铜锌减排背景下，如何选择最佳的饲料铜源？
奥特奇（中国）研发技术部 胡庆勇
铜作为一种必需的微量元素， 不仅能以辅助因子的形式参与体内酶的组成和活化， 而且还可以通过酶的活性中心或以激活剂的形式，影响动物的造血、生长发育、免疫和抗氧化等。
长期以来，在猪的日粮中添加高浓度的铜，以减少感染和促进生长，尤其对于对断奶仔猪尤为普遍。然而，高浓度的铜可能导致猪的器官损伤，过量的铜还会导致组织残留，造成氧化应激产生自由基，引起对蛋白质、脂质和核酸的氧化损伤，并对环境造成威胁，影响细菌耐药性等。
我国农业农村部发布的 《饲料添加剂安全使用规范》（第 2625 号公告）规定，配合饲料中铜的最高限量（包含饲料原料本底值）仔猪（≤25 kg）为 125mg/kg，生长肥育猪（＞25 kg）为 25 mg/kg。
传统上，无机铜（如硫酸铜和碱式氯化铜等）是饲料中铜的主要添加形式， 但是由于其生物学利用率低且成本低廉，日粮中补充的铜往往超过其实际需要。在精准营养和养殖减排背景下，有机形式的铜源，如氨基酸络/螯合物和蛋白盐等，具有比无机铜源更高的生物利用率和更低的矿物质排泄量，并能显著提高猪的生长性能，已被越来越多地应用于生产。
近期三篇分别发表在Metabolites、SN Applied Sciences、Animal Nutrition上关于不同形式铜源对细胞毒性、氧化应激、转运代谢；体外贮藏稳定性；动物生产性能的文章，揭示了不同铜源之间的差异。
铜是一把双刃剑，铜太少，细胞正常的生理功能会受到影响；反之太多，细胞的活性也会受到影响，不同形式的铜源具有不同的细胞损伤效应。Li等（2020）研究表明，在IPEC-J2细胞模型上，用30和120 µM浓度的硫酸铜（CuSO4）、甘氨酸铜（Cu-Gly）和蛋白铜（Cu-Pro，奥特奇百乐铜）三种铜源处理细胞后，相较于空白对照组，铜处理组细胞存活率均明显下降。但在30和120µM浓度下，Cu-Pro培养后的细胞存活率明显高于其他两种铜源（图1）。
图1.不同形式的铜处理细胞10 h之后的活性
当细胞受到氧化应激时，还原型谷胱甘肽(GSH)在谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的作用下，会被氧化成氧化型谷胱甘肽(GSSG)，两者比值（GSH/GSSG）会降低。Li等（2020）研究表明，在IPEC-J2细胞模型上，经过不同形式铜源处理后， CuSO4组GSH/GSSG比率最低，与对照组相比下降了3.2倍，而Cu-Gly和Cu-Pro则分别减少了2.1和1.9倍。此外，当比较活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）含量时，不同形式铜源也表现出了不同损伤效应，以Cu-Pro处理组最低，表明其受到的氧化损伤最小。
此外，超氧化物歧化酶（SOD）可以反应细胞的抗氧化能力。经过不同形式铜源处理后的细胞，Cu-Pro较CuSO4和Cu-Gly处理组，具有更高的抗氧化酶活性。
图2.不同形式的铜对细胞SOD1和MDA含量的影响
当用不同形式的铜源处理细胞后，细胞内铜的含量随着铜浓度的升高而增加，但对不同的铜源细胞却表现出不同的摄取能力。120 µM浓度的CuSO4、Cu-Gly和Cu-Pro三个处理中，Cu-Pro细胞内铜含量最高，表明其相同时间内吸收效率最高，具有更高的生物学利用率。
图3.细胞对不同铜源的摄取能力
CTR1是一个同源三聚体蛋白，以高亲和力和特异性将铜运过质膜，是铜转运过程中的重要载体。与对照组相比，细胞在120μM 的CuSO4和Cu-Gly预处理后，观察到CTR1的明显下调，证明其转运蛋白表达受到抑制；而Cu-Pro处理组和对照组之间没有差异，表明其转运通道未受到抑制。
PepT1是肠道肽转运体，是一种高容量、低亲和力的转运蛋白，有机形式的铜源可能通过肽的转运通道进入细胞内。Li等（2020）研究表明，PepT1蛋白的表达被120μM的Cu-Pro处理组显著上调了1.9倍，表明其激活了肽的转运通道；而CuSO4和Cu-Gly处理组没有区别，表明其肽的转运通道并未激活。
Wen等（2022）的关于其转运机制的研究中，同样发现，Cu-Pro能够激活PepT1肠道肽转运体，表明其可能通过小肽的转运通道进去细胞内部。
图4.不同形式铜源对转运蛋白表达水平的影响
在预混料或全价料中，不同形式的铜源会对饲料中抗氧化剂、酶制剂、维生素活性产生不同的损失效应。Concarr等（2021）关于不同形式铜源对维生素E、BHT、植酸酶的活性损失研究表明，在贮藏过程中，不同铜源和饲料中其他各成分之间的相互作用方面差异显著，不仅在无机和有机铜源之间有明显的差异（P≤0.05），而且在一些单独的有机铜源之间，对维生素E、BHT和植酸酶的影响也有明显的差异，其中蛋白铜损失效应最低。
图5.不同形式铜源对抗氧化剂BHT活性的影响
铜作为一种必需微量元素，当添加到饲料配方中被动物采食时，最终会影响到动物的生产性能。Wen等（2022）研究表明，不同形式的铜源生物差异很大，其中蛋白铜可以提高猪的平均日采食量和日增重，降低粪便中铜元素排放，提高肠道微生物多样性和改变脂肪酸含量。
总结
铜作为一种必需微量元素，对动物的健康和生产性能至关重要。在养殖减排背景下，考量到饲料本底值含有10 ppm左右的铜，对于生长猪而言额外添加上限剩余空间约15 ppm，目前市面上无机、有机微量元素产品琳琅满目，不同类型的产品价格，功效差异很大，如何在有限的配方空间内挑选最佳的铜源至关重要。奥特奇是目前全球唯一一家可以同时商业化生产蛋白盐形式有机铜、铁、锌、锰和酵母硒、铬的公司，也是唯一一家在不同畜种中实现有机微量元素全取代技术（TRT）的公司。经过1100多项试验验证，220多篇有机微量元素全取代报告以及在全球取得的成功案例，科学的方案，专业的产品助力您的健康养殖。
参考文献：
Concarr, M.J., O’Rourke, R., Murphy, R.A. The effect of copper source on the stability and activity of α-tocopherol acetate, butylated hydroxytoulene and phytase. SN Applied Sciences. 2021, 3, 564.
Runxian Li, Yang Wen, Gang Lin et al., Different Sources of Copper Effect on Intestinal Epithelial Cell: Toxicity, Oxidative Stress, and Metabolism[J]. Metabolites, 2020,10(1).
Yang Wen, Runxian Li, Xiangshu Piao et al., Different copper sources and levels affect growth performance, copper content, carcass characteristics, intestinal microorganism and metabolism of finishing pigs[J]. Animal Nutrition, 2022, 8(1), 321-330.