动物营养学是研究动物对营养物质需要量的科学,其主要内容包括:确定动物对日粮中每种营养物质的需要量;设法以最经济的方式供给这些营养物质;研究动物机体是如何将这些营养物质用于维持、生长和繁殖的等。营养学与化学、生物学和生理学密切相关,其本质就是通过这些学科的方法和理论来确定动物对营养物质的需要量和饲料原料中营养物质的含量,并通过饲料配合使二者相匹配。营养学对于实验动物具有特别重要的意义,因为实验动物的营养与饲料是环境因素中对实验动物生长、繁殖以及遗传与生物学特性得以充分表达的最直接、最重要的影响因素,是与实验动物质量密切相关的重要支撑条件。然而,在实验动物学科领域,营养却是最易被遗忘的一个因素。
曾有研究者根据目前我国实验动物饲料标准,从全国多家实验动物饲料生产单位采样,对各种营养成分进行了检测、分析。结果表明,常规营养成分含量达到国家标准的大、小鼠饲料仅占20.8%,兔饲料仅占22.2%。这说明,我国的实验动物饲料营养状况不容乐观。
实际上,实验动物的各种生理状态和功能反应都直接与饲料和营养相关。没有营养成分恒定、设计合理的标准化饲料,就不可能得到标准化的实验动物,优良的实验动物品种和动物模型就会逐渐丧失其优良特性;同样,不充分注意实验动物的营养需要与代谢引起的代谢异常,就可能使仔细计划的研究工作复杂化,甚至得出错误的结论。因此研究人员在进行动物实验时有必要将营养计划作为研究方案的组成部分。研究动物营养状况、加强饲料质量的管理是实现实验动物标准化的重要条件之一。
第一节 实验动物的营养需要
营养物质是由日粮提供的、动物维持生命所必需的化学物质,在动物体内起着非常重要的作用。如果机体缺乏或者对其利用率不高,将直接影响动物健康,严重时可能导致动物死亡。从19世纪60年代起动物的常规饲料分析指标主要有水、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分和无氮浸出物,到20世纪70年代除能量供给的三大营养素和20多种氨基酸之外,饲料分析超标还包括10多种维生素和10多种矿物元素及其他微量元素。目前人类已知动物机体所需的各种营养物质达50余种,其中最主要的可划归七大类,即:蛋白质、脂肪、糖类、矿物质、维生素、水及纤维素等。营养需要就是指动物群体每天对这些营养物质的基础需要量。要想配制出适宜、合理的日粮,就必须清楚动物对每一种营养物质的需要量。饲养标准是动物所需的一种或多种营养素在数量上的规定或说明。在实际应用中,饲养标准是设计饲料配方,制作能满足实验动物营养需要的配合饲料和饲料营养性添加剂及规定动物采食量等的基础,而营养需要量又是制订饲养标准的依据。
一、各种营养物质的主要功能
实验动物饲料营养学的主要目的就是要严格控制、合理搭配各种营养物质,使之满足动物的各种生理需要。蛋白质、脂类、糖类、矿物质、维生素以及水在动物体内各有其重要功能,这里分述如下。
(一)蛋白质的营养功能
蛋白质是一切生命的物质基础,是构成机体组织和细胞的组织成分,又是修补组织的必需物质,如肌肉、神经、结缔组织、血液及激素、酶、抗体等,同时也可脱氨基作供能物质。蛋白质是机体的代谢中心,是不能被任何物质所代替的。
蛋白质的基本单位是氨基酸,已知氨基酸有20多种,以不同的组合形成不同的蛋白质。氨基酸通常又分为必需氨基酸和非必需氨基酸两大类。前者是指在动物体内不能合成或合成的速度及数量不能满足动物正常生长需要,必须由饲料来供给的氨基酸;后者是指动物体内能合成,不需要由饲料供给的氨基酸。实验动物应考虑的必需氨基酸有10种,分别是精氨酸、组氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸。其中任何一种氨基酸缺乏或组成比例不当,都有可能引起动物代谢障碍和功能紊乱。如赖氨酸缺乏时,会引起动物生长迟缓,损害骨骼的钙化,共济失调,以及影响乳汁的形成;当色氨酸不足时,会引起性功能的严重障碍。除了合成蛋白质之外,单个氨基酸也发挥其他的功能。例如,色氨酸在动物体内可以转变成5-羟色胺,化学上称之为神经递质,它参与神经系统的信号传递;色氨酸还可以转变成维生素—尼克酸,因此可以减少日粮中尼克酸的需要。
蛋白质的生物学价值的高低主要取决于各种氨基酸的比例。因此,在动物日粮中,不仅要求有一定的氨基酸的种类和数量,而且要求氨基酸之间保持平衡。所谓氨基酸平衡,是指日粮氨基酸组分之间的相对含量与动物机体氨基酸需要量之间比值较为一致的相互比例关系。与氨基酸平衡对应的另外一个问题是氨基酸失衡,即一种或几种必需氨基酸过多或过少,相互间比例与动物的需要不一致,从而造成饲料利用率降低,生长迟缓、繁殖力下降的现象。所以,在饲养实践中经常用多种蛋白质搭配或添加部分必需氨基酸,通过氨基酸的互补作用来提高蛋白质的生物学价值。例如,以天然饲料为原料制成的实验动物饲料的第一限制性氨基酸为含硫氨基酸,而赖氨酸、苏氨酸、色氨酸等可能为第二位限制性氨基酸。因此,在生产实验动物配合饲料时,要选择多种蛋白饲料并添加限制性氨基酸如蛋氨酸、赖氨酸来提高其营养价值,满足实验动物对各种氨基酸的营养需要。
总体来说,当饲料中蛋白质的数量适当、氨基酸比例平衡时,可改善日粮的适口性,增加采食量,提高蛋白质的消化率。当蛋白质不足或氨基酸失衡时,将影响整个日粮的消化、利用,严重的可导致动物抗病力和体重下降、生长停滞、繁殖功能下降等。但如果饲料中蛋白质过多,不仅造成浪费,而且在胃肠道内引起细菌的腐败过程,产生大量胺类,增加肝、肾的代谢负担,热量消耗增加。因此,应合理搭配饲料,在保障蛋白质营养供应的同时,避免蛋白质营养的过剩。
