Erlanda Upton Augustsson - dyrektor marketingu w Animine
Dr Alessandra Rigo Monteiro - dyrektor ds. badań i rozwoju w Animine
Dawid Kołacz - menadżer ds. technicznych i sprzedaży w Europie w Animine
Dowiedz się, w jaki sposób stopień utlenienia miedzi może znacząco wpływać na zdrowie i wydajność prosiąt.
W chemii „jednowartościowy” i „dwuwartościowy” odnoszą się do zdolności atomu do tworzenia wiązań z innymi atomami i jego stanu utlenienia (stanu redoks). Miedź jednowartościowa (Cu+), tracąc jeden elektron, posiada ładunek +1 i jest bardzo reaktywna – szczególnie w warunkach kwaśnych lub beztlenowych – co skutkuje szybkim, silnym działaniem przeciwdrobnoustrojowym, i powoduje szybkie niszczenie bakteryjnej błony komórkowej.
Jest to szczególnie cenna cecha, gdy prosięta są najbardziej wrażliwe, np. podczas odsadzania. Natomiast miedź dwuwartościowa (Cu2+) traci dwa elektrony, posiada ładunek +2 i jest bardziej stabilna, zapewniając przewidywalne uwalnianie w przewodzie pokarmowym. Jej właściwości związane z dwuwartościowością mogą prowadzić do jej wiązania się ze związkami takimi jak kwas fitynowy w paszach roślinnych, potencjalnie ograniczając jego biodostępność.
Niniejszy artykuł bada unikalne właściwości miedzi jednowartościowej i porównuje jej zalety z tradycyjnymi źródłami miedzi dwuwartościowej, np. hydroksychlorkami, siarczanami i chelatami, w kontekście żywienia prosiąt. Przegląd kluczowych badań analizuje, w jaki sposób te postacie miedzi różnią się pod względem interakcji ze składnikami paszy, ich wpływu na bakterie chorobotwórcze oraz na wydajność prosiąt.
Miedź jednowartościowa i dwuwartościowa: interakcje ze składnikami paszy
W żywieniu mineralnym zwierząt miedź ma kluczowe znaczenie nie tylko w kontekście zaspokajania zapotrzebowania zwierząt na składniki mineralne, ale także we wspieraniu wzrostu i ogólnego stanu zdrowia. Jednak przy określaniu wymagań mineralnych ważne jest, aby wziąć pod uwagę potencjalne antagonizmy, takie jak interakcje między pierwiastkami śladowymi a kwasem fitynowym. Kwas fitynowy jest silnym środkiem chelatującym, który może wiązać jedno- i dwuwartościowe jony metali, tworząc kompleks znany jako fitynian. Kilka badań wykazało, że kwas fitynowy ma wyższe powinowactwo do jonów dwuwartościowych.
W badaniu in vitro przeprowadzonym na Universitat Autònoma de Barcelona zbadano wpływ źródeł Cu – jednowartościowego tlenku Cu i dwuwartościowego siarczanu Cu – oraz dawki (0, 15, 150 lub 300 ppm Cu) na fosfor uwalniany przez fitazę. Przy pH 4,5 (pH żołądka prosiąt) zaobserwowano, że dwuwartościowy siarczan Cu redukował fosfor fitynowy uwalniany przez fitazę, w znacznie większym stopniu niż jednowartościowy tlenek Cu. Zmniejszenie zawartości fosforu fitynowego stało się jeszcze bardziej wyraźne, gdy suplementacja Cu przekroczyła poziom żywieniowy (150-300 mg Cu/kg).
W związku z tym główny wpływ jednowartościowych i dwuwartościowych atomów Cu polega na ich interakcji z chelatorami, takimi jak fitynian.
Miedź jednowartościowa i dwuwartościowa: wpływ na bakterie chorobotwórcze
Działanie przeciwbakteryjne Cu różni się w zależności od jej stanu redoks, przy czym forma jednowartościowa (Cu+) wykazuje większą skuteczność w warunkach beztlenowych w porównaniu z formą dwuwartościową (Cu2+). Badania wykazały, że w kwaśnym pH (żołądek prosiąt) Cu+ bardziej skutecznie niż Cu2+ hamuje wzrost bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych. Na przykład, minimalne stężenie hamujące (ang. minimum inhibitory concentration, MIC) dla E. coli i Staphylococcus aureus jest o połowę niższe niż w przypadku Cu2+.
W badaniu in vitro przeprowadzonym na Freie Universität Berlin (Rysunek 1) porównano właściwości antybakteryjne różnych dwuwartościowych źródeł Cu (siarczan, hydroksychlorek, chelat) z jednowartościowym tlenkiem Cu. Celem było określenie najskuteczniejszej opcji kontrolowania wzrostu Streptococcus suis. Badanie wykazało, że wzrost S. suis był znacznie opóźniony w przypadku hodowli w pożywce zawierającej jednowartościowy tlenek Cu, rozpoczynając się po dziewięciu godzinach, podczas gdy wzrost we wszystkich dwuwartościowych źródłach Cu rozpoczął się po około trzech godzinach.
