王龍昌,王 恬,周巖民*,
(南京農業大學動物科技學院,江蘇 南京 210095)
動物食品中鉛污染現狀及飼料控制技術研究進展
王龍昌,王 恬,周巖民*,
(南京農業大學動物科技學院,江蘇 南京 210095)
環境中的鉛可通過生物鏈污染飼料和動物性產品,帶來食品安全風險。本文總結了鉛的污染來源、鉛在動物中的代謝及其影響因素,歸納了飼料及動物食品中鉛的污染現狀,重點敘述近年來鉛的減量控制技術研究進展,并分析展望了今后的研究重點,以期為保障動物食品的質量安全提供參考。
鉛;飼料調控;動物產品;污染;減量控制
Abstract:Lead is one of the most toxic substances to animals and human. Lead in environment could be accumulated in animal food through food chains such as feed or water, and result in problems of food safety. The sources of lead pollution, lead metabolism and factors in animals, and lead contamination in feed and animal products were reviewed in this paper. In addition,methods of feed control technologies to decrease lead content in animal products were also discussed. Moreover, future research directions were proposed.
Key words:lead;feed regulation;animal product;contamination;decrease lead
鉛是一種蓄積性毒物,居6類重金屬污染之首,被世界衛生組織(WTO)列為可能的致癌物質之一。環境中的鉛通過飼料、飲水等途徑進入動物體內,并蓄積于機體各組織器官,影響動物神經系統、新陳代謝和免疫機能等[1-2]。鉛可殘留于牛奶、肌肉等動物性食品中,帶來潛在的食品安全風險,威脅人類健康[3-5]。目前,包括我國在內的許多國家動物性食品中均存在鉛污染現象,為控制動物產品中的鉛污染,除嚴格控制飼料、飲水等中的鉛含量外,飼料調控技術也是有效途徑之一。本文對鉛的污染來源及在動物體內的代謝進行歸納總結,詳細論述近年來鉛在飼料及動物產品中的污染現狀及其飼料減控技術進展,并對今后的研究重點進行分析展望,旨在為保障動物食品的安全生產提供一定參考。
環境中鉛的污染主要來自工業生產、汽油的使用和金屬材料的應用,另外,含鉛殺蟲劑、油漆的普遍使用也造成了鉛的污染。據統計,全世界每年消耗鉛約400萬t,這些鉛僅有1/4被回收重新利用,而其余大部分以各種形式被排放到環境中造成污染。歐盟各國很早就開始對鉛的排放進行嚴格監管,近二十年來排放量呈逐漸降低趨勢[6],但在發展中國家,鉛的排放量仍然較大。近年來我國發生了多起鉛污染及中毒事件,表明我國的鉛污染問題比較嚴峻,迫切需要對鉛污染進行有效的控制。
