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文獻綜述
caifu84583.cn
2007年4月7日出版

第五章:标準飼料與模型飼料的制作與現狀

(Production and Situation of Standard and Model Diets for Experimental Animals)
南通特洛菲飼料科技有限公司技術部 綜述

【摘要】正常實驗動物飼養應該使用标準飼料才能實現實驗動物的标準化,即标準飼料産生标準動物。無論是動物營養學還是人類營養學的基礎研究一般都是基于使用标準飼料對正常實驗動物的營養素的代謝、作用和機理進行觀察,或基于模型飼料引起動物營養素供給異常,觀察營養性異常對機體或器官組織細胞的機能的影響與調節機制。标準飼料的制作水平是決定飼料品質是否達到标準水平的關鍵,如果制作不當,所謂的标準飼料可能成為模型飼料。模型飼料是在實驗動物中模拟營養素供給異常的特殊飼料,包括模拟營養素缺乏或過載的單營養素異常模型和模拟營養素之間比率失衡(結構性異常)的雙營養素營養素異常模型。模型飼料的制作要求比标準飼料制作要求更高,要杜絕出現複合型營養素異常模型(多種營養素異常)或混合型動物模型(營養素異常同時伴有營養素以外其它方面改變引起的動物機能異常)。因此,無論是标準飼料還是模型飼料,其制作對于設計者的專業水平和生産技術能力以及生産條件等方面具有很高的要求,即使是從事飼料生産的專業技術人員如果沒有實驗動物學、醫學、營養學、實驗動物标準化原理以及國際上有關使用和研究進展的有關知識,也難以制作出穩定可靠的符合國際上使用的标準飼料和模型飼料。我國無論是标準飼料還是模型飼料的制作現狀極不樂觀。
【關鍵詞】實驗動物飼料;飼料标準化

一、标準飼料制作要求

實驗動物必須使用标準飼料,無論是短期還是長期使用不符合标準的飼料,不可能産生标準動物。無論是動物營養學還是人類營養學的基礎研究一般都是基于使用标準飼料對正常實驗動物的營養素的代謝、作用和機理進行觀察。因此,标準飼料的制作責任重大。标準飼料的制作與畜牧養殖業動物的飼料制作過程相似,均包括飼料原料數據庫建立、原料的選擇、配方設計、加工生産、成型、消毒、包裝等一系列過程,但是,實驗動物飼料制作有很多特殊要求。

(1)對飼料配方設計和生産人員的要求

►具有飼料學相關知識和應用技能,對标準規定的原料的物理和化學組分清楚,有實際生産或加工經驗,同時,

►具有紮實的動物營養學和實驗動物學相關基礎知識,并具有實驗動物飼養經驗,同時,

►正确理解實驗動物飼料标準化制定的原理及相關文獻說明,對标準化給予的标準配方或參考配方在原理和配制和使用方法等方面有清晰的了解。

(2)對飼料标準的要求

►使用相應實驗動物的飼料标準,而不是畜牧動物的飼料标準。

►如果使用在國内外尚未制定飼料标準的實驗動物,則可以在總結有關該種動物營養素代謝的研究結果後自行設計标準,但需遵循飼料标準化原則,通過飼養試驗觀察,這些都應當在論文中給予詳細說明。

(3)對原料的選擇和配方設計的要求

使用的原料種類及相關要求:在飼料标準及其說明中已對大料的種類和組成給予指定,在美國有關标準還對維生素和礦物質的化合物類型給予指定。無論如何,不應當使用其它種類原料,也不許使用除了規定的礦物質和維生素外的任何飼料類添加劑。詳見第二章中“實驗動物飼料與畜牧飼料對原料要求的比較”(表2-2)

确定營養素含量和比率的相關要求:詳見第二章中第3條“确定動物不同時期營養素需要量”,第4條:“确定不同營養素之間的比率”,第6條“各營養素需要量的保險系數”

配方設計中的參數計算:實驗動物飼料在配方設計中的計算隻要是目标獲得标準規定的各項标準值,而不能像畜牧飼料配方設計那樣重在優化飼料配方以獲得最大的經濟效益。

(4)對加工生産過程和顆粒成型的要求

加工生産過程與畜牧飼料不同,一般要求在低溫環境下生産防止熱敏原料被破壞,在環境衛生方面要嚴格得多,甚至類似于食品生産過程的要求以防止各種微生物污染。

顆粒成型要求與畜牧飼料不同,主要是質地和硬度要适當,硬度低則影響動物機能并在動物飼養期間飼料易脆導緻浪費,硬度過高導緻動物咀嚼困難影響攝入量從而影響動物機能。

二、我國标準飼料制作和使用現狀

我國當前實驗動物飼料在制作使用的飼料極不樂觀,主要表現在:

我國實驗動物飼料供應包括兩類,一類是高校或研究院所實驗動物飼養和生産單位自行制作,有的單位同時開展對外銷售。另一類是一些生産飼料的企業或個體小型作坊,在從事畜牧或寵物飼料生産的同時兼做實驗動物飼料的設計和生産。

由于我國實驗動物飼料的研究嚴重缺乏,導緻技術能力無法勝任标準飼料生産的需要,使得實驗動物飼料市場上很難獲得真正符合國際标準的标準飼料。對于大量小型作坊生産的飼料,在技術能力缺乏、經濟利益驅動的情況下,生産的飼料如果使用于實驗動物,其後果令人擔憂,事實上,确有不少單位在使用他們提高的産品。可以想象,我國不同實驗室之間甚至同一實驗室前後常常出現研究結果相互不能驗證,或者不能重複國外實驗室的研究結果或不被國外實驗室重複,恐怕飼料因素是其中原因之一。

營養學和毒理學研究用實驗動物飼料是對飼料要求最高的研究領域,同時,從事這些方面的研究人員對飼料重要性的認識要比其他學科或研究領域更了解,因此,面對我國當前實驗動物飼料生産和技術能力以及市場的具體情況,研究者隻能面臨兩種選擇,或者是從國外進口,或者是自制。但是,這些研究者往往缺乏飼料學基礎,因此多數選擇購買國外産品。但是,購買國外飼料又面臨以下問題:價格昂貴;從訂購到貨周期長(訂單後生産,加上海上運輸、報關等原因);又由于保質期短,到貨後可使用時間以及一次性訂購量受到限制;由于下訂單後生産,用量過少不是價格昂貴就是被遭到拒絕。這些問題已經嚴重制約了我國營養學和毒理學的研究。

三、模型飼料及制作要求

模型飼料是指在實驗動物中用于建立營養學異常模型的飼料,主要用于模拟在人類膳食或動物飼料中營養素含量不足、過載、營養素之間比率失衡的動物飼料,多用于營養學觀察其導緻的生理或病理生理改變及其機制、強化補充治療或預防方法及其效果。由于這些模型飼料設計過程中對營養素進行調整以及研究中的需要這兩方面均決定了需要标準飼料作為對照飼料,況且,标準飼料相當于模拟人膳食或動物飼料正常的營養素含量和正常或合适的營養素之比率的飼料,即也是一種模拟,理論上标準飼料也應該屬于模型飼料。

根據研究需要,如果是研究一種營養素缺乏或過載,則為單個營養素異常模型;如果是研究營養素之間的相互作用,則也可以雙營養素異常模型。模拟單營養素異常(缺乏或過載)的模型飼料包括:

(1)宏量元素型:如鈣、鈉,等。

(2)微量元素型:如鐵、鋅、銅、碘、硒,等。

(3)維生素和膽堿型:如所有脂溶性維生素(A、D、E、K),部分水溶性維生素(B族、C、葉酸、膽堿)。

(4)三大營養物型:如蛋白、氨基酸、脂肪或脂肪酸和膽固醇、能量。

(5)其它:如纖維素,等。

模拟營養素比率改變的模型飼料包括:宏量元素/宏量元素(如鈣/磷、鈣/鎂、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、飽和脂肪酸/不飽和脂肪酸、維生素/微量元素(如維生素A/鐵)、微量元素/微量元素(如鐵/鋅、鐵/銅、鋅/銅),宏量元素/微量元素(如鈣/鐵),等等。

模型飼料是科技含量很高的特殊飼料,其制作要求比标準飼料制作要求更高,需要完全具備以下方面知識和專業技術的人員才能進行設計和加工生産:

(1)必須滿足以上第一部分“标準飼料制作要求”的各項,同時,

(2)除了具有飼料學和實驗動物學基礎外,還需要具有醫學、營養學等學科的專業知識,同時,

(3)對當前國際上文獻報道的有關營養素異常模型設計和制作方法的使用和研究進展有所了解,同時,

因此,提醒讀者,在不完全具備上述條件的情況下,不要輕易決定自行制作模型飼料,也不要委托不具備上述條件的生産單位或個人代為設計和加工模型飼料。

四、模型飼料制作原則

由于模型飼料的制作具有極強的專業性和寬廣的知識面,這裡對如何制作模型飼料不做詳細介紹,為有利于讀者在飼料使用以及研究中參考,這裡介紹模型飼料制作的原則:

(1)模型飼料與動物品種品系嚴格對應。

不同品種或品系之間動物和飼料标準的差别很大,這決定了模型飼料與研究對象的品種品系一緻,不能交叉;

(2)杜絕複合型多種營養素異常模型。

無論是單營養素異常模型還是雙營養素異常模型,飼料中除了單營養素含量或雙營養素含量改變外,其它各營養素的含量都應當維持在标準值水平,否則成為複合或多營養素異常模型;

