飼料中有機(jī)胂添加劑的作用和危害

任　傲，張　彬（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，長(zhǎng)沙　410128）

飼料中有機(jī)胂添加劑的作用和危害

任傲，張彬*
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，長(zhǎng)沙410128）

摘要：砷作為動(dòng)物生命活動(dòng)的必需元素，常在動(dòng)物生產(chǎn)中用做添加劑。由于不合理的使用，大量的砷被排放到環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，且對(duì)人體和動(dòng)物健康產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。文章主要對(duì)有機(jī)胂添加劑的作用和危害進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：有機(jī)胂；生理功能；環(huán)境污染；危害

砷元素具有重要的生理功能，如促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成、殺滅寄生蟲、抑制病原微生物、提高生長(zhǎng)率和改進(jìn)飼料利用率等[ 1 ]。有機(jī)胂制劑作為飼料添加劑，在世界范圍內(nèi)被廣泛用于畜禽促生長(zhǎng)，已在畜禽養(yǎng)殖業(yè)取得相當(dāng)好的經(jīng)濟(jì)效益。1907年，有機(jī)胂問世以后，便被廣泛用于獸醫(yī)臨床的治療和飼料添加劑。有機(jī)胂制劑作為動(dòng)物飼料添加劑，其主要作用是抗病原微生物和促生長(zhǎng)。一般認(rèn)為，元素砷幾乎無毒，而砷氧化物及其鹽類絕大部分屬于劇毒類化合物，無機(jī)砷毒性大幅高于有機(jī)胂[ 2 ]。有機(jī)胂相比無機(jī)砷雖然毒性小很多，但大部分經(jīng)糞尿排出體外，在環(huán)境中會(huì)轉(zhuǎn)化為無機(jī)砷，嚴(yán)重污染環(huán)境，對(duì)動(dòng)物及人體健康造成巨大威脅。國(guó)家環(huán)?？偩钟?008年將有機(jī)胂飼料添加劑納入第一批“高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”產(chǎn)品名錄中[ 3 ]。

1　有機(jī)胂添加劑的種類及其作用

1.1飼料中主要添加種類

國(guó)內(nèi)外使用的有機(jī)胂飼料添加劑種類包括硝羥苯胂酸（洛克沙胂）、對(duì)氨基苯胂酸（阿散酸）、硝苯胂酸、卡巴胂和保地諾，目前最主要且應(yīng)用廣泛的兩種為洛克沙胂和阿散酸[ 4 ]。對(duì)氨基苯砷酸及其鈉鹽（阿散酸）分子式為C6H6AsNO3，相對(duì)分子質(zhì)量為217.06。洛克沙胂，化學(xué)名稱3-硝基-4-羥基苯胂酸，分子式為C6H6AsNO6，相對(duì)分子質(zhì)量為263. 04[ 5 ]。

1.2有機(jī)胂制劑的作用

1.2.1促進(jìn)生長(zhǎng)，改善料肉比

砷在體內(nèi)具有還原和氧化雙重作用，影響物質(zhì)代謝，尤其是與體內(nèi)氧化酶的巰基相互作用，減弱異化，增強(qiáng)同化作用，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。樊哲炎等用有機(jī)胂制劑（洛克沙胂和阿散酸）對(duì)4周齡斷奶仔豬進(jìn)行生長(zhǎng)性能試驗(yàn)，研究表明，添加洛克沙胂50 mg·kg-1和阿散酸100 mg·kg-1均能提高仔豬生產(chǎn)性能，日增重、飼料轉(zhuǎn)化率和經(jīng)濟(jì)效益也有提高[ 6 ]。龍麗等發(fā)現(xiàn)，在仔豬日糧中分別添加洛克沙胂55 mg·kg-1和阿散酸100 mg·kg-1，與對(duì)照組相比平均日增重分別提高了13.4%、10.6%，料肉比降低了13.3%、11.3%[ 7 ]。

