, HUANG Xuanyang, ZHANG Keying, DING Xuemei, ZENG Qiufeng, BAI Shiping, LUO Yuheng, WANG Jianping
重金属一般是指密度大于4.5 g/cm3的金属，目前已知的重金属元素有45种，如砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)和汞(Hg)等，重金属污染物在低含量时就可能损伤动物机体，当其随饲粮进入家禽体内后一般不会被分解，而是在家禽的某些器官(如肝脏和肾脏等)中沉积，可与低分子量含琉基的酶结合从而引起家禽的慢性中毒，量大时则可导致急性中毒，甚至死亡。其在禽料和家禽环境中长期残留，并且会在食物链中积累[1]给动物健康及畜产品安全造成危害。微量元素的生物学效价较低在1%~10%之间[2, 3]，且在配合饲料生产过程中常常忽视原料本身含量，所以生产上微量元素超量添加的现象普遍存在，大量的重金属元素由于无法被家禽吸收利用而随粪便排入到外界环境，进而对土壤、水源、农作物等造成污染。
铜(Cu)和锌(Zn)被认为是动物生存和生产必需的，动物对其有较大的耐受量，且有一定的促生长和维持健康作用。因此，在家禽饲料生产中Cu、Zn常被超量添加，国内相关调查显示，禽畜粪便最普遍超标的重金属为Cu、Zn[4, 5]。虽然其他重金属如钒(V)、铬(Cr)、Pb、As等无额外添加，但可随饲料原料的污染和加工设备的污染带入到配合饲料中，从而蓄积在畜产品和环境中，给禽类和人类造成危害。Nachman[6]在2013年对美国市场鸡肉中As含量进行调查发现其含量较高。此外，饲料级磷酸盐中重金属含量较高，如Cr和V。Miles等[7]发现，饲料级磷酸钙盐按1.5%添加，在饲粮中可引入4.8 mg/kg的V，接近《Mineral Tolerance of Animals》中鸡最大耐受量5 mg/kg。为了防止重金属在饲料中的滥用和鸡蛋中过量残留，我国卫生部的《饲料、饲料添加剂卫生指标》(GB 13078—2001)[8]和《鲜蛋卫生标准》(GB 2748—2003)[9]对一些常见的重金属元素添加剂量进行了明确规定，但其中只包含As、Pb、Cd、Hg、Cr这5种重金属，并未涉及其他重金属。因此本试验对四川省蛋鸡配合饲料及鸡蛋中重金属含量进行了调查，评估四川省蛋鸡配合饲料和鸡蛋中重金属污染现状，为我国饲料中重金属限量标准的修订提供参考。
1 材料与方法 1.1 样品采集配合饲料样品来自于四川省内的14个饲料公司和4个养殖场，收集了11个育雏育成期(1~16周龄)、6个产蛋前期(16~24周龄或产蛋率在5%~85%之间)和18个产蛋高峰期(24~60周龄或产蛋率在90%以上)的蛋鸡配合饲料，严格按照《饲料采样》(GB/T 14699.1—2005)[10]标准进行采样，每种配合饲料收集500 g置于-20 ℃保存待测；11种品牌的鸡蛋样品来自于养殖场和超市，每种鸡蛋采集24枚置于4 ℃保存待测。
 | 表1 样品名称与种类 Table 1 Names and types of samples |
饲料和鸡蛋中重金属含量采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的方法进行测定，具体方法如下。饲料样品粉碎后过40目，蛋清和蛋黄分离后分别置于烘箱中65 ℃烘至恒重，混匀分别取各自样品0.5 g样品加入3 mL硝酸(65%的优级纯硝酸)2 mL双氧水，用微波消解仪进行消化后，定溶至25 mL，然后用ICP-MS采用半定量的方法进行重金属锰(Mn)、Cu、Zn、V、Cr、钴(Co)、镍(Ni)、As、硒(Se)、钼(Mo)、Cd、Hg和Pb含量的测定。
1.3 仪器美国Millipore超纯水制备仪、微波消解仪、电子天平、美国Agilent 7500a ICP-MS质谱仪[用外标物：10-12 g/L锂(Li)、钇(Y)、铈(Ce)、铊(Tl)和Co的2%硝酸(HNO3)的调节液对仪器灵敏度(Li、Y和Tl)，氧化物水平(CeO/Ce)和双电荷(Ce+2/Ce)进行优化，以满足对金属元素的测定要求]。
1.4 统计分析采用SAS 9.2软件的一般线性模型对数据进行方差分析，不同时期的配合饲料用Duncan氏法进行多重比较，以P＜0.05作为差异显著性判断标准，结果均以平均值±标准差表示。