(3)杜絕混合型異常模型。

飼料中除了營養素含量的控制外,飼料的其它任何組分、物理狀态、衛生狀态都應當維持在标準值水平,否則在營養素異常基礎上混合了其它因素,成為混合型模型。例如,伴有飼料的衛生狀态則有可能導緻“營養素異常”+“毒質”的混合型動物模型;伴有飼料質地或硬度改變可導緻“營養素異常”+“胃潰瘍”或“胃炎”的混合型動物模型。

(4)應當有匹配的對照飼料。

為最大程度地消除因配方調整和生産過程導緻的模型飼料與标準飼料除營養素差以外其它所有指标的波動,制作模型飼料時,必須同步設計對照飼料,即标準飼料。

(5)動物的可耐受性。

無論是單營養素異常模型,還是雙營養素異常模型,模拟應當考慮動物能夠耐受。例如,對于用作飼養較長時期後開展動物實驗研究,所模拟某營養素的含量不能過低或不能過高,否則動物可能因為機能狀态幅度改變過大而死亡。一般而言,所設計模型飼料應當根據可引起的效應大小易于觀察并考慮實驗研究中的觀察時間等方面。如果在文獻報道中已使用并科學和合理的,應該優先使用,如果需要改進或者尚無報道的,則首先需要研究模型飼料。

五、模型飼料與動物模型的評估

在模型飼料制作後,應當從以下兩方面進行評估:

一方面,使用模型飼料前必須對飼料本身進行評估。主要是對模型飼料的各項營養素标準值進行實際分析,包括營養素異常的指标是否符合研究需要的水平,其他各營養素含量或比率是否符合标準飼料的要求,值得注意的是,應當使用飼料标準中規定的測定方法。

另一方面,應當對動物使用效果進行試驗性評估。主要是判斷飼料設計的營養素異常的水平是否能在動物中産生預定的效果,無論是不能産生或産生的效果過于明顯,均可能是所确定飼料的指标水平不适當(改變的幅度過小或過大)或者是飼養方面有問題。

值得注意的是,不能僅僅根據動物模型的效果判斷飼料是否達到要求。這是因為機體的一種反應可以來自于多方面的因素。例如,鐵缺乏可以引起貧血,但是,銅、葉酸、B12、甚至蛋白供應和能量等的供應量異常也可出現貧血。因此,單純依靠動物使用效果往往不能排除複合型營養素異常模型或混合型動物模型的飼料,根據動物反應往往也難以區别單營養素異常與雙營養素異常模型飼料。

六、我國模型飼料制作和使用存在的問題

在上面第2部分已經對我國标準飼料的制作和使用情況進行了分析,事實上,模型飼料的制作和使用存在的問題也非常明顯,主要表現在:

不科學做法:照抄外文資料的配方,自行或委托飼料生産企業加工生産。

由于我國飼料原料市場提供的原料與國外原料的組成存在差别,甚至我國不同地區生産的原料也有很大的差别。因此,照抄配方所生産的飼料不能排除所建立的模型是複合型或混合型動物模型,甚至不能建立有效的模型。一些飼料企業或研究者經常抱怨:不知道為什麼我們用與國外同樣的配方但生産出的模型飼料在動物中沒有效果!可想而知了。

不科學做法:任意調整配方,自行或委托飼料生産企業加工生産。

有些研究者為了達到研究需要或某些飼料供應商為了滿足研究者的需要,在獲得一些原料組成的信息後,任意調整标準中給定的配方制作單營養素模型,但實際上造成了複合型或混合型模型。例如,為了降低飼料中鐵含量,設計者在了解到某種原料中含鐵量高的情況下,将該原料大幅度調整以達到降低鐵含量的目的,這種方法所制作的飼料無法預測出是多少種營養素複合異常。

不科學做法:采取飼料和動物幹預制作動物模型。

有些研究者在模型飼料制作失敗的情況下,采取對動物再行幹預的方法以便獲得滿意的動物模型。例如,鐵缺乏模型飼料制作後喂養的動物不出現貧血的情況下,再配合對動物放血,這可能導緻多種營養素異常+失血的複雜模型。

不科學做法:對顆粒飼料進行粉碎後添加某種營養素。

不少實驗室在研究某營養素過載或營養素強化時采取對顆粒飼料粉碎後添加某營養素或營養物質的方法制作營養素過載或強化模型飼料,其實,這種方法不僅可導緻大量營養素損失,而且,如果再制粒則熱敏營養素的損失更大,如果使用粉狀料則可能改變胃腸功能。

不科學做法:不适當地采用日糧配合飼料。

在大多數情況下,模型飼料應當采用純化飼料甚至最為理想的是化學定義的飼料,然而,不少研究采用日糧配合飼料,這種飼料很難排除複合型營養素異常。



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