(二)脂类的营养功能
脂类是供给动物能量的主要来源,也是构成动物体组织的重要成分,如磷脂、固醇等,同时也是脂溶性维生素A、维生素D、维生素E及维生素K被动物消化及吸收利用的必需条件。脂类主要分布在皮下结缔组织的脂肪层及肾周、肠系膜内,具有保温和保护器官的作用。
脂类是由饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸两大类组成。某些脂肪酸如亚麻酸、亚油酸和花生四烯酸等对幼龄动物的生长、发育是必需的,又必须由饲料供给才能满足需要,故称必需脂肪酸。饲料中缺乏这些必需脂肪酸时,可引起消化障碍及中枢神经系统的障碍,例如,大鼠会发生尾坏死、脱毛、皮肤病、生长停止,甚至导致死亡。此外,实验动物日粮中添加适量的脂类,还可以提高饲料适口性,增加动物的采食量。但是,饲料中脂肪过多,易引起饲料的酸败变质。另外,动物长期采食高脂饲料,还会造成食欲减退、消化不良、过肥和不孕。
各种植物油,如玉米油、豆油、花生油等,是饲料中脂肪的良好来源。
(三)糖类的营养功能
根据其消化特性和营养价值,糖类分为无氮浸出物和粗纤维。无氮浸出物包括糖类和淀粉,主要供给动物所需热能,多余的部分可转化为体脂和糖原,储存在机体中以备需要时利用。实验动物猫、犬不易利用未经糊化的淀粉,生淀粉可引起过度发酵和腹泻。糖类也是组织和细胞的重要组成成分,主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在,分布在细胞膜、细胞器膜、细胞浆以及细胞间质中。粗纤维包括纤维素、半纤维素和木质素3种,动物一般难以利用,但它对动物肠黏膜有一种刺激作用,促进胃肠道的蠕动和粪便的排出。这一点对于某些草食性动物尤其重要。如国家标准中规定,家兔和豚鼠的饲料中粗纤维不能低于10%,这是由其消化生理特点决定的。
(四)矿物质的营养功能
矿物质是实验动物进行正常生长发育和繁殖等生命活动不可缺少的一些金属和非金属元素,现已知道越来越多的元素与动物生命活动有关。这些元素有的是动物体的重要组成部分,有的对机体的各种生理过程起着重要作用,如供给不足就会出现一系列的缺乏症,某些元素过量也会出现中毒症。
1.常量元素根据各种矿物质在动物体内含量不同,一般可分为常量元素和微量元素两大类。如钙、磷、钠、氯、硫、镁、钾等在机体内的含量占动物体重的0.01%以上,称为常量元素。
(1)钙动物体中的钙约99%构成骨骼和牙齿,而且钙还对维持神经和肌肉组织的正常功能起重要作用。血钙高于正常水平时抑制神经、肌肉兴奋性;反之增强,缺钙可导致肌肉痉挛甚至僵直。钙还参与某些酶的激活及体内酸碱平衡的调节。当钙缺乏或钙、磷比例失调时,主要表现为骨骼病变、跛行,幼龄动物患佝偻病。钙过量不仅会引起钙、磷比例失调,还阻碍铁、锰、碘等元素的吸收。饲料中含有过量脂肪和草酸盐都将影响钙的吸收。一般日粮中需要添加钙才能满足动物需要,过去主要靠添加骨粉、贝壳粉等,但由于这些原料卫生指标难以控制,钙含量不稳定,且影响饲料适口性,现已被饲料用磷酸氢钙所取代。另外,饲料中要有足量的维生素D以促进钙的吸收利用。
(2)磷除与钙一起构成骨骼、牙齿外,磷主要以磷酸根形式参与许多物质的代谢过程,并为血液中重要的缓冲物质的成分。磷不足亦引起佝偻病、软骨症、骨质疏松症、食欲减退、厌食、食毛及动物发情异常、屡配不孕、乳量下降等。磷不足引起的异食癖比缺钙更严重。一般来说,影响钙吸收的因素都能影响磷的吸收,日粮中钙、铁、镁增多会影响磷的吸收。需要注意的是,在植物中,磷主要以植酸盐形式存在,不能被动物有效利用,现代饲料工业多采用添加植酸酶的方法降解植酸盐,以提高饲料中磷的利用率。
饲料中钙磷的比例也是非常重要的,比例失调也会引起各种骨骼病变。一般来说,饲料中钙磷以(1~2):1为宜。
(3)镁常量元素中的镁也是骨正常发育所必需的,是构成骨骼和牙齿的成分,是多种酶的活化剂,在糖和蛋白质代谢中起重要作用,是保证神经肌肉正常功能的必需物质。低镁时神经、肌肉兴奋性提高,高镁时抑制。镁缺乏时可引起神经过敏、痉挛、惊厥;饲料中镁过高时,动物食欲降低并可能引起腹泻。
(4)钾、钠、氯这3种元素都是电解质,与重碳酸盐离子共同维持细胞与体液的渗透压及体积,钾、钠的相互作用参与神经组织冲动的传递过程。钾还参与组成细胞内液的缓冲系统,维持酸碱平衡,参与糖、蛋白质的代谢。钾主要存在于细胞中,钠主要存在于体液中,机体内钠比钾多,比例约为10:4.在植物性饲料中钾比动物性饲料多3~4倍,故一般食草动物对食盐的要求比较迫切。钠缺乏最明显的症状是食欲降低;过量则导致腹泻。实际日粮中一般不会缺钾,因为实验动物饲料中的谷物类饲料一般能提供足量的钾。过量的钾可以降低许多营养物质在肠道内的吸收。氯缺乏会降低动物采食量并使生长速度降低。
(5)硫主要以有机形式存在于蛋氨酸、胱氨酸及半胱氨酸等含硫氨基酸中,合成体蛋白、被毛以及多种激素。动物对硫的需要一般由饲料中的粗蛋白供应即可满足,但在动物换毛季节需补硫。苜蓿、鱼粉中含有较丰富的硫。
2.微量元素矿物质元素中铁、铜、锌、锰、碘等元素在机体内的含量很少,占动物体重的0.01%以下,称为微量元素。微量元素虽然需要量甚微,但作用不容忽视。