2 结 果 2.1 蛋鸡配合饲料中重金属含量由表2可知，产蛋高峰期配合饲料中重金属含量由高到低依次为Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>V>Pb>Mo>Co>Se>As>Cd>Hg。不同厂家的产蛋高峰期配合饲料重金属含量不同，有2个厂家产蛋高峰期配合饲料中的Cr含量超过了《饲料卫生标准》(10 mg/kg)，其最大检出值为15.00 mg/kg，超标率为11.1%。本次抽样配合饲料中As、Cd、Hg、Pb含量均未超过我国《饲料卫生标准》，产蛋高峰期配合饲料中的V含量为1.74 mg/kg，最高检测值 为5.2 mg/kg,超过了美国《Mineral Tolerance of Animals》中蛋鸡对V的最大耐受剂量(5 mg/kg)，超标率为5.6%。饲料中Cu、Zn含量的差异较小，Mn含量差异较大(SEM 为11.20 mg/kg)。
| 表2 蛋鸡产蛋高峰期配合饲料中重金属含量 Table 2 Heavy metal contents in compound feed of laying peak period |
由表3可知,育雏育成期配合饲料中Pb含量为2.97 mg/kg，最大检出值为13.40 mg/kg，按不同标准其超标率不同，按我国《饲料卫生标准》(5 mg/kg)其超标率为18.2%，按美国《Mineral Tolerance of Animals》中鸡的最高耐受剂量(10 mg/kg)计算其超标率为9.1%，其他元素暂未发现有超标，但个别饲料中的V、Cr、Se含量较高，最大检出值可达3.00、6.40、1.94 mg/kg。蛋鸡育雏育成期配合饲料中重金属含量大小依次为Zn>Mn>Cu>Cr>Pb>Ni>V>Mo>Co>Se>As>Cd>Hg。
| 表3 蛋鸡育雏育成期配合饲料中重金属含量 Table 3 Heavy metals contents in compound feed of brood incubation period |
由表4可知，产蛋前期配合饲料中的Cr、As、Cd、Hg、Pb含量均未超过我国《饲料卫生标准》；其重金属含量由大到小依次为Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>V>Se>Co>Pb>Mo>As>Cd>Hg。
| 表4 产蛋前期配合饲料中重金属含量 Table 4 Heavy metals contents in compound feed of pre-peak laying period |
由表5可知，产蛋高峰期的配合饲料中Mn、V、Cr、Ni、Cd含量均高于产蛋前期和育雏育成期，分别为72.60 mg/kg、1.74 mg/kg、5.61 mg/kg、2.03 mg/kg、75.60 μg/kg，但差异不显著(P>0.05)，只有Cr和Cd含量的在不同时期饲料中有差异显著的趋势(P＜0.10)。产蛋前期的Se和Co含量最高，分别为0.74、0.53 mg/kg，但与其他时期差异不显著 (P>0.05)；育雏育成期配合饲料中Cu、As、Pb和Hg含量最高，分别为10.36 mg/kg、0.27 mg/kg、2.97 mg/kg、2.44 μg/kg,但与其他时期差异均不显著(P>0.05)，Pb含量有高于其他2个时期的趋势(P＜0.10)。
| 表5 3个时期配合饲料中重金属含量比较 Table 5 Comparision heavy metals contents in compound feed of the three periods |
由表6可知,蛋黄干物质中Zn含量最高，平均值为18.66 mg/kg，其范围在ND～48.33 mg/kg之间；Hg含量最低，平均值为7.59 μg/kg,其范围在ND～10.75 μg/kg。蛋清中Zn含量最高，平均 值为39.27 mg/kg，含量范围为0.39～47.29 mg/kg。 全蛋干物质中Zn含量最高，其含量范围在6.61～46.28 mg/kg，平均值为25.50 mg/kg；Hg含量最低，平均值为7.70 μg/kg，范围为2.32～10.32 μg/kg。蛋清干物质中检测的13种重金属均高于蛋黄干物质的。
| 表6 鸡蛋干物质中重金属的分布情况 Table 6 Heavy metals distribution in egg dry matter |
