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文献综述
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2007年4月7日出版

第五章:标准饲料与模型饲料的制作与现状

(Production and Situation of Standard and Model Diets for Experimental Animals)
南通特洛菲饲料科技有限公司技术部 综述

【摘要】正常实验动物饲养应该使用标准饲料才能实现实验动物的标准化,即标准饲料产生标准动物。无论是动物营养学还是人类营养学的基础研究一般都是基于使用标准饲料对正常实验动物的营养素的代谢、作用和机理进行观察,或基于模型饲料引起动物营养素供给异常,观察营养性异常对机体或器官组织细胞的机能的影响与调节机制。标准饲料的制作水平是决定饲料品质是否达到标准水平的关键,如果制作不当,所谓的标准饲料可能成为模型饲料。模型饲料是在实验动物中模拟营养素供给异常的特殊饲料,包括模拟营养素缺乏或过载的单营养素异常模型和模拟营养素之间比率失衡(结构性异常)的双营养素营养素异常模型。模型饲料的制作要求比标准饲料制作要求更高,要杜绝出现复合型营养素异常模型(多种营养素异常)或混合型动物模型(营养素异常同时伴有营养素以外其它方面改变引起的动物机能异常)。因此,无论是标准饲料还是模型饲料,其制作对于设计者的专业水平和生产技术能力以及生产条件等方面具有很高的要求,即使是从事饲料生产的专业技术人员如果没有实验动物学、医学、营养学、实验动物标准化原理以及国际上有关使用和研究进展的有关知识,也难以制作出稳定可靠的符合国际上使用的标准饲料和模型饲料。我国无论是标准饲料还是模型饲料的制作现状极不乐观。
【关键词】实验动物饲料;饲料标准化

一、标准饲料制作要求

实验动物必须使用标准饲料,无论是短期还是长期使用不符合标准的饲料,不可能产生标准动物。无论是动物营养学还是人类营养学的基础研究一般都是基于使用标准饲料对正常实验动物的营养素的代谢、作用和机理进行观察。因此,标准饲料的制作责任重大。标准饲料的制作与畜牧养殖业动物的饲料制作过程相似,均包括饲料原料数据库建立、原料的选择、配方设计、加工生产、成型、消毒、包装等一系列过程,但是,实验动物饲料制作有很多特殊要求。

(1)对饲料配方设计和生产人员的要求

►具有饲料学相关知识和应用技能,对标准规定的原料的物理和化学组分清楚,有实际生产或加工经验,同时,

►具有扎实的动物营养学和实验动物学相关基础知识,并具有实验动物饲养经验,同时,

►正确理解实验动物饲料标准化制定的原理及相关文献说明,对标准化给予的标准配方或参考配方在原理和配制和使用方法等方面有清晰的了解。

(2)对饲料标准的要求

►使用相应实验动物的饲料标准,而不是畜牧动物的饲料标准。

►如果使用在国内外尚未制定饲料标准的实验动物,则可以在总结有关该种动物营养素代谢的研究结果后自行设计标准,但需遵循饲料标准化原则,通过饲养试验观察,这些都应当在论文中给予详细说明。

(3)对原料的选择和配方设计的要求

使用的原料种类及相关要求:在饲料标准及其说明中已对大料的种类和组成给予指定,在美国有关标准还对维生素和矿物质的化合物类型给予指定。无论如何,不应当使用其它种类原料,也不许使用除了规定的矿物质和维生素外的任何饲料类添加剂。详见第二章中“实验动物饲料与畜牧饲料对原料要求的比较”(表2-2)

确定营养素含量和比率的相关要求:详见第二章中第3条“确定动物不同时期营养素需要量”,第4条:“确定不同营养素之间的比率”,第6条“各营养素需要量的保险系数”

配方设计中的参数计算:实验动物饲料在配方设计中的计算只要是目标获得标准规定的各项标准值,而不能像畜牧饲料配方设计那样重在优化饲料配方以获得最大的经济效益。

(4)对加工生产过程和颗粒成型的要求

加工生产过程与畜牧饲料不同,一般要求在低温环境下生产防止热敏原料被破坏,在环境卫生方面要严格得多,甚至类似于食品生产过程的要求以防止各种微生物污染。

颗粒成型要求与畜牧饲料不同,主要是质地和硬度要适当,硬度低则影响动物机能并在动物饲养期间饲料易脆导致浪费,硬度过高导致动物咀嚼困难影响摄入量从而影响动物机能。

二、我国标准饲料制作和使用现状

我国当前实验动物饲料在制作使用的饲料极不乐观,主要表现在:

