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译自47th Croatian and 7th International Symposium on Agriculture（克罗地亚奥帕蒂亚），会议记录（Proceedings）：741～744
潘雪男 审
中图分类号：S816.72 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2017）04-0067-03
铜和锌这两种微量元素参与生物体重要的代谢反应，也是多种酶和生物分子的主要成分。锌和铜通常以无机盐形式添加到动物日粮中，但它们的吸收率和生物利用率较低，同时添加微量元素时污染物的存在也是一个主要考虑的因素。例如，动物饲料中常用的氧化锌和硫酸铜通常来自钢铁工业的残留物，因此可能潜在携带高水平的污染物，如镉和氟。市场法规对肉品生产的要求日益严格，并加大了对动物饲料中重金属和其他污染物的限制力度。本综述的目的是对迄今为止有关微量元素特别是锌和铜的文献进行深入分析，并探讨减少微量矿物质对环境污染的可持续解决方案。
1 微量元素（铜和锌）的吸收率和生物利用率
铜和锌的吸收情况通常是其利用的一个重要制约因素。一般情况下，生物利用率取决于吸收率，因为微量元素在被利用前必须被吸收。不过，铜和锌可以被吸收却不能被利用，因此这使得它们的生物利用率较低。在消化过程中，铜离子和锌离子从其无机盐中释放出来，并可能会在肠道中与其他可消化的组分再次结合，形成不溶性复合物而被排出体外，从而降低了小肠对它们的吸收。矿物质可以在肠道的任何部位被吸收，但如果在通过胃部后金属离子仍然可溶，它们通常会在十二指肠中被吸收。
2 矿物质之间的拮抗
一些矿物质如微量元素的吸收可能会存在相互的拮抗作用，从而会显著降低这些矿物质和其他矿物质的吸收和代谢。有机和无机配体间的竞争可形成不溶性沉淀物。锌的吸收会因植酸的存在而降低，钙会损害锌和铜的吸收，钼和铜之间高度拮抗。
3 矿物质之间的竞争
铜和铁通常会竞争某些载体，因为这些微量元素在吸收过程中至少共享两种膜蛋白，即转铁蛋白和金属硫蛋白。过量的铜与这些蛋白质结合，可能会导致机体缺乏铁。据Ashmead（1993）报道，一些金属被肠细胞吸收后会通过排泄或黏膜脱落回到肠腔，重新竞争吸收所需要用到的载体蛋白。由于参与其他矿物质吸收的一系列反应所导致的一种特定金属吸收减少，是说明矿物质相互干扰和竞争的例子之一，这会显著影响猪对铜和锌的吸收。
4 排泄
胃肠道是铜和锌排泄的主要途径，表观吸收量是制约性因素。Mohanna和Nys（1998）在一项研究中计算了铜和锌的机体总浓度，要使铜和锌获得6%的存留量，日粮中这两种微量元素的含量分别为20 mg/kg和180 mg/kg。Mohanna和Nys（1998）在另一项报告中指出，随日粮添加量的增加，锌随粪便排出的量也呈线性增加。考虑到猪排泄物中锌和铜的含量也包括显著影响排泄物的内源性微量元素，计算机体中锌和铜的总体水平可能是估计这些微量元素存留的一种更为准确的方法。根据Underwood和Suttle（1999b）的研究和他们的矿物质通用耗竭模型，在矿物质消耗时，体内储备池首先减少。在任何情况下，日粮锌的显著减少通常伴随采食量下降，锌缺乏症尚不清楚，但是与锌缺乏有关的生长性能下降主要是饲料采食量减少所致。
5 环境问题
获得猪的最佳生产性能是动物营养学家和生产者的主要目标。该目标部分可通过提高某些矿物质特别是铜和锌的饲喂量、或者在控制某些肠道疾病时以治疗剂量方式或作为生长促进剂的方式添加来实现。美国国家研究委员会（National Research Council，NRC）（1998）认为，在猪日粮中使用治疗剂量铜锌的做法已经导致这些矿物质大量地经粪便排放，因为铜和锌的表观吸收率不超过其摄入量的30%。NRC对锌和铜给出了相当合理的最低需要量估计值。人们对矿物质排放的担心是，生产者为促进猪的生长和健康给它们饲喂高剂量的无机锌和铜，而不是按照其实際需要量来提供。铜锌通过猪粪大量排出可能会在生态脆弱区域引发严重的环境问题。在土壤中的累积可能会对土壤微生物的活动产生不利影响，并通过浸出和流失导致地下水和地表水富营养化，进而提高它们在动植物群中的浓度。此外，Underwood和Suttle（1999a）发现，在荷兰和美国，向猪饲料中添加铜，再用其粪水浇灌牧草，绵羊采食这些牧草后会出现慢性铜中毒。