(1)铁铁是形成血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素所必需的成分,作为氧的载体保证体内氧的正常输送。大部分饲料中铁的含量能够满足动物需要量。动物在胃肿胀、寄生虫病、长期腹泻以及饲料中锌过量等异常状态时会发生铁的不足,出现贫血、食欲不良、精神委靡等现象。母奶中的铁量一般不能保证幼龄动物生长需要,因此补铁对幼龄动物及妊娠动物尤为重要。铁过量则引起铁中毒,表现为食欲减退、生长停止等。
(2)铜铜主要作用是参加造血过程,形成红细胞,对神经系统的正常活动也有很大意义。铜对生长发育有良好作用。缺铜可引起实验动物胚胎死亡和吸收。生长发育期的动物对铜不足最为敏感;哺乳动物和禽类缺铜的特有症状为贫血,原因在于铜的不足影响了铁的利用。铜过量可发生中毒,甚至引起溶血和黄疸而死亡。
(3)锌锌参与核酸和蛋白质的代谢,缺锌可引起采食量降低而使生长受阻,还可发生皮肤损害,被毛脱落,影响繁殖功能。一般常用饲料即能满足动物对锌的实际需要量。高钙不利于锌的吸收。饲料中含过量锌使动物厌食,而且过量锌不利于铁、铜的吸收,严重时可造成贫血。
(4)锰锰的主要作用是促进正常成骨,维持动物的正常繁殖,并作为酶的活化因子参与三大物质的代谢过程。锰与钙磷之间存在拮抗作用。缺锰可引起骨骼受损,雏鸡发生滑腱症,雌性动物可引起生殖力的降低与母本能的减弱,高钙磷能加速缺乏症的发生。过量锰则影响钙、磷、铁的代谢,一般日粮不需补锰。
(5)钴钴主要作为维生素B12的成分发挥作用,为正常造血所必需,缺钴会影响动物体内微生物合成维生素B12,引起恶性贫血及异嗜癖。
(6)硒硒也是动物机体所必需的一种微量元素,与维生素E的吸收和储存有关,它的不足或过量都会影响动物的生长发育和繁殖功能。缺乏可使动物生长缓慢,出现营养性肌肉萎缩、心肌损伤,严重时甚至死亡。硒过量中毒使动物消瘦、脱毛、心肌萎缩、肝脏硬化、胚胎畸形。
(7)碘碘是甲状腺素的重要成分,参与几乎所有的物质代谢过程。动物缺碘的特异症状为甲状腺肿大。幼龄动物缺碘引起生长迟缓,骨架短小,严重时影响胚胎发育,分娩弱小仔,雄性动物精液品质下降,繁殖力降低等。
(8)氟氟有利于动物对钙和磷的利用及其在骨骼中的沉积,但动物对氟的必需安全范围很窄,稍多就会中毒。
(9)钼饲料中一般不缺乏钼,过量时可引起中毒,并引起缺铜性贫血。
(10)铬铬可能通过形成所谓的葡萄糖耐受因子参与糖的代谢。动物对无机铬的利用率很低,对有机铬的利用率则要高出数十倍。动物缺铬时,易发生胆固醇和血糖升高、动脉粥样硬化、生长不良。
值得注意的是,微量元素中的重金属,尤其是铜和铁对维生素有很大的破坏作用。为了提高微量元素的吸收率同时降低其对维生素的破坏作用,人们曾采用微量元素的有机盐来代替其无机盐制作微量元素添加剂,但是并没有取得明显效果。20世纪90年代,人们开始采用氨基酸螯合微量元素来制作添加剂。微量元素经螯合后,离子浓度大大降低,使得微量元素对维生素的破坏作用也大大降低。同时,氨基酸螯合微量元素的吸收率也远大于其无机盐和有机盐。
(五)维生素的营养功能
维生素是一类动物进行正常代谢活动所必需的、需要量甚微的低分子有机化合物,主要以辅酶或催化剂的形式广泛参与体内代谢的多种化学反应,从而保证机体组织器官的细胞结构和功能的正常,以维持动物正常健康和各种生命活动。除个别维生素外,大多数在动物体内不能合成,但能由饲料或肠道寄生的细菌提供。现在已知的维生素有20多种。根据其溶解特点,可分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。
1.脂溶性维生素脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K。它们存在于细胞的脂性成分中,广泛调节代谢反应。它们可以长时间储存在体内,随时需要,随时释放,随时使用。
(1)维生素A维生素A对促进幼龄动物的正常生长以及有机体对各种传染病的抵抗具有重要作用。维生素A只存在于动物中,植物中的胡萝卜素是其前体物。维生素A缺乏时,动物生长停止,发生干眼病或夜盲症,易患肺炎,雌性动物不孕,雄性精液品质下降,厌食,运动失调等;维生素A过量时发生骨骼严重脱钙。
(2)维生素D维生素D是动物皮肤中无活性的7-脱氢胆固醇经日光紫外线照射后的产物,是一种较为稳定的化合物。维生素D可调节钙磷代谢,促进骨的正常生长和骨化,密闭饲养条件下应注意补充。当缺乏维生素D时,可引起钙和磷缺乏的症状。例如,生长期动物表现为佝偻病,妊娠和哺乳期动物则引起骨软症。同时应该注意避免维生素D过量,因为它可以引起许多健康问题。例如,钙在体内沉积严重时可导致死亡。在一些国家,常使用大量的维生素D来消灭鼠害。
(3)维生素E维生素E实际上是一类称为生育酚和生育醇的化合物的总称,主要作为机体的生物催化剂,保证动物的正常生殖功能,还与免疫功能密切相关,其最高活性形式为α-生育酚。维生素E在动物日粮中很不稳定,缺乏可降低动物的繁殖功能。其他症状有与缺硒症一样的肌肉营养不良,即所谓的白肌病,渗出性特异素质症,皮下水肿,肝坏死。
(4)维生素K维生素K实际上是一组化合物的总称,现已发现有多种化合物具有维生素K活性。其中最重要的是维生素K1、维生素K2、维生素K3三种。维生素K只有2种天然存在形式,维生素K1仅存在于绿色植物中,维生素K2则由微生物合成。维生素K可以催化肝脏中凝血酶的合成,动物体内能够合成,一般不会缺乏。维生素K缺乏使凝血时间延长,重者可有显著出血,甚至死亡。
