第一章 饲料毒物学基础
第一节 饲料毒物学概述
一、饲料毒物学概念
饲料毒物学（feed toxicology）是研究饲料中出现的有毒有害物质的来源、性质、水平、危害及其作用机制与预防措施的一门学科。
毒物的概念是相对的，其中主要与剂量大小有关。例如，食盐是日粮正常的组成成分，但如过量给予，也能使动物严重中毒，甚至死亡。因此，毒物与非毒物之间并无绝对界限。传统上，毒物（toxicant）是指较小剂量就能引起动物机体功能性或器质性损害的化学物质。至于饲料毒物，其含义则较为广泛，既包括传统意义上的毒物，也包括饲料中的抗营养因子，统称为有毒有害物质。饲料中存在的某些化学物质被少量摄入时即能够破坏动物体内某些平衡，损伤组织和细胞，动物表现出明显的中毒症状，表现出各种各样的毒效应（毒物对动物机体所产生的损害总称毒效应或毒作用）甚至死亡，这些化学物质即传统意义上的毒物；有些化学物质在日常摄入水平下虽然没有使动物出现明显的中毒症状，但影响饲料的适口性，阻碍动物对营养物质的消化吸收，降低动物的生产性能，这些化学物质称为抗营养因子（anti-nutritional factor），即有害物质。饲料中凡是能够引起动物机体产生不良反应的有毒有害物质，均属饲料毒物学所讨论的范畴。
饲料能够为动物提供维持正常生命活动和生产性能所必需的各种营养物质，是发展养殖业的物质基础。我国养殖业的持续、快速发展，除得益于动物品种改良技术、兽医预防措施及家畜环境科学的进步外，还得益于饲料行业的巨大进步。但是，饲料在生长（饲用植物）、加工、贮存、运输等过程中也可能会出现某些有毒有害物质，它们可对养殖动物带来多种危害和不良影响，轻者降低饲料的营养价值，影响动物的生长和生产性能，重者引起动物急性或慢性中毒，甚至死亡。饲料中的不少有毒物质还可通过食物链，即饲料→畜禽及其产品（肉、蛋、乳）→人体，从而危及消费者的健康。饲料中有毒有害物质所引起的危害具有长期性和群发性的特点，对畜牧业的发展可造成严重不良影响，因此，开展饲料毒物学研究具有重要的现实意义。
我国2011年工业饲料总产量已达1.81亿t、总产值达6348亿元，成为全球*大的饲料生产国，并呈逐年上升的趋势。饲料原料的充足供应是饲料工业快速发展的基础，但我国饲料资源相对匮乏，已成为我国饲料工业稳定增长的限制因素，而与此同时，我国有一些产量大、营养物质比较丰富的非常规饲料资源由于含有某种有毒有害成分，涉及“毒”的问题即饲料安全与卫生问题而长期未能得到充分利用，以致大批饲料资源被用作肥料、燃料，甚至白白浪费，因此，如何在饲料毒物学理论指导下实现非常规饲料资源的科学利用，是一个十分重要的课题。
饲料毒物学的研究领域涉及饲料安全性和饲料卫生两方面的问题。所谓饲料安全性是指在规定的使用方式和用量条件下，长期饲用，对动物不产生不良反应的保证；饲料卫生是指为确保饲料安全，在饲料生产的各个阶段必须采取的各种措施。饲料是食物链的重要构成部分，饲料安全与食品安全密切相关，同时，在当今全球经济一体化时代，饲料安全性问题已成为国际性问题，饲料毒物学作为一门独立的学科，其重要性日益凸显。
二、饲料毒物学的研究对象
饲料毒物学的研究对象主要是饲料中可能出现的各种有毒有害物质。这些物质可大致归纳为以下4 类。
1）饲料中天然存在的有毒有害物质。它们大多数是在植物体内的代谢过程中，由糖类、脂肪和氨基酸等基本有机物代谢衍生出来的，属于次生代谢产物。例如，某些青绿饲料中含有的生氰糖苷、草酸盐和一些生物碱，棉籽饼中含有的棉酚，豆类籽实中含有的蛋白酶抑制剂、植物红细胞凝集素等。
2）饲料的正常组成成分或无害成分在某些情况下发生分解或转化而形成的有毒有害物质。例如，当叶菜类饲料调制与贮存不当时，可使其中所含的硝酸盐还原而形成亚硝酸盐；马铃薯贮藏不当而变绿发芽时，可形成大量茄碱。