由表7可知,除Mn外，鲜蛋蛋黄中其他12种重金属含量均高于蛋清,这与表6中鸡蛋干物质中的含量规律不同，主要是因为蛋清中水分含量较大。全蛋中的As、Cd、Hg、Pb含量分别14.02 μg/kg、13.58 μg/kg、1.93 μg/kg、0.08 mg/kg，均未超过我国的《鲜蛋卫生标准》和 《食品安全国家标准 食品中污染物限量》 (50 μg/kg、50 μg/kg、50 μg/kg、0.2 mg/kg)；其含量由多到少依次为Zn>Mn>Cu>Se>Cr>Ni>Pb>Mo>V>Co>As>Cd>Hg，其中V含量较高，平均值为41.57 μg/kg，最高检出值为191.69 μg/kg，但《鲜蛋卫生标准》和《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中并没有相关限量。
| 表7 鲜鸡蛋中重金属的分布情况 Table 7 The distribution of heavy metals in fresh egg1) |
家禽配合饲料中的重金属来源比较广泛，工业“三废”的排放，矿物地区中土壤水源重金属含量较高，农业生产中农药、化肥的滥用和田地浇灌使用被污染的水等都能够导致土壤的污染，均可导致植物性原料的污染，从而进一步富集到一些动物性原料中。饲料加工过程机械、器皿的使用不当,也是饲料中重金属的一个主要来源[11]。此外，随着一些动物必需重金属元素(如Cu、Zn等)在饲料中的超量添加，通过饮食的方式进入动物机体，造成毒性[12]。
本试验研究发现蛋鸡产蛋高峰期配合饲料中Cr含量较高，其超标率为11.1%，无机Cr的生物利用率约为1%，Cr过量会对家禽产生危害。研究发现在肉鸡饲喂1 500 mg/kg的Cr(硫酸铬)可以显著降低体增重[13]，蛋鸡饲粮中添加50 mg Cr/kg虽然不能影响蛋鸡的生产性能，但可以降低肝细胞色素P-450依赖的单加氧酶的活性，从而影响蛋鸡寿命[3]。此外，Andersond等[14]在火鸡饲粮中添加25和100 mg/kg氯化铬后，发现蛋黄Cr含量随着饲料中的Cr含量呈线性增加，蛋白中Cr含量影响较小，蛋黄Cr含量在湿重和干重时，分别是蛋白的10倍和2.3倍，且消除时间较快。饲料级磷酸盐是饲料Cr的主要来源，饲料级磷酸二氢钙和脱氟磷酸盐的平均Cr含量分别为83和110 mg/kg[15]。
育雏育成期配合饲料中还发现了Pb含量超标的现象，参照我国《饲料卫生标准》超标率为18.2%，参照美国《Mineral Tolerance of Animals》中鸡的耐受剂量，超标率为9.1%，超标率较高。Pb含量超标会对家禽乃至畜产品产生严重的影响。饲料中Pb污染可以降低海兰褐蛋鸡的蛋品质和抗氧化能力，影响血清和肝脏脂肪酸组成[16]，及血液葡萄糖含量[17]。饲粮中添加100 mg/kg 的Pb可以降低肉鸡活体重、胴体重、净膛新鲜胴体重[18]。Pb主要通过影响家禽神经系统、造血系统和消化系统，使家禽发生免疫功能障碍、神经系统损伤等急性和慢性病。产蛋鸡饮用1.3 mg/kg Cd、6. 7 mg/kg Pb的水，其体重、产蛋量、蛋重均显著降低，Pb在蛋黄和蛋壳残留量显著升高；然而，Pb在蛋白中残留量普遍较低，不受Pb处理的影响[19]。除有外源污染外植物性和动物性原料中的Pb含量较高[20]，饲料中大部分的Pb来自于矿物元素的添加，如饲料级的硫酸铜中的Pb含量较高可达640 mg/kg[21]。
另外，本调查中发现产蛋高峰期配合饲料中V含量平均值为1.74 mg/kg，最高检出值为5.2 mg/kg，超过了美国《Mineral Tolerance of Animals》中鸡对V的最高耐受剂量(5 mg/kg)，超标率为5.6%。前人的研究表明：饲料中3 mg/kg的V会降低鸡蛋的哈夫单位，影响鸡蛋品质[22]。25 mg/kg的V会降低小鸡的生长率、增加死亡数，30、40 mg/kg V的饲粮对蛋鸡长生[23]、肝脏和胰腺健康[24]产生严重的负面影响，主要是由于V5+是一种强氧化剂，具有较强的毒性。另外，过量的V也可以沉积在鸡蛋中，本文鲜蛋中V的含量较高，但《鲜蛋卫生标准》中无V限量，无法参考。饲料中的V主要来自磷酸盐，Sullivan等[15]测定了13个磷酸氢钙中的V，其含量范围为20～164 mg/kg，从磷酸钙盐引入饲粮中的V对动物存在潜在危害。此外，由于我国大部分地区缺Se，人们常常把Se认为成一种有利的金属元素，往往忽视了其过量也会对禽类产生副作用，育雏育成期配合饲料里Se含量超过5 mg/kg可以降低雏鸡体增重和饲料转换率[25]。1和3 mg/kg Se亚硒酸钠可以影响雏鸡生长[26]。《鸡饲养标准》[27]中产蛋高峰期蛋鸡的Se需要量为0.3 mg/kg，NRC(1994)中产蛋高峰期蛋鸡Se需要量为0.1 mg/kg，本试验发现，3个时期的配合饲料中的Se含量均较高，特别是产蛋前期和育雏育成期配合饲料中Se含量最高分别可达1.96和1.62 mg/kg，分别是我国《鸡饲养标准》的6.5倍和5.4倍，是NRC需要量的19.6倍和16.2倍，此外，富Se鸡蛋的兴起，也会导致蛋鸡配合饲料里Se添加过量，因此我国饲料中V和Se的污染应引起重视，其次《饲料卫生标准》和《鲜蛋卫生标准》对2种元素的限量也需完善。
