(1.河南科技学院动物科学学院，河南新乡 453003；2.河南农业大学牧医工程学院， 河南郑州 450002)
摘 要：氨基酸螯合铜是一种有机微量元素添加剂，与硫酸铜等无机铜相比，氨基酸螯合铜具有其独特的优点，如能够减轻铜与其他营养物质的颉颃，促进铜和其它矿物质元素的吸收利用，减少由于铜排放对环境造成的污染，减少由于铜颉颃对饲料中其它营养成分的破坏等，但其生物学利用率变异较大。氨基酸螯合铜在实际生产中，能够促进动物的生长发育，提高饲料利用率，改善胴体品质，提高繁殖性能，同时还具有抗生物氧化、调节内分泌和免疫等一系列功能。今后应对氨基酸螯合铜在动物体内的消化吸收和代谢机制，生理功能，添加使用方法及生产工艺等方面进行深入研究，提高其利用率，以获得最佳的经济效益。
关键词：氨基酸螯合铜；生物学利用率；动物生产
铜是动物的一种必需微量元素，在动物体内发挥着重要的生理功能，作为一种高效而价廉的饲料添加剂，已在动物生产中进行了广泛的应用。但无机铜的过量添加，带来了一系列问题，如环境污染、动物中毒和营养物质浪费等。近年来，有机铜在动物营养中的作用已引起人们的广泛关注。
氨基酸螯合铜作为一种重要的有机铜源，应用于饲料添加剂，能够有效提高动物的生长速度，降低饲料消耗，增强抗病能力。较低剂量的氨基酸螯合铜可取得高剂量无机铜的促生长效果。本文就近年来氨基酸螯合铜在动物营养研究和应用进行概述，并对今后的研究和应用情况提出建议。
1 氨基酸螯合铜化合物的概念及理化性质
氨基酸螯合铜属于饲料添加微量元素的第3代产品，包括螯合铜盐和络合铜盐。氨基酸螯合铜是由铜盐中的铜离子分别与几个氨基酸分子按比例形成配位键的不同稳定化合物。主要种类有赖氨酸铜、蛋氨酸铜、甘氨酸铜以及复合氨基酸铜螯合物。1994年Brown T F等[1]通过试验发现，在每毫升pH5的0.1 mol/L的磷酸盐缓冲溶液中，赖氨酸铜含量为0.125，0.25，0.5，2.5 mg和12.5 mg时，溶解度分别为69.8%，55.9%，38.8%，16.5%和18.1%；pH2时溶解度为100。蛋氨酸铜是一种螯合物， 由2个氨基酸分子和1个铜原子螯合在一起形成的内络盐， 它在纯水中的溶解度为38.2 μmol/L，在pH3.6的醋酸-醋酸钠缓冲液中的溶解度为612 μmol/L[2]，在1 mL/L HCl中的溶解度为98%[3]。而相应的硫酸铜在水中的溶解度比蛋氨酸铜高， 在1 mL/L HCl 中溶解度为100[3]。
2 氨基酸螯合铜的生物学利用率
为使氨基酸螯合铜在实际生产中得到合理的利用，就需要对它的生物学利用率进行测定。铜的代谢和生物学利用率评价指标主要有肝铜、胆汁铜、血铜、血浆铜蓝蛋白、红细胞铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)活性。目前，测定氨基酸螯合铜的生物利用率，通常以硫酸铜作为标准。理论上认为，氨基酸螯合铜与无机铜的吸收机制不同，具有较高的吸收效率。Du Z等[4]通过大鼠的试验推断，赖氨酸铜存在不同于无机铜特殊的吸收机制，与铁、锌等微量元素的吸收不产生干扰。但试验发现，氨基酸螯合铜的生物学效价变化较大，不一定高于硫酸铜，并且随着动物种类、评价指标、产品质量、日粮成分、动物健康状况、生产阶段和生产水平的变化而有所不同。
国内外学者对氨基酸螯合铜在单胃动物的生物学效价的测定主要获得如下结果。Aoyagi S等[5]报道，当铜水平为0.5 mg/kg，1 mg/kg干物质(DM)时，以肝铜作为效应指标，铜对肉仔鸡的生物学效价为96，以胆汁铜作为效应指标，铜对肉仔鸡的生物学效价为120。Pott E B等[6]报道，铜水平为150 mg/kg，300 mg/kg，400 mg/kg DM时，以肝铜作为效应指标，铜对雏鸡的生物学效价为99。周桂莲等[7]研究了蛋氨酸铜对肉仔鸡的生物学效价，当铜水平为4.29 mg/kg DM时，以肝铜作为效应指标，铜的生物学效价为73.21，以红细胞CuZnSOD作为效应指标，铜的生物学效价为82.63。
