概述飼料中重金屬鎘的危害與控制

潘春方，任延銘，關(guān)洪英，孫 丹，閆麗紅

（黑龍江省獸藥飼料監(jiān)察所，哈爾濱 150069）

隨著工業(yè)化的發(fā)展，人與自然之間的關(guān)系變得越來(lái)越微妙，環(huán)保意識(shí)的淡薄和采取環(huán)保措施的不當(dāng)，自然環(huán)境隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展而逐漸被破壞。有毒有害物質(zhì)被排放到自然界，在土壤和水源里富集，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遷移到農(nóng)作物中，繼而轉(zhuǎn)移到飼料中對(duì)飼料產(chǎn)生污染。飼料中重金屬的污染問(wèn)題已經(jīng)引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。綜合各方面研究情況，飼料中重金屬污染物主要是砷（As）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等。2016 年奧特奇公司對(duì)亞太地區(qū)飼料中重金屬進(jìn)行調(diào)查，采集1 375 個(gè)飼料樣品進(jìn)行重金屬檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，500 個(gè)完整飼料樣品中有20%的樣品重金屬含量超過(guò)歐盟允許的重金屬限值，100個(gè)豬飼料樣品中有38個(gè)含有重金屬，飼料中重金屬主要的污染物為Cd，并且2016 年的調(diào)查結(jié)果與前5 次的調(diào)查結(jié)果類似[1]。本文對(duì)飼料中鎘的危害與控制進(jìn)行論述，以期指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

1 Cd的分布概況

Cd 是一種過(guò)渡金屬元素，正常情況下純金屬元素Cd在自然界中是不存在的，Cd通常呈+2價(jià)氧化態(tài)，Cd 離子一般以與水結(jié)合的形式存在，也有與有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)絡(luò)合的存在方式。Cd 一般與礦物元素鋅（Zn）以半生的形式存在，并在一定程度上對(duì)礦物元素Zn和銅（Cu）存在有一定的影響。

Cd 的可溶形式具有在水中遷移的能力，而不溶的形式往往吸附到沉積物并固定化。Cd 在空氣中的濃度一般在0.01～0.35 μg·m-3，城市空氣中的濃度因工業(yè)污染比較高一些；Cd 在土壤中的含量一般＜1 mg·kg-1，均值約為0.4 mg·kg-1，靠近金屬冶煉廠或者是高速公路附近的土壤中的Cd 含量較高[2-3]。污水污泥中的Cd含量比較高，能夠達(dá)到3～3 000 mg·kg-1。Cd的污染來(lái)源包括金屬冶煉、化石燃料燃燒、廢物焚燒、磷酸鹽和污泥肥料的利用，現(xiàn)在由于人為加大對(duì)Cd 的使用，造成空氣、水、土壤中的Cd含量增加。

Cd是非必需營(yíng)養(yǎng)元素，但因其對(duì)人體和牲畜的毒害作用而成為一個(gè)被直接關(guān)注的指標(biāo)，一般可在血、尿、肝組織、腎組織、糞便、毛發(fā)等組織中發(fā)現(xiàn)。我國(guó)國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB13078）中對(duì)飼料及飼料原料中Cd 的允許量進(jìn)行規(guī)定：米糠、魚(yú)粉、石粉中Cd 允許量分別為≤1.0、2.0、0.75 mg·kg-1，雞配合飼料、豬配合飼料中Cd 的允許量均≤0.5 mg·kg-1。目前我國(guó)飼料中Cd 含量檢測(cè)采用原子吸收分光光度法，檢測(cè)方法名稱為《飼料中鎘的測(cè)定方法》（GB13082）。

2 Cd的毒性

所有礦物元素大量使用均可造成動(dòng)物中毒，Cd 離子能夠給動(dòng)物機(jī)體造成很多的健康風(fēng)險(xiǎn)，可以通過(guò)飼料、飲水、空氣等方式被動(dòng)物機(jī)體攝取而對(duì)其產(chǎn)生危害。眾多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，Cd 在人體和動(dòng)物機(jī)體中主要以二價(jià)離子形式參與同化作用，十二指腸是Cd 在動(dòng)物體內(nèi)吸收的主要部位。Cd 離子進(jìn)入機(jī)體后其吸收速度相當(dāng)快，但在體內(nèi)的降解速度卻非常慢，非常難清除，被機(jī)體吸收后能夠在機(jī)體的腸、肝、腎等器官中長(zhǎng)期保存，Cd 的半衰期非常長(zhǎng)，可存留10～30 年[3]。Cd 的毒性不僅在于其難以清除，還表現(xiàn)在其對(duì)堿性細(xì)胞發(fā)揮生理功能所必需的鐵、鈣或鋅穩(wěn)態(tài)的干擾，抑制腸道內(nèi)鐵、鈣或鋅的吸收，導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)一系列的疾病，如尿鐵、尿鈣等。