《鸡饲养标准》中规定育雏育成期配合饲料中Mn和Zn的需要量均为40~60 mg/kg，Cu的需要量为6~8 mg/kg，而产蛋高峰期和产蛋前期鸡配合饲料中Mn、Zn、Cu的建议需要量分别为60、80、8 mg/kg。从本试验的结果来看，配合饲料中的Mn、Cu、Zn含量分别为7.4~220.0 mg/kg、1~20 mg/kg、13.8~98.0 mg/kg基本可以满足需要量且含量没有过高，但从其他一些报道来看通常存在着过量添加的现象，过量添加则可造成小鸡体重、肉鸡生长和饲料利用效率降低，扰乱肝功能[28]，饲喂1 000 mg/kg的Zn 4 d后,母鸡出现胰腺的损伤,禽类Zn中毒会出现精神沉郁、皮毛粗乱、拉稀，生长发育不良[29]。研究发现碱式氯化铜对肉鸡的最小毒性阈值为642 mg/kg；而碱式氯化锌的最小毒性阈值为1 720 mg/kg[30]。同时，禽类对Cu和Zn的利用率较低，过量的Cu和Zn会通过粪便和鸡蛋代谢出体外，给人类生活造成影响。此外，部分饲料原料中的Cu和Zn含量也较高，但常常被忽视。参考《2013年中国饲料及营养价值表》可发现向日葵饼粕中Cu含量较高可达45.6 mg/kg，玉米胚芽粕中的Zn含量较高可达126.6 mg/kg。
总体来讲，四川地区蛋鸡配合饲料和鸡蛋中的重金属含量随厂家的不同和品牌的不同含量差异大，其中Cr和Pb在部分饲料公司中超标严重；此外，具有潜在危险的重金属V在蛋鸡配合饲料中含量较高，且国内没有限量标准，应引起重视。
4 结 论① 参考我国《饲料卫生标准》，四川地区蛋鸡产蛋高峰期配合饲料中的Cr和育雏育成期配合饲料中的Pb含量超出我国限量标准，其超标率分别为11.1%和18.2%，Cd、Hg、Pb、As含量未发现超标。
② 参考美国《Mineral Tolerance of Animals》中蛋鸡的最高耐受剂量，四川地区产蛋高峰期配合饲料中的V及育雏育成期配合饲料中的Pb含量超出限量标准，其超标率分别为5.6%和9.1%，我国《饲料卫生标准》并未涉及V的标准限量，Cd、Hg、Pb、Cr、As含量均未发现超标。
③ 参考我国《鲜蛋卫生标准》和《食品安全国家标准 食品中污染物限量》，四川地区鸡蛋中的Pb、Hg、As、Cd、Cr含量未发现有重金属超标，但V含量较高，应给予重视。
| [1] | STUMMANN T C, HARENG L, BREMER S.Embryotoxicity hazard assessment of cadmium and arsenic compounds using embryonic stem cells[J]. Toxicology, 2008, 252(1/2/3):118-122. ( 1)
|
| [2] | DIETER M P, MATTHEWS H B, JEFFCOAT R A, et al.Comparison of lead bioavailability in F344 rats fed lead acetate, lead oxide, lead sulfide, or lead ore concentrate from Skagway, Alaska[J]. Journal of Toxicology and Environmental Health, 1993, 39(1):79-93. (1)
|
| [3] | GUERRA M C, RENZULLI C, ANTELLI A, et al.Effects of trivalent chromium on hepatic CYP-linked monooxygenases in laying hens[J]. Journal of Applied Toxicology, 2002, 22(3):161-165. (2)
|
| [4] | 姚丽贤, 李国良, 党志.集约化养殖禽畜粪中主要化学物质调查[J]. 应用生态学报, 2006, 17(10):1989-1992. (1)
|
| [5] | 候月卿, 沈玉君, 刘树庆.我国畜禽粪便重金属污染现状及其钝化措施研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2014(3):112-118. (1)
|