2.水溶性维生素水溶性维生素主要包括B族维生素和维生素C,B族维生素又包括维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B5、维生素B6、维生素B12、生物素、叶酸、胆碱等。它们是快速反应化合物,分散在体细胞的水相中,协助细胞进行化学反应和能量代谢。水溶性维生素不能在体内长时间储存,机体把这些维生素迅速投入各种反应中,并将多余部分排出体外。
(1)维生素B1又称硫胺素,参与糖类的代谢和细胞的氧化过程。维生素B1缺乏会引起食欲不佳,消化不良,严重便秘,影响动物生长,严重时甚至造成神经炎,导致瘫痪和肌肉萎缩。
(2)维生素B2又称核黄素,能促进糖类、氨基酸和乳酸的氧化,也是细胞的组成成分,并参与细胞呼吸。其缺乏症状主要表现为生长受阻、结膜炎、皮肤炎、腹泻、泌乳和繁殖能力下降,长期缺乏将发生白内障。
(3)维生素B3通常称为泛酸,作为辅酶A的组成部分参与糖类、脂肪和蛋白质的代谢,特别是对脂肪的合成与代谢起十分重要的作用。泛酸是B族维生素中最可能缺乏的,泛酸缺乏时代谢紊乱、增重减缓,长期不足时食欲丧失、掉毛、腹泻,并影响繁殖。
(4)维生素B5通常称为尼克酸或烟酸,是B族维生素中最稳定的化合物,参与机体物质代谢。烟酸缺乏时的典型症状是癞皮病。
(5)维生素B6维生素B6实际上是吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺3种物质的总称,这3种物质可通过酶相互转换。维生素B6是氨基酸、糖类及脂类代谢的辅酶,可以促进一些神经递质的合成。动物日粮中容易发生维生素B6的缺乏。大鼠缺乏维生素B6可导致生长不良、肌肉萎缩、脂肪肝、贫血、生殖系统功能破坏等,还会出现皮肤炎症。
(6)维生素B12又名钴胺素,是唯一含有主要矿物质的维生素,是机体正常生长和红细胞生成所不可或缺的。钴胺素与其他的B族维生素和维生素A、维生素E、维生素C有协同作用,有助于维持神经系统的健康,严重缺乏时可引起生长缓慢、跛脚、皮毛粗糙、恶性贫血,长期缺乏将导致神经紊乱。
(7)生物素又名辅酶R或维生素H,与维生素B2、维生素B6、维生素A有协同作用,对保持动物皮肤正常有重要作用。生物素存在于谷物和其他普通的饲料原料中,但大多数饲料中的天然生物素的利用率很低。缺乏生物素的动物出现生长受阻、食欲下降,并可引发皮炎。
(8)叶酸叶酸是动物体细胞生长和造血过程中所必需的营养物质,其最重要的功能就是促进红细胞和白细胞的生成,增强免疫能力。叶酸还能促进动物肠道微生物合成维生素C。叶酸缺乏时大鼠生长停止,头部脱毛,面部皮肤发红,眼周脱毛。
(9)胆碱胆碱为动物机体所必需,它不仅是机体构成成分,还在代谢中具有一定调节作用。胆碱和肌醇(另一种B族维生素)一起合作来进行对脂肪与胆固醇的利用,缺乏时引起脂肪代谢障碍,肝脏发生脂肪浸润。动物日粮中一般以氯化胆碱的形式提供胆碱。
(10)维生素C又称抗坏血酸,有L型和D型2种异构体,但只有L 型对动物有生理作用。可在大多数动物体内合成,但豚鼠和灵长类动物除外,因此需在日粮中添加维生素C。维生素C对于骨骼组织细胞间质中骨胶原的形成,以及这些组织正常功能的维持都是必需的,对于机体的防御功能也有促进作用,还可促进肠道内铁的吸收,参与叶酸、酪氨酸、色氨酸代谢,调节脂肪、类脂及胆固醇代谢,具有较强的解毒作用及抗氧化作用。维生素C缺乏时,动物生长阻滞、食欲减退、活动力差、皮下及关节弥散性出血,易骨折、贫血、下痢。
在正常情况下,水溶性维生素和维生素K不会缺乏,但在高温灭菌饲料中应给予适当补充。维生素A、维生素D、维生素E通常在正常饲料中给予添加;在豚鼠和灵长类动物体内缺乏合成维生素C的酶,不能合成维生素C,因此必须在饲料或饮水中供给。另外,水溶性维生素在过量摄取时,多余部分会迅速排泄出体外,不会发生中毒症;而脂溶性维生素中,除维生素E外,均可发生过剩症。因此,在配合饲料时,应根据动物的品种、性别、生长发育阶段、生理状况等合理添加各种维生素,既要满足实验动物对各种维生素的需要,又要避免过量添加造成不必要的浪费和中毒症。
(六)水的营养功能
水是动物体的重要组成部分,是动物赖以生存的重要因素,一般占幼龄动物体重的80%,成年动物的50%~60%;同时又是在体内运送各种营养素和代谢产物的载体以及各种化学反应的介质,还具有调节体温的作用,是不容忽视的营养要素之一。动物对缺水的耐受性还不如对饥饿的耐受性,饥饿时动物可消耗体内大部分脂肪和一半以上的蛋白质而能生存,而体内损失10%的水就导致严重的代谢紊乱,损失20%即引起死亡。因此,及时供给实验动物充足的水分,是动物进行正常代谢、生长、繁殖和维持健康的必要条件之一。
二、常用实验动物营养需要的特点
由于我国实验动物科学起步较晚,故对于各种实验动物的营养需要大多参考国外研究数据。现简要介绍一些常用实验动物的营养需要特点。
1.大鼠的营养需要特点大鼠属杂食性动物,对营养素缺乏比较敏感,是研究营养学的优良模型。对于大鼠来说,除应充分满足各种营养物质需要以外,特别要注意脂肪酸的供给。正常时应保证其饲料中必需脂肪酸含量占总能量的1.3%,其中亚油酸在饲料中不能低于0.3%,它可在大鼠体内转化为花生四烯酸。花生四烯酸是细胞膜的主要必需脂肪酸,是前列腺素的重要前驱物质。通常大鼠不需要补充维生素K,但要补充维生素A。大鼠对钙、磷缺乏抵抗力较强,但对镁需要量较多,尤其是妊娠、哺乳时需要量明显增加。每千克饲料中添加60×10-6kg的维生素E能提高大鼠繁殖率。无菌大鼠还应注意补充维生素B12.
