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棉酚在饲料中安全限量及畜产品中残留研究进展

2019-07-12 11:23:55 来源:饮食常识
核心提示:棉酚在饲料中安全限量及畜产品中残留研究进展

  0引言

  在蛋白质原料紧缺的形势下,棉籽饼粕作为优质蛋白质原料在中国畜禽生产中应用日渐广泛,但棉籽饼粕在日粮中如果使用不当,容易造成动物棉酚中毒,同时人类如果食用含棉酚畜产品也存在安全风险,因此对棉酚在畜禽日粮中安全限量及在畜禽体内残留的研究,对于推动棉籽饼粕合理利用和保护人类健康具有重要意义。

  1棉酚的毒性

  1.l棉酚对动物毒性

  单胃动物棉酚急性中毒时会引起循环衰竭,一次性口服棉酚的半致死量大白鼠是2400~3340mg/kg体重,小白鼠是500~950mg/kg体重,兔子是350~600mg/kg体重,猪是550mg/kg体重,豚鼠是280~300mg/kg体重,但动物因短期大量食用棉酚而引起急性中毒的情况很少见。棉酚在体内排泄比较缓慢,有明显的蓄积作用,长期食用棉酚易引起慢性中毒。棉酚中毒的表现在所有动物中是相似的,会出现呼吸困难和厌食。

  棉酚的生殖毒性在雄性动物身上表现较显著,能影响精子活率,抑制精予发生和降低精子数,引起睾丸支持细胞中毒。对于雌性动物棉酚能打断其发情周期,影响妊娠和早期胎生,这在单胃动物表现尤其明显。

  1.2棉酚对人类健康影响

  棉酚对人体大部分脏器都有损害,对生殖系统和肾脏的危害最大。棉酚会引起男性精子数和睾丸体积减少,导致女性闭经、子宫萎缩、子宫肌瘤和功能性子宫出血。人棉酚中毒后会产生疲劳、脸部及其他暴露部位灼烧热的症状,也会出现低血钾症状。

  2棉籽饼粕中游离棉酚水平

  2.1游离棉酚含量变异率大

  棉籽饼粕中棉酚水平主要受棉籽和棉籽饼粕加工工艺两因素的影响。中国棉花品种种类繁多,更新快,据不完全统计,建国后中国共育成各类棉花品种700多个,品种的系统性更新更换平均8~10年1次。因棉花品种和种植地不同,棉籽中游离棉酚含量变化范围很大,约为0.57%~2.41%,直接影响了棉籽饼粕中棉酚含量。另外,棉籽饼粕3种加工工艺中,螺旋压榨法得到产品游离棉酚含量最低,预压浸提法次之,直接浸提法最高。不同加工工艺,棉籽饼粕中游离棉酚含量有所不同,即使相同工艺,也因棉籽棉酚含量及加工操作等因素导致棉籽饼粕中游离棉酚含量差异较大。因此,棉籽中游离棉酚含量波动范围大以及棉籽饼粕生产工艺不同导致了棉籽饼粕中棉酚含量变异大的问题。表1和表2数据说明了国内外的棉籽饼粕均存在因加工工艺不同导致的游离棉酚含量变异率大的问题。

