摘 要   所有的礦物元素在動(dòng)物攝入量過(guò)高時(shí)都可能產(chǎn)生有害作用。因此，飼料中的必需微量元素水平必須滿(mǎn)足 2 個(gè)條件，一是確保產(chǎn)生適宜的應答效應，二是確保動(dòng)物或消費動(dòng)物肉、蛋產(chǎn)品的人類(lèi)攝入的其他礦物元素量沒(méi)有超 過(guò)安全水平。飼料中礦物元素的最高耐受劑量是保證動(dòng)物和人類(lèi)健康的安全指南。盡管在家禽飼料中存在一些潛在 的有毒有害元素，但通過(guò)飼料加工廠(chǎng)中正確的質(zhì)量控制程序、良好的生產(chǎn)工藝并輔以經(jīng)驗豐富的營(yíng)養學(xué)家可以大大 降低有毒有害重金屬的污染情況。當前美國的污染物主要來(lái)源于有害垃圾排放地區、工業(yè)污染區以及城市垃圾處理系統周?chē)牡叵滤础?/span>

 

  關(guān)鍵詞 礦物元素 ；生產(chǎn)性能 ；毒性 ；營(yíng)養

 

  中圖分類(lèi)號 ：S816.72       文獻標識碼 ：A      文章編號：1006-6314 （2013 ）01-0054-04

 

1  引言

  一些礦物元素屬于家禽和家畜飼料的必需營(yíng)養物質(zhì)。根據在其動(dòng)物體內的含量，可分為 2 類(lèi)，一類(lèi)被稱(chēng)為 “ 常量元素”，包括鈣、磷、鈉、氯、鎂、鉀和硫 ；另一類(lèi)被 稱(chēng)為 “ 微量元素 ” ，為動(dòng)物生長(cháng)所必需，但其需要量遠遠 低于常量元素，包括鐵、錳、銅、鋅、硒、碘、鈷、鉬和鉻。 此外，還有一些微量元素也已被證明是動(dòng)物生長(cháng)所必需 的，包括氟、釩、鎳、錫、硅、鉛、硼和砷。在家畜生產(chǎn)中，由于這類(lèi)元素的缺乏癥尚未被證實(shí)，因此也使得其毒性效應備受關(guān)注?！爸亟饘佟边@個(gè)名詞沿用已久，概念模糊不清，目前科學(xué)家們和管理機構并不認可這一概念。重金屬指具有潛在毒性效應的元素，由營(yíng)養學(xué)家分類(lèi)的重金屬元素包括 ：鎘、鉛、汞和砷。而詞典里對重金屬的定義為 ：一種比重大于 5 的元素。按此定義，一些具有營(yíng)養作用的元素也屬于重金屬，包括釩、鈷、銅、鐵、鉬、鋅和鉻。

 

2  礦物元素需要與家禽的生產(chǎn)性能

  礦物元素( 包括必需的或具有潛在毒性的元素) 在飼料中的濃度超過(guò)一定水平后，對家禽都存在有害作用。隨著(zhù)飼料礦物元素水平的增加，動(dòng)物的生產(chǎn)性能 ( 增重、產(chǎn)蛋率等 ) 的典型應答效應曲線(xiàn)為鐘形曲線(xiàn)。在曲線(xiàn)的開(kāi) 始部分效應呈線(xiàn)性增加，代表該礦物元素含量不足 ；隨即為效應平臺期，代表該礦物元素攝入量達到正常范圍 ；當達到毒性劑量時(shí)，動(dòng)物生產(chǎn)性能開(kāi)始下降，最終導致 死亡。當動(dòng)物的生產(chǎn)性能表現出最適的應答效應時(shí)，飼料中該礦物元素水平為最低需要量，并且這個(gè)值是可變 的。礦物元素表現出毒性的水平也是可變的。動(dòng)物不會(huì ) 僅需要某一種礦物元素，也不會(huì )無(wú)限耐受任何一種礦物 元素而不產(chǎn)生毒性效應。實(shí)際上，動(dòng)物體存在著(zhù)對各種 元素的最低需要量和最大耐受劑量，并隨著(zhù)動(dòng)物種類(lèi)及 生長(cháng)階段的不同而發(fā)生變化。影響動(dòng)物對某種礦物元素 的最低需要量以及最大耐受劑量的因素如下 ：①礦物元 素的溶解性 ；②動(dòng)物的生長(cháng)潛力 ；③生理功能 ( 生長(cháng)、產(chǎn) 蛋率等 ) ；④前期的營(yíng)養狀況 ；⑤年齡 ；⑥環(huán)境 ；⑦其他 營(yíng)養物質(zhì)的平衡狀況 ；⑧疾病。

 

3  礦物元素耐受劑量的確立

 

