脂肪氧化酸敗，也會破壞維生素，尤其是生育酚，應在生產中注意使用脂肪和維生素時要與銅分別預混。

5 結語

綜上所述，不管是從提高經濟效益和降低生產成本考慮，還是從保護生態(tài)環(huán)境和畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，飼料中添加高銅是不合理的，更不應該長期大量的使用，不僅對畜禽本身造成危害，使生產效益下降，同時也使得畜禽周圍的生態(tài)環(huán)境遭到破壞。因此，我們必須意識到高銅帶來的危害，相關執(zhí)法部門應該加強立法，加強對飼料企業(yè)的監(jiān)督和完善相關質量檢測體系，用法律的手段從源頭上減少高銅的使用。同時，畜牧科研工作者應著力于開發(fā)新的銅源來替代傳統(tǒng)的銅，比如氨基酸鰲合銅、酵母銅等；運用生物技術原理來降低銅的危害，如在飼料中添加植酸酶，在畜禽生長環(huán)境種植可富集銅的植物；同時科學合理的設計配方，設計時考慮各營養(yǎng)素的相互作用、不同的生長階段，從而設計合理的配方?？傊?，我們要重視可持續(xù)發(fā)展，重視長遠的生態(tài)效益，走生態(tài)養(yǎng)殖道路。

[1] 周明.飼料學[M].2版.合肥：安微科學技術出版社，2010：43-52.

[2] BONHAMM，OCONNORJM，HANNIGAN B M，et al.The immune system as a physiological indicator of marginal copper status [J].British Journal of Nutrition，2002，87(5)：393-403.

[3] BOALAK，ROSENZWEIGAC.Structural biology of copper trafficking[J].Chemical reviews，2009，109(10)：4760-4779.

[4] 周安國，陳代文.動物營養(yǎng)學（第三版）[M].北京：中國農業(yè)出版社，2015：103-104.

[5] GAETKE L M，CHOW-JOHNSON H S，CHOW C K.Copper toxicological relevance and mechanisms [J].Arch Toxicol，2014，88(11)：1929-1938.

[6] KESWANI T，MITRA S，BHATTACHARYYA A.Copper induced immunotoxicity involves cell cycle arrest and cell death in the liver[J].Environmental toxicology，2015，30(4)：411-421.

[7] 顏澤清，曹錦和，宋珍華.微量元素銅對犬體的營養(yǎng)[J].獸藥與飼料添加劑 ，2001，6(1)：27-28.

[8] 王文龍，崔欣，李成成，等.飼料中銅暴露對吉富羅非魚幼魚紅細胞微核和組織中銅蓄積的影響[J].生態(tài)毒理學報，2014，9（4）：757-764.

[9] 程才才，楊自軍.不同劑量的鉬對小尾寒羊組織病理變化及抗氧化功能的影響[J]. 飼料工業(yè)，2012，33（5）：41-44.

[10] 肖杰，崔恒敏，楊帆，等.高銅對雛雞腎臟的病理損傷及抗氧化功能的影響[J].畜牧獸醫(yī)學報，2010，41（12）：1598-1604.

[11] 李曉軍.細胞凋亡檢測的研究進展及其與疾病的關系[J].臨床檢驗雜志 ，1999，17(1)：l-7.

[12] BREWER G J.A brand new mechanism for copper toxicity[J].Journal of Hepatology，2007，47(4)：622-623.

[13] KANEDA M，PAULSEN V I.Interactions of free copper (II) ions alone or in complex with iron (III) ions with erythrocytes of marine fish Dicentrarchus labrax[J].Cell Biology International，2009，33(9)：941-948.

[14] BRZYSKA M，TRZESNIEWSKA K，WIECKOWSKA A，et al.Electrochemical and conformational consequences of copper (Cu(I) and Cu(II))binding to beta-amyloid(1-40)[J].Chembiochem， 2009，10(6)：1045-1055.

[15] 馬發(fā)順，成飛飛.銅元素在養(yǎng)豬生產中的應用[J].江西飼料，2016(4)：8-11.

[16] 楊燕燕，張春善，張曉峰.銅對動物體內脂類代謝影響的研究進展[J].畜牧獸醫(yī)科技信息，2006(11)：9-11.

[17] DOVE C R，HAYDON K D.The effect of copper addition to diets with various iron levels on the performance and hematology of weanling swine[J].Journal of animal science，1991，69(5)：2013-2019.

[18] 王秀麗，徐建民，姚槐應，等.重金屬銅、鋅、鎘、鉛復合污染對土壤環(huán)境微生物群落的影響[J].環(huán)境科學學報，2003，23（1）：23-27.

[19] 周宏生， 楊流線，閆生遠， 等.淺談高銅飼料對仔豬生長的危害[J].養(yǎng)殖與飼料 ，2010(9)：60-61.

[20] FUENTEALBA I C，ABURTO E M.Animal models of copper-associated liver disease[J].Comparative Hepatology，2003，2(1)：5.

[21] 王春梅，王慶林.飼料中銅的應用及其對生態(tài)環(huán)境的影響[J].飼料博覽.技術版 ，2010（1）：25-26.

[22] 何河，方熱軍.高銅在豬生產中的應用及促生長機理研究進展[J].湖南飼料 ，2007(2)：6-8.

[23] SEBASTIAN S，TOUCHBURN S P，CHAVEZ E R，et al.Efficacy of supplemental microbial phytase at different dietary calcium levels on growth performance and mineral utilization of broiler chickens[J].Poultry Science，1996，75(12)：1516-1523.

[24] 歐憶.青霉胺和鋅對銅中毒大鼠的肝、腦組織的影響[J].國外醫(yī)學(醫(yī)學地理分冊 )，2001(4)：185.

2017-07-26）