1.2.2殺滅寄生蟲，抑制病原微生物，提高機(jī)體免疫力

有機(jī)胂制劑能與腸道寄生蟲、血原蟲等寄生蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)的-SH基結(jié)合，通過形成共價(jià)鍵影響蟲體的生長(zhǎng)代謝而發(fā)揮驅(qū)殺作用。有機(jī)胂制劑具有較廣泛的抗菌譜，可殺死腸道中多種有害菌和致病菌，使腸壁變薄，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。而且有機(jī)胂能夠治療和防治豬的下痢、腹瀉，預(yù)防雞的球蟲病、霉形體菌和大腸桿菌病的產(chǎn)生[ 8 ]。曹愛智等利用阿散酸連續(xù)飼喂海蘭褐蛋公雛雞70 d，結(jié)果表明，雛雞日糧中添加阿散酸200 mg·kg-1能夠極顯著提高血清溶菌酶含量、碳粒廓清指數(shù)、免疫器官指數(shù)、新城疫抗體水平和血清球蛋白含量（P<0.01），說明日糧中添加阿散酸200 mg·kg-1能夠提高雛雞的免疫力[ 9 ]。

1.2.3其他作用

何萬領(lǐng)等向小鼠日糧中分別添加洛克沙胂制劑0、40、80 mg·kg-1，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，添加洛克沙胂40 mg·kg-1組小鼠鐵的表觀吸收率提高了14.57%，肝臟、腎臟、脾臟、小腸和腿肌鐵含量顯著升高（P<0.05）；添加洛克沙胂80 mg·kg-1組鐵的表觀吸收率降低了14.93%，肝臟、腎臟、脾臟、小腸和腿肌鐵含量顯著降低（P<0.05）；結(jié)果表明添加洛克沙胂40 mg·kg-1可以促進(jìn)鐵的吸收，添加洛克沙胂80 mg·kg-1會(huì)抑制鐵的吸收[10]。此外，高級(jí)動(dòng)物體內(nèi)砷膽堿能夠替代磷膽堿的功能，能夠抵抗缺乏膽堿所引起的家禽骨短粗??；砷可以調(diào)節(jié)精氨酸的代謝；砷能夠刺激造血器官，促進(jìn)血紅蛋白的形成和鐵的利用，促進(jìn)微循環(huán)的改善[11]；有機(jī)胂制劑能使毛細(xì)血管擴(kuò)張，改善皮膚營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)血紅蛋白合成，使動(dòng)物表現(xiàn)出皮紅毛亮的外觀[12]；有機(jī)胂制劑還是某些酶的激活劑或抑制劑，能夠促進(jìn)骨髓的造血功能，能對(duì)抗硒中毒、頡頏汞、鉛等金屬的毒性。日糧中缺砷會(huì)導(dǎo)致山羊受孕率下降、流產(chǎn)率升高，大鼠缺砷生長(zhǎng)緩慢、毛色雜亂發(fā)黃、細(xì)胞膜滲透性升高，豬、雞幼年缺砷則生長(zhǎng)減慢[13]。

2　有機(jī)胂制劑的使用現(xiàn)狀

美國(guó)藥品與食品管理局（FDA）于1964年允許有機(jī)胂制劑應(yīng)用于雞飼料[12]。1975年，Nielson等證明砷是一種動(dòng)物所必需的微量元素，有機(jī)胂制劑的應(yīng)用更加廣泛[14]。1983年，美國(guó)正式批準(zhǔn)有機(jī)胂制劑作為豬、雞的促生長(zhǎng)劑。我國(guó)農(nóng)業(yè)部于1993年在《飼料藥物添加劑使用規(guī)范》中批準(zhǔn)阿散酸使用于養(yǎng)豬和養(yǎng)雞業(yè)，1996年于《飼料藥物添加劑使用規(guī)范》批準(zhǔn)洛克沙胂的使用[12]。

