實驗動物飼料與營養(yǎng)

實驗動物飼料與營養(yǎng)充足的營養(yǎng)是動物機體的基本需要和維持健康的先決條件，這在人類方面早以得到充分的認識。然而，在實驗動物科學領域營養(yǎng)卻是最易被遺忘的一個因素。但實際上與其它各種因素相比，飼料營養(yǎng)則是實驗動物生長、繁殖以及遺傳和各種生物學特性得以充分表達的最直接、最重要的影響因素。第一節(jié)實驗動物營養(yǎng)需要與飼養(yǎng)標準營養(yǎng)需要是指動物群體每天對碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、水分、礦物質(zhì)和維生素等各種營養(yǎng)物質(zhì)的平均需要量。營養(yǎng)需要量的確定是對各種實驗動物生物學，特別是消化代謝特點進行綜合研究的結(jié)果，是制定實驗動物飼養(yǎng)標準的科學依據(jù)。一、實驗動物的營養(yǎng)需要（一）實驗動物所需營養(yǎng)素的種類到目前為止已知動物機體所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)達50余種，其中最主要的可劃歸七大類，即：蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素、水及纖維素等。因此，對于實驗動物飼料營養(yǎng)學來說，就是要求嚴格控制，合理搭配這7類50余種營養(yǎng)物質(zhì)，使之滿足動物的各種生理需要。（二）確定實驗動物營養(yǎng)需要的指標在確定實驗動物營養(yǎng)需要時，要選擇一些指標作為進行實驗測定的依據(jù)，應用不同的實驗方法，選擇不同的測定指標，測定所得需要量數(shù)值亦不相同。過去通常以實驗動物生長發(fā)育（體重、器官、組織等）與繁殖性能等作為測定指標；近來則逐漸改用實驗動物血液生化免疫功能等指標作為判定實驗動物營養(yǎng)需要的指征，因此，所得相對數(shù)值亦有所增加。這是因為，機體維持最佳生理狀態(tài)時的營養(yǎng)需要量較維持生長、發(fā)育等基本功能活動高的緣故。以維生素A為例：實驗動物維持最佳免疫狀態(tài)需要量＞最佳體內(nèi)貯存需要量〉有效體內(nèi)貯存需要量＞正常生長需要需要量〉維持生長需要量。（三）影響實驗動物營養(yǎng)需要的因素影響實驗動物營養(yǎng)需要的因素較多，實驗動物不僅因品種、品系的不同而其營養(yǎng)需要量存在明顯差異，而且實驗動物性別、年齡、生理階段與生產(chǎn)狀況等也與其營養(yǎng)需要量的變化密切相關。在實驗動物飼育生產(chǎn)方面常根據(jù)動物的品種、年齡及生理狀態(tài)將其營養(yǎng)需要分為生長、繁殖和維持三種，并據(jù)以考慮飼料營養(yǎng)配比：1．實驗動物生長的營養(yǎng)需要：實驗動物生長營養(yǎng)需要，要求飼料營養(yǎng)能夠滿足動物生長與體內(nèi)同化過程所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)。動物生長是指通過機體的同化作用進行物質(zhì)積累、細胞數(shù)量增多、組織器官體積增大，從而使動物的整體及其重量增加的過程。從生物化學角度看，生長是機體內(nèi)物質(zhì)合成代謝超過分解代謝的結(jié)果。從解剖學角度看，動物在不同生長階段，不同組織和器官的生長強度和占總體生長的比重不同。在生長早期，骨組織及頭、腿生長較快；生長中期，體長和肌肉生長幅度較大；生長后期，則以身體的增長和脂肪的貯積為主。因此，即使是同一動物，其不同生長階段對飼料營養(yǎng)成分配比及營養(yǎng)需要亦有所不同。2．