   一般通過(guò)飼養試驗來(lái)確定家禽對礦物元素的耐受水平，即通過(guò)設計不同梯度水平的礦物元素和觀(guān)察特定的標識指標來(lái)確定。在理想條件下，飼養試驗應該在一個(gè)完整的生產(chǎn)周期中進(jìn)行，一般使用種禽開(kāi)展兩代及兩代 以上的研究。但根據礦物元素的種類(lèi)不同，并不是所有的元素都需要大量開(kāi)展這類(lèi)的試驗研究。在實(shí)際生產(chǎn)中， 試驗的時(shí)間通常較短，并以生長(cháng)速度、生化損傷、死亡 率和該礦物元素在肉和雞蛋中的沉積率作為考察指標。 并且通常采用可溶性的試劑級元素產(chǎn)品作為研究對象， 這種產(chǎn)品容易產(chǎn)生不利反應。把試驗數據應用到實(shí)際生 產(chǎn)時(shí)，必須考慮試驗所采用的礦物元素的形式、試驗期 的長(cháng)短、考察指標和家禽種類(lèi)。

表 1 微量元素在家禽日糧中需要量 ^a 和最大耐受劑量 (mg/kg)^b

  注：  

    a NRC(1994) ，同種類(lèi)型下所有日齡動(dòng)物的范圍。

    bNRC(1980)。

    c沒(méi)有給出。

    d 分別對火雞和雞而言。作為氯化鈉或具有同樣溶解性的原料。磷酸鹽中的氟具有較低的毒性。

 

  NRC  發(fā)布的家禽飼料中某些礦物元素的最大耐受水平和需要量見(jiàn)表 1(NRC ， 1980 、 1994) 。表中最大耐受水平的定義為 ：在飼喂一定時(shí)期后，不損害動(dòng)物生產(chǎn)并且在畜產(chǎn)品中殘留量不影響人類(lèi)健康的飼料礦物元素水平。 該值并不等同于急性毒理試驗中的半數致死劑量  LD50( 導致群體 50% 死亡的劑量 ) 。必須強調的是，中毒反應取決 于濃度和時(shí)間。良好的營(yíng)養標準要求飼料的礦物元素水 平最好低于其最大耐受水平。對一些有毒有害的元素如鉛、鎘和汞，應盡量使其在動(dòng)物飼料中的水平越低越好，以減少其進(jìn)入到人類(lèi)食物中的量。

 

4  關(guān)注礦物元素的過(guò)量攝入

 

  家禽過(guò)量攝入礦物元素的原因很多。未經(jīng)處理的水中可能含有高濃度的硫、氟、鈉、鎂和鐵。此外，大量的有毒元素 ( 特別是重金屬) 能通過(guò)垃圾堆放地區、工業(yè)污染和城市垃圾處理系統而污染地下水。  20 世紀 80 年代早期，在美國舊金山的凱斯特森野生動(dòng)物保護家園中發(fā)現，從天然土壤過(guò)濾出的礦物元素對野禽具有潛在的毒性效應。因此，在修建家禽場(chǎng)前，必須由有資質(zhì)的實(shí)驗室對地下水質(zhì)進(jìn)行檢測，而且還要繼續定期監測。每一位生產(chǎn)者都有責任檢測該地潛在污染源。對水資源污染的提前檢測是很有商業(yè)價(jià)值的投資，當地的推廣部門(mén)、農業(yè)大學(xué)或地方政府的消費者保護機構應該提供支持并建立一個(gè)適宜的商業(yè)實(shí)驗室來(lái)開(kāi)展分析工作。

  一些礦物元素( 例如錳、硒和鉬)  在植物體內的濃度很高，足以導致采食這些植物的動(dòng)物產(chǎn)生中毒效應。這對放牧的草食動(dòng)物的潛在威脅很大，也可能危及放養的鳥(niǎo)類(lèi)或平胸鳥(niǎo)類(lèi)。植物表面也可能被鋅、鉛、氟和其他一些來(lái)自工廠(chǎng)的重金屬污染，從而導致動(dòng)物中毒。另一種潛在污染源來(lái)自人類(lèi)在運輸、飼料混合的過(guò)程中的錯誤操作。這種意外事故可能導致動(dòng)物急性中毒，這與動(dòng)物長(cháng)時(shí)間采食劑量較高的某種礦物元素而產(chǎn)生的慢性中毒完全不同。良好的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制能減少此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。

  許多選用天然原料配制的飼料可能缺乏一種或幾種必需元素，需要通過(guò)額外添加來(lái)補充。一般情況下，元素都不會(huì )以單質(zhì)的形式來(lái)提供。一些可能以未經(jīng)過(guò)加工和純化的礦石來(lái)補充，而有些可能是來(lái)源于工業(yè)副產(chǎn)物。礦物元素的污染程度主要取決于其來(lái)源和加工工藝，其中有些雜質(zhì)可能是家禽必需的，而有些則可能是有害的。家禽飼料中常見(jiàn)的微量元素添加劑的化學(xué)組成見(jiàn)表 2(Ammerman 等， 1977) ，這些數據也顯示了不同礦物元素原料的變異情況。 AAFCO(1999)  給出了一些礦物元素中污染物的標準 ( 表 3) 。美國的礦物元素原料中典型的 污染物濃度見(jiàn)表 4。從表 2可見(jiàn) ， 某些樣品中的數值已超過(guò)表4 的水平。    

