田曉曉，王　湧，曹冬梅，孫安權(quán)

（奧格生物技術(shù)（上海）有限公司，上海浦東 201210）

隨著畜牧業(yè)的發(fā)展以及人們對微量元素功能研究的不斷深入，微量元素超劑量添加已經(jīng)成為一種普遍現(xiàn)象。1945年，Braude提出在日糧中添加高劑量的銅（125～250 mg/kg）可提高生長肥育豬的生長速度和飼料利用率；Poulsen（1995）報道，高劑量氧化鋅（2500 mg/kg）可減少斷奶仔豬腹瀉的發(fā)病率，并具有促生長作用。目前，豬飼料中銅的添加量為250mg/kg，鋅（氧化鋅形式）添加量為2500～3000mg/kg。遠遠超過豬對銅、鋅正常需要量的2.6～6mg/kg和40～80mg/kg。近幾年來，農(nóng)業(yè)部對全國飼料產(chǎn)品的抽查結(jié)果顯示，飼料產(chǎn)品不合格主要表現(xiàn)之一就是銅、鋅嚴重超標，且情況較為嚴重，兩者均占不合格產(chǎn)品的30%以上。飼料中微量元素的添加除了劑量問題外，還存在質(zhì)量問題，飼料中微量元素普遍以無機鹽的形式添加。無機微量元素吸收效果差、利用率低、雜質(zhì)多、安全性差，長期大劑量使用必對動物生產(chǎn)及環(huán)境保護帶來一系列負面影響。

1　飼料中高劑量微量元素帶來的負面影響

1.1飼料重金屬含量超標在自然界中，鋅、銅往往與鉛、鎘共生，微量元素無機鹽多為冶煉或化工提煉金屬的副產(chǎn)物，在加上生產(chǎn)過程中除雜不完全，很容易造成鎘、鉛等重金屬超標。例如，我國關(guān)于飼料級硫酸鋅中鎘的規(guī)定是≤10 mg/kg，但是市場上飼料業(yè)使用的鋅源多為提煉重金屬銦的副產(chǎn)物，再加上鋅鎘為伴生礦，所以鋅源中往往存在鎘超標的問題。農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心，連續(xù)兩年半對承檢的63個樣品檢測表明，鎘含量≥20mg/kg的樣品高達38%，嚴重超標 （100 mg/kg以上）達31.7%（何進和黃逸紅，2006）。如果動物采食這種被重金屬污染的飼料，重金屬元素會在動物體內(nèi)蓄積危害其健康。

1.2飼料品質(zhì)下降無機微量元素在水中溶解度大，極易吸潮分解，不僅會導致飼料結(jié)塊，同時分解出的金屬離子和酸根離子會加速飼料中某些營養(yǎng)素（如維生素、油脂等）的氧化和破壞作用。王志剛（2000）研究發(fā)現(xiàn)，37℃高溫預(yù)混料條件下貯藏45天，硫酸亞鐵對維生素A的破壞率達到18.90%。其次，某單一微量元素的超劑量添加不僅容易造成動物中毒，也會影響其他微量元素的吸收。例如，在育肥豬飼料中添加高銅，以追求增長速度和飼料轉(zhuǎn)換率等作用，結(jié)果導致貧血、黃疸、體脂氧化程度增加、皮膚不完全角質(zhì)化等鋅、猛、鐵及其他微量元素的缺乏癥，嚴重影響動物皮毛外觀。Bradley等（1983）研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加240 mg/kg銅使試驗豬肝臟鐵濃度降低60%。長期添加高劑量微量元素還會造成動物的營養(yǎng)吸收功能下降，機體免疫力降低，結(jié)果表現(xiàn)為仔豬后期生長抑制、采食量下降、皮膚蒼白、被毛粗亂卷曲等（袁棟和吳金龍，2015；何學謙，2010）。此外，飼料中高劑量的無機微量元素會導致飼料酸度下降，并且可破壞飼料中外源酸化劑，增加胃腸道疾病發(fā)生率（焦小麗和柳玉鳳，2010），這對胃酸分泌不足的乳仔豬影響最嚴重。