有機(jī)胂在動(dòng)物生產(chǎn)中有重要的作用，但由于其殘留會(huì)帶來一定環(huán)境污染，所以對(duì)于有機(jī)胂添加劑的使用范圍有明確規(guī)定。美國(guó)藥品與食品管理局規(guī)定，當(dāng)以提高飼料轉(zhuǎn)化率、增重、改善皮膚營(yíng)養(yǎng)為目的時(shí)，阿散酸的使用量限制為50~100 mg·kg-1，洛克沙胂為25~75 mg·kg-1；而在雞的日糧中，阿散酸的使用量限制為50~100 mg·kg-1，洛克沙胂為25~ 50 mg·kg-1[12]。美國(guó)每年消費(fèi)的有機(jī)胂約在400 t[ 9 ]。英國(guó)獸藥典至今仍收載有機(jī)胂品種，阿根廷、西班牙、芬蘭、匈牙利等國(guó)的商品性有機(jī)胂飼料添加劑品種也很多，目前我國(guó)生產(chǎn)的有機(jī)胂產(chǎn)品如阿散酸和洛克沙胂兩種有機(jī)胂制劑每年在中國(guó)的消費(fèi)量約2 000 t，主要用作豬飼料、肉雞飼料、反芻動(dòng)物飼料的添加劑使用[1]。

我國(guó)農(nóng)業(yè)部168號(hào)公告《飼料藥物添加劑使用規(guī)范》中規(guī)定阿散酸在豬、雞配合飼料中添加量為100 mg·kg-1，洛克沙胂為50 mg·kg-1；添加有機(jī)胂制劑的豬、家禽配合飼料中總砷按添加比例折算后應(yīng)低于相應(yīng)豬、家禽配合飼料的允許量；GB 13078-2001飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定砷的允許量<20 mg·kg-1，豬、家禽濃縮飼料中砷的允許量≤10.0 mg·kg-1，牛、羊精料補(bǔ)充料中砷的允許量≤10.0 mg·kg-1。但實(shí)際畜、禽飼料中有機(jī)胂添加量都超過規(guī)定添加量，大部分豬濃縮飼料中氨苯胂酸添加量達(dá)到300 mg·kg-1，洛克沙胂添加量達(dá)到200 mg·kg-1[15]。此外，有機(jī)胂添加劑的休藥期為5 d，產(chǎn)蛋期禁用，蛋類、畜禽肉類中無機(jī)砷最高殘留限量為0.05 mg·kg-1，奶粉中無機(jī)砷最高殘留限量為0.25 mg·kg-1[16]。

3　有機(jī)胂添加劑殘留

飼料中有機(jī)胂添加劑含量為1~4.5 mg·kg-1時(shí)，即可滿足大多數(shù)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要，且動(dòng)物對(duì)砷有一個(gè)耐受限度，牛、豬、雞耐受量分別為5、1 000、200~500 mg·kg-1[17]。動(dòng)物對(duì)砷的吸收量很少，當(dāng)有機(jī)胂制劑的含量超過耐受量時(shí)，絕大部分以原形隨糞便和尿液排出體外，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[18]。據(jù)世界衛(wèi)生組織公布，目前全球至少有5 000萬人口正面臨著地方性砷中毒的威脅，其中大多數(shù)為亞洲國(guó)家，而中國(guó)正是受砷毒危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。澳大利亞、孟加拉國(guó)、印度、中國(guó)、日本、美國(guó)等多個(gè)國(guó)家已經(jīng)有關(guān)于地下水、地表水、土壤受砷污染的報(bào)道[19]。