我国实验动物饲料供应包括两类,一类是高校或研究院所实验动物饲养和生产单位自行制作,有的单位同时开展对外销售。另一类是一些生产饲料的企业或个体小型作坊,在从事畜牧或宠物饲料生产的同时兼做实验动物饲料的设计和生产。

由于我国实验动物饲料的研究严重缺乏,导致技术能力无法胜任标准饲料生产的需要,使得实验动物饲料市场上很难获得真正符合国际标准的标准饲料。对于大量小型作坊生产的饲料,在技术能力缺乏、经济利益驱动的情况下,生产的饲料如果使用于实验动物,其后果令人担忧,事实上,确有不少单位在使用他们提高的产品。可以想象,我国不同实验室之间甚至同一实验室前后常常出现研究结果相互不能验证,或者不能重复国外实验室的研究结果或不被国外实验室重复,恐怕饲料因素是其中原因之一。

营养学和毒理学研究用实验动物饲料是对饲料要求最高的研究领域,同时,从事这些方面的研究人员对饲料重要性的认识要比其他学科或研究领域更了解,因此,面对我国当前实验动物饲料生产和技术能力以及市场的具体情况,研究者只能面临两种选择,或者是从国外进口,或者是自制。但是,这些研究者往往缺乏饲料学基础,因此多数选择购买国外产品。但是,购买国外饲料又面临以下问题:价格昂贵;从订购到货周期长(订单后生产,加上海上运输、报关等原因);又由于保质期短,到货后可使用时间以及一次性订购量受到限制;由于下订单后生产,用量过少不是价格昂贵就是被遭到拒绝。这些问题已经严重制约了我国营养学和毒理学的研究。

三、模型饲料及制作要求

模型饲料是指在实验动物中用于建立营养学异常模型的饲料,主要用于模拟在人类膳食或动物饲料中营养素含量不足、过载、营养素之间比率失衡的动物饲料,多用于营养学观察其导致的生理或病理生理改变及其机制、强化补充治疗或预防方法及其效果。由于这些模型饲料设计过程中对营养素进行调整以及研究中的需要这两方面均决定了需要标准饲料作为对照饲料,况且,标准饲料相当于模拟人膳食或动物饲料正常的营养素含量和正常或合适的营养素之比率的饲料,即也是一种模拟,理论上标准饲料也应该属于模型饲料。

根据研究需要,如果是研究一种营养素缺乏或过载,则为单个营养素异常模型;如果是研究营养素之间的相互作用,则也可以双营养素异常模型。模拟单营养素异常(缺乏或过载)的模型饲料包括:

(1)宏量元素型:如钙、钠,等。

(2)微量元素型:如铁、锌、铜、碘、硒,等。

(3)维生素和胆碱型:如所有脂溶性维生素(A、D、E、K),部分水溶性维生素(B族、C、叶酸、胆碱)。

(4)三大营养物型:如蛋白、氨基酸、脂肪或脂肪酸和胆固醇、能量。

(5)其它:如纤维素,等。

模拟营养素比率改变的模型饲料包括:宏量元素/宏量元素(如钙/磷、钙/镁、磷/硫)、能量/蛋白、能量/氨基酸、必需氨基酸/非必需氨基酸、必需氨基酸/必需氨基酸、饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸、维生素/微量元素(如维生素A/铁)、微量元素/微量元素(如铁/锌、铁/铜、锌/铜),宏量元素/微量元素(如钙/铁),等等。

模型饲料是科技含量很高的特殊饲料,其制作要求比标准饲料制作要求更高,需要完全具备以下方面知识和专业技术的人员才能进行设计和加工生产:

(1)必须满足以上第一部分“标准饲料制作要求”的各项,同时,

(2)除了具有饲料学和实验动物学基础外,还需要具有医学、营养学等学科的专业知识,同时,

(3)对当前国际上文献报道的有关营养素异常模型设计和制作方法的使用和研究进展有所了解,同时,

因此,提醒读者,在不完全具备上述条件的情况下,不要轻易决定自行制作模型饲料,也不要委托不具备上述条件的生产单位或个人代为设计和加工模型饲料。

四、模型饲料制作原则

由于模型饲料的制作具有极强的专业性和宽广的知识面,这里对如何制作模型饲料不做详细介绍,为有利于读者在饲料使用以及研究中参考,这里介绍模型饲料制作的原则:

(1)模型饲料与动物品种品系严格对应。

不同品种或品系之间动物和饲料标准的差别很大,这决定了模型饲料与研究对象的品种品系一致,不能交叉;

(2)杜绝复合型多种营养素异常模型。

无论是单营养素异常模型还是双营养素异常模型,饲料中除了单营养素含量或双营养素含量改变外,其它各营养素的含量都应当维持在标准值水平,否则成为复合或多营养素异常模型;