3 飼料中Cd對(duì)不同動(dòng)物的影響

3.1 飼料中Cd對(duì)豬的影響

Lindén 等對(duì)有機(jī)豬（n=40，在室外飼養(yǎng)并飼喂有機(jī)飼料）以及常規(guī)豬（n=40，在室內(nèi)飼養(yǎng)并飼喂常規(guī)飼料）的飼料、腎臟、肝臟和糞便中的Cd 含量，以及對(duì)土壤和水中Cd 進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明，有機(jī)和常規(guī)飼料中Cd 含量分別為39.9 和51.8 μg·kg-1；腎組織中Cd 含量與腎臟重量呈顯著的負(fù)線性關(guān)系；有機(jī)豬與普通豬肝Cd含量差異不顯著，均值為15.4±3 μg·kg-1，盡管有機(jī)飼料中Cd 含量較低，但有機(jī)豬的腎重量顯著高于普通豬，有機(jī)豬腎臟濕重96.1±19.5 μg·kg-1（平均數(shù)SD，n=37），普通豬腎臟濕重84±17.6 μg·kg-1（n=40）[4]。有機(jī)豬糞便中Cd 含量較高，表明環(huán)境中鎘的暴露量較高。飼料成分中鎘的組成和生物利用度的差異決定了Cd在腎臟中的含量。Sharma 等開(kāi)展了豬飼喂兩個(gè)Cd濃度飼料的試驗(yàn)，試驗(yàn)組分別飼喂Cd 含量為2 和10 mg·kg-1的飼料，對(duì)照組飼喂Cd 含量為0.2 mg·kg-1日糧。試驗(yàn)結(jié)果顯示在豬的腎和肝中Cd的含量最高[5]。King 等研究結(jié)果表明，豬的腎臟和肝臟中的Cd含量和飼喂日糧中的Cd含量呈現(xiàn)線性關(guān)系[6]。以上學(xué)者研究結(jié)果證實(shí)，Cd 主要在豬的腎臟和肝臟中蓄積，且蓄積量與飼喂的飼料中Cd 含量呈線性關(guān)系。

3.2 飼料中Cd對(duì)羊的影響

如果體內(nèi)平衡或同種機(jī)制不能保持體內(nèi)持續(xù)的濃度，就會(huì)產(chǎn)生元素積累，許多必需金屬的吸收受這些機(jī)制的控制。然而對(duì)于非必需金屬來(lái)說(shuō)，這種機(jī)制是不存在的。非必需金屬的特點(diǎn)是吸收率低，除非利用其他金屬吸收機(jī)制，例如Cd 和Zn、Pb 和Ca。Phillips 等研究結(jié)果表明，綿羊瘤胃中添加大量Cd 盡管對(duì)瘤胃內(nèi)瘤胃總細(xì)菌數(shù)存在不利影響，但對(duì)瘤胃細(xì)菌發(fā)酵的影響不顯著[7]。當(dāng)飼喂不含有Zn 的Cd 時(shí)，母羊體重的增加可能并非消化效率的提高所致，可能是Cd 在限制劑量?jī)?nèi)使用增加了受影響的器官重量，特別是腎臟、肝臟和脾臟。Henry 等研究發(fā)現(xiàn)，羊腸道內(nèi)Cd 和Zn 的吸收都依賴于金屬硫蛋白，這是一種在羊體內(nèi)適量存在的低分子量并富含半胱氨酸的化合物[8]。并且未測(cè)定到Cd和Zn 的攝入對(duì)羊毛中Cd 含量的影響，這可能是由于羊毛中的角蛋白對(duì)Cd 的親和力很低，限制了毛囊對(duì)Cd的吸收。Cd通過(guò)影響動(dòng)物機(jī)體Na的平衡來(lái)表現(xiàn)出毒性，飼料中Cd 對(duì)于羊增重沒(méi)有影響，很難被毛囊吸收，但是可以促使羊的腎臟、肝臟、脾臟的增重。

3.3 飼料中Cd對(duì)奶牛的影響

Vreman 等在奶牛的日糧中添加有毒元素（Cd、Pb、Hg、As 分別添加152、200、1.7、33 mg·kg-1）來(lái)研究有毒物質(zhì)在牛奶以及可食用組織中的轉(zhuǎn)移情況，研究結(jié)果表明，奶牛的肝臟，尤其是腎臟是這幾種有害物質(zhì)的主要蓄積場(chǎng)所，并且僅有Cd 超過(guò)了肝臟和腎臟的耐受水平，增加日糧中的重金屬含量并未增加牛奶、血液和肌肉組織中的濃度，僅有可溶性的As 導(dǎo)致肌肉組織中的該元素含量升高，Pb 在骨組織中也表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，但就病變而言，試驗(yàn)組和對(duì)照組之間差異不顯著[9]。Olsson 等研究表明，奶牛的乳腺組織中的Cd、Zn 和奶牛的產(chǎn)奶量成正相關(guān)的關(guān)系。Cd 與金屬硫蛋白呈正相關(guān)，Cd 與金屬硫蛋白比值與Cd 引起的腎功能損害有一定的相關(guān)性，當(dāng)高齡奶牛作為產(chǎn)奶的研究對(duì)象時(shí)，腎臟和肝臟之間的Cd 水平差異不顯著，但腎臟的Cd 可以作為年齡和生產(chǎn)相關(guān)性的參數(shù)，可以作為對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的控制條件[10]。Cd 在奶牛體內(nèi)可蓄積在肝臟、腎臟、乳腺、卵巢、子宮等器官，并可能對(duì)奶牛的繁殖性能產(chǎn)生不利影響，但對(duì)產(chǎn)奶量會(huì)產(chǎn)生正相關(guān)影響。

4 小 結(jié)

隨著全民環(huán)保意識(shí)的提高，國(guó)家對(duì)環(huán)保管理的力度加強(qiáng)以及我國(guó)綠色農(nóng)業(yè)的推廣發(fā)展和食品安全認(rèn)識(shí)的不斷提高，Cd 的危害已經(jīng)日漸被人們所知悉，加強(qiáng)對(duì)飼料及飼料原料中Cd 的檢測(cè)和控制，對(duì)于確保食品安全具有重要的意義。