實驗動物繁殖的營養(yǎng)需要：實驗動物的繁殖過程包括雌雄動物的性成熟、性欲、性功能的維持、精子卵子的生成、受精、妊娠及哺乳過程，其中任何一個環(huán)節(jié)都可能受飼料營養(yǎng)影響而發(fā)生障礙。繁殖需要要求能夠滿足動物母體自身的營養(yǎng)需要和為胎兒生長發(fā)育與哺乳提供各種優(yōu)質(zhì)、充足的營養(yǎng)物質(zhì)以保證動物繁衍過程的正常進行。通常在實驗動物的整個妊娠期間母體動物代謝率平均可增加11?14%，妊娠后期可達30?40%。3．實驗動物維持營養(yǎng)的需要：所謂維持是指在正常情況下實驗動物體重不增不減，不進行生產(chǎn)，體內(nèi)合成與分解代謝處于動態(tài)平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下動物對能量、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)的需要被稱為維持營養(yǎng)需要。維持營養(yǎng)需要中很大一部分營養(yǎng)物質(zhì)主要用于消耗供能。除以上三種狀態(tài)以外，實驗動物的不同品系、微生物控制程度、飼料各種營養(yǎng)成分相互間的作用關系以及飼料加工、貯藏方法等各種因素也都不同程度的對實驗動物營養(yǎng)需要產(chǎn)生影響作用。常用實驗動物營養(yǎng)需要列于表5—1—1。二、常用實驗動物營養(yǎng)需要的特點關于各種實驗動物的營養(yǎng)需要由于我國實驗動物科學起步較晚，尚缺乏系統(tǒng)研究。但國外已有大量文獻報道，現(xiàn)僅以美國NRC（NationalResearchCouncil）標準為依據(jù)簡要介紹一些常用實驗動物的營養(yǎng)需要特點及其在正常飼養(yǎng)條件下的最低需要量供參考。（一） 大鼠的營養(yǎng)需要特點對于大鼠來說，除應充分滿足各種營養(yǎng)物質(zhì)需要以外，特別要注意脂肪酸的供給。正常時應保證其飼料中必需脂肪酸含量占總能量的1.3%,其中亞油酸在飼料中不能低于0.3%,它可在大鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)化為花生四烯酸。花生四烯酸是細胞膜的主要必需脂肪酸，是前列腺素的重要前驅(qū)物質(zhì)。通常大鼠不需要補充維生素K,但要補充維生素A,大鼠對鈣、磷缺乏抵抗力較強，但對鎂需要量較多，尤其是妊娠、哺乳時需要量明顯增加。每公斤飼料中添加60ppm的維生素E能提高大鼠繁殖率。無菌大鼠還應注意補充維生素B12（二） 小鼠的營養(yǎng)需要特點小鼠近交系極多，應根據(jù)不同品系的特點提供相應的日糧，以維持其生物學特性和保證實驗的正常進行。一般來說小鼠喜食含高碳水化合物飼料，特別需要日糧來源的亞油酸。小鼠對鈣的需要量要求范圍較寬，對維生素A、D需要量較高，但同時又對維生素A過量敏感。維生素A過量可以導致小鼠繁殖紊亂和胚胎畸形。無菌小鼠還應注意補充維生素K。（三） 地鼠的營養(yǎng)需要特點地鼠可以象反芻動物一樣有效利用非蛋白氮。日糧中71%的尿素氮可以被沉積，地鼠膽固醇代謝較為特殊，蛋白質(zhì)對地鼠營養(yǎng)需要尤為重要，如蛋白質(zhì)不能滿足其營養(yǎng)需要，成年地鼠將會出現(xiàn)性機能減退，幼鼠則生長發(fā)育遲緩。（四） 豚鼠的營養(yǎng)需要特點豚鼠對某些必需氨基酸特別是精氨酸的需要量較高。對粗纖維的消化能力強，通常日糧中要求含有12?14%的粗纖維。如果粗纖維含量不足，可以引起豚鼠出現(xiàn)排糞障礙和脫毛現(xiàn)象。豚鼠對維生素C缺乏特別敏感，缺乏時可致壞血病、生殖機能下降等癥狀，甚至造成死亡。通常每只豚鼠每日需補充10mg維生素C，繁殖階段需補充30mg。（五） 兔的營養(yǎng)需要特點精氨酸對兔特別重要，是其第一限制性氨基酸。