鉛污染在世界范圍內均有存在,大氣、水、土壤中的鉛通過生物鏈轉移到植物、動物體內,造成植物性、動物性飼料原料的污染,而硫酸錳、氧化鋅、石粉、磷酸氫鈣等礦物質飼料自身就含有一定量的鉛。大宗飼料原料中的鉛含量因產地和土壤受污染程度不同而異:甘肅某有色金屬工業區所產的牧草、小麥中的鉛含量分別為59.42mg/kg 干質量和4.75mg/kg 干質量,最高含量達287.8mg/kg干質量,顯著高于非污染區[7];開封地區的小麥和玉米中鉛超標率分別為1.84%和1.69%[8];1995年對寧夏24家飼料企業抽檢的28批次產品中,鉛超標的飼料產品達5批次[9];英國部分地區的調查結果表明,部分飼料原料中的鉛含量較高,某蛋雞預混料中的鉛含量高達21mg/kg 干質量,玉米蛋白粉及糖蜜中鉛含量最高分別達3.51mg/kg 干質量和5.28mg/kg 干質量[10];哈薩克斯坦某地區的牧草和干草中的鉛含量分別為19.36mg/kg和5.85mg/kg,明顯高于其他地區[11]。另外,飼養環境及管理不嚴也可能帶來鉛的二次污染。
動物經消化道、呼吸道攝入鉛及其化合物,鉛的吸收主要在十二指腸進行,吸收率一般僅為5%~10%。吸收的鉛經門靜脈到達肝臟,一部分進入血液循環,另一部分經肝細胞的主動吸收而排入膽汁,由膽汁進入腸道,隨糞便排出[12]。進入血液循環中的鉛最初主要以鉛鹽與血漿蛋白結合的形式存在,數周后約95%的鉛以不溶的磷酸鉛形式沉積在骨骼系統和毛發中,僅有5%左右的鉛存留于肝、腎、腦、心、脾等軟組織和血液內;沉積在骨組織內的磷酸鉛呈穩定狀態,與血液和軟組織中的鉛維持著動態平衡;被吸收蓄積于機體的鉛主要經腎臟排出,還可經糞便、乳汁、汗腺、唾液等途徑排出[13]。
鉛的吸收、沉積、排泄等代謝行為與多種因素有關:1)不同動物的日齡、組織及性別。攝入相同量的鉛時未成年動物腦中的沉積要高于成年動物[14];隨著日齡的增長,肝臟、腎臟和脾臟中的鉛含量升高到一定濃度后增加變緩,或保持不變[15];飼養至50d的肉雞的肝臟中鉛含量明顯高于肌肉和血液[5],燕鷗染鉛后第2、3、20天時肝組織中的鉛含量高于腎等其他組織[16];Komarnicki[17]研究表明,雌性鼴鼠脾臟中的鉛含量明顯高于雄性,雌性肝、胃等組織中鉛含量也略高于雄性。2)營養元素。缺乏鈣、鋅、鐵等時,會增強動物對鉛的易感性和毒性作用,而適量的鈣、鋅、鐵、硒、VC、VE等營養成分對鉛的殘留和毒性有一定的緩解作用[18-22]。3)鉛的存在形態。有機態及易溶于水的鉛易被動物利用[12],但鉛的吸收利用更大程度上取決于其形態。鉛有可交換態、碳酸鹽結合態、無定形鐵錳氧化物結合態、有機物結合態和殘渣態共5種形態(Tessier分類方法),根據生物體對鉛不同形態的可利用難易程度,將鉛形態分為3類:可利用態(可交換態)、潛在可利用態(碳酸鹽結合態、無定形鐵錳氧化物結合態、有機物結合態)和不可利用態(殘渣態)[23]。
鉛的毒性包括神經毒性、免疫毒性、生殖毒性,影響造血系統、細胞凋亡和基因表達等,染鉛會使δ氨基-γ-酮戊酸脫水酶活性減弱和丙二醛含量升高,機體中脂質過氧化作用增加,造成動物氧化損傷[24-25];另外,鉛會損傷動物T淋巴細胞和巨噬細胞、改變B淋巴細胞表面補體受體結合位點,對動物具有明顯的免疫抑制作用。鉛會降低動物的抵抗力而增加其對病菌的易感性[13,26]。