| [6] | NACHMAN K E, BARON P A, RABER G, et al.Roxarsone, inorganic arsenic, and other arsenic species in chicken:a U.S.-based market basket sample[J]. Environmental Health Perspectives, 2013, 121(7):818-824. (1)
|
| [7] | MILES R, HENRY P R.Effect of time and storage conditions on albumen quality of eggs from hens fed vanadium[J]. The Journal of Applied Poultry Research, 2004, 13(4):619-627. (1)
|
| [8] | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 13078-2001饲料卫生标准[S]. 北京:中国标准出版社, 2004. (1)
|
| [9] | 中华人民共和国卫生部, 中国国家标准化管理委员会.GB 2748-2003蛋卫生标准[S]. 北京:中国标准出版社, 2005. (1)
|
| [10] | 国家标准化管理委员会.GB/T 14699.1-2005饲料采样[S]. 北京:中国标准出版社, 2005. (1)
|
| [11] | 薛书民.饲料中重金属超标的危害[J]. 农业与技术, 2013(6):156-157. (1)
|
| [12] | JOMOVA K, VALKO M.Advances in metal-induced oxidative stress and human disease[J]. Toxicology, 2011, 283(2/3):65-87. (1)
|
| [13] | CHUNG K H, KANG M H, KIM C S, et al.The toxicity of trivalent chromium and its interaction with cobalt and zinc in the chick[J]. Korean Journal of Animal Sciences, 1983, 25:686-691. (1)
|
| [14] | 操继跃.铬对鸡体液免疫、繁殖性能的影响及口服铬剂后生物利用度、残留与毒性的研究[D]. 博士学位论文.武汉:华中农业大学, 2004. (1)
|
| [15] | SULLIVAN T W, DOUGLAS J H, GONZALEZ N J.Levels of various elements of concern in feed phosphates of domestic and foreign origin[J]. Poultry Science, 1994, 73(4):520-528. (2)
|
| [16] | KNOWLES S O, DONALDSON W E.Dietary modification of lead toxicity:effects on fatty acid and eicosanoid metabolism in chicks[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part C:Comparative Pharmacology, 1990, 95(1):99-104. (1)
|
| [17] | HOSSAIN M A, AKANDA M R, MOSTOFA M, et al.Therapeutic competence of dried garlic powder (Allium sativum) on biochemical parameters in lead (Pb) exposed broiler chickens[J]. Journal of Advanced Veterinary and Animal Research, 2014, 1(4):189-195. (1)
|
| [18] | HOSSAIN M A, MOSTOFA M, ALAM M N, et al.The Ameliorating effects of garlic (Allium sativum) against lead (Pb) intoxication on body weight, dressing percentages, feed consumption and feed conversion ratio in lead induced broiler chickens[J]. Bangladesh Journal of Veterinary Medicine, 2014, 12(1):1-7. (1)