3.1對(duì)土壤的污染

我國(guó)有大面積的土壤受到砷污染，首先因砷中毒而患病的報(bào)道就來自我國(guó)湖南省、四川省、貴州省、廣西壯族自治區(qū)等，其中廣西壯族自治區(qū)和湖南省的污染面積已經(jīng)達(dá)到上千平方千米[20]。砷在土壤中的轉(zhuǎn)化是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，在土壤中能夠殘留1 000~3 000年，這嚴(yán)重影響了耕地使用和糧食安全[21]。有研究表明，有機(jī)胂添加劑排出體外后有70%~80%為其原形，在土壤中會(huì)與微生物和礦物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，例如堆肥后產(chǎn)生甲基胂酸、二甲基胂酸、苯胂酸等不同的無機(jī)砷化合物[15]。根據(jù)美國(guó)FDA規(guī)定的有機(jī)胂添加劑使用量，一個(gè)10 000頭豬的豬場(chǎng)連續(xù)使用含砷飼料，5~8年內(nèi)將向周圍環(huán)境中排放砷1 t，16年后土壤中的含砷量將翻1倍[22]。李銀生等對(duì)兩個(gè)長(zhǎng)期使用洛克沙胂的養(yǎng)豬場(chǎng)周圍土壤含砷量和蚯蚓體內(nèi)含砷量及幾種酶活性進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，豬場(chǎng)周圍的土壤存在砷污染，土壤中蚯蚓體內(nèi)砷富集且酶活性發(fā)生改變，而且在離豬場(chǎng)約1 km處，土壤中砷的濃度比正常土壤高89%[23]。王付民等對(duì)廣東省15個(gè)長(zhǎng)期使用阿散酸的大型豬場(chǎng)周圍及農(nóng)田土壤進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，豬場(chǎng)排污口200~500 m處的土壤中砷含量高于正常土壤中砷含量；長(zhǎng)期以豬糞為肥料的甘薯地土壤中砷含量為25.83~ 55.54 mg·kg-1，遠(yuǎn)高于自然界土壤中正常砷含量（15 mg·kg-1）；甘薯根內(nèi)總砷含量遠(yuǎn)超過國(guó)家規(guī)定最高限量（0.5 mg·kg-1），達(dá)到最高檢出限的300%~ 600%；而且甘薯中各組織的砷含量與土壤中的砷含量成正比[24]。

3.2對(duì)地下水質(zhì)的污染

地下水砷污染的來源主要分為人為來源和天然來源[25]。人為來源主要指人為的活動(dòng)造成的地下水含砷量增加，比如砷礦的開采、含砷農(nóng)藥的使用等；天然來源主要指天然含砷礦物質(zhì)在自然環(huán)境下將砷釋放到環(huán)境中[26]。地下水砷污染的形成機(jī)制主要包括磷酸根與砷的競(jìng)爭(zhēng)吸附機(jī)制、碳酸鹽取代砷機(jī)制、As（5價(jià)）還原機(jī)制、硫化物氧化機(jī)制、鐵氧化物的還原溶解機(jī)制（包括Fe和As）的還原作用、有機(jī)碳的作用以及微生物的作用[27]。砷進(jìn)入地下水會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重的污染，地下水里的砷會(huì)通過飲水和食物等途徑進(jìn)入人體，在人體內(nèi)積累到一定量時(shí)會(huì)對(duì)人體的健康造成危害。因此，世界衛(wèi)生組織、美國(guó)、日本、歐盟等先后將飲用水中砷的安全標(biāo)準(zhǔn)定為10 μg·L-1，2008年7月我國(guó)新頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》將砷的安全標(biāo)準(zhǔn)由50 μg·L-1降到10 μg·L-1[28]。

我國(guó)地下水砷污染現(xiàn)狀不容樂觀，目前有1 960萬人口用水遭到砷污染[28]。有研究表明，飲用水中砷濃度為0.12 μg·L-1時(shí)，10年后砷中毒發(fā)病率為1.43%；飲用水中砷濃度為0.6 μg·L-1時(shí)，中毒的最短潛伏期為半年，10年后發(fā)病率為47.18%[29]。羅艷麗等利用網(wǎng)格采樣法對(duì)新疆奎屯123團(tuán)土壤及地下水中砷含量狀況進(jìn)行調(diào)查分析，研究發(fā)現(xiàn)土壤中砷的含量為8.36～39.63mg·kg-1，平均值為16.67 mg·kg-1，高于我國(guó)的平均水平；自流井中水體含砷濃度范圍在0.07~0.83 mg·kg-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10 μg·L-1的安全標(biāo)準(zhǔn)[30]。劉春華等采集黃河下游魯北平原1092地下水樣，進(jìn)行無機(jī)分析和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)整個(gè)地區(qū)26.65%的樣品含砷量超過飲用水標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)區(qū)域的面積占整個(gè)區(qū)域面積的17.3%，約7%的地下水污染由人類活動(dòng)造成，其中12%砷污染源來自養(yǎng)殖場(chǎng)砷排放[31]。段艷華等對(duì)江漢平原高砷地下水監(jiān)測(cè)場(chǎng)39個(gè)地下水樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有87%監(jiān)測(cè)場(chǎng)井水樣總砷濃度超過了WHO飲用水標(biāo)準(zhǔn)限定值，大部分水樣總砷濃度在10~100 μg·L-1，最大值達(dá)到1 072 μg·L-1，10、25、50 m 3種不同深度的監(jiān)測(cè)井中，25 m深的井水中含砷濃度最高[32]。

