淺談飼料中高銅對(duì)豬的危害及防止添加高銅的措施

陳 輝

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

淺談飼料中高銅對(duì)豬的危害及防止添加高銅的措施

陳 輝

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)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(jìn)豬的生長(zhǎng)性能，故越來(lái)越多的銅被加入到飼料中，導(dǎo)致豬只產(chǎn)生一系列的病理變化，高銅給養(yǎng)豬業(yè)帶來(lái)巨大傷害。豬在日糧中對(duì)銅的需要量?jī)H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(jī)理及防護(hù)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(jī)理；防護(hù)措施

1 銅的簡(jiǎn)介

銅是一種相對(duì)分子質(zhì)量為64的過(guò)渡金屬元素。畜禽日糧中對(duì)銅的營(yíng)養(yǎng)需要量一般為5～10 mg/kg，銅對(duì)動(dòng)物有多種營(yíng)養(yǎng)作用[1]。銅作為動(dòng)物機(jī)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(duì)機(jī)體的生理功能和生長(zhǎng)發(fā)育起著十分重要的作用。自從Baber 1955年首次提出在生長(zhǎng)肥育豬中添加高于生理需要10倍的銅，可以改進(jìn)豬的生長(zhǎng)速度，提高其采食量和飼料利用率[2]，很多生產(chǎn)部門(mén)開(kāi)始超量的將銅添加到豬飼料當(dāng)中，有的甚至加到400 mg/kg的水平，但是豬的最高安全量?jī)H為 250 mg/kg(NRC，1998)。適量的銅可以促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高飼料利用率。然而，當(dāng)機(jī)體攝入過(guò)量的銅，急性或慢性銅過(guò)量均會(huì)造成損傷[3]，從而造成養(yǎng)殖業(yè)的巨大損失；同時(shí)，過(guò)量銅的添加會(huì)污染環(huán)境，沉積在周圍的土壤，嚴(yán)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(jī)理及防控措施是當(dāng)下的熱點(diǎn)。高銅的使用促進(jìn)了豬的生長(zhǎng)，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但高銅的使用也對(duì)養(yǎng)豬業(yè)產(chǎn)生了很多的危害，故飼料高銅的使用應(yīng)得到高度重視。

2 使用高銅給豬帶來(lái)的危害

2.1 高銅的使用對(duì)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(jià)銅離子形式吸收。肝臟是銅代謝的主要器官，銅進(jìn)入肝細(xì)胞先形成含銅巰基組氨酸三甲基內(nèi)鹽，然后轉(zhuǎn)移到含銅酶中[4]。大部分內(nèi)源性的銅經(jīng)膽汁由腸道排泄，這個(gè)過(guò)程過(guò)高劑量的銅將會(huì)對(duì)肝臟造成很大損害。銅在豬體內(nèi)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(shí)，肝銅含量升高2～3倍；添加銅250 mg/kg時(shí)，肝銅含量升高約10倍，添加銅500 mg/kg時(shí)，肝銅含量升高可達(dá)70倍。據(jù)Gaetke等研究表明：當(dāng)肝臟的銅含量達(dá)到一定水平時(shí)，會(huì)導(dǎo)致肝中銅的分布發(fā)生改變，銅在肝細(xì)胞線粒體及胞漿中積聚，多種酶的活性受到抑制，肝細(xì)胞發(fā)生變性，壞死，導(dǎo)致動(dòng)物死亡[5]。同時(shí)，有研究表明過(guò)量的銅會(huì)導(dǎo)致肝細(xì)胞周期停止，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[6]，嚴(yán)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(zhǎng)停滯等不良癥狀，其病理剖檢可見(jiàn)肝臟腫大、質(zhì)脆、呈現(xiàn)黃色、并且有出血點(diǎn)，嚴(yán)重抑制了豬的生長(zhǎng)，降低了生產(chǎn)效益。這警示著我們不能為了提高豬的生產(chǎn)性能而提高銅的添加量，在實(shí)際生產(chǎn)中，我們必須要限制銅的使用，降低銅對(duì)豬的損害。