3）各种性质的饲料污染物（feed contaminant），主要是化学性污染物与生物性污染物。化学性污染物包括各种农用化学品（如农药、化肥等）、工业化学品、有毒金属（如铅、砷、汞、镉、铬等）和其他有毒化学物质（如N-亚硝基化合物、多环芳烃、多氯联苯等）。生物性污染物包括真菌与真菌毒素、细菌及其毒素、饲料害虫等。真菌毒素也可以归属于化学性污染物。
4）不合卫生要求（如有毒物质含量过高）或使用不当的饲料添加剂（feed additive），也可导致人为的污染，对动物和环境造成危害。另外，一些非法添加物是当今影响饲料安全的重大隐患，也是本学科研究的重要对象。
三、饲料毒物学的研究内容及任务
饲料毒物学的研究内容主要包括以下几个方面。
1）饲料毒物毒性的基本概念和饲料毒物与机体相互作用的一般规律。
2）各类饲料中天然存在的有毒有害物质的种类、来源、对机体的危害及其机制，以及有关预防措施。
3）主要的饲料污染物（包括真菌毒素、农药、有毒金属及其他有毒化学物质）的来源、污染饲料的途径、对机体的危害及其机制，以及预防污染与危害的措施。
4）制定饲料卫生标准及进行饲料卫生质量鉴定的步骤和方法。
5）饲料中有毒有害物质的检测技术，以及对新的饲料资源和新的加工、去毒措施的安全性毒理学评价方法。
饲料毒物学的任务是研究和阐明饲料中可能出现的有毒有害物质的种类、来源、含量水平、性质、对动物机体的毒性及其作用机制，并在此基础上研究相应的预防措施，以提高饲料的转化率和卫生质量，确保饲用安全，预防饲料源性疾病及其他危害的发生。
四、饲料毒物学的研究方法
随着分析化学、生物化学和分子生物学等相关学科的飞速发展及其在饲料毒物学研究中的成功应用，饲料毒物学研究自从微观的分子水平、细胞水平研究有毒有害物质的毒作用机制，到从宏观的畜群健康调查研究毒物与群体的作用关系，研究方法和手段不断进步。饲料毒物学的研究方法概括起来主要有化学检验、动物毒性试验及流行病学研究等。
1. 化学检验 利用化学方法对饲料中可能存在的有毒有害物质进行提取，研究其化学结构、物理化学性质及含量水平等。
2. 动物毒性试验 通过饲喂动物有毒有害物质或含有有毒有害物质的可疑饲料，观察动物可能出现的各种形态和功能的异常变化。根据试验时间的长短或主要观察指标的不同，可分为急性、蓄积毒性、亚慢性、慢性、遗传毒性、致突变、致癌、致畸试验等多种方法。饲料毒物学的动物毒性试验方法虽然与一般毒理学试验方法基本相同，但由于饲料中有毒物质的含量常相对较低并可能被动物长期食用，故在毒性试验中应包括较为长期的慢性毒性试验，且一般采取经口摄入的途径。化学物质在动物体内的蓄积涉及动物源性食品安全，因此，受试物的蓄积毒性试验特别是物质蓄积性在饲料毒物学中有特殊的重要价值。此外，也可以进行一些特殊试验，如利用昆虫、水生生物、微生物、细胞培养或组织培养等方法。动物毒性试验易于控制接触条件，可揭示有毒有害物质的作用机制，但一般费用较高。
3. 流行病学研究 是在已采食含有有毒物质饲料的畜群中，利用流行病学调查方法，调查畜群的一般健康状况、发病率、死亡率，以及可能与被检有毒物质有关的其他特殊疾病或体征。此外，还应对畜群的生产性能和生长发育情况进行统计分析，以便全面了解饲料毒物所造成的危害与影响。流行病学研究方法较为经济，可以直接了解实际生产条件下含有有毒有害物质的饲料对畜禽的危害，也可对动物毒性试验的结果加以验证，但流行病学研究方法干扰因素多，测定的毒效应指标不够深入，难以用于机制评价。
五、饲料安全性的现代问题
现代工业、农业和生物科学的进步，为饲料工业的发展注入了新的活力，各种饲料添加物可谓日新月异，这一方面为饲料质量的持续提高提供了有力保障，但另一方面也给饲料安全带来诸多不确定因素，特别是随着新的饲料资源的广泛开发利用，将出现越来越多的新问题，需要加以研究与解决。这些问题概括起来主要有以下几个方面：①转基因饲料的安全性问题；②动物源性饲料的安全性问题；③新型工业污染物、病源微生物及生物毒素等对饲料的污染问题；④新型农药、除草剂及植物生长调节剂等在饲料中的残留问题；⑤违禁化学物质的使用问题；⑥饲料添加剂品质不良或使用不当的问题；⑦新型饲料原料中有毒有害物质的危害问题等。另外，假冒伪劣饲料也对饲料安全构成极大隐患。