2.小鼠的营养需要特点小鼠应饲喂全价营养颗粒饲料,饲料中应含一定比例的粗纤维,使成型饲料具一定的硬度,以便小鼠磨牙。同时应维持营养成分相对稳定,任何饲料配方或剂型的改变都要作为重大问题记入档案。一般来说小鼠喜食含高糖类的饲料,特别需要日粮来源的亚油酸。繁殖期小鼠喜食高脂高能饲料。小鼠对钙的需要量要求范围较宽,对维生素A、维生素D需要量较高,但同时又对维生素A过量敏感。维生素A过量可以导致小鼠繁殖紊乱和胚胎畸形。无菌小鼠还应注意补充维生素K。另外,C57BL/6小鼠要求高蛋白饲料,DBA小鼠则需要高蛋白低脂肪的饲料。小鼠的水代谢相当快,应保证足够的饮水。普通级动物饮水标准应不低于城市生活饮水的卫生标准。清洁级动物的饮水须经灭菌处理。SPF级以上动物饮水用高压高温方法灭菌。
3.地鼠的营养需要特点地鼠对饲料营养,尤其是蛋白质和维生素的需要要求较高。如蛋白质不能满足其营养需要,成年地鼠将会出现性功能减退,幼鼠则生长发育迟缓。地鼠可以有效利用非蛋白氮,日粮中71%的尿素氮可以被沉积。
4.豚鼠的营养需要特点豚鼠为草食性动物,对粗纤维的消化能力强,消化率可达33%~38%。通常日粮中要求含有12%~14%的粗纤维。如果粗纤维含量不足,可以引起豚鼠出现排粪障碍和脱毛现象。豚鼠对某些必需氨基酸特别是精氨酸的需要量较高。豚鼠对日粮中不饱和脂肪酸的需要量要求也较高,不足时可引起生长受阻、脱毛、皮炎、小红细胞性贫血。另外,豚鼠体内不能合成维生素C,体内储存的维生素C在4天内消耗一半,即其半衰期为4天。缺乏时可致坏血病、后肢瘫痪、生殖功能下降等症状,甚至造成死亡。因此,豚鼠饲料中一定要注意维生素C的补充。通常每只豚鼠每天需补充10mg维生素C,繁殖阶段需补充30mg/d。
5.兔的营养需要特点兔是草食性动物。实践证明,兔能对植物中的粗纤维进行消化,消化率可达65%~78%。因此,兔饲料中需要有一定量的粗纤维以维持其正常的消化生理功能。饲喂低纤维含量的饲料,可引起兔的消化障碍,甚至可能导致腹泻或膨胀病而死亡。
健康兔具有食粪特性,这是正常的生理行为,这种现象在鼠和豚鼠等动物也可以看到。兔在白天排出硬粪,晚间排出软粪,软粪排出之后,很快会被兔吃掉。实验研究显示,软粪比正常粪中的粗蛋白和水溶性维生素都要高。但是无菌兔和盲肠摘除兔无此现象。这是因为兔的肠道微生物可以合成维生素K和大部分B族维生素,但繁殖时仍需额外补充维生素K。无菌兔要注意补充所有的维生素,同时其饲料中的粗纤维含量应降低。
精氨酸是兔的第一限制性氨基酸,对于兔特别重要。另外,兔对钙有较强的耐受能力。
6.犬的营养需要特点犬属杂食类动物,饲料中需要有一定量的动物脂肪和蛋白质来改善适口性和提供能量。犬能耐受高脂肪日粮,且要求日粮要含有一定量的不饱和脂肪酸。犬对维生素A的需要量较大,亦需补充维生素B12.犬不能有效利用生淀粉。
7.猫的营养需要特点猫特别是初生小猫对日粮脂肪需要量要求高,处于生长期的猫对日粮蛋白质的数量和质量要求均较高,且亚油酸含量不能低于1%。猫不能利用 β-胡萝卜素作为维生素A原,因此应在饲料中补充维生素A。猫还缺乏由亚油酸生成γ-亚麻酸的催化酶,同时不能由半胱氨酸合成牛磺酸,也不能由色氨酸合成烟酸,因此这些物质必须从食物中摄取。和犬一样,猫采食未经糊化的淀粉,可引起腹泻。
8.非人灵长类实验动物的营养需要特点非人灵长类实验动物日粮能量的50%以上来自糖代谢,需要注意的是其体内不能合成维生素C,必须由日粮提供,防止缺乏症的发生。例如,维生素C缺乏可使猕猴发生内脏肿大、出血和功能不全。同时要注意日粮的适口性。
9.实验猪、鸡的营养需要特点可参考畜禽营养学资料。
三、影响实验动物营养需要的因素
实验动物不仅因品种、品系的不同而其营养需要量存在明显差异,而且实验动物的性别年龄、生理阶段与生产状况等也是影响实验动物营养需要量的因素。一般根据动物的品种、年龄及生理状态将其营养需要分为生长、繁殖和维持3种。
1.实验动物维持的营养需要维持是指在正常情况下实验动物体重不增不减,不进行生产,体内合成与分解代谢处于动态平衡状态。在维持状态下动物对能量、蛋白质、矿物质、维生素等营养物质的需要被称为维持的营养需要。动物只有在维持需要得到满足后,多余的营养物质方可用于生长、繁殖。维持营养需要在总营养需要中占很大一部分,消耗于维持的能量约为总能量需要的一半。
2.实验动物生长的营养需要动物生长是指通过机体的同化作用进行物质积累、细胞数量增多、组织器官体积增大,从而使动物的整体体积及其重量增加的过程。动物在不同生长阶段、不同组织和器官的生长强度和占总体生长的比重不同。在生长早期,骨组织及头、腿生长较快;生长中期,体长和肌肉生长幅度较大;生长后期,则以身体的增长和脂肪的储积为主。因此,即便是同一动物,其不同生长阶段对饲料营养成分配比及营养需要亦有所不同。实验动物生长营养需要,要求饲料营养能够满足动物生长与体内同化过程所需的各种营养物质。
3.实验动物繁殖的营养需要实验动物的繁殖过程包括雌雄动物的性成熟、性欲、性功能的维持,精子与卵子的生成,受精、妊娠及哺乳过程,其中任何一个环节都可能受饲料营养影响而发生障碍。繁殖需要除了要求能够满足动物母体自身的营养需要以外,还要为胎仔生长发育与哺乳提供各种优质、充足的营养物质以保证动物繁衍过程的正常进行。
除以上3种状态以外,实验动物的微生物控制程度、饲料各种营养成分相互间的作用关系以及饲料加工、储藏方法等各种因素也都不同程度的对实验动物营养需要产生影响。
第二节 实验动物饲料与日粮
一、饲料分类
1983年中国农业科学院畜牧研究所依据国际饲料命名及分类原则,按饲料营养特性将饲料分为粗饲料、青绿饲料、青储饲料、能量饲料、蛋白质饲料、矿物质饲料、维生素饲料、添加剂等八大类。
1.粗饲料干草类(包括牧草)、农副产品类(包括荚、壳、藤、蔓、秸、秧)及绝干物中粗纤维含量≥18%的糟渣类,树叶类和添加剂及其他类。例如,实验兔饲料原料中的苜蓿粉。糟渣类中水分含量凡不属于天然水分者应区别于青绿饲料。