我國食品衛生標準GB 2762—2005《食品中污染物限量》規定動物食品鉛的限量為(mg/kg):畜禽肉類0.2、可食用禽畜下水0.5、鮮乳0.05、鮮蛋0.2;國際食品法典委員會(CAC)制定的CODEXSTAN193—1995《食品中污染物和毒素通用標準(2007年修訂版)》中規定鉛的限量為(mg/kg):畜禽肉類0.1、可食用禽畜下水0.5、鮮乳0.02;歐盟委員會條例(EC)No.1881/2006和(EC)No.629/2008中將食品中鉛的最高限量定為(mg/kg):畜禽肉類0.10、可食用禽畜下水0.50、鮮乳0.02。近年來,已發現我國一些地區的動物性食品存在一定程度的鉛超標現象[8];肉類與畜產品中鉛的超標量分別占重金屬超標總量的41.9%和71.1%[27];吉林省9個地區糧食、魚類、動物內臟等食品中2002—2007年鉛的超標率分別為7.23%、10.53%、4.33%、10.67%、1.38%、2.11%[28],說明我國動物食品中鉛污染現象相對較為嚴重。
表1總結了近年來文獻報道的動物產品鉛污染狀況,我國一些地區的動物性食品(包括肉、蛋、奶)均存在鉛超標現象,肉、蛋中的鉛含量均值高達0.611、0.306mg/kg[29-30];國外許多國家的動物性產品鉛含量也超過相關標準,如美國受鉛污染地區的蛋黃、肌肉鉛含量分別為0.262、0.28 mg/kg;哈薩克斯坦某地的羊肉和馬肝分別為1.07、1.76mg/kg[11];尼日利亞某地區雞肉中鉛含量高達4.60mg/kg[31]。可見,動物性食品的鉛污染在世界范圍內均存在。
要降低動物食品中的鉛殘留,必須嚴格執行飼料衛生標準和相關法規,控制原料質量,嚴禁鉛污染嚴重的飼料原料用于生產,在加工、貯存過程中盡量避免鉛污染。但即使飼料中的鉛含量符合衛生標準,低劑量的鉛在動物體內仍然會產生蓄積而導致動物產品鉛超標,因此,通過飼料控制技術減少動物產品中的鉛污染是保證食品安全的有效技術措施,目前,主要是通過在飼料中添加一定量的吸附劑、營養素、植物提取物、絡合劑等來降低鉛的毒性及殘留。
硅酸鹽礦物(如沸石、凹凸棒石黏土、膨潤土)、殼聚糖等吸附劑處理鉛污染已在環保領域得到廣泛應用[47-48]。天然礦物等吸附劑用于飼料和養殖生產中,能吸附重金屬,促進動物健康,并減少動物食品中的污染物殘留問題。適量添加沸石可使豬肉中鉛含量顯著降低[49];在肉雞飼料中加入3%的沸石使肌肉組織中的鉛含量降低1/3[50]。在肉雞對照組日糧基礎上添加5%沸石、5%凹凸棒石黏土(凹土)、5%改性凹土,結果表明,日糧中添加沸石和凹土明顯降低了鉛在肌肉中的沉積,但對肝臟中鉛含量影響不大,而日糧中添加改性凹土則能同時減少鉛在肉雞肌肉和肝臟中的沉積[51];分別在對照日糧和染鉛日糧中添加5%沸石,可使21d肉雞鉛殘留量比對照組和染鉛組分別降低了20.5%和57.7%(P>0.05),極顯著地降低了42d肉雞肌肉中的鉛殘留(P<0.01)[52];飼料中添加3%和5%沸石可在一定程度上降低鉛在黃雞胸肌中的沉積(P>0.05)[53];日糧中添加3%沸石對鉛污染雞蛋的鉛殘留具有一定的減量控制作用[54]。Yu等[55]研究表明,在豬日糧中使用0.5%改性蒙脫石可有效降低鉛在組織中的殘留。而45d的斷奶仔豬飼料中添加2%的沸石,對肝臟、心臟、腎臟、肌肉等組織中的鉛含量無顯著影響[56],這說明沸石等對鉛的減控效果可能與動物種類、日齡、飼料營養水平、健康狀況等多種因素相關。

表1 不同種類動物產品中的鉛污染Table 1 Lead contamination in animal products