2.2 高銅的使用對(duì)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(guò)器官，很多物質(zhì)都會(huì)沉積在腎臟中，因而腎臟的功能正常是機(jī)體正常新陳代謝的保證。銅的排泄一部分是經(jīng)由膽汁由糞便排出，另一部分隨著血液經(jīng)腎臟濾出，由尿液排出[7]，腎臟不僅是銅的排泄器官，也是儲(chǔ)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(dòng)物長(zhǎng)期飼喂高銅日糧會(huì)導(dǎo)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?yàn)殂~中毒而死亡。過(guò)量的銅對(duì)動(dòng)物的多個(gè)組織器官具有損害作用[9]，腎臟是機(jī)體新陳代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的各種代謝終產(chǎn)物和過(guò)剩物質(zhì)的過(guò)濾器官，當(dāng)機(jī)體攝入過(guò)多銅時(shí)，腎臟就會(huì)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?yè)p傷和抗氧化酶活性降低，導(dǎo)致腎臟功能受損[10]。除此之外，大量飼喂高銅會(huì)導(dǎo)致畜禽機(jī)體細(xì)胞凋亡，細(xì)胞的凋亡增加是誘發(fā)機(jī)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(huì)使豬患腫瘤的幾率大大提高，嚴(yán)重影響豬的生產(chǎn)性能，嚴(yán)重時(shí)致死。高銅對(duì)腎臟帶來(lái)的負(fù)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(duì)血液循環(huán)系統(tǒng)的損害

飼料高銅不僅對(duì)肝臟和腎臟有很大影響，高劑量的銅也會(huì)對(duì)多血液循環(huán)系統(tǒng)造成很大損傷。高濃度的銅會(huì)在血漿中與紅細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)作用，使得紅細(xì)胞膜變性、變脆和溶血。同時(shí)由于溶血時(shí)釋放的某些因子和血液缺氧，導(dǎo)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(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損。Brewer等研究發(fā)現(xiàn)飼料高銅導(dǎo)致產(chǎn)生的自由基可影響紅細(xì)胞的流動(dòng)性，進(jìn)一步影響了紅細(xì)胞的生存與生活時(shí)間[12]。除此之外，高銅的使用會(huì)導(dǎo)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(gòu)象重排而使抗氧化劑活性受到抑制，導(dǎo)致抗氧化酶活性降低[13]。同時(shí)，高銅還對(duì)細(xì)胞膜造成一定的損傷，Labieniec等研究發(fā)現(xiàn)飼料添加高銅時(shí)，二價(jià)銅離子能與細(xì)胞膜的巰基集合而使細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化，細(xì)胞膜的完整性受到破壞，細(xì)胞功能發(fā)生障礙[14]。因此，在生產(chǎn)中銅一定要限量使用，不然會(huì)對(duì)豬等畜禽的血液循環(huán)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p傷、生產(chǎn)性能下降等。

2.4 高銅會(huì)抑制其他營(yíng)養(yǎng)素的吸收

高銅不僅會(huì)損害肝臟、腎臟及血液循環(huán)系統(tǒng)，還會(huì)抑制其他營(yíng)養(yǎng)素的吸收，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)不良和增加飼料成本。銅與磷、鐵、鈷等礦物質(zhì)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(guò)量使用銅元素會(huì)使Fe和Zn的吸收率降低[15]。由于銅主要是以二價(jià)離子的形式存在，而大部分礦物質(zhì)也是以二價(jià)離子的形式存在，因而高銅的使用嚴(yán)重地抑制了其他礦物元素的吸收，導(dǎo)致機(jī)體礦物質(zhì)元素缺乏，產(chǎn)生一系列缺乏癥，嚴(yán)重降低了機(jī)體的生產(chǎn)性能和繁殖性能，降低生產(chǎn)效益。除了高銅會(huì)抑制礦物質(zhì)元素的吸收外，對(duì)維生素的吸收也有很強(qiáng)的抑制作用，由于銅是二價(jià)離子，有很強(qiáng)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值和影響適口性。而高銅促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化，引起動(dòng)脈粥樣硬化。另外，過(guò)剩的銅促進(jìn)氧分子與有機(jī)物反應(yīng)，生成自由基促進(jìn)老化，故高銅可以影響血脂代謝[16]。同時(shí)Dove等研究表明，高銅日糧會(huì)使天然生育酚的氧化速率大大提高[17]，導(dǎo)致飼料中生育酚的水平大大減少，嚴(yán)重降低了豬的繁殖性能。高銅對(duì)維生素的氧化性導(dǎo)致機(jī)體對(duì)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(jìn)而提高了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效益。

