砷是一种广泛存在于岩石、土壤和水中的有毒类金属[1]，并有许多的同素异形体。砷元素本身无毒，但其化合价态、化合物种类和溶解性等会显著改变其毒性。砷主要以化合物的形式经消化道和呼吸道进入人体继而损伤皮肤、消化系统、血液系统、呼吸系统和中枢系统等[2]。人类长期食入、吸入或接触砷，可引起砷急性或慢性中毒[3]。来自废气污染沉降、矿山开采与加工、农药和化肥施用、工业和城市废弃物堆积扩散等的砷，90%以上最终归于土壤[4]，部分进入水体，并逐渐富集到植物、动物和人体中。目前全球至少有5 000多万人口正面临着地方性砷中毒的威胁，其中大多数为亚洲国家，而中国正是受砷毒污染危害最为严重的国家之一。砷对各种动物均有毒性，Adrien[5]指出，砷化物的药理和毒理作用本质上是相同的，砷能杀死细菌和寄生虫，对宿主也有毒害作用。三价砷能与酶蛋白分子上的2个巯基或羟基结合形成稳定的络合物或环状化合物，抑制组织中大量巯基依赖酶系，使其活性受到抑制甚至失活，从而影响细胞的正常代谢。五价砷在许多生化反应中还能取代磷酸，但生成的产物易水解，使氧化磷酸化过程偶联，氧化迅速，从而干扰细胞线粒体内氧化磷酸反应，直接影响细胞的能量代谢。砷还能干扰染色体基因的正常功能，使染色体发生异常并致癌[6]，具有生殖与发育毒性[7]。
常见的矿物质添加剂硫酸铜和硫酸锌等是饲料中砷的主要来源[8]，还有一部分砷来自鱼粉等饲料原料。因矿物类饲料产地不同，鱼粉来源不同，砷含量差异较大。与粮食砷限量标准(GB 4810—1994)比较，我国污染区的玉米和小麦的样本砷超标率高于20%[9]。我国《饲料卫生标准》(GB 13078—2001)规定，饲料中砷允许量为≤2.0 mg/kg。若饲料原料采购把关不严，全价饲料中的砷含量就会远高于国家标准。因此，本试验以蛋鸡为研究对象，通过在饲粮中添加阿散酸(C6H8AsNO3)，模拟饲料砷污染对蛋鸡生产性能、蛋品质及抗氧化性能的影响，并初步探讨砷的作用机制，为砷对蛋鸡的毒害作用提供理论依据，有利于进一步认识和重视砷污染饲料对蛋鸡和人体的潜在危害。
试验所用阿散酸购自浙江明珠动物保健品有限公司，分析纯，含量大于98.5%。
试验选用56周龄生产性能相近的“京红一号”蛋鸡320羽，采用单因子试验设计，随机分成4组，每组4个重复，每个重复20羽。预试期1周，正试期8周。对照组饲喂基础饲粮，基础饲粮中砷含量为1.46 mg/kg，试验组(T1、T2、T3组)分别饲喂在基础饲粮中添加17、34、51 mg/kg砷(砷元素含量)的试验饲粮。基础饲粮参照《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)配制，基础饲粮组成及营养水平见表1。
 | 表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)
Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) % |
饲养试验在浙江省建德市维丰蛋鸡场进行，采用3层笼养，全期自由采食，自由饮水，人工光照与自然光照方式相结合。按常规方法进行饲养管理及免疫，并定期对鸡舍消毒。
每天按重复记录产蛋数、蛋重和采食量，并计算出产蛋率、平均蛋重、平均日采食量和料蛋比。
在试验中期(第4周末)和试验结束(第8周末)时，每组采集鸡蛋16枚(各重复4枚)， 用于测定蛋白高度、哈夫单位、蛋黄颜色、蛋壳厚度和蛋壳强度，以上指标采用日本产DET600蛋品质仪测定。
试验结束时，从每个重复随机选取2只蛋鸡，禁食24 h后，解剖摘取肝脏和肾脏，并制备组织匀浆，备测。
血清、肝脏和肾脏总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量和总抗氧化能力(T-AOC)测定所需试剂盒均购自于南京建成生物工程研究所，并按其说明书进行试剂配制和指标测定。