对于反刍动物，试验表明，赖氨酸铜和硫酸铜具有相似的生物学利用率[8-10]，在铜缺乏时，赖氨酸铜具有更高的利用率[11]。韩博等[12]通过研究育成牛不同铜源生物学利用率，提出干旱地区育成牛不同铜源的铜最佳添加剂量为硫酸铜15 mg/kg，蛋氨酸铜5 mg/kg。在此剂量下不同时期(5，20 d和40 d)两种铜源的生物学效价不同，以全血铜、血浆铜蓝蛋白和红细胞超氧化物歧化酶活性为评价指标，在前两个时点生物学效价与硫酸铜相当或低于硫酸铜，在第40天显著高于硫酸铜。
3 氨基酸螯合铜在动物生产中的意义
氨基酸螯合铜与无机铜相比，除生物学利用率较高外，在动物生产中还具有下列优势。
3.1 减轻铜与其他营养物质的颉颃，促进铜和其他矿物质元素的吸收利用
为了确保免受干扰物影响或确保动物生产性能的改善，通常在日粮中添加高水平的铜。然而，在一些情况下，铜水平过高会干扰其他矿物质元素的吸收或引起动物中毒。另一方面，日粮中有许多营养成分能够对铜的吸收利用产生干扰，如硫、钼、锌、铁等矿物质元素，植酸、维生素C和半胱氨酸等其他营养成分。当在许多微量元素预混料和微量元素矿物质盐添加低水平无机铜时，铜缺乏症则表现更为严重。铜与氨基酸螯合后， 生成了稳定常数适中的螯合物，抑制了铜与其他成分之间的相互影响。金属离子在配位体氨基酸的保护下，可有效地抵御其他杂质离子生成难溶的无机盐，保证其在消化道内的完整性。有研究表明，氨基酸螯合铜能够克服铜和其它物质的颉颃，在存在颉颃物质的情况下具有较高的生物学效率。Ashmead H D等[13]分别在硫酸铜、氨基酸络合铜和氨基酸螯合铜3种铜源的安格斯阉牛日粮中添加过量钼、硫、铁，通过分析肝脏、血清中的铜含量和血浆铜蓝蛋白含量，结果表明，开始3种铜源日粮均受颉颃剂的影响，但一段时间后只有氨基酸螯合物能够克服这种影响，提供更多的可利用铜。Aoyagi S等[14]研究了胱氨酸和维生素C对硫酸铜和赖氨酸铜肉鸡铜利用率的影响，结果表明，在1 000 mg/kg Cu水平下，将肝铜浓度作为指标，赖氨酸铜能显著减少胱氨酸对Cu吸收的干扰，但不能显著减少维生素C对Cu吸收的干扰。周桂莲等[7，15]研究发现，当用肝脏铜浓度和ZnCuSOD活性作为评价指标，植酸对蛋氨酸铜的生物学效价影响低于硫酸铜和硬脂酸铜。
3.2 减少铜对环境的污染
硫酸铜等传统无机铜的吸收率较低，动物饲喂高铜日粮后，大量铜未被吸收随粪便排出体外。同时，由于铜与其他微量元素的颉颃，增加了其他微量元素的排出，造成了环境污染。氨基酸螯合铜具有较高的生物学利用率，减少了铜排出对环境的污染，有利于畜牧业的可持续发展。余得谦等[16]报道，采用赖氨酸铜，按照NRC(1998)标准铜需要量的一半所配制的日粮，并没有降低生长猪的生产性能，而且其血液指标与其他组相比较，并未发生显著变化。但其粪中的铜、铁、锌排泄量减少了30%左右，减少了对环境所造成的污染。
3.3 减少对饲料中其他成分的破坏
在饲料生产和贮存过程中，饲料中无机铜中的Cu2＋易发生还原反应生成Cu＋，造成维生素和脂肪的破坏。氨基酸螯合铜则不同，由于铜与氨基酸以螯合物形式结合，性质稳定，溶解度小，不易潮湿结块，与其他饲料原料混合后对饲料中不同类型的维生素破坏作用很小，对饲料中脂类的氧化反应影响不明显。因此，在实际生产中，与无机铜相比，更加适合预混料的配制。
4 氨基酸螯合铜在动物生产中的应用
近年来动物生产实践表明，氨基酸螯合铜对动物的主要作用有促进生长发育，提高饲料利用率，改善胴体品质，提高繁殖性能，抗氧化，调节内分泌和免疫等。
4.1 猪
高铜在养猪生产中的广泛应用表明，氨基酸螯合铜具有较高的生物学效价，并能够克服无机铜的不利影响，但不同种类的氨基酸螯合铜其作用效果也不同。研究应用较多的是赖氨酸铜。周桂莲等[15]报导，5 mg/kg和100 mg/kg的赖氨酸铜与250 mg/kg的硫酸铜对猪采食量和日增重影响不显著。李清宏等[17-18]研究表明，添加硫酸铜和甘氨酸铜对断奶仔猪生长速度、饲料转化率、血液生化指标、血液和组织器官中的铜含量并无显著差别。Coffey R D 等 [19]报道，100 mg/ kg源于赖氨酸铜源的铜水平在提高断奶仔猪生长速率和采食量方面等同于200 mg/kg源于硫酸铜源的铜水平，但肝铜含量则低于使用硫酸铜源。