鱼类对铜的需求与利用研究进展

■童胜利 华 颖 邵庆均

（浙江大学动物科学学院，浙江杭州 310058）

矿物质微量元素是鱼类生长发育和繁殖重要的营养物质，一直受到水产动物营养与饲料科技工作者的关注。而铜作为鱼类所必需的微量元素之一，广泛分布于鱼体各组织中，具有多种重要的生理生化功能。饲料中铜含量不足或过剩，都会影响鱼类的生长和饲料利用效率，且铜是重金属元素，过量排放还会污染水体。因此探究鱼类对饲料铜的需求与利用至关重要。

1 铜的生理功能

1.1 参与造血，维持铁的正常代谢

血浆中的铜主要以铜蓝蛋白的形式存在。铜蓝蛋白是一种含铜的α2糖蛋白，每分子含有6～7个铜原子，因为含铜而呈现蓝色。铜能促进胃肠道对铁的吸收，铁被吸收后转变成铁离子并形成铁蛋白储存于肝胰脏中，还原为亚铁离子后释放到血浆中，进入到血流中的铁必须再氧化成铁离子与铁传递蛋白相结合才能向骨髓等造血部位转移，这一反应受到血浆铜蓝蛋白的调控。因此，铜有利于血红蛋白的合成，促进红细胞的成熟。当机体缺铜时，血浆铜蓝蛋白不足，铁元素吸收利用发生障碍，血红蛋白合成受影响，最终导致贫血症。

1.2 参与黑色素合成和骨骼发育

在酪氨酸酶的作用下黑色素细胞能利用酪氨酸形成黑色素。而铜离子是酪氨酸酶的辅助因子，缺铜会使酪氨酸酶的活性下降，抑制鱼类黑色素的合成，从而使鱼体色变浅或发白。铜还是赖氨酰氧化酶和单胺氧化酶的主要构成成分，能促进肌肉弹性蛋白和胶原蛋白的联结，影响骨骼发育。当鱼体缺乏铜时，赖氨酰氧化酶和单胺氧化酶活性降低，肽键间交叉连接受损，导致骨质疏松或骨骼畸形。

1.3 参与机体免疫

铜元素能调节鱼类的免疫功能。超氧化物歧化酶能清除体内自由基，而铜是超氧化物歧化酶催化中心的组成部分，直接影响超氧化物歧化酶的抗氧化能力。铜元素还能使血细胞总数和巨噬细胞数量增加，提高免疫力和抗病力。在对鲫鱼基础饲料中添加不同铜含量的实验中发现，饲料中添加铜5 mg∕kg，鲫鱼血清的溶菌能力和过氧化物酶相对活力最高；饲料中添加铜15 mg∕kg时，血清抗菌活力达到最大（宋维彦等，2010），表明铜在鱼类非特异性免疫中起着非常重要的作用。

除此之外，铜对鱼类的生产和繁殖性能、细胞呼吸和脂肪代谢（李爱杰，1996；Burkhead 等，2013）等都具有重要的作用。因此，当铜营养失调、鱼体内铜缺乏或过剩时，都会引起相关的疾病。

2 鱼类对铜的需要量

鱼类获取铜的方式主要有两种：一种是用鳃直接从水体中吸收；另一种是通过摄取含铜饲料。但是单靠养殖水体中的铜并不能满足鱼类的需求，必须通过摄食才能满足其正常的生长发育。研究表明虹鳟除了用鳃吸收微量的水体铜之外，维持生长代谢所需要的铜主要来自于饵料（Kamunde等，2002）。目前已有许多关于鱼类对铜需求的报道，铜的需求量因鱼的种类而异，且受不同的生长阶段和投喂方式的影响（Clearwater等，2002；Mohseni等，2014）。