|
| [19] | JENG S L, LEE S J, LIU Y F, et al.Effect of lead ingestion on concentrations of lead in tissues and eggs of laying Tsaiya ducks in Taiwan[J]. Poultry Science, 1997, 76(1):13-16. (1)
|
| [20] | CHIOU P W-S, CHEN K-L, YU B.Toxicity, tissue accumulation and residue in egg and excreta of copper in laying hens[J]. Animal Feed Science and Technology, 1997, 67(1):49-60. (1)
|
| [21] | MARÇAL W S, GASTE L, LIBONI M, et al.Concentration of lead in mineral salt mixtures used as supplements in cattle food[J]. Experimental and Toxicologic Pathology, 2001, 53(1):7-10. (1)
|
| [22] | SELL J L, DAVIS C Y, SCHEIDELER S E.Influence of cottonseed meal on vanadium toxicity and 48vanadium distribution in body tissues of laying hens[J]. Poultry Science, 1986, 65(1):138-146. (1)
|
| [23] | 王康平.日粮钒水平对雏鸡肠道形态及其微生物区系影响的研究[D]. 硕士学位论文.雅安:四川农业大学, 2012. (1)
|
| [24] | 刘晓东.高钒对雏鸡肝、肾影响的病理学研究[D]. 硕士学位论文.雅安:四川农业大学, 2011. (1)
|
| [25] | VANDERKOP P A, MACNEIL J D.The effect of sodium selenite supplementation on monensin-induced growth inhibition and residue accumulation in broiler chicks[J]. Veterinary and Human Toxicology, 1990, 32(1):1-5. (1)
|
| [26] | DAFALLA R, ADAM S E.Effects of various levels of dietary selenium on hybro-type chicks[J]. Veterinary and Human Toxicology, 1986, 28(2):105-108. (1)
|
| [27] | 中华人民共和国农业部.NY/T 33-2004鸡饲养标准[S]. 北京:中国农业出版社, 2004. (1)
|
| [28] | IQBAL R, MALIK F, AZIZ T, et al.The study of histopathological changes upon exposure to vinegerized copper sulphate in liver and kidney of broiler chick[J]. Middle-East Journal of Scientific Research, 2012, 12(1):36-41. (1)
|
| [29] | 杨自军, 程相朝, 王哲, 等.高锌日粮对鸡的急性毒性效应[J]. 河南农业科学, 1992(5):31-32. (1)
|
| [30] | PERSIA M E, BAKER D H, PARSONS C M.Tolerance for excess basic zinc chloride and basic copper chloride in chicks[J]. British Poultry Science, 2004, 45(5):672-676. (1)
|