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饲料中有毒有害物质研究
现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2021/4/19 10:46:14 关注：1402 评论： 我要投稿
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现代社会人们越来越重视食品安全，饲料中的各种营养素维持着动物正常生命活动和生产性能，动物产品则作为人类的食物，因此饲料与人类身体健康密切相关。但在生产、加工、贮存、运输等过程中，饲料可能被某些有毒有害物质污染，影响动物健康和动物产品安全，最终对人类健康造成不利影响。因此，控制和减少饲料中污染物是非常必要的。目前，新版《GB 13078—2017 饲料卫生标准》已于 2018 年 5 月 1 日正式实施。有毒有害物质控制项目增至 5 类 24 个（见表 1），并细化饲料产品中的限量值，涵盖技术指标164个，其中80%达到欧盟标准。
按污染物来源可将饲料中有毒有害物质分为饲料源性和非饲料源性有毒有害物质。饲料源性有毒有害物质是指来源于各种饲料和饲料添加剂中的毒害物，包括饲料原料本身存在的抗营养因子，比如天然植物毒素。非饲料源性有毒有害物质是指在饲料生产链中，对饲料产生污染的外界有毒有害物质，包括霉菌毒素、有机氯污染物、微生物污染物、无机污染物等。
霉菌毒素
1.1 饲料中霉菌毒素污染状况
对于蛋鸡饲料而言，最常见、最严重的毒害物则是霉菌毒素。霉菌毒素由多种真菌合成的毒性较强的次生代谢产物，在环境（湿度、温度和氧气）适宜的条件下，可在饲料、饲料原料和食品中产生。据估计，至少存在300种真菌代谢物对人类和动物会有潜在的毒性危害，其中黄曲霉毒素B1（AFB1）、玉米赤霉烯酮（ZEA）、呕吐毒素（DON）和赭曲霉毒素A人们熟知并广泛研究。饲料及饲用原料霉菌毒素污染问题日益突出，受检饲料及原料的霉菌毒素检出率极高，在同一样品中也经常检测到多种霉菌毒素，容易产生协同致毒效应。霉菌毒素的污染已成为全球性难题，引起人们的广泛关注。家禽对霉菌毒素敏感，在蛋鸡饲料和饲料原料中，危害性最大的霉菌毒素是黄曲霉毒素（AFs），主要由黄曲霉菌、寄生曲霉和软毛青霉等产生的一组自然发生的真菌代谢产物。
AFB1普遍存在于玉米、棉籽及其饼粕等饲用原料中，作物的生长期和贮藏期检出率极高。
如果饲料含水分过高、储存环境的温湿度不适宜，也导致其被 AFB1污染。饲料中 AFB1的数量与储存时间存在线性关系，它不仅产生迅速，且毒性也比其他霉菌强。此外，黄曲霉毒素耐热性强，其分子结构中双呋喃环和氧杂萘邻酮环与其毒性及致癌性密切相关，在配合饲料加工过程中不易分解。
1.2 霉菌毒素对蛋鸡的危害
1.2.1 抑制DNA、RNA和蛋白质的合成
AFs 是高毒性和高致癌性毒素，可与细胞核和线粒体DNA结合，抑制蛋白质合成。细胞色素P450酶氧化AFB1生成AFB1-8，9-环氧化合物，其与鸟嘌呤N7共价结合形成AFB1-N7-鸟嘌呤化合物，导致核苷酸上的碱基 T 取代碱基 G 而发生基因突变，进而造成蛋白质合成受损，阻碍肝脏正常代谢功能，且肝细胞脂类的从头合成、运输及调节相关基因的表达也被降低，抗氧化功能和脂质代谢受到损伤。感染AFs的蛋鸡临床表现为无精打采，采食量、日增重、料蛋比和产蛋率显著降低，死亡率显著升高。研究表明AFB1引起产蛋率降低的原因可能与血浆甘油三酯水平的下降有关。此外还会造成动物贫血、畸形和诱发癌变最终对蛋鸡生长和繁殖性能造成不良影响。