试验数据采用SPSS 17.0进行单因子方差分析，Duncan氏法进行差异显著性检验。以P＜0.05作为差异显著性的标准，测定结果以“平均值±标准误”表示。
由表2可知，在8周的试验期内，与对照组相比，各试验组产蛋率、平均蛋重、平均日采食量和料蛋比均无显著差异(P＞0.05)。
| 表2 饲料砷污染对蛋鸡生产性能的影响
Table 2 Effects of arsenic contamination in feed on performance of laying hens |
由表3可知，与对照组相比，T1、T2和T3组第4周蛋壳强度分别降低了27.32%、17.86%和15.48%(P＜0.05)，除T3组第4周蛋白高度较对照组降低了17.33%(P＜0.05)外，其余各试验组蛋白高度、哈夫单位和蛋壳厚度均与对照组差异不显著(P＞0.05)。第4周和第8周蛋黄颜色评分均随饲粮中砷含量的增加而下降，但差异不显著(P＞0.05)。
| 表3 饲料砷污染对蛋鸡蛋品质的影响
Table 3 Effects of arsenic contamination in feed on egg quality of laying hens
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由表4可知，除T3组血清巯基含量显著低于对照组(P＜0.05)外，各组间T-SOD、GSH-Px、CAT活性，T-AOC和MDA含量差异均不显著(P＞0.05)，但T-SOD、GSH-Px活性和T-AOC有随饲粮中砷含量增加而降低的趋势，而MDA含量有随饲粮中砷含量增加而增加的趋势。
| 表4 饲料砷污染对蛋鸡血清抗氧化指标的影响
Table 4 Effects of arsenic contamination in feed on antioxidant indices in serum of laying hens |
由表5可知，T3组肝脏T-SOD活性较对照组降低了11.44%(P＜0.05)。T2和T3组肝脏MDA含量与对照组相比，分别提高了49.86%和52.86%(P＜0.05)。各试验组肝脏GSH-Px活性均低于对照组，但差异不显著(P＞0.05)。
| 表5 饲料砷污染对蛋鸡肝脏和肾脏抗氧化指标的影响 Table 5 Effects of arsenic contamination in feed on antioxidant indices in liver and kidney of laying hens |
T1、T2和T3组肾脏T-SOD活性分别较对照组降低了17.26%、12.98%和11.73%(P＜0.05)。T1和T3组肾脏GSH-Px活性分别比对照组降低了16.49%和9.10%(P＜0.05)。各组肾脏MDA含量差异不显著(P＞0.05)。
Donoghue等[10]报道，洛克沙胂可降低蛋鸡的产蛋率和蛋重。Stanley等[11]研究发现，砷会降低雏鸭的孵化率和成年野鸭蛋重，使成年野鸭产蛋期延迟，蛋重降低，其原因可能是成年野鸭能够侦测到饲粮中的砷酸盐，从而减少采食量。Hermayer等[12]在蛋鸡饲料中添加100 mg/kg砷，蛋鸡表现为产蛋率降低。Aggarwal等[13]研究发现，砷能降低肉鸡体增重。Vodela等[14]报道，饮水中含砷降低了肉种鸡产蛋率和蛋重。本试验在8周的试验期内，与对照组相比，各试验组产蛋率、平均蛋重、平均日采食量和料蛋比均无显著差异，这与上述试验结果存在一定差异，这可能与模拟砷污染的添加量、砷的添加形式、动物的种类及环境因素不同有关。