1.3畜產(chǎn)品品質(zhì)下降高劑量無機鹽的使用，尤其是高銅，會造成大量的維生素E被氧化破壞，同時游離的金屬離子易使油脂特別是不飽和脂肪酸氧化，導致飼料發(fā)生變質(zhì)酸敗 （周旭東，2013）。當飼喂過量的這種飼料時，不飽和脂肪酸氧化增強，蠟樣質(zhì)在脂肪組織中沉積加快，脂肪組織發(fā)生炎癥反應(yīng)導致脂肪變黃形成黃膘肉。此外，微量元素的超劑量添加增加了銅、鋅等金屬元素在畜產(chǎn)品中的沉積。鞠翠芳（2009）研究發(fā)現(xiàn)，用250 mg/kg高銅日糧飼喂斷奶仔豬28 d，豬肝臟中銅的濃度高達408 mg/kg，遠遠超過人的食品安全標準。

1.4產(chǎn)生雙重耐藥菌最近研究發(fā)現(xiàn)，銅、鋅等微量元素的高劑量添加可促進動物體內(nèi)對金屬元素和抗生素同時具有耐藥性的雙重耐藥菌的產(chǎn)生，其發(fā)生率與飼料中硫酸銅及氧化鋅的添加量成正相關(guān)，同時也會協(xié)同并維持細菌的抗生素耐性和產(chǎn)毒能力。并且這種細菌既可以通過接合、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導的方式進行橫向傳播，也可以通過細菌本身的細胞分化進行縱向傳播，傳播速度極快（Agathe，2009）。由于畜禽糞便往往被用作有機肥，這些抗性細菌進入環(huán)境后其攜帶的抗性基因很有可能被傳遞到人體對人類的健康構(gòu)成潛在威脅。

1.5造成環(huán)境的重金屬污染無機微量元素在動物消化道內(nèi)吸收利用率低，成年豬對鋅的吸收能力為7%～15%，銅的吸收率只有5%～10%，不能被動物機體利用的絕大部分微量元素隨糞便排出體外（Cang，2004），并且在土壤和水環(huán)境中蓄積，達到一定含量時對土壤環(huán)境、農(nóng)作物及水產(chǎn)造成危害，最終威脅人類健康。當土壤中銅含量達100mg/kg時可破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，使微生物蛋白變性而死亡，造成土壤板結(jié)，土壤肥力下降。漁業(yè)水質(zhì)要求鋅含量為0.1 mg/L，4 mg/L時就會產(chǎn)生異味，并明顯抑制水體生物氧化作用。有研究認為，如果豬糞中的銅和鋅都留在土壤中，土壤中銅含量將在23年內(nèi)超標 （80mg/kg），鋅含量將在17年內(nèi)超標（120 mg/kg），被污染的土壤將不能用于生產(chǎn)作物（劉建勝等，2007）。 Zhou 等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，青菜和蘿卜植株中鋅和銅的含量會隨著畜禽糞便中銅和鋅含量的增加而增加。

綜上所述，飼料中微量元素無機鹽的長期高劑量添加不僅會嚴重影響飼料的品質(zhì)及安全性，抑制動物的健康生長，而且對動物耐藥性及生產(chǎn)性能會產(chǎn)生不利影響。不能被機體利用的微量元素一部分會沉積在動物體內(nèi)引起動物中毒或產(chǎn)生高重金屬畜產(chǎn)品，另一部分會隨動物糞便排出體外污染土壤和水源環(huán)境，并且通過食物鏈的富集作用，最終威脅人類健康。因此，減少飼料中微量元素的使用量便是解決此問題的關(guān)鍵。

2　飼料中微量元素減排措施

2.1使用高效的有機微量元素添加劑產(chǎn)品有機微量元素是金屬元素與蛋白質(zhì)、小肽、氨基酸、有機酸、多糖衍生物等配位體通過共價鍵或離子鍵結(jié)合而形成的絡(luò)合物或螯合物。從理論上講，有機微量元素在絡(luò)合或螯合狀態(tài)下利用配位體進行轉(zhuǎn)運，避免了金屬離子在腸道吸收時的競爭拮抗，提高了吸收效率，低量高效。但是，并不是所有的有機微量元素都比無機微量元素好，如植酸鹽、草酸鹽等甚至有副作用。因此，要達到微量元素減排的效果需要選擇優(yōu)質(zhì)的有機微量元素添加劑產(chǎn)品。