铜能促进鱼类的生长，低铜会使鱼类生长缓慢。邵仙萍(2012)研究了三个铜水平对异育银鲫生长性能的影响，发现当饲料铜水平在3～6 mg∕kg时，异育银鲫的增重率和特定生长率显著高于不添加铜的对照组，而宋维彦等(2010)针对相同指标发现饲料中添加铜5 mg∕kg效果最好。Ogino等(1980)用添加了0.7 mg∕kg的低铜饲料喂养鲤鱼和虹鳟时，鲤鱼的生长受到抑制，但在虹鳟中未发现，在饲料中添加3 mg∕kg铜时就可以克服鲤鱼生长不良的倾向。刘汉超等（2014）发现团头鲂的特定生长率随着饲料中铜添加量的增加呈现出先升高后降低的趋势，而饲料系数呈现相反的变化趋势。通过特定生长率和饲料系数的回归方程得出，团头鲂饲料中铜添加量的推荐值为25 mg∕kg。Tan等（2015）以五水硫酸铜为铜源，认为黄颡鱼幼鱼的铜需要量为3.1～4.2 mg∕kg。Cao等（2014）以增重率为参考指标，大黄鱼对铜的需要量为3.41 mg∕kg。但也有实验研究发现在一定范围内饲料中铜的含量不会显著影响鱼类的生长性能。Gatlin等（1986）用铜添加量为 0～10 mg∕kg的饲料投喂初重(83±3)g的斑点叉尾鮰幼鱼13周，结果显示实验组斑点叉尾鮰的生长性能和饲料效率均与基础饲料组（铜含量0.89 mg∕kg）无显著性差异。叶超霞等（2013）以五水硫酸铜为铜源，在铜含量为1.5 mg∕kg的基础饲料中分别添加0～20 mg∕kg的铜，投喂斜带石斑鱼幼鱼8周，发现不同铜添加量的饲料对石斑鱼生长、饲料效率、存活率、形态学指标和红细胞比容都没有显著性影响。

饲料中的铜还能影响多种酶的活性，从而调节鱼类的免疫机能和消化代谢能力。肝脏的铜-锌超氧化物歧化酶（Cu-Zn SOD）和心脏的细胞色素C氧化酶（CCO）活性能很好地反映鱼体内的铜状况。饲料中铜水平很低时，鱼体器官中铜的含量会降低，且低铜可导致肝脏超氧化物歧化酶和心脏细胞色素C氧化酶活性下降（Ogino等，1980）。Gatlin等（1986）研究了不同铜添加量（饲料基础铜含量为0.89 mg∕kg）对斑点叉尾鮰幼鱼的影响，发现0 mg∕kg和2 mg∕kg添加组心脏细胞色素C氧化酶和肝脏铜-锌超氧化物歧化酶的活性均显著低于4 mg∕kg添加组，基于酶活数据，作者认为斑点叉尾鮰幼鱼的最低铜需要量为5 mg∕kg。此外，Tang等（2013）还发现饲料铜能提高草鱼肝胰脏中胰蛋白酶、糜蛋白酶和脂肪酶活性，提高消化吸收能力，减少脂质过氧化和蛋白质氧化，并推荐草鱼成鱼的最适铜添加量为5 mg∕kg。不同鱼类对铜的需要量具体见表1。

3 鱼类对饲料铜的耐受性

铜是鱼类一种必需的微量元素，适量的铜能促进鱼类正常的生长代谢。但饲料中的铜水平过高时，不仅会抑制鱼类的生长，还会造成重金属污染，危害环境。因此，我国农业部规定在鱼类配合饲料或全混合日粮中铜的最高限量是25 mg∕kg。2016年7月，欧洲食品安全局（EFSA）完成了饲料中铜限量的最新评估，其中提出鱼类饲料中铜的最高限量为25 mg∕kg，与我国保持一致。