兔對日糧中的鈣有較強的耐受能力，雖然其腸道微生物可以合成維生素K和大部分B族維生素，但繁殖時仍需額外補充維生素K。飼料中需要有一定量的粗纖維以維持其正常的消化生理機能。但對無菌兔其飼料中的粗纖維含量應降低，同時要注意補充所有的維生素。（六）犬的營養(yǎng)需要特點除必須供給犬足夠的脂肪和蛋白質(zhì)以外，還應考慮改善其日糧的適口性。犬能耐受高脂肪日糧，且要求日糧要含有一定量的不飽和脂肪酸。犬對維生素A的需要量較大，亦需補充維生素b12（七） 貓的營養(yǎng)需要特點貓?zhí)貏e是初生小貓對日糧脂肪需要量要求高，處于生長期的貓對日糧蛋白質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量要求均較高，且亞油酸含量不能低于1%。貓屬于不能利用B-胡籮卜素作為維生素A源動物，因此應在飼料中補充維生素A。（八） 非人靈長類實驗動物的營養(yǎng)需要特點非人靈長類實驗動物日糧能量的50%以上來自糖代謝，其體內(nèi)不能合成維生素C,必須由日糧提供。同時要注意日糧的適口性。（九） 實驗豬、雞營養(yǎng)需要特點可參考畜禽營養(yǎng)學資料。三、常用實驗動物飼養(yǎng)標準根據(jù)實驗動物的不同種類、性別、年齡、體重和生理階段等特點，結(jié)合能量與其它各種營養(yǎng)物質(zhì)代謝實驗和飼養(yǎng)實驗結(jié)果,科學的規(guī)定每只動物每天應給予的能量及各種營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量，這種規(guī)定被稱之為飼養(yǎng)標準。飼養(yǎng)標準的數(shù)值是營養(yǎng)素的供給量，是根據(jù)實驗動物最低需要量并在此基礎上考慮增加一定的安全系數(shù)而確定的。飼養(yǎng)標準是設計實驗動物飼料配方的科學依據(jù)。關于實驗動物的營養(yǎng)需要及其飼養(yǎng)標準，國外，特別是以美國為代表的實驗動物科學發(fā)達國家都已進行了大量系統(tǒng)而深入的研究，并且在此基礎上提出了各自的有關標準指導其實驗動物生產(chǎn)實踐。在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)了實驗動物營養(yǎng)標準化，提高了實驗動物質(zhì)量，有力的推動了相關科學研究的發(fā)展。為了加快我國實驗動物科學的發(fā)展進程，盡快實現(xiàn)與國際接軌，近年來我國有關部門參考國際標準也制定頒布了我國常用實驗動物的飼料標準。這些標準是目前我國實驗動物日糧生產(chǎn)的指令性文件（見表5—1—2?5—1—7）。表5—1—2實驗動物飼料營養(yǎng)成分常規(guī)檢測指標指標項目大小鼠家兔豚鼠倉鼠犬貓獼猴繁殖用育成用繁殖用育成用繁殖用育成用飼育用飼育用繁殖用飼育用水分，%10101111111110777粗蛋白，%20181714201721183016粗脂肪，%4333333342粗纖維，%5510?1510?1510?1610?166344粗灰分，%8899998987鈣，%0.8?1.80.8?1.81.0?1.51.0?1.51.0?1.51.0?1.51.0?1.51.0?1.51.0?1.50.8?1.5磷，%0.6?1.20.6?1.20.5?0.80.?50.80.5?0.80.?50.80.5?0.80.5?0.80.5?0.80.4?0.7表5—1—3實驗動物飼料維生物指標繁殖用育成用A，IU1400700600 35010008001000550D，IU603030200200100220E，IU1264.0 6.01085.5K，mg0.30.151.00.10.1B1，mg0.80.40.40.20.50.4B2，mg1.00.50.50.40.50.5B6，mg1.20.64.0 