一般的有機微量元素為絡(luò)合物，每個配位體只有一個配位原子與中心離子成鍵，穩(wěn)定性較差，在胃腸道酸性環(huán)境下容易解離，影響微量元素的生物學利用率及功能。而螯合有機微量元素中，金屬微量元素可以與兩個或多個配位體通過較牢固的化學鍵形成雜環(huán)結(jié)構(gòu)，牢牢固定住中心離子，整個分子結(jié)構(gòu)呈中性。這種特殊的空間結(jié)構(gòu)使得微量元素螯合物具有較強的穩(wěn)定性，且在動物機體內(nèi)不容易被解離，大大提高了微量元素的生物學利用率（馮定遠，2014）。

小肽螯合有機微量元素是近年來在國內(nèi)發(fā)展較快的微量飼料添加劑，以小肽作為微量元素的有機配位體，利用小肽在機體內(nèi)特殊的吸收通道大大增加了微量元素在機體內(nèi)的吸收位點，提高了微量元素的吸收速度與吸收效率，并且與氨基酸絡(luò)合微量元素相比螯合率高，螯合強度大，在胃腸道酸性環(huán)境下解離率低，是目前比價理想的有機微量元素添加劑產(chǎn)品（洪東，2010）。但是，由于人們對螯合與絡(luò)合的認知度有限，使得市場上關(guān)于絡(luò)合與螯合的概念一直在混用，尤其是以單個氨基酸為配位體的微量元素絡(luò)合物，常常被稱作螯合物，其穩(wěn)定性較差，在胃腸道酸性環(huán)境下，極易被解離。因此，只有高質(zhì)量的微量元素螯合物才能大幅度降低飼料中微量元素的使用量，同時對動物的生產(chǎn)性能沒有不利影響。徐穩(wěn)等（2010）研究報道，與無機微量元素標準組相比，母豬日糧中使用蛋白銅可極顯著提高仔豬的斷奶重，不影響仔豬初生重和斷奶成活率，減少70%微量元素的使用量。李少華等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，以低劑量的小肽螯合銅和小肽螯合鋅替代高劑量的硫酸鹽源銅鋅對生長育肥豬生產(chǎn)性能和健康狀況無不良影響，但能顯著降低糞便中銅鋅的排放量。

2.2使用納米微量元素納米微量元素屬于第四代微量元素添加劑產(chǎn)品，粒徑為1～100 nm，除了自身的營養(yǎng)作用外，還能極大程度地提高動物對添加劑的吸收利用率，有助于改善和解決目前動物養(yǎng)殖中普遍存在的微量元素吸收利用率低、高污染、高浪費等問題（孔濤等，2014）。其中，納米氧化鋅是比較成熟的納米級微量元素產(chǎn)品，由于其粒徑小，比表面積大，具有普通氧化鋅無法比擬的性能優(yōu)勢，吸收利用率更高，抑菌性更強 （游兆彤等，2012）。龍麗娜等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，仔豬日糧中添加500mg/kg納米氧化鋅與3000 mg/kg普通氧化鋅的促生長、抗腹瀉效果相當，降低氧化鋅使用量83%以上。田麗娜等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，與80mg/kg硫酸鋅相比，日糧中添加40 mg/kg的納米氧化鋅可顯著提高肉仔雞的抗氧化性能，從而減少氧化鋅使用量50%。

2.3注重微量元素的平衡性各種微量元素在體內(nèi)除了量的作用以外，還應(yīng)注意彼此間的協(xié)同與拮抗作用。例如，適量的銅會加速鐵的吸收和利用，適量的錳能促進銅的利用；但是過多的銅會抑制鋅的作用，過量的鋅則會阻礙鐵對機體的正常功能。只有采用整體的觀點全面研究它們之間的相互關(guān)系，才能科學地判斷出動物對微量元素的真正需要量，而國內(nèi)外對微量元素的研究多集中在單一微量元素營養(yǎng)上，缺乏整體性的研究。