2.5 高銅的使用對(duì)豬的其他危害

高銅的使用不僅對(duì)豬本身有很大危害，而且高銅的使用也會(huì)對(duì)豬場(chǎng)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(duì)銅的吸收率僅為5%～10%，且隨年齡的增長(zhǎng)而降低，大部分的銅會(huì)隨著豬的糞便排出，污染環(huán)境的同時(shí)也造成了飼料資源的浪費(fèi)。大量的高銅被排出到土壤，導(dǎo)致土壤大量的銅蓄積，對(duì)土壤中的微生物等產(chǎn)生毒害作用，而且對(duì)土壤的肥力、植物的發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)元素的遷移起著重要的作用，而且過(guò)量的銅對(duì)微生物影響很大，顯著降低了土壤中微生物的含量[18]。同時(shí)，過(guò)量的銅還導(dǎo)致地區(qū)內(nèi)植物的選擇，能適應(yīng)高銅的植物存在，而不適應(yīng)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(jiǎn)單，生態(tài)關(guān)系單一。

3 高銅的危害機(jī)理的研究

3.1 高銅產(chǎn)生毒性作用

高銅的毒性作用直到最近才有比較清晰的認(rèn)識(shí)。高銅的毒性作用主要體現(xiàn)在其大量的積累具有很強(qiáng)的刺激和腐蝕作用，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物產(chǎn)生嚴(yán)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(huì)嚴(yán)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(dǎo)致銅大量積累在體內(nèi)，如消化系統(tǒng)，對(duì)胃腸道有很強(qiáng)的刺激作用和腐蝕作用，引起嚴(yán)重的胃腸炎。

3.3 亞急性銅中毒

亞急性銅中毒是由于應(yīng)用乙二胺四乙酸的含銅化合物預(yù)防和治療家畜缺銅，由于注射劑量大導(dǎo)致病理變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。其中毒機(jī)理是由于非消化道供銅，血銅迅速升高所導(dǎo)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(zhǎng)期飼喂高銅日糧導(dǎo)致。由于銅進(jìn)入體內(nèi)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(dá)到一定水平后，肝臟會(huì)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(chǎn)生的溶血是由于銅能引起血紅蛋白變性，損害紅細(xì)胞膜，其機(jī)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(xì)胞脆性增加以及紅細(xì)胞膜的形態(tài)受到破壞而產(chǎn)生血紅蛋白尿和溶血性貧血[19]。反過(guò)來(lái)溶血又加速了肝細(xì)胞壞死，導(dǎo)致紅細(xì)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(qiáng)立法和完善相關(guān)法律監(jiān)督