西班牙的一项研究表明，犊牛肝脏中的铜浓度与该地区幼猪的饲养密度呈现高度正相关。在猪饲养密度最高的地区，超过20%的犊牛它们肝脏中的铜浓度高于150 mg/kg的潜在中毒浓度。Hernandez（2006）证实，铜和锌的添加量存在很大差异，在欧盟一些国家中，猪日粮中铜和锌的浓度要高于NRC（1998）和BSAS（2003）推荐量的2～3倍。Spears（1996）认为，铜和锌的这种高添加量是因为未能很好地确定需要量，也没有明确会影响动物对矿物质需要量的因素，因此使用一个安全边际量来防止任何可能的缺乏，另一原因是因为猪对矿物质需要量可能存在遗传差异。随着对铜和锌等微量元素引发的环境问题的关注日益增加，荷兰等养猪密集国家已经开展立法，限制动物粪便的滥用（Jongbloed和Henkens，1996）。加拿大、日本和丹麦也采取谨慎态度，并限制这些矿物质在猪饲料中的浓度。近10年来，根据第1334/2003号条例，欧盟规定在猪饲料中使用更低浓度的锌和铜（非治疗用）。欧盟新法规中的日粮矿物的允许浓度可能会降低猪的生产性能，因此正在研究替代物，以符合欧盟法规要求。
6 有机复合微量元素
下面是美国官方饲料管制协会（Association of American Feed Control Officials）给出的有机复合微量元素的定义：
1）金属氨基酸螯合物是由可溶性金属盐与氨基酸按照1∶1～1∶3摩尔比反应形成的产物。 2）金属氨基酸络合物是由可溶性金属盐与氨基酸结合而得到的产物。
3）金属蛋白盐是由可溶性金属盐与氨基酸和/或部分水解蛋白质螯合而形成的产物。
4）金属多糖络合物是由可溶性金属盐与多糖溶液形成的产物，被认为是特殊的金属复合物。在过去几年中，矿物质螯合物受到越来越多科学家的关注。与无机来源的矿物质相比，有机微量矿物添加剂具有更好的添加效果、更高的生物利用率。改善猪对铜和锌生物利用率的主要目标之一是尽可能降低这些微量元素的排出和减少土壤污染。
7 有机微量元素（铜和锌）：可持续的替代物
从环境和经济角度看，必须将日粮微量元素水平降低至需要量，以减少污染。但是，为了获得更高的生产性能，饲料制造商往往会在猪饲料中使用高于NRC推荐水平的高浓度铜和锌。替代无机微量元素的方法之一是使用有机矿物质。有机微量元素螯合物被认为具有比无机盐或氧化物更高的吸收率和利用率，在不影响动物生产性能的同时，为改善环境提供了解決途径。一些研究表明，有机矿物质在动物体内具有更高的存留量，如断奶仔猪中的赖氨酸铜、生长猪中的氨基酸锌螯合物、有机断奶仔猪中的蛋白质铜和蛋白质锌的存留量均高于这些矿物质的无机盐形式。与饲喂相同水平的硫酸盐相比，在预混料中以金属蛋白质盐替代50%的硫酸铜、硫酸锌和硫酸锰，可显著降低保育猪粪便中的锌浓度（有机和无机形式分别为506 mg/kg和1 267 mg/kg干物质）和生长阶段的铜浓度（有机和无机铜分别为每千克干物质含71 mg和108 mg）。饲喂金属蛋白盐的猪，它们在保育阶段的增重效率高于单一饲喂硫酸盐形式微量元素的猪（Creech等，2004）。在断奶猪日粮中添加50 mg/kg或100 mg/kg的蛋白质铜替代250 mg/kg硫酸铜时，铜的存留率更高（Veum等，2004）。其他研究也成功地通过使用有机微量元素显著降低了日粮微量元素的浓度，且对猪的生长性能未产生不利影响，并大大减少了这些矿物质排出到环境中的量。在保育猪中，与添加250 mg/kg的硫酸铜相比，添加50 mg/kg的蛋白质铜后，铜排出量减少了4.5倍。以 200 mg/kg的蛋白质锌替代2 000 mg/kg的氧化锌，粪便中锌排出量下降7倍。
8 结论
总的来看，猪日粮中添加高铜和高锌受到愈来愈多的批评以及因这些矿物质对环境的污染使一些国家通过环境立法对其施压。科学界必须研究解决方案，以确定能够估计猪矿物质营养需要量的最准确方法，同时考虑可能会干扰营养需要的内源和外源微量元素变化及近年动物科学领域的发展。有证据表明，有机微量元素可能是一种解决方案，但其最佳推荐使用量仍未能确定。
原题名：Swine supplementation with zinc and copper： A review about Organic minerals as a solution for environmental contamination（英文）