鱼类对饲料铜的最高耐受量同样受到鱼的种类、大小以及生长阶段的影响。许多研究表明，饲料中过量的铜会对鱼类造成毒害作用。Shaw等（2006）研究发现高铜日粮能诱导尼罗罗非鱼生理和组织学结构的改变。实验中2 000 mg∕kg铜饲料组的部分鱼肝脏出现罕见的小病灶，三分之二的肝脏脂肪沉积增加。Damasceno等（2016）用1 095 mg∕kg和1 609 mg∕kg的含铜饲料饲喂尼罗罗非鱼时，发现实验鱼的生长显著受到损伤，且实验鱼的红细胞数量、血红蛋白、血细胞比容以及总血浆蛋白也都出现了显著性的减少，说明饲料1 095 mg∕kg铜已经严重超出了尼罗罗非鱼对铜的最高耐受量。而El-Serafy等（2015）以2 000 mg∕kg高铜饲料投喂尼罗罗非鱼时，发现实验鱼的头肾细胞中出现大量的染色体畸变，表明高剂量铜还对鱼类有基因毒性。种香玉（2014）研究了饲料中高铜含量对异育银鲫和斑点叉尾鮰的影响，发现投喂高铜饲料的异育银鲫（饲料铜浓度≥1 500 mg∕kg）和斑点叉尾鮰（饲料铜浓度≥1 000 mg∕kg）肝脏内质网扩张及线粒体肿胀，肠道微绒毛变得稀疏散乱，推测高铜会造成鱼类组织损伤，降低营养物质的吸收。同时得出，杂食性的异育银鲫对铜的耐受性要高于肉食性的斑点叉尾鮰。而美国国家研究委员会（NRC）认为大西洋鲑和虹鳟的最大铜耐受量分别为100 mg∕kg和500 mg∕kg。

表1 不同鱼类对铜的需要量

4 鱼类对铜的生物利用度

鱼类对饲料中铜的吸收率会受到不同铜源的影响。硫酸铜、碱式氯化铜、纳米铜、氨基酸螯合铜、有机铜肽等都可作为鱼类饲料的铜源。实验表明一些有机螯合铜的生物利用度要高于无机铜。Paripa⁃tananont等（1997）研究发现斑点叉尾鮰从纯化饲料（基于蛋清蛋白）中吸收蛋白铜的效率要比硫酸铜高40%，而从基于大豆蛋白的商用饲料中吸收蛋白铜要比硫酸铜高125%。这很有可能是由于铜的有机螯合阻止了植酸等非吸收性物质对铜的结合，这也很好的解释了斑点叉尾鮰从商用饲料中吸收螯合铜的效率要高于纯化饲料，因为商用饲料中含有更多的非生物可用成分。邵仙萍（2012）评估了异育银鲫对碱式氯化铜、氨基酸螯合铜和硫酸铜三种铜源的相对生物学效价，得出以血浆铜蓝蛋白活性、血铜、肝铜数据为基础，碱式氯化铜相对于硫酸铜（1.00）的生物学效价分别为1.18、1.31、1.73，而氨基酸螯合铜的相对生物学效价为1.01、1.00、1.42，表明异育银鲫对三种铜源的生物利用度碱式氯化铜＞氨基酸螯合铜＞硫酸铜。而El Basuini等（2016）比较了真鲷对纳米铜和硫酸铜两种无机铜的利用情况，发现纳米铜要比硫酸铜高效。

此外，鱼类对铜的生物利用率还会受到饲料中某些化学成分以及其他矿物质元素的相互影响。有研究显示氨三乙酸能提高鱼体对饲料铜的利用，因为氨三乙酸在一定程度上能增大肠道组织基底膜传输铜的速率（Handy等，2000）。Knox等（1984）发现在高铜饲料中添加高浓度锌，可以减少虹鳟幼鱼肝脏和胆汁中的铜含量。但在进一步的研究中发现，在实用饲料中添加高锌不会影响铜的生物利用（Gatlin等，1989）。

5 展望

铜作为一种必需的微量营养元素，对鱼类的生长发育和繁殖具有重要的作用，所以研究确定常见鱼类饲料中适宜的铜添加量在实际生产应用中非常必要。目前，已有较多关于鱼类铜的需要量报道，但铜的吸收利用与植酸以及其他矿物质元素之间的相互影响尚不明确，因而寻找合适高效的铜源，探索铜与其他物质的相互作用机制，合理减少铜在鱼类饲料中的添加量，是未来研究的方向。