剖检感染病鸡可见其肝脏肾脏肿大，皮下及脂肪出血，幼龄鸡法氏囊萎缩等。镜检可见肝脏脂肪变性、胆管增生。
1.2.2 破坏肠道黏膜屏障
霉菌毒素可破坏细胞间的紧密连接，改变肠道免疫屏障结构，降低肠道免疫功能，诱导肠道组织病变和炎症。猪肠上皮 IPEC-1 和 IPEC-J2细胞被霉菌毒素吸附后，可显著降低闭锁小带蛋白 1（ZO-1）的表达量，激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路中的细胞外调节蛋白激酶，从而破坏肠道黏膜机械屏障的完整性。
1.2.3 降低蛋壳和鸡蛋品质
除影响机体组织器官功能外，AFs 还会对蛋壳和鸡蛋品质造成不良影响。研究证实，AFs 显著降低蛋重、蛋黄重、蛋白指数和哈氏单位，且蛋壳厚度、蛋壳强度和蛋形指数也均发生显著性改变。研究表明，AFs 可干扰脂质代谢，显著降低脂蛋白含量，影响类胡萝卜素的沉积，后者是鸡蛋黄着色主要色素，需要以脂蛋白为载体才能被转运到蛋黄中。这说明AFs可能是通过干扰脂质代谢影响蛋黄颜色和脂质沉积。
1.3 霉菌毒素防治
1.3.1 防止原料、饲料霉变
霉菌毒素的预防工作应从饲用作物的生产做起，选育抗霉菌的作物品种、采取轮作制度，尽量减少原料生产中霉菌的滋生；对于收割后的作物，要严格控制水分含量；饲料的霉变程度与存储时间呈正相关，时间越久，霉变程度越严重。所以在生产中处理和存储饲料和作物时应注意时间。同时，在存储时还可加入一些防霉剂（丙酸及丙酸盐类等）。
1.3.2 霉菌毒素脱毒
实际生产中，为防止饲料霉变，经常在饲料中添加霉菌毒素吸附剂，结合家禽胃肠道中的霉菌毒素，防止其通过消化道被吸收，减少其毒性作用。市场上常见的霉菌毒素吸附剂有铝硅酸盐类、蒙脱石、活性炭、复合吸附剂等。
0.11%的葡甘露聚糖可有效吸附蛋鸡饲料中AFB1，显著降低胃肠道组织中的 AFB1水平。吸附剂还可调节动物机体功能，0.15%的蒙脱石显著增加蛋鸡血清中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和总超氧化物歧化酶（T- SOD）的活性 ，降低丙二醛（MDA）的含量，对调节蛋鸡机体氧化平衡起到显著作用。载锌纳米蒙脱石能够显著提高蛋鸡产蛋率，但长期使用霉菌毒素吸附剂，会导致鸡蛋蛋壳强度和哈氏单位显著降低。
吸附剂、霉菌毒素和饲料的本身性质会影响吸附剂结合霉菌毒素的效果。吸附剂的物理性质如总电荷量和分布、碘值、吸蓝量和 p H 均影响其活性。霉菌毒素的极性、溶解度、形态和大小等性质也影响吸附效果。因此，物理脱毒法效果不稳定，无法完全消除或降低毒性，且营养成分损失大、饲料适口性变差。而微生物脱毒法具有污染小、效率高及对饲料营养物质无损伤等优点，被认为是去除霉菌毒素的理想方式。微生物脱毒机制分 2 类：吸附法脱毒和酶解法脱毒。酶解法是在微生物中找出降解毒素的关键酶，利用基因工程技术构建高效表达生物酶的菌株，分离获得纯酶。目前，采用微生物脱毒法去除霉菌毒素的研究较多，但因霉菌毒素种类较多，酶解法要求酶系复杂完整，微生物降解酶分离纯化过程复杂、酶活不稳定且成本较高，难以在实际生产中推广使用。因此，通过现代分子生物学方法、基因工程等手段将降解酶在成熟模式生物中进行克隆和表达，将是以后研究的重点方向，有望实现大规模工业生产。
天然植物毒素
2.1 饲料中天然植物毒素污染状况