2.青绿饲料天然水分含量≥60%的青绿饲料类、树叶类及非淀粉质的块根、块茎瓜果类,不考虑折合干后的粗蛋白质及粗纤维含量。
3.青储饲料用新鲜的天然植物性饲料调制成的青储饲料及加有适量糠麸或其他添加物的青储饲料,包括水分含量≥45%的低水分青储饲料。
4.能量饲料在绝干物中粗纤维含量<18%,同时粗蛋白质含量<20%的谷实类、糠麸类、草籽树实类、淀粉质的块根块茎瓜果类及其他。实验用大、小鼠多采用玉米、小麦作为能量饲料。
5.蛋白质饲料绝干物质中粗纤维含量≤18%,同时粗蛋白质含量≥20%的豆类、饼粕类、动物性饲料及其他。实验动物常用的蛋白饲料以豆粕、鱼粉为主。
6.矿物质饲料包括人工合成的、天然单一的矿物质饲料,多种混合的矿物质饲料,以及配合有载体或赋形剂的微量、常量元素的饲料。目前国内还没有实验动物专用的矿物质添加剂,多采用普通家畜所用的添加剂,也有单位自行配制的。
7.维生素饲料指工业合成或提纯的单一维生素或复合维生素,但不包括某些维生素含量较多的天然饲料。
8.添加剂狭义添加剂为不包括矿物质饲料、维生素饲料和氨基酸在内的所有添加剂,如防腐剂、着色剂、矫味剂、抗氧化剂、各种药剂(如抗生素、激素、杀虫剂、抗寄生虫剂等)、生长促进剂等。广义添加剂将上述各种添加剂列为非营养性添加剂;维生素饲料、矿物质微量元素补充料和人工合成氨基酸等列为营养性添加剂。实验动物饲料只使用营养性添加剂,而严禁添加任何非营养性添加剂。
二、实验动物配合饲料分类
根据饲养动物的营养需要和各种饲料原料的营养素含量,经过科学计算得到多种饲料原料的最佳配比,再经工业化生产得到的均匀混合物,称为配合饲料。配合饲料有如下几种分类方法。
(一)根据所含营养成分进行分类
1.全价配合饲料这种饲料含有各种均衡全面的营养物质,能够完全满足实验动物的各种营养需要,无需额外添加任何其他营养成分,直接饲喂即能获得满意的饲养效果。
2.混合饲料这种饲料是由能量饲料、蛋白质饲料、矿物质饲料等按一定比例配合而成。混合饲料基本上能满足实验动物的营养需要,但营养不够全面还需搭配一定量的其他饲料,才能获得满意的饲喂效果。
3.浓缩饲料这种饲料是以蛋白质饲料为主,混以矿物质和添加剂预混料配比而成,不能直接使用,须按说明添加能量饲料或粗饲料才能配制成全价饲料加以使用。
4.添加剂预混饲料添加剂预混饲料是由营养物质添加剂(如各种氨基酸、矿物质、维生素等)和非营养物质添加剂(如促生长剂、黏合剂、稳定剂等)按各种饲料配方需要加上必要的载体配制成各种添加剂预混饲料,分别包装,在配料时再按具体需要分别加入。
(二)按配合饲料或日粮组分的精细程度分类
1.天然原料日粮用经过适当机械加工的谷物、牧草、水果、蔬菜和鱼粉、骨粉等原料和适当的添加剂配成的日粮或全价配合饲料。在正常情况下,繁育生产各种实验动物都是使用这类饲料。其特点是价格便宜,易于获得。天然原料日粮也有2种类型,一种是配方公开,成分标明;另一种则是完全封闭。但无论哪种类型其共同的缺点都是确切的营养成分难以标化确定。
2.纯合日粮原料经精炼后配制的日粮称纯合日粮。如以酪蛋白为蛋白质的来源,糖或淀粉为糖类来源,植物或动物油为脂肪的来源,纤维素为粗纤维的来源,再加上化学纯的无机盐和维生素,配合成实验动物全价营养饲料。使用纯合日粮便于掌握日粮成分,进行实验设计,从而获得精确可靠的实验结果。缺点是适口性不佳。这类饲料只适用于做某种研究的实验动物。
3.化学纯合日粮采用化学上纯净的化合物如氨基酸、糖、三酸甘油、必需脂肪酸、无机盐和维生素制备的日粮称为化学纯合日粮。这种日粮成分可靠,能够使研究变异及可能的污染降至最低限度,但十分昂贵,除必须严格控制养分浓度的研究外,较少使用。
(三)按配合饲料的物理形状进行分类
按照配合饲料的物理状态和形状,可将饲料分为:粉状饲料、颗粒饲料、碎饲料、膨化饲料、烘烤饲料、半湿饲料、液体饲料和罐装饲料等。其中,颗粒饲料是全价粉状饲料加入水或水蒸气,通过颗粒饲料成型机制成的具有一定大小和硬度的饲料,形状多为圆筒状。由于颗粒饲料可以避免动物择食,避免浪费,保证了饲料的均匀和采食的全价性,同时还改善了饲料的适口性,提高了饲料的消化率,目前实验动物中大鼠、小鼠、兔等,多采用这种饲料。
(四)按所饲喂的动物种类及生理阶段进行分类
不同种类的实验动物对饲料的营养水平要求不同,每种实验动物都应供给符合其生理特性和营养需要的全价饲料,据此可将实验动物饲料分为:大鼠料、小鼠料、兔料、猫料、犬料、猴料等。另外,动物处于不同生理状态和生长阶段时,对饲料营养水平的要求也不相同,因此应饲喂不同营养水平的全价饲料,据此将实验动物饲料分为生长料、繁殖料、维持料等。
(五)按饲喂动物的微生物级别分类
不同级别的实验动物对饲料要求也不同,尤其是对维生素和微生物指标的要求。例如,SPF级饲料常采用辐照灭菌的方法来达到国家标准中的微生物指标要求。据此可将实验动物饲料分为普通级饲料、SPF级饲料等。
三、实验动物饲料配方的设计
饲料配方的设计是指根据实验动物的营养需要和原料的来源及其中营养素的含量,经过科学计算得出各种原料最佳配合比例的过程。饲料配方计算技术是近代应用数学和动物营养学及饲料科学相结合的产物。它是实现饲料合理搭配,获得高效益、低成本饲料配方的根本手段。
(一)实验动物饲料配方的设计方法
过去的常规计算方法以适于手工计算的试差法为主。近年来,随着计算机科学的发展,发展出了采用解线性规划问题的方法设计饲料配方的软件,可以快速设计出既能满足营养需要又能保证成本最低的饲料配方。这种方法能够大量节约配方设计人员的人力和时间,提高工作效率。
值得注意的是,不管用什么方法来设计的饲料配方,其饲料原料的配合比例只是一种以饲料成分为基础的理论数据,还必须要经过实验室检测和饲养实验来对其进行验证。对于实验动物来说,经过验证的饲料配方,要保持长期稳定。这是使实验获得较一致的结果的重要保证。
(二)实验动物饲料配方的设计原则
在设计实验动物饲料配方时应综合考虑原料来源的稳定性、原料质量的稳定性、加工过程中营养素的损失、适口性等各种因素,尤其应注意遵循下述原则。