Apgar G A等[20]用24 头杂交肥育猪比较硫酸铜和赖氨酸铜2种铜源对饲料干物质消化率和离子沉积的影响。结果表明，平均日增重赖氨酸铜组显著高于硫酸铜组。干物质的消化率两者相近。用内源指示剂法测定Cu 的采食量和粪、尿中的Cu含量，在不同Cu源间无差异。谭会泽等[21]研究了蛋氨酸螯合铜对母猪血清微量元素、相关酶、激素的含量以及繁殖性能的影响，结果表明，日粮中添加蛋氨酸螯合铜母猪血清铜、铁、锌的水平有提高的趋势，血清锰、硒的水平则降低；配后期(配种后30 d)对比于配前期(断奶后3 d)，血清超氧化物歧化酶(SOD)活性有显著提高，亚铁氧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性则显著降低；显著提高了配后期血清中亚铁氧化酶和配前期血清GSH-Px活性，降低了配后期GSH-Px的活性；对血清碱性磷酸酶(AKP)活性无显著影响。对配前母猪血清中促黄体素(LH)水平没有影响，显著提高了母猪配后30 d时血清中孕酮(P4)水平。
李家奎等[22]研究了不同形态的铜对猪生长性能、血清GH和血浆NPY水平的影响，结果表明，日粮中添加两种铜源均能促进仔猪的生长，提高饲料利用率，升高血液中GH和血浆NPY水平，但对采食量没有显著影响。两种铜源在相同浓度下对猪的促生长性能无显著差异。
杨连玉等[23]报道，日粮中添加125 mg/kg和250 mg/kg蛋氨酸铜，可显著提高仔猪增重，降低猪下丘脑生长抑素含量。
4.2 家禽
有关家禽应用氨基酸螯合铜的效果报道不尽一致，但大多数情况下高于或等效于硫酸铜。Lim H S等[24]在蛋鸡日粮中添加0.1 g/kg的蛋氨酸铜，蛋鸡的产蛋量和蛋壳的硬度显著上升，软壳蛋的比例和蛋重下降。Chowdhury S D等[25]的研究表明，蛋氨酸铜对肉仔鸡生产性能和饲料转化率影响不显著，但增加了血清胆固醇浓度，其浓度与肝铜和肝脏脂肪呈线性相关。Banks K M等[26]报道，肉仔鸡日粮中添加250 mg/kg赖氨酸铜，与硫酸铜相比，改善了磷的存留(在组织中的沉积)，但对于产蛋鸡影响不显著。Paik I K等[27]报道，125 mg/kg和250 mg/kg的蛋氨酸铜对肉仔鸡体增重影响差异不显著，但明显高于250 mg/kg硫酸铜，硫酸铜能够显著降低血浆总胆固醇和谷胱甘肽浓度，但蛋氨酸铜对它们的影响不显著。
4.3 反刍动物
研究表明，氨基酸螯合铜和无机铜对反刍动物的作用基本相同。Kellogg D W等[28]报道，泌乳早期和中期的荷斯坦奶牛每日在添加9 g蛋氨酸锌的基础上添加1.5 g赖氨酸铜，产奶量、乳脂率、乳蛋白与对照组相比差异不显著，血清铜、锌、铁的浓度也无显著变化。Rabiansky P A等[11]研究了饲喂无机铜和赖氨酸铜对育成母牛的营养价值，结果表明各组的增重差异不显著，赖氨酸铜在铜缺乏或临界缺乏时发挥作用。Dorton K L等[29]在牛日粮中添加20 mg/kg DM的氨基酸螯合铜112 d，肝铜浓度和卵清蛋白抗体浓度高于相同剂量的硫酸铜，但红细胞特异性抗体浓度较低。郭宝林等[30]研究发现，在高钼条件下，赖氨酸铜由于在瘤胃中比较稳定，在绵羊体内的消化吸收不受硫和钼的干扰，是绵羊比较理想的有机铜源。
5 展望
国内外对氨基酸螯合铜已进行了大量研究，并在实际生产中得到应用。但是仍存在一些问题，如作用效果不稳定，分析方法不完善，成本过高等。今后应在研究和生产中注意以下几个方面。
研究氨基酸螯合铜在动物体内消化吸收机制、吸收部位及代谢途径；是否具有独特的生理活性；与瘤胃微生物的相互作用；与其他营养成分相互关系。
氨基酸螯合铜在疾病、应激和高产阶段时更有效，在不同生理条件下的需要量不同，今后应继续研究其最佳添加时间及剂量，以充分发挥其营养功能，降低成本。
改进氨基酸螯合铜的生产工艺，降低生产成本，以促进其在畜牧业中的广泛应用。
在实际生产中，应结合实际情况与无机铜进行经济效益和整体效益的分析和比较，在同样情况下，应优先推荐使用氨基酸螯合铜。
