饲料中的抗营养因子导致饲料营养价值和适口性下降,引起大批畜禽生产力下降,甚至中毒死亡,造成巨大经济损失。因此,广大畜牧兽医、动物营养、环境卫生, 尤其是饲料加工工业等人员都高度重视饲料的卫生状况,努力提高饲料卫生质量监督和对有毒物质的防除意识,保证饲料加工和畜禽养殖业的稳步发展。
一、影响饲料安全的因素
1. 饲料自身因素
在饲料的生产过程(包括生长、收获、运输、加工、贮藏等) 中,饲料本身固有或自然形成某些有毒有害成分或其前体物质,这些物质可大体分为饲料毒物和抗营养因子等。其中饲料毒物是影响饲料卫生的重要因素,它作为饲料的天然成分,产生于饲料生产的各个环节,如棉籽中含有棉酚色素及其衍生物,菜籽饼粕中含有硫氰酸酯和口恶唑烷硫酮,蓖麻饼粕中含有蓖麻毒素和蓖麻碱等。当动物采食并吸收达一定量时,即可发生机体的机能性病理变化,导致生产性能下降,表现某些特征性中毒症状,严重时造成部分或大批动物死亡。而抗营养因子影响机体对营养物质的吸收和利用率,降低或破坏饲料中营养物质,甚至能导致动物中毒性疾病的一类物质。如植酸、蛋白酶抑制因子、抗维生素因子、非淀粉多糖、脂肪氧合酶及硫胺素酶、植物凝集素及单宁等等。实际上,抗营养因子和毒物之间常常没有明显的界限,有些抗营养因子可表现出一定的毒性作用,而很多毒物也具有一定的抗营养作用,因而把它们统称为有毒有害物质。这些物质的毒效应可表现为直接影响动物对饲料营养成分的吸收、代谢与转化,也可能表现为间接影响内分泌、免疫功能、生殖发育、神经传递等生理机能。
2. 自然与环境因素
饲料作物长期生长在自然界中,通过不同方式与土壤和空气进行物质交换,体内成分必然受到自然与环境因素的影响。地壳表层中各种金属元素分布很不均衡,如我国大部分地区的土壤中无机氟含量偏高,而硒含量缺乏等; 局部地区某种元素过多或过少,或因某种植物的特殊吸收功能,往往导致饲料中各种元素的含量差异,从而影响到采食动物的健康。由于气候、季节和温湿度的作用,各种微生物在不同种类的饲料中生长繁殖并产生有毒有害物质,如有害细菌、霉菌及其毒素常因引起动物的细菌性、霉菌性或毒素中毒性疾病,不仅使饲料品质下降,而且导致大批动物产品的质量和数量下降,造成重大经济损失。这些现象多伴有明显的地区性或季节性特点。
3.人为因素
在饲料生产的各个环节离不开人类活动的参与或干涉,由于人为作用造成的饲料卫生不良现象时常发生,如不合理的施肥、处方、杀虫、加工、贮藏等,均可导致饲料成分及质量的改变,从而影响饲料的营养价值和安全性,引起动物机体的机能性病理变化,发生中毒性疾病。新农药和其它化学品的不断合成,其中有的尚未完成安全性试验即大量投放市场,甚至滥用或不合理地使用都会影响饲料质量和动物健康。随着工业化的迅速发展,工业三废处理不当而污染环境和饲料,导致畜禽中毒性疾病的事件与日俱增。近年来饲料添加剂的品种和产量大增,用之得当则可改善饲料品质,提高饲料报酬,预防或治疗畜禽疾病,促进畜禽生长,提高畜产品质量;如果配比不当,添加过量,无标准使用等必然产生事与愿违的后果。
二、饲料中有毒有害物质的种类与危害
1.有毒有害物质的种类
饲料有毒有害物质的成分复杂,种类繁多。而且还有许多不确定因素或未知因素,因而其分类方法也不统一。目前,常见的分类方法有以下几种:按其来源可分为天然饲料毒物(包括其前体物和衍生物)、农药(包括杀虫剂、杀鼠剂、化肥以及植物生长调节剂等)、有害微生物(如某些细菌、霉菌及其毒素等)、环境污染物(如工业三废、地质性氟过多、放射性物质等)、饲料添加剂(如维生素、微量元素、药物等)、有毒植物(如棘豆属和黄芪属有毒植物、栎属植物的果实及嫩叶、紫茎泽兰、闹羊花、萱草根、狼毒等) 等。按其化学结构可笼统分为有机物质和无机物质两大类, 或详细分为盐类、甙类、生物碱、酚类、肽类、蛋白质类、萜烯类、重金属类、非蛋白氨基酸等。按其危害作用还可分为神经毒物、细胞毒物、肝毒物、肾性毒物、三致(致畸、致癌、致突变) 毒物、抗营养因子(包括植酸、非淀粉多糖、某些酶及酶抑制剂、单宁、凝集素、环丙烯类脂肪酸等)、致敏因子等。