1.原料的选择要多样化因为各种原料的营养成分含量各不相同,常采用多种原料配比以达到使各种营养成分能够互补的目的。尤其是蛋白饲料,氨基酸含量各不相同,要想达到氨基酸平衡,必须采用多种蛋白饲料进行合理配比并添加特定氨基酸制剂。
2.营养素含量要包含一定的宽裕量在实验动物饲料的加工、灭菌、储存、运输过程中,有一部分营养素,尤其是维生素会在光、热等条件下丧失其生理活性。还有些原料本身就含有一些营养因子,影响营养素的吸收利用。同时,有些营养素之间也会发生拮抗或协同作用,相互影响。因此,在设计饲料配方时要保证有一定的宽裕量以应对各种情况下的营养素的损失。
3.非营养性添加剂一律不得添加为了保证实验动物的健康与实验结果的准确性、可靠性,实验动物日粮一般不得添加抗生素、驱虫剂、防腐剂、着色剂、促生长剂、激素、除臭剂、增重剂、抗结块剂、粘结剂等非营养性物质。这一点在国家标准《实验动物配合饲料通用质量标准》GB 14924-2001中有明确规定。
4.保证成品饲料的良好适口性实验动物饲料应符合动物生理特性,并具有良好适口性。这是因为适口性是影响采食量的一个重要因素,而饲料采食量则决定了营养物质的摄入量。
四、饲料营养价值的评定
饲料营养价值是指饲料本身所含营养素以及这些营养素被动物利用后所产生的营养效果,可通过化学分析、消化实验、代谢实验、平衡实验和饲养实验来评定。某一饲料的营养价值既决定于其营养素的含量,又决定于不同动物对该营养素的利用率。
1.饲料营养素的含量饲料化学成分表中所列各种营养素含量的数值,是多次分析结果的平均数,是评定饲料营养价值的标志之一。但它与具体采用饲料中的营养素含量,有一定的甚至很大的差异。这种差异受很多因素影响。如植物生长所处的土壤、肥料、气候等条件和植物的品种、收获期、收获和储存时间等因素的不同,都会影响到该植物的营养素的含量。
2.动物对营养素的利用率动物对营养素的利用率一方面受饲料营养素的可消化性影响,另一方面受动物对饲料的消化力的影响。饲料不能直接被动物机体所利用,必须先经过消化。饲料中的营养素,在动物消化道内经物理、化学、微生物作用,将大分子有机化合物分解为简单的在生理条件下可溶解的物质,这一过程称为消化。消化是吸收的准备,被吸收的营养素由血液循环输送到机体各组织,以供利用。饲料营养素的可消化性是指饲料可被动物消化的程度或性质,动物对饲料的消化力则是由遗传和生活状态决定的。
在评定饲料营养价值时,经常用的指标是消化率和总可消化养分。饲料中某营养素含量减去粪中营养素含量之差,称为可消化营养素。可消化营养素与饲料中营养素的百分比称为饲料营养素的消化率。
某养分的消化率=(可消化养分/饲料中该养分总量)×100
同一饲料营养素的消化率因动物对饲料的消化力而有所差异。总可消化养分则是将饲料中的蛋白质、脂肪、纤维素、可溶性无氮浸出物的含量分别乘其消化率后得到的数值。目前实验动物的饲料营养价值评定大多是采用家畜饲料的评定方法,这些方法是否适用于实验动物,还有待研究证实。
研究评定饲料的营养价值,除了饲料营养素含量及其可消化性外,还要研究饲料的可代谢性。营养素的代谢是指动物吸收的营养素被利用的过程。在研究动物的物质及能量代谢、测定饲料代谢方面,国际上通用的方法有屠宰对比实验法、物质代谢实验法和直接测热的能量代谢实验法。
第三节 实验动物饲料的质量控制
一、实验动物饲料的生产加工、储存与管理
实验动物饲料是以实验动物饲养标准为依据,经过严密设计、科学配方、精心加工、生产制造而形成的标准化产品。因此,进行实验动物饲料生产必须了解有关实验动物饲养管理法规条例,全面掌握饲料的生产过程。
(一)实验动物配合饲料的生产加工
饲料加工的目的主要是提高饲料的适口性和消化率,并便于储存。不当的饲料加工方法往往会造成营养素的损失,降低动物对饲料的消化率。在实际工作中,应根据各种实验动物的特性和不同的实验目的,采用不同的饲料加工方法,如常用实验动物:大鼠、小鼠、豚鼠及兔等实验动物的饲料应制成具有一定硬度的颗粒饲料较为适合其摄食习性,犬、猫则以膨化饲料为好。而有的实验动物根据实验目的不同,常要求制作糊状、粉状或液体饲料以满足研究需要。但是无论其形状如何,在实验动物饲料加工生产过程中都应注意生产规格及其产品标准。
优质原料是生产高品质实验动物饲料的前提和基础,这一点尤为重要。实验动物的饲料原料以植物为主,为了弥补蛋白质的不足,也采用少量的动物性饲料。但是饲料原料中常常含有一种或多种天然抗营养因子或有毒有害物质,如植物性饲料中的生物碱、生氰糖苷、棉酚、单宁、蛋白酶抑制剂、植酸以及有毒硝基化合物等;动物性饲料中的组胺、抗硫氨素及抗生物素等。这些有毒有害物质可对动物体造成多种危害和影响,轻者降低饲料的营养价值,影响动物的生产性能,重者引起动物急性或亚急性中毒,甚至死亡。对于实验动物来说,这些物质很可能会影响试验结果的准确性。因此,在生产实践中,需要注意采用各种饲料加工调制方法来减少、消除这些不利因素。目前,营养学家已经发现了一些切实可行的方法,如通过加热消除大豆中的胰蛋白酶;在配合饲料中加入植酸酶分解植物性原料中的植酸,得到可利用的磷。但还需进一步研究以得到更完善、有效的方法。
在饲料原料购齐以后,应对其进行感官检测、主要营养指标和卫生指标检测,并对生产设施进行检查。检查完毕没有问题,即可开始进行饲料加工。一般来讲,颗粒饲料加工的工序主要有原料的粉碎、配合、搅拌混匀、压制成型、成品分装等过程。
1.原料的粉碎在对饲料原料进行粉碎之前,须首先按照实验动物饲料质量标准检查有无霉变、虫蛀等现象,然后进行除杂工作。按要求粉碎好的饲料要妥善保存,防止受潮。
2.饲料配合按配方要求将各种原料进行计量,依次投入混料箱内称之配合。饲料配合应遵循由多到少的原则,即先投入比例较大的谷实类饲料,最后投入比例较小的蛋白饲料及添加剂等。同时,饲料的配合过程还要注意计量的准确和防止少投误投。
3.饲料的混合将配合好的饲料,在混料箱内经一定时间的搅拌过程,使各种原料均匀地分布。混合过程是饲料加工过程中保证质量的核心环节,混合均匀度是饲料质量检定的重要指标。影响混合均匀度的因素很多,一般要充分考虑设备的性能、原料的比重、体积、搅拌的时间等因素,对于用量较少的原料,可先与少量其他饲料混合,然后进行逐级稀释,以保证微量饲料能够均匀混合于饲料中。