蛋白高度、蛋壳强度、哈夫单位和蛋黄颜色等是评价蛋品质的重要指标。哈夫单位越大，蛋白高度越高，说明蛋白越黏稠，蛋品质越好[15]。在正常情况下，蛋黄颜色越深，蛋品质越好[16]。本试验结果表明，3个试验组的蛋白高度、蛋黄颜色和哈夫单位均低于对照组，但除了第4周时T3组蛋白高度较对照组显著降低外，其余指标均与对照组差异不显著，说明本试验模拟的砷污染程度未达到使这3项指标显著降低的水平。
衡量蛋壳质量有蛋壳厚度、蛋壳强度和蛋壳相对重等指标。蛋壳厚度在0.38~0.40 mm时，蛋壳的破损率能低达2%~3%[17]。本试验结果显示，砷对蛋壳质量的影响主要体现在降低蛋壳强度方面。在第4周时，T1、T2和T3组的蛋壳强度均显著低于对照组。第8周时，各试验组的蛋壳强度与对照组相比，差异均不显著，这可能是由于随着试验时间的增加，机体对砷的耐受力和适应性增强。研究表明，蛋壳质量与蛋壳中的钙、磷和维生素D3等含量密切相关，钙、磷和维生素D3含量过多或不足以及钙磷比例失调均可降低蛋壳厚度及强度[17]。维生素D3参与机体钙磷代谢，其前体是一种激素原，本身无活性，需在肝脏和肾脏中转变为具有活性的维生素D3[15, 18]。由于肝脏和肾脏是砷毒性作用的主要器官，本试验中造成蛋壳强度降低的原因之一可能是砷对肝肾功能造成损伤进而间接导致维生素D3在肝肾中的活化程度降低，具体的作用机制还有待进一步研究。目前国内外关于重金属对鸟类蛋壳质量的影响报道不一。有研究认为，产蛋时重金属会妨碍骨钙动员，从而损伤蛋壳结构并影响蛋壳形成[19, 20]。Eeva等[21]发现重金属会使斑姬鹟的蛋壳变薄，蛋壳表面结构更加粗糙，渗透性增强。Stanley等[8]也报道饲粮中的砷会使成年野鸭蛋壳变薄。而Dauwe等[22]却发现重金属对蓝冠山雀的蛋壳厚度没有显著影响。本试验结果显示，砷污染对蛋壳厚度无显著影响，这与Dauwe等[22]的报道相符，但与Stanley等[11]和Eeva等[21]的报道不符。这可能与动物种类、环境条件、试验材料等不同有关。
巯基是一个具有还原性的基团，是保护细胞的一个要素。三价砷离子与巯基结合，降低了巯基的含量，继而影响巯基依赖酶系及其他含巯基物质的活性[23, 24]。T-SOD能把超氧阴离子自由基(O-2·)转化为过氧化氢，GSH-Px能将有害的过氧化物还原成无害的羟基化合物，并促进过氧化氢分解。肖静等[25]研究发现，地方性砷中毒患者与对照组相比，血清SOD、GSH-Px活性明显降低，而MDA含量明显增加。刘开泰等[26]在对大鼠进行染毒试验时，检测出砷污染大鼠的肝脏SOD和GSH-Px等活性均明显低于对照组。本试验结果表明，T3组血清巯基含量和肝脏T-SOD活性显著低于对照组。T1、T2和T3组肾脏T-SOD活性均显著低于对照组，且T1和T3组肾脏GSH-Px活性也显著降低。这与上述报道基本一致。
T-AOC是反映机体综合抗氧化能力的有效指标[27]。普遍认为，脂质过氧化是造成机体损伤的主要原因。脂质过氧化物是自由基攻击不饱和脂肪酸并发生过氧化作用而形成的[14]。MDA是脂质过氧化物产物之一，其含量可以间接反映脂质过氧化损伤程度[28]。有报道指出砷会引起脂质过氧化反应，增加自由基，降低T-AOC[29, 30, 31]。Wu等[32]报道，血浆抗氧化能力随着全血中砷含量的升高而降低，推测摄入被砷污染的井水会降低人的血浆T-AOC。罗鹏等[33]通过对小鼠的灌胃染毒(三氧化二砷)，发现T-AOC随砷添加量的增加而降低，而MDA含量则显著升高。本试验显示砷显著提高肝脏MDA含量，并呈现出剂量-效应关系。血清和肾脏中MDA含量也有随饲粮中砷含量升高而升高的趋势，这与肖静等[25]和罗鹏等[33]的报道一致。由此可见，砷污染可导致蛋鸡脂质过氧化物MDA含量增多，可能对机体产生损伤。
饲料中砷污染可导致蛋品质降低，诱导脂质过氧化反应，降低蛋鸡抗氧化能力。
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