  注 ：

    a   每一行代表一個(gè)樣品   (Ammerman   等， 1977) 。

 

  近期，一系列有關(guān)飼料中磷酸鹽的經(jīng)濟重要性和其中氟、釩等其他潛在有毒有害金屬的存在情況的文章得以發(fā)表，表 5 到表 8 給出了這些文章對于不同磷酸鹽組成的數據 (Sullivan 等， 1994 ； Lima 等， 1995) 。

 

表  3 每一種礦物元素原料對其污染物控制的官方標準 ^a

  注 ：

    a AAFCO(1999) 。

  注 ：

    a AAFCO (1999) 。參照   NFIA Mineral Ingredients

 

  動(dòng)物垃圾和某些副產(chǎn)品飼料的使用已經(jīng)導致了動(dòng)物對礦物元素的攝入過(guò)高。隨著(zhù)動(dòng)物對有機營(yíng)養物質(zhì)消化利用率的提高，排泄物中的微量元素含量也相對提高。家禽墊料中含有一些活的或已死亡的微生物，這些微生物可以通過(guò)積累和生物吸附的方式除去飼料中的鉛 (Gupta 和 Keegan ， 998) 。因此，墊料可能會(huì )排除因偶然錯誤而進(jìn)入飼料的污染物，但若將其作為家畜的飼料原料則可能帶來(lái)潛在危險。

  注 ： 

    a Lima 等 (1995) 。

    b 試劑水平的脫水磷酸二氫鈣。

  在肉骨粉的工業(yè)生產(chǎn)中，鐵作為絮凝劑使用，這就可能導致家禽飼料中的鐵水平過(guò)高。在使用這類(lèi)原料 時(shí)，如果同時(shí)使用了鐵含量較高的磷酸鹽或水源，就可 能使動(dòng)物產(chǎn)生鐵中毒。因此，對于營(yíng)養學(xué)家來(lái)說(shuō)，最關(guān) 鍵的就是在設計飼料配方之前必須全面分析除玉米和豆 粕外的所有原料的組成成分，并調整電腦配方程序。

  Kan(1994) 綜述了在家禽飼養中可能存在有毒有害物質(zhì) ( 包括重金屬 ) 的危險，討論了減少其毒性的方法。 然而，某些引起動(dòng)物中毒的重金屬的分析需要特定的儀器和技術(shù)，而一些大學(xué)和商業(yè)實(shí)驗室均不具備此類(lèi)設備。此外，多數實(shí)驗室使用標準的火焰原子吸收分光光度計雖然可以檢測大多數陽(yáng)離子，但汞的分析需要冷蒸氣系統，精確檢測飼料原料中砷或硒濃度需要氫化物發(fā)射器和石墨爐原子吸收分光光度計 (Fecher 和 Ruhnke ， 1998) 。要精確測定復雜生物樣品中濃度特別低的釩、鉛、鎘也必須使用石墨爐 (Blake 和 Bourqui ， 1998) 。有報道曾描述了測定復雜樣品中氟含量的實(shí)驗室方法  (Venkateswarlu ， 1983) 。鐵電極現在廣泛運用在氟的測定過(guò)程中。飼料原料和水的樣品分析必須在實(shí)驗室由專(zhuān)門(mén)人員進(jìn)行，遵循一套規范的操作方法，并采用內標物來(lái)校正方法的精確性和準確性。

 

5   重金屬對家禽的影響

  20 世紀 60 ～ 70 年代，開(kāi)展了大量的關(guān)于礦物元 素毒性的研究。 Walsh   在   20   世紀   50   年代中期發(fā)明的原子 吸收分光光度計，使得許多陽(yáng)離子的檢測變得快速和相對 簡(jiǎn)單，也興起了許多金屬代謝及其各方面的研究。另外，當時(shí)對放射性跟蹤方法、污染物和動(dòng)物的處理管理規定沒(méi) 有現在這么嚴格。因此，開(kāi)展了大量研究多種礦物元素   (   包括不同有毒重金屬   )   的代謝動(dòng)力學(xué)的動(dòng)物試驗。 通過(guò)現代的試驗手段，研究礦物元素對動(dòng)物毒性機制不一定需要大規模的動(dòng)物試驗，可以采用細胞培養和 核酸分析的方法進(jìn)一步精細的研究。過(guò)去的研究已經(jīng)足 夠建立動(dòng)物生產(chǎn)中礦物元素的安全標準。隨著(zhù)動(dòng)物權利 保護運動(dòng)呼聲高漲和細胞技術(shù)的提高，今后，大學(xué)的動(dòng) 物保護機構也許不會(huì )再批準采用家禽和家畜等動(dòng)物作為 試驗對象來(lái)進(jìn)行礦物元素的毒性試驗。

 

表   6 磷酸一氫鈣原料內存在的潛在有毒有害金屬 (mg/kg) ^a

  注 ：

    a Sullivan 等   (1994) 。

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