2. 饲料毒物的体内转运和转化
饲料毒物进入机体的途径主要是消化道的吸收作用,极少数可经呼吸道或皮肤粘膜吸收而产生毒性作用。大部分进入血液循环的毒物与血浆蛋白,特别是白蛋白(少数与球蛋白) 结合, 少数呈游离状态。一般来说,这种结合是可逆的,血浆中结合的毒物与游离的毒物保持着动态平衡。与蛋白质结合紧密的毒物,不易透过细胞膜进入靶器官对组织产生毒性作用。由于不同毒物与血浆蛋白的结合力也不同,即已结合的毒物可被结合力更强的毒物取代而游离出来,或被内源性代谢物竞争或置换,从而增强其毒性。由于结合、主动运输或溶于脂质中,毒物能在组织器官的特定部位贮存。各种毒物在体内各组织器官中的分布数量与贮存时间,由其透过细胞膜的能力及其与不同组织器官的亲和力决定,而且常成为引起毒性作用的基础。肝脏具有特殊的生理解剖特点,是毒物在体内贮存并进行生物转化的主要器官。大多数饲料毒物在体内经过氧化、还原、水解、结合(或合成) 等作用,改变其结构和性质,从而达到活化(毒性更强) 或失活(解毒) 的作用。多数毒物在生物转运和生物转化过程中,发挥毒性作用,引起机体的代谢功能和组织结构的变化,损害机体的组织及其生理功能,发生中毒现象。如硝酸盐被还原生成毒性更大的亚硝酸盐;生氰糖甙经水解后释放氢氰酸;马铃薯发芽变绿时产生多种茄碱;过多的碳水化合物可在瘤胃微生物的作用下产生大量酸性物质等。
3.饲料毒物的作用机理
饲料毒物的毒性可分为两大类,即一般毒性(急性、亚急性、蓄积性和慢性)和特殊毒性(致突变作用、致畸作用、致癌作用、致敏作用、局部刺激作用和免疫抑制作用等)。毒物中毒机理的解释可以从脏器水平、细胞水平、亚细胞水平和分子水平几个层次进行研究,从而了解毒物作用与机体应答之间的关系。首先要确定生物大分子的靶点,回答何种组织器官或大分子对该毒物有较强的亲和性。再分离和鉴定出毒物的活性代谢产物,同时测定由毒物所引起体内某种物质的数量或活性的改变,为更好的了解毒物的毒性和确定早期诊断指标提供依据。其次在动物种属之间,在最基本结构分子水平上的基因表达非常相似。因此用有毒有害物质引起某种动物染色体和基因突变的资料,推测有毒有害物质对其它种属动物的遗传危害,从而弥补传统毒理学研究的某些不足。研究证实,体内的脂肪组织对有机氯制剂具有高度亲和性;砷和铅主要贮存在骨骼和肝肾组织;棉酚和蓖麻毒素具有细胞毒性和血液毒性;菜籽饼毒素能引起甲状腺肿大等症状;黄曲霉毒素B1能引起肝细胞坏死和胆管增生,进而诱发肝细胞性肝癌和胆管细胞性肝癌;植酸和氟离子能与许多二价离子(如Ca2+ 、Zn2+ 、Fe2+ 、M g2+ 、Cu2+ ) 结合, 形成络合物,从而使这些元素的生物利用率降低,造成机体缺乏症;亚硝酸离子可导致高铁血红蛋白症; 氰离子与细胞色素氧化酶中三价铁结合,造成细胞内缺氧和生物氧化功能丧失;氟乙酸经活化生成的氟柠檬酸能抑制顺乌头酸酶的活性,从而中断三羧酸循环和能量的产生;有机磷酸酯类可抑制胆碱酯酶的活性,产生胆碱能神经兴奋的一系列临床症状;饲料中的某些酶抑制剂能使消化道中蛋白酶、淀粉酶或脂肪酶失活,影响饲料的消化吸收。目前用电子显微镜可观察到亚细胞结构的改变,用生物化学方法,又能从细胞形态学改变联系到体内某些物质的变化,使毒理机制的研究有了更大的进展。这样,根据病理解剖学和毒理学方法,观察中毒动物的病理变化和性质,可以进一步说明临床症状,也为有效地防治中毒病指出方向。
三、饲料有毒有害因子的去除解决措施
1.增强饲料安全观念