近年來出現(xiàn)的“理想微量元素模型（ITEM）”是以安全、高效、穩(wěn)定的小肽螯合有機微量元素為基礎(chǔ)，以不同動物不同生長階段對該類型有機微量元素的實際利用率為指導，充分考慮微量元素之間的互作效應(yīng)，總結(jié)出的不同動物不同生長階段對該類型有機微量元素最佳劑量及比例關(guān)系，從而有效地避免飼料配方中不同微量元素之間的拮抗作用，大大提高微量元素的生物學利用率。生產(chǎn)實踐表明，ITEM體系的應(yīng)用可減少50%～80%微量元素的使用量及重金屬排放量。時洪勛（2013）研究發(fā)現(xiàn)，與NRC蛋雞飼養(yǎng)標準相比，利用ITEM在保證蛋雞生產(chǎn)性能的同時可大幅度降低日糧中微量元素的投放量與糞便中重金屬排放量，與50%NRC微量元素組效果相當。孫安權(quán)等（2010）指出，ITEM理論體系可顯著提高動物的生產(chǎn)性能，大幅度降低使用無機微量元素造成的環(huán)境污染。

2.4制定標準，降低添加劑量為了確保消費者的安全、動物健康和福利，減少環(huán)境污染，各國紛紛建議減少動物飼料中微量元素的含量，并制定了相關(guān)標準。例如，2017年，歐洲委員會投票通過5年內(nèi)在所有歐盟國家分階段逐步停止使用氧化鋅作為獸醫(yī)治療手段的決定。我國農(nóng)業(yè)部2625號公告建議豬生產(chǎn)中銅添加量為2.6～6 mg/kg，最高限量125mg/kg；鋅的推薦劑量為40～80mg/kg，仔豬（≤25 kg）最高限量110 mg/kg；其中仔豬斷奶后前2周特定階段允許在110 mg/kg基礎(chǔ)上使用氧化鋅或堿式氧化鋅至1600 mg/kg。這些政策法規(guī)對微量元素的使用起到了積極地規(guī)范和引導作用。

2.5政府加強監(jiān)管及支持力度對微量元素的減排，重金的防治，政府發(fā)揮著監(jiān)管、綜合治理、產(chǎn)業(yè)促進等重要作用，相關(guān)政策措施對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有深刻影響。2015年，新環(huán)保法對畜牧養(yǎng)殖業(yè)提出了更高的環(huán)保要求；同年，農(nóng)業(yè)部《關(guān)于打好農(nóng)業(yè)面源污染防治攻堅戰(zhàn)的實施意見》，將推進養(yǎng)殖污染防治、實施耕地重金屬污染治理列為打好農(nóng)業(yè)面源污染防治攻堅戰(zhàn)的重點任務(wù)；2016年，國務(wù)院公布了《土壤污染防治行動計劃》（簡稱“土十條”），對農(nóng)用地的土壤環(huán)境治理標準、控制農(nóng)業(yè)污染等問題提出了更高的標準與要求，并將進一步加強建立健全法規(guī)標準體系。這些政策法規(guī)將迫使畜牧業(yè)在微量元素的使用上做出重大改革。

此外，政府部門應(yīng)加強政策引導，鼓勵支持微量元素減排項目的實施，對勇于創(chuàng)新的優(yōu)秀企業(yè)進行資金補貼與成果宣傳，這對微量元素市場及整個行業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。

3　小結(jié)

動物飼料中微量元素超劑量添加對畜禽健康、人類健康及環(huán)境保護已經(jīng)成為一種公害，并且由高重金屬畜禽糞便引發(fā)的土壤重金屬污染問題具有隱蔽性、累積性及難治理性。通過技術(shù)的改革與創(chuàng)新，政策的引導與支持，目前在飼料微量元素減排方面已經(jīng)顯見成效，如微量元素小肽螯合物、納米氧化鋅及“理想微量元素模型”等技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。然而，如何使已有的微量元素減排技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用，及綜合多種措施實現(xiàn)微量元素的全面減排等問題有待進一步研究。

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