0.64.60.40.5煙酸，mg2.01.05.05.04.51.1泛酸，mg2.41.21.20.031.01.3葉酸，mg0.10.1生物素，mg0.005B12ug1.00.52.011.0膽堿，mg100120200C,mg150170表5—1—4實驗動物飼料氨基酸指標項目指標（每百克飼料中的含量）項目大小鼠料家兔、豚鼠料倉鼠料犬料貓料獼猴料賴氨酸，%1.320.850.901.511.570.85蛋氨酸+胱氨酸，%0.990.600.600.690.800.38精氨酸，%1.100.751.301.611.930.99組氨酸，%0.550.300.450.640.710.44色氨酸，%0.330.300.250.340.320.23苯丙氨酸+酪氨酸，%三1.101.601.901.782.051.31蘇氨酸，%0.880.750.800.981.120.63亮氨酸，%1.761.601.501.952.681.35異亮氨酸，%1.110.851.001.911.280.82纈氨酸，%1.211.001.001.341.490.90表5—1—5實驗動物飼料常量與微量元素指標項目指標（每公斤飼料中的含量）項目大小鼠料家兔、豚鼠料倉鼠料犬料貓料獼猴料鎂，g2.02.02.00.20.20.2鉀，g5.06.00.80.50.80.5鐵，mg100.0100.0120.0150.0120.0120.0錳，mg75.040.030.020.010.520.0銅，mg10.010.09.05.04.55.0鋅，mg18.050.030.015.015.015.0碘，mg0.20.2表5—1—6實驗動物飼料微生物控制指標TrSH指標大小鼠料兔料豚鼠料倉鼠料犬料貓料獼猴料菌落個數(shù)，個/克5X1041X1051X1051X1055X1045X1045X104大腸菌群，個/克W40404040404040霉菌數(shù)，個/克W100100100100100100100致病菌（沙門氏菌），個/克無無無無無無無表5—1—7實驗動物飼料重金屬及污染物質(zhì)指標項目指標馬拉硫磷，mg/kgW8磷化物（以PH計），3mg/kgW0.05氰化物（以HCN計）,mg/kgW5氯化苦，mg/kgW2二硫化碳，mg/kgW10砷，mg/kgW0.7汞，mg/kgW0.02鉛，mg/kgW1.0六六六，mg/kgW0.3滴滴涕，mg/kgW0.2黃曲霉素，卩g/kgW10 H-第二節(jié)實驗動物飼料與日糧一、實驗動物飼料分類飼料是以提供營養(yǎng)素為目的而飼予實驗動物的物質(zhì)，通常要求飼料能夠為實驗動物提供目前已知的其所需要的營養(yǎng)素約50種以上，動物對不同營養(yǎng)素的需要量存在明顯差異，多者上千克，少者不足一微克。飼料一方面作為動物所需營養(yǎng)素的來源，另一方面又作為營養(yǎng)素的載體，以增進飼喂效果。雖然可用作飼料的物質(zhì)種類繁多，但根據(jù)其來源、理化性狀、消化率、生產(chǎn)價值、營養(yǎng)特性等可將之分為動物性飼料、植物性飼料、粗飼料、青綠飼料、青貯飼料、能量飼料、蛋白質(zhì)飼料、礦物質(zhì)飼料、維生素飼料、添加劑飼料等十大類。應用各種飼料原料根據(jù)實驗動物飼養(yǎng)標準配合設計而形成的飼料被稱作配合飼料，而全價營養(yǎng)配合飼料則被稱為日糧。通常所說的飼料常常是指經(jīng)過加工配合而成的成品飼料，配合飼料有如下幾種分類方法：（一）根據(jù)所含營養(yǎng)成分進行分類（1）全價配合飼料：這種飼料含有各種均衡全面的營養(yǎng)物質(zhì)，能夠完全滿足實驗動物的各種營養(yǎng)需要，無須額外添加任何其他營養(yǎng)成分，直接飼喂既能獲得滿意的飼養(yǎng)效果。