畜牧业及饲料工业发达的国家都十分重视饲料卫生问题。很多国家制定了饲料卫生标准，规定了全国统一的饲料卫生检验方法，并且颁布了饲料（或饲料卫生）法规，依法施行饲料卫生监督制度。例如，美国、欧盟等对饲料添加剂（包括兽药）的适用对象、适用阶段、添加水平等都做了明确规定。面对各种饲料安全问题，我国政府十分重视，1999年国务院发布了《饲料和饲料添加剂管理条例》，并于2001年、2011年先后做了修订；饲料行业主管部门提出了以饲料标准化体系建设、饲料监测体系建设和依法行政管理为核心内容的“饲料安全工程”，并取得了显著成效，饲料总体质量得到稳步提高。
饲料毒物学是在畜牧生产和饲料工业生产实践中产生和发展起来的一门新学科，它所研究的问题实际上是饲料安全和饲料卫生问题。在研究饲料有毒有害因素的来源、性质、作用机制、检测手段和控制措施方面取得了重大进展。特别是饲料毒理学理论与方法，以及各种先进的、精确的化学分析方法的应用，使饲料毒物学取得了飞速的发展。饲料毒物学作为一门独立的学科在我国正逐步建立，并已在我国高等农业院校的动物营养与饲料加工、动物科学等专业作为专业课开设。
当前，在饲料毒物学的学科领域还有很多课题和工作要做，这些工作包括：继续制定和完善各类饲料的卫生标准；确定并统一饲料卫生质量鉴定方法；进一步对各地区某些可利用饲料中的有毒有害物质的毒性、作用机制及其去毒措施开展研究，以推动这些饲料的广泛利用；对新开发的饲料资源做好卫生质量鉴定和做出安全性评价；研究和解决新的饲料添加剂在使用中可能带来的毒性问题及其他有关的卫生问题；推广应用饲料毒物毒性试验方法，并进一步探索短期快速毒性试验方法及有毒有害物质检测方法。此外，随着工农业的发展，工农业生产过程中使用和排放的各种新污染物日益增多，饲料遭受污染的可能性不断增加，对此也应加以研究，并寻求预防饲料污染和去除污染物的方法。总之，今后应当从理论与实践两个方面进一步努力探讨，使饲料毒物学不断发展和深化，更好地服务于畜牧生产和饲料工业生产，以保障和促进畜牧业的发展。
第二节 有关毒物毒性的基本概念
一、毒性、剂量、效应和反应
（一）毒性
毒性（toxicity）是指某种化学物质对机体造成损害的能力。毒性高的物质以极小的剂量即可对机体造成一定损害；毒性低的物质则需较大的剂量才产生损害作用。毒性的高低是相对的，关键在于剂量，引起某种有害效应的剂量是衡量毒性的指标。
危险度（risk）也称危险性，是指一种物质在具体的接触条件下，对机体造成损害可能性的定量估计。一般根据化合物对机体造成损害的能力和机体可能接触的程度，用定量的概念进行估计，并以在特定接触条件下终生接触某环境因素引起个体或群体产生有害效应（损伤、疾病或死亡）的预期频率来表示。危险度可分为归因危险度（attributable risk，AR）和相对危险度（relative risk，RR）。归因危险度是指暴露组发病率与对照组发病率的差值，它表示危险特异地归因于暴露因素的程度。相对危险度是指暴露于某种危险因素之下者的发病率或死亡率与未暴露者的发病率和死亡率之比。对接触外源化学物质的危险度进行估计即危险度评价（risk assessment）是毒理学的主要任务之一。
（二）剂量
剂量（dose）的概念较为广泛，既可指给予机体或机体接触化学物质的量，又可指化学物质被吸收的量或在体液和靶器官中的量。一般指给予机体或与机体接
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