4　有機(jī)胂對(duì)人體與動(dòng)物健康的危害

砷是人與動(dòng)物必需的元素，適量的攝入對(duì)人與動(dòng)物具有一定的益處，但是過量攝入會(huì)造成砷中毒，甚至導(dǎo)致死亡[33]。

4.1對(duì)人體的危害

長(zhǎng)期接觸含砷化合物會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒副作用，無機(jī)砷被人體吸收會(huì)引起周圍神經(jīng)系統(tǒng)障礙、造血機(jī)能受阻、肝臟腫大、色素過度沉積，有機(jī)胂會(huì)造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)[16]。飲食中長(zhǎng)期含砷會(huì)引起：皮膚變暗，手掌、足底、軀體上出現(xiàn)“雞眼”，最終可能發(fā)展成皮膚癌；心肌去極化、心律失常、缺血性心臟病、高血壓、血管壁增厚和血栓；鼻腔和咽喉黏膜受到刺激，導(dǎo)致咽喉炎、支氣管炎和鼻炎；周圍神經(jīng)病變；增加肝臟、肺、膀胱、腎、前列腺等部位發(fā)生癌變的危險(xiǎn)[19]。

4.2對(duì)畜禽類的危害

砷的藥理作用跟毒理作用基本相同，既能殺死病菌和寄生蟲，同樣也會(huì)對(duì)宿主產(chǎn)生毒害作用[34]。在動(dòng)物飼料中添加有機(jī)胂添加劑雖然不會(huì)產(chǎn)生急性中毒，但是如果長(zhǎng)期或者過量使用則會(huì)對(duì)動(dòng)物的組織和器官產(chǎn)生毒副作用[16]。禽類急性砷中毒常見的癥狀為翅下垂、羽毛蓬亂、食欲廢絕、張口流涎、吐出臭水、口黏膜紅腫、排水樣糞并帶血、有蒜臭味，有的未出現(xiàn)癥狀便死亡；豬發(fā)生砷中毒初期會(huì)出現(xiàn)食欲廢絕、流涎、嘔吐、肚腹脹滿、劇烈疼痛、不安、腹瀉、糞中帶血、氣味惡臭或有偽膜等癥狀[35]。陳建國(guó)等對(duì)砷中毒仔豬的研究發(fā)現(xiàn)，死豬表皮有一定程度的淤血，耳葉呈現(xiàn)青紫色，腹部也有紫紅色斑點(diǎn)[36]。

5　展望

近年來，我國(guó)畜牧業(yè)迅速發(fā)展，砷作為飼料添加劑的使用很不規(guī)范，生產(chǎn)商家一味的追求經(jīng)濟(jì)效益而忽視了環(huán)境保護(hù)，大量的砷被排放到環(huán)境中，對(duì)土壤和地下水造成了嚴(yán)重的污染[37]。環(huán)境中的砷通過食物鏈和飲水積累到人體內(nèi)，對(duì)人類健康產(chǎn)生了巨大的威脅。因此，在發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)的同時(shí)，也應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，合理使用砷添加劑，保護(hù)生存環(huán)境和自身健康[38]。

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前沿科技摘編

The Functions and Damages of Organic Arsenic in Feed

REN Ao, ZHANG Bin*
（College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China）

Abstract:As an essential element for animal life, arsenic often used as an additive. However, the unreason?able use of arsenic resulted in high levels of arsenic released into the environment, which bring serious environment pollution and serious harm to human's and animal's health. In this paper, the function and harm of organic arsines additives were reviewed.

Key words:organic arsenic; physiological function; environmental pollution; harm

*通訊作者：教授，博士生導(dǎo)師，E-mail: zhb8236@126.com。

作者簡(jiǎn)介：任傲（1992-），男，湖南岳陽人，碩士研究生，研究方向?yàn)榉雌c動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)。

收稿日期：2015-05-08

中圖分類號(hào)：S859.79；S816.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0084（2015）07-0036-05