原作者：Marcos Milani TRUCCOLO（意大利帕多瓦大学农学院）
译者简介：张江，男，上海农林职业技术学院教授。
潘雪男 审
中图分类号：S816.72 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2017）04-0067-03
铜和锌这两种微量元素参与生物体重要的代谢反应，也是多种酶和生物分子的主要成分。锌和铜通常以无机盐形式添加到动物日粮中，但它们的吸收率和生物利用率较低，同时添加微量元素时污染物的存在也是一个主要考虑的因素。例如，动物饲料中常用的氧化锌和硫酸铜通常来自钢铁工业的残留物，因此可能潜在携带高水平的污染物，如镉和氟。市场法规对肉品生产的要求日益严格，并加大了对动物饲料中重金属和其他污染物的限制力度。本综述的目的是对迄今为止有关微量元素特别是锌和铜的文献进行深入分析，并探讨减少微量矿物质对环境污染的可持续解决方案。
1 微量元素（铜和锌）的吸收率和生物利用率
铜和锌的吸收情况通常是其利用的一个重要制约因素。一般情况下，生物利用率取决于吸收率，因为微量元素在被利用前必须被吸收。不过，铜和锌可以被吸收却不能被利用，因此这使得它们的生物利用率较低。在消化过程中，铜离子和锌离子从其无机盐中释放出来，并可能会在肠道中与其他可消化的组分再次结合，形成不溶性复合物而被排出体外，从而降低了小肠对它们的吸收。矿物质可以在肠道的任何部位被吸收，但如果在通过胃部后金属离子仍然可溶，它们通常会在十二指肠中被吸收。
2 矿物质之间的拮抗
一些矿物质如微量元素的吸收可能会存在相互的拮抗作用，从而会显著降低这些矿物质和其他矿物质的吸收和代谢。有机和无机配体间的竞争可形成不溶性沉淀物。锌的吸收会因植酸的存在而降低，钙会损害锌和铜的吸收，钼和铜之间高度拮抗。
3 矿物质之间的竞争
铜和铁通常会竞争某些载体，因为这些微量元素在吸收过程中至少共享两种膜蛋白，即转铁蛋白和金属硫蛋白。过量的铜与这些蛋白质结合，可能会导致机体缺乏铁。据Ashmead（1993）报道，一些金属被肠细胞吸收后会通过排泄或黏膜脱落回到肠腔，重新竞争吸收所需要用到的载体蛋白。由于参与其他矿物质吸收的一系列反应所导致的一种特定金属吸收减少，是说明矿物质相互干扰和竞争的例子之一，这会显著影响猪对铜和锌的吸收。
4 排泄
胃肠道是铜和锌排泄的主要途径，表观吸收量是制约性因素。Mohanna和Nys（1998）在一项研究中计算了铜和锌的机体总浓度，要使铜和锌获得6%的存留量，日粮中这两种微量元素的含量分别为20 mg/kg和180 mg/kg。Mohanna和Nys（1998）在另一项报告中指出，随日粮添加量的增加，锌随粪便排出的量也呈线性增加。考虑到猪排泄物中锌和铜的含量也包括显著影响排泄物的内源性微量元素，计算机体中锌和铜的总体水平可能是估计这些微量元素存留的一种更为准确的方法。根据Underwood和Suttle（1999b）的研究和他们的矿物质通用耗竭模型，在矿物质消耗时，体内储备池首先减少。在任何情况下，日粮锌的显著减少通常伴随采食量下降，锌缺乏症尚不清楚，但是与锌缺乏有关的生长性能下降主要是饲料采食量减少所致。
5 环境问题
获得猪的最佳生产性能是动物营养学家和生产者的主要目标。该目标部分可通过提高某些矿物质特别是铜和锌的饲喂量、或者在控制某些肠道疾病时以治疗剂量方式或作为生长促进剂的方式添加来实现。美国国家研究委员会（National Research Council，NRC）（1998）认为，在猪日粮中使用治疗剂量铜锌的做法已经导致这些矿物质大量地经粪便排放，因为铜和锌的表观吸收率不超过其摄入量的30%。NRC对锌和铜给出了相当合理的最低需要量估计值。人们对矿物质排放的担心是，生产者为促进猪的生长和健康给它们饲喂高剂量的无机锌和铜，而不是按照其实際需要量来提供。铜锌通过猪粪大量排出可能会在生态脆弱区域引发严重的环境问题。在土壤中的累积可能会对土壤微生物的活动产生不利影响，并通过浸出和流失导致地下水和地表水富营养化，进而提高它们在动植物群中的浓度。此外，Underwood和Suttle（1999a）发现，在荷兰和美国，向猪饲料中添加铜，再用其粪水浇灌牧草，绵羊采食这些牧草后会出现慢性铜中毒。西班牙的一项研究表明，犊牛肝脏中的铜浓度与该地区幼猪的饲养密度呈现高度正相关。