当前饲料行业发展受限于蛋白质资源匮乏的问题日益突出，棉籽粕和菜籽粕的能量和蛋白与豆粕相当，并且来源广泛，价格也较低，成为家禽饲料生产中常用的饼粕类饲料原料。我国是世界上棉花生产大国之一，棉籽饼粕年产 500 万吨以上。但由于有毒物质游离棉酚（FG）会沉积于鸡蛋中并恶化蛋品质，食用后会对人体健康产生危害，限制了其在蛋鸡生产中的应用。
2014年对34份来自新疆与山东各地的棉粕样品进行检测，发现其FG含量在196.2~2259.2 mg/kg之间。菜籽粕含有硫葡萄糖甙类化合物，虽然其本身无毒，但加工不当或经本身的芥子酶的酶解作用，可生成异硫氰酸酯（ITC）、噁唑烷硫酮（OZT）及氰类等对蛋鸡有毒有害的物质。
2.2 天然植物毒素对蛋鸡的危害
FG会导致家禽器官变性坏死、采食量下降、消化功能紊乱。在生产上表现为体增重和产蛋率显著下降、鸡蛋畸形、蛋黄和蛋白存在色斑沉积等。
蛋鸡对 FG 的耐受水平相对其它动物较高，高玉时研究发现，当饲料中 FG 含量低于 210 mg/kg时，蛋鸡生产性能和常规蛋品质不会发生显著性改变。此外，FG 还会导致蛋鸡肝脏脂质代谢异常，包括脂肪酸的从头合成、运输、脂蛋白的合成与分泌，这些变化可能是FG造成蛋鸡生产性能降低的原因。
2.3 天然植物毒素防治
为提高棉籽粕和菜籽粕在蛋鸡饲粮中的用量，常用的天然植物毒素去除法有物理、化学、微生物处理法等。物理处理法包括高温、蒸煮和膨化等。
化学脱毒法主要包含盐处理法、碱处理法、酸处理法等，基本原理为根据这些毒素的理化性质，进行分解、中和、溶解、结合等，以去除毒性。
3.1 饲料中无机污染物污染状况
一直以来，伴随着工农业发展，土壤、水等环境中重金属严重超标，逐渐被富集到农作物中，从而造成饲用原料被砷（As）、铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）等重金属污染。在对河南省开封市的小麦和玉米重金属含量抽检结果发现，Pb、Hg、Cd 的超标率分别为 1.87% 和 1.69% 、3.57% 和1.58%、9.46%和 7.43%。此外，为了节约成本，部分饲料厂家使用劣质矿物质，同样造成饲料重金属超标。无机污染物进入到蛋鸡体内后，还可以在鸡蛋中形成生物富集。
2010年，对全国200个鸡蛋样品进行无机污染物含量抽检时，发现As、Pb、Hg、Cd 和 Cr 的检出率达 100%，28 个蛋样 Pb 含量大于 0.1 mg/kg，As、Hg 和 Cd 含量大于 0.01 mg/kg的蛋样分别有141、22和8个。
3.2 无机污染物对蛋鸡的危害
鸡蛋重金属污染的主要原因就是饲料中存在过量重金属，蛋鸡饲料和鸡蛋一旦受到重金属污染将很难去除，将对动物和人类健康产生严重危害。重金属污染物随饲料进入蛋鸡体内，在蛋鸡的肝脏和肾脏沉积，引起蛋鸡慢性中毒，高剂量可导致急性中毒或死亡。Cd 逐渐富集在动物体内，引发动物肾小管重吸收功能的损伤，同时Cd中毒也会显著降低蛋鸡的生产性能、免疫功能和蛋品质；当饲料中Cr含量大于600 mg/kg 时，孵化率显著降低，肝脏、肾脏也会遭受不同程度损伤；当饲料中Pb含量达到100 mg/kg时，会导致蛋鸡活体重、胴体重、抗氧化能力和蛋品质发生显著性下降，肝脏和血清中脂肪酸的形成也会受到影响。饲料 Pb 污染显著提高蛋鸡血清和肝肾中 MDA 含量，降低 T-SOD、GSH-Px 活性，造成蛋鸡机体与肝肾组织氧化损伤。研究表明不同的无机污染物可通过氧化损伤造成蛋鸡繁殖性能衰退，进而导致生产性能和蛋品质下降。此外，Pb 和 Cd 在蛋鸡肝脏和肾脏富集的同时，鸡蛋中微量元素含量也会受到机体重金属污染的影响，其中锰（Mn）、铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）、硒（Se）的含量显著降低。由此表明，无机污染物对蛋鸡的毒性作用可通过与其他元素（Ca、Cu、Zn和Mn）的相互作用，影响其吸收和平衡，从而影响其他矿物元素的正常生理功能，最终导致蛋品质下降。