4.成型成型是将混合好的饲料粉料按不同的要求制成不同剂型的颗粒。影响颗粒饲料成型的因素很多,包括物料因素,如物料组分、密度、含水量等;机械因素,如模孔深度、光洁度等。同时,加工过程中还要严格控制适当的温度,既要尽量避免营养成分的破坏,又要保证适当的硬度和适口性。颗粒的大小因动物的不同而异,一般大鼠、小鼠饲料直径10~12mm,家兔、豚鼠料直径4~5mm为宜。
5.成品分装加工好的成品饲料应经过烘烤或其他方法将含水量降低到10%以下再按需要进行分装。成品配合饲料至少应有两层包装,内层为牛皮纸袋,外层为加有塑料内衬的编织袋、纸盒或塑料袋,一般普通动物饲料可分装为25kg/袋。用于饲养无菌动物和SPF 动物的饲料可用塑料袋真空密封包装,包装用的塑料袋应符合国家标准GB 9687-1988《食品包装用聚乙烯成型品卫生标准》、GB 9688-1988《食品包装用聚丙烯成型品卫生标准》、GB 9689-1988《食品包装用聚苯乙烯成型品卫生标准》中的卫生要求。而且,清洁级以上实验动物配合饲料的包装(或真空包装),必须经高压蒸气消毒灭菌或60Co照射。
为保证饲料的能量水平,提高饲料适口性,在饲料加工过程中可以添加适量的植物油。一般情况下是在颗粒饲料成型前添加,添加量一般不超过生产量的3%,否则有可能导致制粒后颗粒松散等问题。该方法对设备要求较低,饲料吸收效果也较好。现也有在成型后对颗粒饲料进行油脂喷涂的,其最大添加量可达到8%,解决了添加油脂对颗粒饲料坚实度的影响问题,提高了生产率,但对设备及使用的要求较高。
(二)实验动物饲料的储存、运输
饲料储存包括原料储存和成品储存两部分内容。原料购入之后,应按原料种类、生产厂家、进货日期等分开保管。保管中要注意温度、湿度变化,防止鸟类、鼠类和昆虫的污染,尽量做到先进先出。成品饲料生产应置于干燥、通风良好的环境储存,严禁与有毒有害物品共同存放。储存过程中应注意防鼠、防虫、防霉,严防与原料混储。成品库内严格执行先进先出原则,产品要分类堆放,标志清楚,保证标准货物出库登记。配合饲料产品在常温下的保质期为3个月,梅雨季节为2个月。
配合饲料产品在运输中应防止包装破损、日晒、雨淋,严禁与有毒、有害物品混运。
(三)实验动物饲料的质量管理
实验动物饲料管理是指从饲料原料管理、生产设施管理、配方选择、生产加工到成品以及生产、运输过程中的虫害和安全卫生管理的全过程。实验动物饲料的质量管理应有专业技术人员全程监督。
二、实验动物饲料的消毒
实验动物的饲料在收获、加工、储存及运输过程中都有污染病菌的可能,为确保实验动物质量和动物实验的准确性,我们要通过适当的消毒方法使其达到灭菌的目的。用于饲料消毒的常用方法有干热、湿热、辐照及药物熏蒸等多种,应按饲养动物的不同要求和饲料种类以及所具备的条件来选择。
1.干热灭菌法将饲料在80~100℃的条件下烘烤。此法设备比较简单,但温度不好掌握,灭菌不够彻底,而且营养损失较大。目前基本上不使用这种方法。
2.高温高压灭菌法高温高压灭菌法是指将饲料在121℃,1.0kg/cm3的高温高压蒸锅内加热15min以上,将细菌全部杀死。用高压灭菌必须使蒸气渗透饲料内部,操作时预先将锅内减压至负60mmHg以下,然后导入高压蒸气,一般为115℃30min、121℃20min、125℃15min。绝大多数维生素,尤其是维生素C、维生素B1、维生素B6和维生素A等,遇热会受到破坏,而纯化学性饲料比天然饲料更不稳定。
3.药物熏蒸灭菌法熏蒸是利用化学药品的气雾剂对饲料进行消毒。如用氧化乙烯进行灭菌,熏蒸后必须在不低于20℃的自然空气中将残余气体挥发。实验证明,即使这样处理,最后在饲料中还残存一些对动物代谢有损害的化合物。
4.放射线照射灭菌法与上述各种方法相比,γ射线辐照灭菌对多数维生素和蛋白质、氨基酸等营养成分的破坏都比较小。目前,对SPF级实验动物饲料通常采用吸收剂量25kGy左右的60Co照射,对无菌动物用饲料采用50kGy剂量的60Co照射,对纯化学性饲料则应适当降低辐照剂量。虽然放射线照射灭菌法在灭菌效果和对营养素的破坏程度方面都优于其他方法,并且已经开始在国内推广,但这种灭菌方法会显著增加饲料成本,而且长期饲喂这种灭菌饲料是否会对实验动物的正常生长、繁殖造成影响,还在进一步的研究之中。
三、实验动物饲料的检测
饲料检测是实验动物饲料质量管理必不可少的重要手段。饲料质量变化不仅直接影响着实验动物质量而且也间接影响应用实验动物所作实验结果的可靠性。我国由实验动物管理委员会核发的《实验动物全价营养饲料质量合格证》制度,要求实验动物饲料质量应符合国家标准GB 14924-2001《实验动物配合饲料通用质量标准》。它是根据实验动物的不同种类、性别、年龄、体重和生理阶段等特点,结合能量与其他各种营养物质代谢实验和饲养实验结果,科学的规定每只动物每天应给予的能量及各种营养物质的数量,这种规定被称之为饲养标准。饲养标准的数值是营养素的供给量,是根据实验动物最低需要量并在此基础上考虑增加一定的安全系数而确定的。
1.感观性状的检验根据饲料产品的种类,用手、眼、鼻等器官直接通过色泽、气味、手感、杂质情况等项指标对饲料的新鲜程度、均匀度、含水量等进行直观判断。
2.营养成分的测定按照国家(或地方)实验动物饲料营养标准所规定的养分含量及分析方法对产品的营养成分和混合均匀度等进行检测。饲料含水量应经常检测,其他营养成分应定期抽检,对鱼粉、酵母粉等贵重原料的养分含量(如蛋白质等),应在每批进货时抽样检测。营养成分的测定应以90%干物质为基础,具体方法和要求可参照国家标标准GB 14924-2001《实验动物配合饲料通用质量标准》执行。
3.饲料卫生指标的测定应定期对饲料产品和原料按国家或地方标准限定的有毒、有害物质含量和检测方法进行检测。检测应以88%干物质为基础,具体方法和要求可参照国家标准GB 14924-2001《实验动物配合饲料通用质量标准》。