⑵混合飼料：是由能量飼料、蛋白質(zhì)飼料、礦物質(zhì)飼料等按一定比例配合而成?；旌巷暳匣旧夏軡M足實驗動物的營養(yǎng)需要，但營養(yǎng)不夠全面還需搭配一定量的其他飼料，才能獲得滿意的飼喂效果。⑶濃縮飼料：是以蛋白質(zhì)飼料為主，混以礦物質(zhì)和添加劑預混料配比而成，不能直接使用，須按說明添加能量飼料或粗飼料才能配制成全價飼料加以使用。⑷添加劑預混料：是由營養(yǎng)物質(zhì)添加劑（如各種氨基酸、礦物質(zhì)、維生素等）和非營養(yǎng)物質(zhì)添加劑（如促生長劑、粘合劑、穩(wěn)定劑等）按各種飼料配方需要加上必要的載體配制成各種添加劑預混料，分別包裝，在配料時再按具體需要分別加入。⑸代乳飼料：是專門為各種代哺乳動物設計的，是用以替代自然乳的全價配合飼料。（二） 按飼料加工的物理形狀進行分類可分為：粉狀飼料、顆粒飼料、碎飼料、膨化飼料、烘烤飼料、半濕飼料、液體飼料和罐裝飼料等。（三） 按所飼喂的動物種類及生理階段進行分類可分為：大鼠料、小鼠料、兔料、貓料、狗料、猴料以及生長料、繁殖料、維持料等。二、 實驗動物飼料選擇大量的實驗研究結(jié)果表明，當應用實驗動物進行毒理、腫瘤、老化以及其它各種實驗研究時，必須飼以相應標準的全價營養(yǎng)飼料，否則將因飼料營養(yǎng)不同而增加實驗結(jié)果的變異性。為此，美國營養(yǎng)科學研究所（AIN）1977年曾對實驗動物日糧應用給予報道，將實驗動物日糧歸納以下三類，以供合理選用：（一）天然原料日糧即以天然動植物為原料，根據(jù)實驗動物飼養(yǎng)標準，制定配方，加工生產(chǎn)的飼料，形狀有粉料、顆粒料等。天然原料日糧是實驗動物生產(chǎn)中通常使用的日糧類型，其特點是價格便宜，易于獲得。天然原料日糧也有二種類型，一種是配方公開，成分標明，另一種則是完全封閉但無論那種類型其共同的缺點都是確切的營養(yǎng)成分難以標化確定。有時盡管標識成分一致，但真實營養(yǎng)成分仍有很大變化，特別是礦物質(zhì)等微量成分，常因飼料原料產(chǎn)地不同，土壤不同而明顯不同，這一點在使用時必須加以注意。（二）純合日糧這種日糧使用精制原料配合而成，特別是對蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪具有精確的計量標識。使用純合日糧便于掌握日糧成分，進行實驗設計，從而獲得精確可靠的實驗結(jié)果。缺點是適口性不佳。（三）化學純合日糧化學純合日糧是由高純化學營養(yǎng)物質(zhì)，例如：含氮營養(yǎng)物質(zhì)應用氨基酸而不是蛋白質(zhì)；碳水化合物使用單糖、雙糖；脂肪選用純化脂肪酸或甘油；礦物質(zhì)和維生素亦均選用高純化學物質(zhì)等原料配合而成的實驗動物日糧。這種日糧成分可靠，能夠使研究變異及可能的污染降至最低限度，但十分昂貴，除必須嚴格控制養(yǎng)分濃度的研究外，較少使用。三、 實驗動物飼料生產(chǎn)加工、貯存與管理實驗動物飼料是以實驗動物飼養(yǎng)標準為依據(jù)，經(jīng)過嚴密設計、科學配合、精心加工、生產(chǎn)制造而形成的標準化產(chǎn)品。因此，進行實驗動物飼料生產(chǎn)必須了解有關實驗動物飼養(yǎng)管理法規(guī)條例以及飼料加工管理的基本思想，全面掌握飼料的生產(chǎn)過程。（一） 實驗動物配合飼料的生產(chǎn)加工不同種類的實驗動物和不同的實驗目的，對飼料加工要求也有所不同，如常用實驗動物：大鼠、小鼠、豚鼠及兔等實驗動物的飼料應制成具有一定硬度的顆粒飼料較為適合其攝食習性。狗、貓則以膨化飼料為好，而有的實驗動物根據(jù)實驗目的不同，常要求制作糊狀、粉狀或液體飼料以滿足研究需要。但是無論其形狀如何，在實驗動物飼料加工生產(chǎn)過