  2.2棉籽饼粕中游离棉酚含量呈现增加趋势

  1982年,贾晓红指出在美国利用压榨法、压榨萃取法、溶剂萃取法制得棉籽粕游离棉酚含量分别为400、500、3000mg/kg,3种加工方式生产棉籽粕比例在美国分别占40%、20%、40%;如表1(略)所示,中国农业科学院畜牧研究所20世纪80年代对中国棉籽饼粕中游离棉酚含量的系统研究表明压榨饼、压榨浸提粕、浸出粕、土榨饼中游离棉酚含量分别为682.1、433.3、518.5、1580mg/kg,饼粕加工工艺绝大多数采取机榨;1990年,张贤亮调查了新疆建设兵团12个棉籽饼样,发现其平均游离棉酚含量为608.33 mg/kg;1994年,马春晖测得新疆18个棉籽饼游离棉酚平均含量为628.89mg/kg 2001年,李德发曾报道中国螺旋压榨饼、浸出粕中游离棉酚含量分别为760、700mg/kg;2002年,Waldroup调查发现美国几个棉籽粕加工厂的游离棉酚平均值高达1300mg/kg;表2(略)显示欧洲棉籽饼粕在压榨、油萃取、溶剂萃取3种方式下游离棉酚含量分别为974、901、1097mg/kg;2009年,王安平收集的中国5个不同主产区棉粕样品游离棉酚平均含量为1021.14mg/kg;由以上研究可以看出棉籽饼粕中棉酚含量整体上呈现一个增加趋势,即使在相同加工工艺条件下生产,近年来棉籽饼粕中游离棉酚含量较20世纪80年代也有所提高。这主要因为随着提油工艺的改进,油中残留棉酚减少,棉籽饼粕中棉酚则相应增加,同时较20世纪80年代,现在榨油工艺更多采取直接浸提法,也使棉籽饼粕中棉酚含量增加。

  目前市场上脱毒工艺多样,采用生物、物理、化学、水洗等方法的棉籽脱毒工艺相对于传统工艺,脱毒效果不佳,而且成本太大,无法在饲料工业及养殖业中普遍应用,未脱毒棉籽饼粕依然是主要的棉籽饼粕来源,然而近年来棉籽饼粕中游离棉酚含量较从前有所提高,市面上棉籽饼粕如果未经脱毒,游离棉酚含量很可能超过国家饲料卫生标准限量,况且棉籽饼粕棉酚含量本身变异就很大,易出现游离棉酚含量过高的现象,存在安全风险,因此在实际利用棉籽饼粕时应对其游离棉酚含量测定后进行合理添加。

  3畜禽日粮中游离棉酚安全限量研究

  3.1日粮中游离棉酚限量标准

  中国现行饲料卫生标准(GB13078-2001)对于饲料中游离棉酚允许量规定为棉籽饼粕原料≤1200 mg/kg,配合饲料:肉用仔鸡、生长鸡≤100 mg/kg,产蛋鸡≤20 mg/kg,生长肥育猪60mg/kg。该标准并没有对反刍动物日粮中游离棉酚允许量作出规定,然而棉籽饼粕在反刍动物应用最为广泛,虽然瘤胃解毒作用使得游离棉酚对反刍动物的毒性较单胃动物小很多,但是反刍动物饲喂棉籽饼粕依然存在安全风险,生产实践中也时常发生反刍动物棉酚中毒的例子。王兰令等报道,湖北省某奶牛场1991年春购回大批未脱壳、未去毒处理的棉籽饼,将乳牛混合饲料内的棉籽饼的比例由15%增加到20%,饲喂40天使出生2~5天的犊牛发生棉籽饼中毒8例,死亡5例;黄克和等对上海及安徽省的全椒、和县、来安和江苏省的南通、海安、如东、海门、泅洪等地调查发现,这些地区均有因饲喂棉籽饼而引起尿石症的病例。饲喂棉饼引起尿石症的机理可能是因肾脏受棉酚的毒害发生炎症,引起代谢障碍,从而为磷酸盐的沉积提供了条件。一般认为,棉酚对反刍动物有毒性,虽然在瘤胃内的游离棉酚能与可溶性蛋白结合,减少进入肠道的游离棉酚,但仍有63%的棉酚通过瘤胃,结合的棉酚在十二指肠又被释放,这就有可能使反当动物摄入的棉酚像单胃动物一样被吸收。

  欧盟对单胃动物日粮中游离棉酚允许量的规定与中国标准一样,除此之外还规定了反刍动物日粮中游离棉酚允许量,其成年牛、山羊、绵羊≤500mg/kg,犊牛≤100 mg/kg,其他不含棉籽饼粕饲料和配合饲料120 mg/kg。美国针对反刍动物游离棉酚限量有着更详细的规定:日粮中游离棉酚含量0~3周龄时为100mg/kg,3~24周龄时为200 mg/kg,大于24周龄时母畜为600mg/kg,育种公畜为200mg/kg。由此可见国外非常重视反刍动物饲料中的游离棉酚水平,也说明规定反刍动物饲料中游离棉酚的允许量是必要的,有利于生产实践。