在猪饲养密度最高的地区，超过20%的犊牛它们肝脏中的铜浓度高于150 mg/kg的潜在中毒浓度。Hernandez（2006）证实，铜和锌的添加量存在很大差异，在欧盟一些国家中，猪日粮中铜和锌的浓度要高于NRC（1998）和BSAS（2003）推荐量的2～3倍。Spears（1996）认为，铜和锌的这种高添加量是因为未能很好地确定需要量，也没有明确会影响动物对矿物质需要量的因素，因此使用一个安全边际量来防止任何可能的缺乏，另一原因是因为猪对矿物质需要量可能存在遗传差异。随着对铜和锌等微量元素引发的环境问题的关注日益增加，荷兰等养猪密集国家已经开展立法，限制动物粪便的滥用（Jongbloed和Henkens，1996）。加拿大、日本和丹麦也采取谨慎态度，并限制这些矿物质在猪饲料中的浓度。近10年来，根据第1334/2003号条例，欧盟规定在猪饲料中使用更低浓度的锌和铜（非治疗用）。欧盟新法规中的日粮矿物的允许浓度可能会降低猪的生产性能，因此正在研究替代物，以符合欧盟法规要求。
6 有机复合微量元素
下面是美国官方饲料管制协会（Association of American Feed Control Officials）给出的有机复合微量元素的定义：
1）金属氨基酸螯合物是由可溶性金属盐与氨基酸按照1∶1～1∶3摩尔比反应形成的产物。 2）金属氨基酸络合物是由可溶性金属盐与氨基酸结合而得到的产物。
3）金属蛋白盐是由可溶性金属盐与氨基酸和/或部分水解蛋白质螯合而形成的产物。
4）金属多糖络合物是由可溶性金属盐与多糖溶液形成的产物，被认为是特殊的金属复合物。在过去几年中，矿物质螯合物受到越来越多科学家的关注。与无机来源的矿物质相比，有机微量矿物添加剂具有更好的添加效果、更高的生物利用率。改善猪对铜和锌生物利用率的主要目标之一是尽可能降低这些微量元素的排出和减少土壤污染。
7 有机微量元素（铜和锌）：可持续的替代物
从环境和经济角度看，必须将日粮微量元素水平降低至需要量，以减少污染。但是，为了获得更高的生产性能，饲料制造商往往会在猪饲料中使用高于NRC推荐水平的高浓度铜和锌。替代无机微量元素的方法之一是使用有机矿物质。有机微量元素螯合物被认为具有比无机盐或氧化物更高的吸收率和利用率，在不影响动物生产性能的同时，为改善环境提供了解決途径。一些研究表明，有机矿物质在动物体内具有更高的存留量，如断奶仔猪中的赖氨酸铜、生长猪中的氨基酸锌螯合物、有机断奶仔猪中的蛋白质铜和蛋白质锌的存留量均高于这些矿物质的无机盐形式。与饲喂相同水平的硫酸盐相比，在预混料中以金属蛋白质盐替代50%的硫酸铜、硫酸锌和硫酸锰，可显著降低保育猪粪便中的锌浓度（有机和无机形式分别为506 mg/kg和1 267 mg/kg干物质）和生长阶段的铜浓度（有机和无机铜分别为每千克干物质含71 mg和108 mg）。饲喂金属蛋白盐的猪，它们在保育阶段的增重效率高于单一饲喂硫酸盐形式微量元素的猪（Creech等，2004）。在断奶猪日粮中添加50 mg/kg或100 mg/kg的蛋白质铜替代250 mg/kg硫酸铜时，铜的存留率更高（Veum等，2004）。其他研究也成功地通过使用有机微量元素显著降低了日粮微量元素的浓度，且对猪的生长性能未产生不利影响，并大大减少了这些矿物质排出到环境中的量。在保育猪中，与添加250 mg/kg的硫酸铜相比，添加50 mg/kg的蛋白质铜后，铜排出量减少了4.5倍。以 200 mg/kg的蛋白质锌替代2 000 mg/kg的氧化锌，粪便中锌排出量下降7倍。
8 结论
总的来看，猪日粮中添加高铜和高锌受到愈来愈多的批评以及因这些矿物质对环境的污染使一些国家通过环境立法对其施压。科学界必须研究解决方案，以确定能够估计猪矿物质营养需要量的最准确方法，同时考虑可能会干扰营养需要的内源和外源微量元素变化及近年动物科学领域的发展。有证据表明，有机微量元素可能是一种解决方案，但其最佳推荐使用量仍未能确定。
原题名：Swine supplementation with zinc and copper： A review about Organic minerals as a solution for environmental contamination（英文）
原作者：Marcos Milani TRUCCOLO（意大利帕多瓦大学农学院）
译者简介：张江，男，上海农林职业技术学院教授。