更值得关注的是饲料中 Cd、Cr、Pb 富集到鸡蛋被人类食用后，会影响婴儿和青少年智力发育，并破坏肾脏功能和心血管系统。
3.3 无机污染物防治
饲料无机物污染要以“预防为主，检测为辅”为原则，依法实施综合防治对策。提高家禽及其蛋产品的安全性，最重要、有效的方法是从源头上杜绝污染物，田间禁止使用含有毒重金属元素的农药、化肥等物质。在土壤中施加石灰、碳酸钙、磷酸盐等改良剂和具有促进还原作用的有机物质可降低无机污染物的活性，减少其向农作物体内迁移，从而最大限度降低动物对无机污染物的吸收和富集作用，防止无机污染物通过食物链危害人类健康。
在饲料配制过程中，考虑各元素的互作关系，适度提高Ca、Fe、Zn、S等元素的含量，可减少动物对铅的吸收。此外，还可在饲料中添加一些吸附物质，例如沸石就具有极强的重金属吸附和离子交换作用。研究还发现，茶多酚可以清除活性氧或螯合过渡金属，从而发挥抗氧化功能。饲料中添加茶多酚可缓解重金属联合暴露对蛋鸡生产性能、蛋品质和血清抗氧化状态降低的影响。
有机氯污染物
4.1 饲料中有机氯污染物污染状况
在我国 20 世 纪 50~80 年代间 ，含六六六（HCH）和滴滴涕（DDT）等物质的有机氯农药广泛用于农作物病虫害的治理。在此期间，HCH和DDT 的生产总量高达 490 万吨和 40 万吨，分别占世界生产总量的33%和20%。由于其化学性质稳定、半衰期长、难降解，致使有机氯污染物广泛存在于各种环境介质（地下水、土壤等）中。残留在环境中的 HCH 和 DDT 通过饲料原料对畜禽养殖业造成严重的危害。全国大部分地区的农作物和畜禽产品均可检测出残留的有机氯污染物，其中华北地区有机氯污染物残留情况相比其他地区更严重，除农药用量高外，还可能是气候和土壤成分等环境因素不同造成。北京某农场鸡肉中有机氯污染物含量检测结果显示，HCH和DDT含量分别为（0.122±0.061）ng/g 和（0.051±0.038）ng/g，比 1980 年报道的含量降低 1~2 个数量级。家禽和鸡蛋中有机氯残留主要来源于饲料，测定来自江苏省鸡饲料中有机氯污染物的残留量时，发现其有机氯污染物含量约为65.62 ng/g，且检出率高达100%。由此可见，我国蛋鸡饲料受有机氯污染仍较普遍，应引起重视。
4.2 有机氯污染物对蛋鸡的危害
有机氯污染物具有高度亲油性和憎水性，经饲料进入动物机体后，主要沉积在脂肪、肝脏等器官中，难以排出。对家禽生理影响体现在以下几方面：直接影响成年鸡繁殖性能和胚胎发育；孵化率下降，胚胎死亡率和弱雏率上升；通过模仿雌激素机制使骨骼畸形，破坏生殖和神经系统分化，降低免疫功能。同时还会对蛋壳品质产生不良影响，使蛋壳厚度变薄，破软蛋率升高。
4.3 有机氯污染物防治
我国早在1983年就停止生产有机氯农药，并于1984年停止使用。目前，我国饲料中有机氯污染程度已大大降低，但污染情况仍然存在。相关单位应在加大监测力度的同时，研发有效降解环境中有机氯污染物的办法，从源头上解决有机氯在畜产品体内残留问题。曹文等研究表明，向土壤中施入过碳酰胺，HCH和DDT的降解率分别为 20.03%和 30.00%，同时加入 Fe2+作催化剂后，HCH 和 DDT 的降解率分别达到 59.51%和69.92%。由于过碳酰胺组成中含过氧化氢，其分解后会释放出单质氧和氧原子，小部分过氧化氢还可产生强氧化性的自由基，因此可有效降解有机氯污染物。目前，采用微生物降解有机氯污染物的研究越来越多，已发现芽孢菌属、无色杆菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属等对有机氯污染物有良好的降解作用。微生物降解主要通过氧化和还原两种途径对污染物进行脱氯，使其转化成可降解物质。未来可以采用多种方法相结合的降解方式，如物理-微生物修复、植物-微生物修复等，提高有机氯污染物的降解效率。