(3)杜绝混合型异常模型。

饲料中除了营养素含量的控制外,饲料的其它任何组分、物理状态、卫生状态都应当维持在标准值水平,否则在营养素异常基础上混合了其它因素,成为混合型模型。例如,伴有饲料的卫生状态则有可能导致“营养素异常”+“毒质”的混合型动物模型;伴有饲料质地或硬度改变可导致“营养素异常”+“胃溃疡”或“胃炎”的混合型动物模型。

(4)应当有匹配的对照饲料。

为最大程度地消除因配方调整和生产过程导致的模型饲料与标准饲料除营养素差以外其它所有指标的波动,制作模型饲料时,必须同步设计对照饲料,即标准饲料。

(5)动物的可耐受性。

无论是单营养素异常模型,还是双营养素异常模型,模拟应当考虑动物能够耐受。例如,对于用作饲养较长时期后开展动物实验研究,所模拟某营养素的含量不能过低或不能过高,否则动物可能因为机能状态幅度改变过大而死亡。一般而言,所设计模型饲料应当根据可引起的效应大小易于观察并考虑实验研究中的观察时间等方面。如果在文献报道中已使用并科学和合理的,应该优先使用,如果需要改进或者尚无报道的,则首先需要研究模型饲料。

五、模型饲料与动物模型的评估

在模型饲料制作后,应当从以下两方面进行评估:

一方面,使用模型饲料前必须对饲料本身进行评估。主要是对模型饲料的各项营养素标准值进行实际分析,包括营养素异常的指标是否符合研究需要的水平,其他各营养素含量或比率是否符合标准饲料的要求,值得注意的是,应当使用饲料标准中规定的测定方法。

另一方面,应当对动物使用效果进行试验性评估。主要是判断饲料设计的营养素异常的水平是否能在动物中产生预定的效果,无论是不能产生或产生的效果过于明显,均可能是所确定饲料的指标水平不适当(改变的幅度过小或过大)或者是饲养方面有问题。

值得注意的是,不能仅仅根据动物模型的效果判断饲料是否达到要求。这是因为机体的一种反应可以来自于多方面的因素。例如,铁缺乏可以引起贫血,但是,铜、叶酸、B12、甚至蛋白供应和能量等的供应量异常也可出现贫血。因此,单纯依靠动物使用效果往往不能排除复合型营养素异常模型或混合型动物模型的饲料,根据动物反应往往也难以区别单营养素异常与双营养素异常模型饲料。

六、我国模型饲料制作和使用存在的问题

在上面第2部分已经对我国标准饲料的制作和使用情况进行了分析,事实上,模型饲料的制作和使用存在的问题也非常明显,主要表现在:

不科学做法:照抄外文资料的配方,自行或委托饲料生产企业加工生产。

由于我国饲料原料市场提供的原料与国外原料的组成存在差别,甚至我国不同地区生产的原料也有很大的差别。因此,照抄配方所生产的饲料不能排除所建立的模型是复合型或混合型动物模型,甚至不能建立有效的模型。一些饲料企业或研究者经常抱怨:不知道为什么我们用与国外同样的配方但生产出的模型饲料在动物中没有效果!可想而知了。

不科学做法:任意调整配方,自行或委托饲料生产企业加工生产。

有些研究者为了达到研究需要或某些饲料供应商为了满足研究者的需要,在获得一些原料组成的信息后,任意调整标准中给定的配方制作单营养素模型,但实际上造成了复合型或混合型模型。例如,为了降低饲料中铁含量,设计者在了解到某种原料中含铁量高的情况下,将该原料大幅度调整以达到降低铁含量的目的,这种方法所制作的饲料无法预测出是多少种营养素复合异常。

不科学做法:采取饲料和动物干预制作动物模型。

有些研究者在模型饲料制作失败的情况下,采取对动物再行干预的方法以便获得满意的动物模型。例如,铁缺乏模型饲料制作后喂养的动物不出现贫血的情况下,再配合对动物放血,这可能导致多种营养素异常+失血的复杂模型。

不科学做法:对颗粒饲料进行粉碎后添加某种营养素。

不少实验室在研究某营养素过载或营养素强化时采取对颗粒饲料粉碎后添加某营养素或营养物质的方法制作营养素过载或强化模型饲料,其实,这种方法不仅可导致大量营养素损失,而且,如果再制粒则热敏营养素的损失更大,如果使用粉状料则可能改变胃肠功能。

不科学做法:不适当地采用日粮配合饲料。

在大多数情况下,模型饲料应当采用纯化饲料甚至最为理想的是化学定义的饲料,然而,不少研究采用日粮配合饲料,这种饲料很难排除复合型营养素异常。



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