Rys. 1. Wpływ dwuwartościowych źródeł miedzi (Cu) i jednowartościowego źródła Cu (CoRouge) na wzrost Streptococcus suis w warunkach in vitro (pH 7,4)
(źródło: Animine)
Wyniki te potwierdzają wcześniejsze badania, które wykazały lepsze właściwości przeciwbakteryjne jednowartościowych jonów Cu w porównaniu z jonami dwuwartościowymi.
Badania in vivo wykazały również różnice w składzie mikrobioty u prosiąt, którym podawano 150 mg Cu/kg dwuwartościowego siarczanu Cu i jednowartościowego tlenku Cu. Prosięta, którym podawano jednowartościowy tlenek Cu wykazywały wyższą różnorodność alfa (wskaźnik Shannona) w dniu 35 po odsadzeniu w porównaniu do prosiąt, którym podawano CuSO4. Dodatkowo, u rosnących świń, którym podawano 250 mg Cu/kg, jednowartościowy tlenek Cu w bardziej skuteczny sposób zmniejszał populację bakterii chorobotwórczych, takich jak te z rodziny Rikenellaceae i rodzaju Holdemanella.
Tak więc, drugim czynnikiem wpływu związanym z jednowartościowymi i dwuwartościowymi atomami Cu jest ich zdolność do hamowania rozwoju bakterii chorobotwórczych.
Miedź jednowartościowa i dwuwartościowa: wpływ na wydajność prosiąt
Aby ocenić wpływ dwu- i jednowartościowych źródeł Cu na wydajność świń, przeprowadzono badania w różnych strefach geograficznych, mające na celu zbadanie różnorodności wyników.
W badaniu przeprowadzonym w warunkach amerykańskich (rysunek 2A) porównano wpływ jednowartościowego tlenku Cu (CoRouge) i dwuwartościowego źródła hydroksychlorku Cu (TBCC) na wydajność prosiąt poprzez zastosowanie różnych poziomów włączenia. Wyniki wykazały, że jednowartościowy tlenek Cu w dawce 50 i 75 ppm działał podobnie jak TBCC w dawce 150 ppm, podczas gdy jednowartościowy tlenek Cu w dawce 100 ppm dawał najlepsze wyniki dotyczące wzrostu.
W badaniu przeprowadzonym zgodnie z warunkami określonymi przez UE jednowartościowe źródło Cu porównano z różnymi dwuwartościowymi chelatowanymi źródłami Cu; we wszystkich źródłach ilość dodanej Cu był na poziomie 90 ppm (rozporządzenie UE). Zaobserwowano tendencję do wyższych dziennych przyrostów, w przypadku gdy podawano monowalentną Cu w porównaniu z innymi chelatowanymi źródłami Cu (Rysunek 2B).
Wyniki te są zgodne z wcześniejszymi badaniami na świniach, które wykazały lepszą wydajność przy suplementacji jednowartościową Cu w porównaniu do źródła dwuwartościowego siarczanu. Wyniki sugerują, że jednowartościowa Cu może osiągnąć podobną lub nawet lepszą wydajność przy niższych poziomach inkluzji w porównaniu z tradycyjnymi źródłami dwuwartościowej Cu, co czyni ją bardziej wydajną i zrównoważoną alternatywą.
Rys. 2. Wpływ dwuwartościowych źródeł miedzi (Cu) i jednowartościowego źródła Cu (CoRouge) na średni dzienny przyrost (ang. average daily gain, ADG, kg/d) prosiąt hodowanych w różnych kontekstach produkcji (źródło: Animine)
Do zapamiętania
Jednowartościowy tlenek miedzi, w zakresie żywienia prosiąt oferuje wyraźne korzyści w porównaniu z tradycyjnymi dwuwartościowymi źródłami miedzi. Ze względu na niższe ryzyko interakcji, nie zmienia skuteczności fitazy, pozwalając na zwiększone uwalnianie fosforu, promując lepsze wykorzystanie składników odżywczych. Dodatkowo, jego silniejsze działanie antybakteryjne pomaga skuteczniej zwalczać bakterie chorobotwórcze.
Monowalentne źródło miedzi wykazuje potencjał poprawy wydajności wzrostu prosiąt przy niższych poziomach włączenia, co czyni go bardziej wydajnym i zrównoważonym wyborem w ramach nowoczesnych praktyk żywienia zwierząt.
Referencje dostępne na życzenie.
Według Animine, CoRouge jest jedynym monowalentnym źródłem miedzi dostępnym na rynku dodatków paszowych.