我國(guó)的《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》未對(duì)飼料中添加銅作出明確限量規(guī)定、科學(xué)規(guī)定，以致于部分飼料生產(chǎn)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(rèn)為豬糞便變黑才是好飼料，兩者相互促進(jìn)，無(wú)形地提高了飼料中銅的添加量。鑒于此，相關(guān)法律部門(mén)應(yīng)當(dāng)明確規(guī)定飼料中銅的最高添加量，并且完善質(zhì)量監(jiān)督體系，從嚴(yán)監(jiān)督銅的使用。此外，應(yīng)對(duì)企業(yè)實(shí)施HACCP質(zhì)量監(jiān)控體系，確保飼料的安全生產(chǎn)，嚴(yán)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(wú)機(jī)銅，其生物學(xué)利用率低，容易積聚在機(jī)體體內(nèi)，造成病理變化或生產(chǎn)性能的降低，影響生產(chǎn)效益。由于目前飼料高銅產(chǎn)生的危害嚴(yán)重影響了養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)效益，因而我們必須要尋求高生物學(xué)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(jī)銅源，相對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)銅源其有著很高的生物學(xué)活性、消化利用率顯著高于無(wú)機(jī)銅源，這在一定程度上緩解了飼料無(wú)機(jī)高銅添加的危害。新發(fā)現(xiàn)的有機(jī)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(dòng)物機(jī)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(shì)，贏得了市場(chǎng)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(shì)效應(yīng)[22]。因而，有機(jī)銅源是傳統(tǒng)無(wú)機(jī)銅添加劑最好的替代品，具有很大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

4.3 應(yīng)用植酸酶和生物修復(fù)技術(shù)

植酸酶由于其有很強(qiáng)的凝結(jié)作用，植酸鹽中的磷可以與飼料中的礦物質(zhì)結(jié)合形成螯合物，可提高礦物質(zhì)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(jié)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(shí)也降低了高銅的使用帶來(lái)的危害。Sebastian等[23]測(cè)定了微生物植酸酶(600 U/kg)對(duì)肉仔雞玉米豆粕中銅的利用率，結(jié)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(duì)土壤環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致土壤板結(jié)。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(shí)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(jī)質(zhì)和土壤肥力，使土壤保持結(jié)構(gòu)和提高微生物的活性，同時(shí)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(dāng)下研究的熱點(diǎn)。

4.4 科學(xué)合理的設(shè)計(jì)配方

銅有促生長(zhǎng)作用，但是在低于中毒劑量(250 mg/kg)的前提下，高銅在生長(zhǎng)肥育豬階段的促生長(zhǎng)作用已經(jīng)不明顯，故在生長(zhǎng)肥育階段應(yīng)該在飼料配方適當(dāng)降低銅的含量，降低高銅帶來(lái)的危害。同時(shí)，銅是金屬二價(jià)離子，與其他礦物質(zhì)有很強(qiáng)的頡頏作用，如鋅、鈣、硫等礦物質(zhì)，高銅的使用會(huì)明顯增加這類礦物質(zhì)的需要量，故在配制日糧時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)提高這類礦物質(zhì)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(lái)治療銅中毒[24]。此外，由于銅有較強(qiáng)的氧化性，很容易使不穩(wěn)定的脂肪氧化酸敗，也會(huì)破壞維生素，尤其是生育酚，應(yīng)在生產(chǎn)中注意使用脂肪和維生素時(shí)要與銅分別預(yù)混。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不管是從提高經(jīng)濟(jì)效益和降低生產(chǎn)成本考慮，還是從保護(hù)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(yīng)該長(zhǎng)期大量的使用，不僅對(duì)畜禽本身造成危害，使生產(chǎn)效益下降，同時(shí)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(shí)到高銅帶來(lái)的危害，相關(guān)執(zhí)法部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)立法，加強(qiáng)對(duì)飼料企業(yè)的監(jiān)督和完善相關(guān)質(zhì)量檢測(cè)體系，用法律的手段從源頭上減少高銅的使用。同時(shí)，畜牧科研工作者應(yīng)著力于開(kāi)發(fā)新的銅源來(lái)替代傳統(tǒng)的銅，比如氨基酸鰲合銅、酵母銅等；運(yùn)用生物技術(shù)原理來(lái)降低銅的危害，如在飼料中添加植酸酶，在畜禽生長(zhǎng)環(huán)境種植可富集銅的植物；同時(shí)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)配方，設(shè)計(jì)時(shí)考慮各營(yíng)養(yǎng)素的相互作用、不同的生長(zhǎng)階段，從而設(shè)計(jì)合理的配方?？傊?，我們要重視可持續(xù)發(fā)展，重視長(zhǎng)遠(yuǎn)的生態(tài)效益，走生態(tài)養(yǎng)殖道路。

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2017-07-26）