  3.2畜禽饲料中棉籽饼粕的合理应用

  棉籽饼粕在猪、家禽和鱼类中添加量不大,这是因为游离棉酚对单胃动物的毒性更大,即使饲料中棉酚含量很低,相对豆粕来说,棉籽饼粕的高纤维和低能量也可能导致动物采食量、饲料利用率和生长速度的降低,产蛋期母鸡对棉酚尤其敏感,因为即使低的棉酚摄入量也会引起储存过程中卵黄褪色至出现橄榄绿,因此,养殖场在单胃动物日粮中添加棉籽饼粕是很谨慎的。棉籽饼粕主要在反刍动物生产中广泛应用,在欧洲饲养实践中,日粮中的棉酚浓度要小于最大允许水平的一半,成年反刍动物日粮中棉籽饼粕的推荐量为20%,中国未对反刍动物日粮中游离棉酚限量作出规定,对反刍动物日粮中棉籽饼粕添加量也无明确限制,但反刍动物大量食用棉籽饼粕亦会出现棉酚中毒,因此在实际生产中,棉籽饼粕饲喂反刍动物时也应根据游离棉酚的具体含量合理添加。Ewing对于各种动物棉籽饼粕推荐量给了详细的报道,表3(略)中棉籽饼粕中游离棉酚含量均是按照饲料卫生标准最大量1200mg/kg推荐的,由于棉籽饼粕中游离棉酚含量变异大,而且近年来游离棉酚含量有增加趋势,单胃动物因对游离棉酚毒性敏感,在实际应用时其棉籽饼粕添加量在表3(略)基础上可适当降低。

  4游离棉酚残留研究

  4.1畜禽体内游离棉酚残留

  棉酚被吸收后大部分经胆汁随着粪便排出,少量随着尿液排出,也可以由乳排出。Abou-Donia利用14C放射追踪的方法研究了狗、鼠和猪体内棉酚排出情况,发现大部分棉酚都可以通过粪便排出体外。棉酚在动物体内各器官中的残留是不均匀的,肝脏含量最多,其次是胆汁、肾、脾和血液,而淋巴结、心、肺、膈肌和胰中的含量较低一。动物试验,如:羊一、猪和肉鸡均表明残留棉酚最先在肝脏中蓄积。饲料中游离棉酚可以在不同畜禽体内残留,并转移到人们可食用的畜产品中,在很多研究中已经得到证实。

  Gamboa等和Lordelo等研究均表明肉鸡肝脏、肾脏、血液、心脏和肌肉中游离棉酚含量与日粮中游离棉酚含量呈显著线性相关。Lordelo等研究结果表明,肉鸡日粮游离棉酚含量达到最大允许水平(100mg/kg)时,肉鸡肝脏、肾脏和肌肉中游离棉酚含量分别为32.7、6.3、1.1 mg/kg;如按棉籽饼粕最大游离棉酚含量(1200mg/kg),肉鸡中最大推荐量(2.5%)饲喂肉鸡,即日粮游离棉酚含量为30mg/kg时,肉鸡肝脏、肾脏和肌肉中游离棉酚含量分别为10.8、2.1、0.39mg/kg。Lordelo等对产蛋期母鸡饲喂含游离棉酚200、400mg/kg的日粮至第3周时发现其蛋黄中游离棉酚浓度分别达到235、386mg/kg。