在飼料中適當補充鈣、鋅、鐵、硒、VC、VE等營養物質,對重金屬的殘留和毒性有一定的減控作用。鈣、鋅、鐵水平直接影響鉛的吸收和蓄積,飼料中含有適量的鈣、鐵、鋅、鉻、銅和硒能在一定程度上減少鉛在動物體內的吸收和存留,降低鉛的毒性作用[18-19]。研究表明,當豬飼料中的鈣含量從0.7%提高至1.1%時,可明顯降低組織中鉛的沉積量[20];在大鼠飲水中添加50mg/kg的鉛,當日糧中的鈣含量從0.3%提到2.7%時,可明顯緩解鉛的毒性,并減少血液、肝臟、腎臟、腦等組織中的鉛殘留[21]。鉛會導致動物氧化損傷,而硒、VC、VE等具有很強的抗氧化作用,適量添加可以增強機體的抗氧化功能,減輕鉛對動物的毒害作用;VC能直接與鉛結合,對鉛的吸收具有頡抗作用,具有較強的解鉛毒功能[22]。
許多植物提取物具有降低鉛毒性或排鉛功能。大蒜或大蒜提取物能夠降低大鼠、小鼠、肉雞、山羊組織中的鉛含量,緩解鉛毒性[57-60];在肉雞日糧中添加破壁處理超細綠茶粉,有降低鉛在肝臟中殘留的趨勢(P>0.05)[61];茶多酚和蘋果多酚明顯降低了染鉛動物組織中鉛的含量,具有一定的降鉛效果[62-63];枸杞多糖、當歸多糖等功能性低聚糖能促進腸道有益菌大量增殖,增強機體免疫力,促進體內毒素排出,減輕肝臟負擔,降低鉛的毒害作用;水蘇糖和低分子殼寡糖對鉛具有一定的促排效果[64-65];給飼喂鉛污染日糧的每只小母雞(9周齡)每天添加0.5g腐植酸可顯著降低其肝、腎、肌肉、骨骼等組織中的鉛含量[66]。
治療鉛中毒的傳統方法是使用鉛的絡合劑,使之絡合形成復合物排出體外。鈣促排靈(Ca-DTPA)、依地酸鈣(Ca-EDTA)、二巰基丁二酸鈉(Na-DMS)、硫蛋白(MT)等均具有絡合鉛的功能,可以降低鉛在動物體內的吸收和沉積。但這些絡合劑在絡合鉛的同時可能會影響必需微量元素的代謝,從而造成某些臟器不同程度的損傷及產生絡合綜合癥。
鉛是污染最為嚴重的重金屬之一,其吸收蓄積機制較為復雜,對鉛的減量控制技術尚需進行更為深入的研究。鉛在動物機體中的沉積與飼料營養水平密切相關,隨著飼料營養水平的改善,鉛在動物中的代謝途徑及機制等有待進一步研究證實,鉛的沉積規律還需探明;植物性、動物性、礦物質等不同類型飼料原料中的鉛形態及分布不盡相同,闡明飼料及飲水中鉛的形態分布及不同形態鉛在畜禽動物中的生物可利用規律是鉛減量控制技術研究的理論基礎;研究鉛在動物體中的排出規律、在吸附劑中的解吸行為及與其他成分的互作效應,有利于設計出針對性更強的吸附劑產品;根據鉛的代謝規律,設計出對鉛具有快速排除作用的專用產品或技術,用于高鉛污染地區動物產品上市前的除鉛處理是十分必要的。
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Research Progress of Lead Contamination in Animal Food and Corresponding Control Technology for Feed
WANG Long-chang,WANG Tian,ZHOU Yan-min*
(College of Animal Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)
R155.3;O612.4
A
1002-6630(2010)13-0302-05
2009-11-05
“十一五”國家科技支撐計劃項目(2006BAD14B03);江蘇省蘇北科技發展專項資金項目(BC2009427)
王龍昌(1983—),男,博士研究生,研究方向為動物營養與食品安全。E-mail:doctorwlc@163.com
*通信作者:周巖民(1963—),男,副教授,博士,研究方向為動物營養與食品安全。E-mail:zhouym6308@163.com