饲料的安全卫生直接关系到饲喂动物的安全和健康,间接影响到人类的卫生和安全。1991 年我国已经发布了部分饲料卫生标准,对常见的16种有毒有害物质在饲料中的允许量作了规定。农业部在1989年公布了20种畜禽饲料中允许使用的药物添加剂及其使用方法,1998 年又调整为30种。这些标准和规定对保证畜禽饲料的安全卫生起到了重要作用。但是目前我国饲料安全问题不容乐观,饲料卫生标准还很不完善,远不能满足对饲料安全管理的需要。许多有毒有害物质在饲料中的允许含量还没有制定标准,已制定的卫生标准也仅限于猪禽饲料,水产饲料的卫生标准至今仍属空白。调查显示部分企业为了商业目的,在饲料中长期使用某些国家明令禁止的药物或化学药品,导致药物和化学药品残留增加;更有甚者,在水产饲料中添加国家在20世纪80年代就已经禁用的敌百虫。有些人为了牟取暴利,在饲料中添加绒毛膜促性腺激素、甲基睾丸酮、雌二醇等激素类药物,动物产品安全问题时有发生。例如1998年5月香港发生的食用大陆供港活猪,引起的B2兴奋剂中毒事件,就是某饲料企业为了片面追求瘦肉率,在饲料中添加了该类添加剂造成的严重后果。1998年英国疯牛病传播的重要途径之一,是在饲料中使用动物加工副产品制成的肉骨粉;1999年比利时发生的“二恶英”事件也是由于在饲料中使用了受污染的工业用油引发的。另外有些企业饲料原料配置不合理,重金属和有害物质残留严重。由于药物等残留和卫生指标超标,造成我国畜禽及其产品出口困难,更增加了人们对动物性食品卫生质量的怀疑,消费受到抑制,导致肉、蛋、鱼产品库存增加,销售不旺。活畜禽及其产品外销不旺,给养殖户、饲料企业和国家带来巨大经济损失。因此提高饲料卫生观念,完善和制定饲料卫生标准和法规,加大宣传力度,用法律保证我国饲料和饲料添加剂的安全卫生,才能保障饲用动物产品的卫生安全,促进国民经济的稳步发展和人类健康。
2.作物育种
通过作物育种,把天然饲料毒物或其前体物的含量降低到最低水平,虽然需要严密的科技手段和较长的培育时间,但可以从根本上除去饲料中的有毒有害因子。如我国于20世纪70年代引进的无色素腺体棉花新品种,经多年选育,棉仁中的棉酚含量由1. 04% (4个老品种的平均值) 降低到仅为0. 02%(9个新品种的平均值)。其加工后的饼粕中,棉酚含量极少,营养价值不亚于豆饼,可以直接大量地饲喂动物。近年来,我国还引进和选育出低硫葡萄糖苷和低芥酸含量的“双低”油菜新品种,提高了饼粕的品质和利用率。但新培育出的低毒品种仍存在着产量低、抗病力差和易出现品种退化等问题,需作进一步研究。
3.环境治理
环境污染以工业三废、农药和土壤中金属元素含量过多为重要因素。因此认真贯彻执行国家于1989年颁布的《环境保护法》,开展环境治理工作是防止环境污染,确保饲料卫生质量的根本措施。工业三废中可污染饲料的物质种类繁多,最重要的是矿藏开发及冶炼过程中,重金属元素的扩散,轻工业生产中排放的有机毒性物质,可造成工厂周围或沿河下游灌区的饲料污染,影响卫生质量。因而要严格控制工业三废的排放,对三废进行净化回收处理,对农田进行污水灌溉和使用污泥、废渣时应加强对环境污染的监测,严格防止污染的管理制度。农药的大量使用或滥用,特别是那些残效期长或在环境中不易破坏的农药(如有机氯类),应停止生产、严禁使用,继续研制高效、低毒、低残留的农药,加强饲料中农药残留量的检测和进行去污处理。
4.脱毒或灭活处理
我国饲料饼粕的产量占世界首位,对于饲料饼粕的脱毒利用研究,特别是有关脱毒工艺的研究方面已经取得巨大成就。十多年来饲料脱毒工作者逐渐达成共识,即在饲料脱毒的同时,必须兼顾保护饲料中营养物质(特别是蛋白质)的含量和降低饲料成本。只有这样,才能提高饲料资源开发的技术水平和经济效益,饲料脱毒研究才能健康深入发展。如黄玉德等和李延云等分别采用微生物脱毒技术,有效地降低了棉籽饼中棉酚的含量,同时提高了蛋白质、氨基酸和维生素的含量。另外采用ZR热喷技术进行有毒饼粕的工业化脱毒,其工艺简单、生产效率高、成本低,而且脱毒效果好。体内外脱毒添加剂的研制和应用也为饲料脱毒利用增添了新途径。在饲料中天然存在多种酶,一些酶能促进饲料中营养物质的消化和利用;另一些酶可使饲料中的营养成分减少或完全消失,或在营养物质转化过程中产生有毒有害物质;还有一些酶能使饲料中的毒素与抗营养因子失去活性或破坏。开展饲料中某些重要酶及酶抑制剂的研究,已经成为饲料科学工作者的研究热点。随着该领域研究的不断深入,必将产生更多的研究成果并转化为饲料生产的巨大动力,从而保护动物健康,提高饲料营养价值.
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