微生物污染物
5.1 饲料中微生物污染状况
饲料在生产、加工、运输、储存、销售和使用过程中都可能受到微生物的污染。当饲料中的微生物达到一定数量时，就可能会发生腐败变质，降低营养价值，如一些非致病菌、不产毒的霉菌和常见酵母菌。一些致病菌如沙门菌等还会导致所饲养动物发病甚至死亡。在我国细菌性食物中毒中，有70%~80%是由沙门菌引起的，其中约90%是由于肉、蛋、奶等畜产品被沙门菌污染。
5.2 微生物污染物对蛋鸡的危害
沙门菌为革兰氏阴性短杆菌，无芽孢，除鸡白痢沙门菌和鸡伤寒沙门菌外，其余畜禽病原菌均有周鞭毛，其中多数长有菌毛，能吸附于红细胞表面，是危害现代养鸡业最常见的细菌性、急慢性传染病之一。该病的病原菌沙门菌血清型众多，地域差别较大，广泛存在于自然界和人畜肠道内，对外界环境如日光、干燥等有较强的抵抗能力。禽类是其最主要的感染宿主，尤其是 2 周龄以内的雏鸡最为易感。临床上根据沙门菌抗原结构的不同，可将鸡沙门菌病分为鸡白痢、鸡伤寒和鸡副伤寒三类。该病可水平传播，也可经种蛋垂直传播，因此一旦鸡群发病，传染性非常高，给养鸡场造成严重的经济损失。沙门菌可通过蛋禽消化道进入血液，进而侵入卵巢，最终使得蛋内容物污染沙门菌。带菌鸡蛋的流通会严重危害人类健康，危害公共卫生安全，因此必须加强沙门菌病的综合防治工作。
5.3 微生物污染物防治
可以通过严格把控饲料原料，制定完善的生物安全措施，加强畜舍卫生的管理，来预防饲料沙门菌污染。饲料干热处理等可达到降低沙门菌数量的效果。此外，还可通过营养调控手段，使用一些饲料添加剂，增加肠道中有益菌数量，从而起到竞争性排斥沙门菌的效果，抑制沙门菌定植，同样能够有效预防禽蛋沙门菌感染。研究报道指出，饲粮和饮水中添加唾液乳杆菌可显著降低沙门菌感染。其他益生菌如屎肠球菌、枯草芽孢杆菌等也可有效抑制沙门菌感染。多种益生菌的联合使用可具有一定的协同效应，更有利于发挥抑菌效果。益生元可作为细菌定植的潜在抑制剂，通过竞争性排斥或形成抗菌代谢物起到抑菌作用，常用的益生元包括甘露寡糖、果寡糖、寡木糖和低聚半乳糖等。研究发现，有机酸可调节沙门菌侵袭相关基因的表达，降低沙门菌在家禽体内定植或入侵。
此外，有效成分为萜类化合物、糖苷类化合物、多酚化合物、精油和生物碱类等次级代谢产物的植物提取物饲料添加剂，同样可用于预防沙门菌感染。还有一些饲料添加剂如抗菌肽和矿物质等对沙门菌感染也可起到防治作用。
小 结
我国作为全球最大的鸡蛋生产和消费国家，带动了蛋鸡饲料行业的发展。但由于原料控制、饲料加工、储存和运输等过程中管理不当，蛋鸡饲料中存在很多有毒有害物质。不仅会影响动物健康和动物产品安全，还会对人类健康造成危害。
为确保人类健康和畜禽产品卫生安全，为畜禽提供绿色、健康、无污染的饲料十分重要。综合来看，目前相对较好的饲料脱毒技术是微生物脱毒法。但要在生产中大规模生产应用，还需利用先进技术实现降解酶的高效表达，这将是以后脱毒技术研究的重点方向。
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