  Clawson等用含80mg/kg游离棉酚的日粮喂猪90天后发现其肝脏游离棉酚和结合棉酚平均浓度分别为52.3、54 mg/kg。Sharma等用游离棉酚浓度为300、600 mg/kg的日粮饲喂猪28天后发现其肝脏中游离棉酚浓度可以达到241.6、322.6mg/kg。高振川等用游离棉酚浓度为80mg/kg的日粮喂猪,试验结果发现肝脏中游离棉酚和结合棉酚浓度分别达到28.4、63.1mg/kg。

  Lindsey等分别用直接浸提棉籽粕和预压浸提棉籽粕饲喂牛14周后,其游离棉酚/总棉酚的摄取量分别为6.6/251mg/kg、42.7/273.3mg/kg体重,发现牛肝脏中游离棉酚/总棉酚浓度分别为59/139 mg/kg、94/230mg/kg。万发春等研究指出奶牛每日摄入2.9~5.8g的游离棉酚后,其肝脏、肌肉和血液中均有一定量的游离棉酚残留。钟荣珍指出当奶牛日粮中游离棉酚含量为315、630、945mg/kg时,血液中游离棉酚含量分别为0.1430、0.0735、0.1263mg/kg,牛乳中游离棉酚含量分别为0.2007、0.2433、0.3252mg/kg。王安平研究结果发现奶牛日粮中游离棉酚含量为297.2mg/kg时,血液中游离棉酚含量为0.2233μg/mL。,牛乳中游离棉酚含量为0.2220μg/mL。

  Kim等研究发现,羊每天游离棉酚摄入量为20、30mg/kg体重时,其肝脏中总棉酚水平为318~416mg/kg。闫中元等用游离棉酚含量为718.47mg/kg棉籽油渣饲喂育肥羊,60天后育肥羊体内游离棉酚含量出现不同程度残留,其中肝脏最高为194.90mg/kg。

  4.2食用含游离棉酚畜产品的安全风险

  对于游离棉酚在食品中的限量,很多国家和组织己给出相应标准。世界卫生组织、联合国儿童基金会蛋白质顾问小组建议食用棉籽制品中游离棉酚含量不超过0.06%,总棉酚含量不超过l.2‰美国食品及药物管理局规定游离棉酚残留不超过0.045%;中国《国家卫生标准》(GB2716-88)规定,棉籽油游离棉酚含量不超过0.02%;苏联国家标准为不超过0.01%。这些标准说明了游离棉酚在食品中限量缺乏明确标准,而中国除了对棉籽油游离棉酚含量有规定外,并没有对其他食品中游离棉酚含量作出规定,然而很多研究已经表明饲喂棉籽饼粕后,动物内脏、肉、蛋、奶等畜产品中会残留棉酚,但对于市场上畜产品中棉酚残留量人们并不清楚,同时对于棉酚从饲料到畜产品的转化率也没有相关数据。

  研究指出近年棉籽饼粕中游离棉酚水平有升高趋势,进而由饲料转化至畜产品的棉酚含量很可能也随之上升;另一方面,实际生产中很多厂家并没有遵守国家饲料卫生标准的相关规定,饲喂了大量含棉籽饼粕的日粮,导致棉酚在畜禽体内富集,因此人类长期食用含棉酚畜产品存在安全风险,需要引起人们关注。

  5建议

  目前棉籽饼粕游离棉酚水平有增加趋势,且存在变异率大的问题,养殖场在配制日粮前应了解所用棉籽饼粕中棉酚含量,并合理添加棉籽饼粕,同时相关部门要对市场上棉籽饼粕中游离棉酚的含量进行检测,杜绝游离棉酚过量现象。为了规范棉籽饼粕在反刍动物中的应用,中国应明确规定反刍动物饲料中游离棉酚的添加限量。

  研究已经证实棉酚会在畜产品中残留,但棉酚由饲料到畜禽再由畜产品到人的转移率缺乏相应数据,而且国家对于畜产品中棉酚残留安全值尚无规定,因此有必要对畜产品中棉酚残留安全值进行研究,制定详细畜产品棉酚安全限量,降低人类饮食风险。

  作者单位:(1.华南农业大学动物科学学院,广州510642;2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点试验室,北京100193)

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