“肥料、饲料安全控制技术标准研究”课题进展

摘要：肥料、饲料的安全投入是关系到农业可持续发展、农产品安全质量和人们身体健康的重要保证。对肥料、饲料安全控制技术标准进行研究旨在为建立有毒有害物质安全限量标准提供理论基础和技术支撑，为肥料、饲料安全生产提供保障。本文介绍了有机肥料、生物肥料和饲料安全控制标准方面的主要研究内容和目前取得的阶段性研究进展。
　　关键词：有机肥料、生物肥料、饲料、安全控制、标准研究
　　
　　一、研究的意义和必要性
　　农作物生产和动物生产是农业生产为人类生存提供食物的两个重要组成部分。作为主要农业投入品的肥料和饲料是农业生产的基础，它们不仅影响农业生产的效率和可持续发展，还会影响人类赖以生存的生态环境，影响人体健康和生活质量。发展无公害农业，增强我国农产品的国际竞争力，是我国应对加入WTO后农业面临挑战的重要举措。
　　有机肥料和生物肥料在农产品生产中占有极其重要的地位。利用好有机肥料和生物肥料，可充分发挥它们在培肥地力、增强植物抗逆性、促进废弃物和城市垃圾的开发利用、保护环境和修复净化土壤污染、以及提高农产品品质和食品安全等多方面所具有的重要作用。但是，有机肥料生产的有机物料来源十分广泛，同样存在着严重的安全隐患，如畜禽粪便含有大量的虫卵、病菌和抗生素；污泥、城镇垃圾和工业垃圾中重金属含量高等；有机肥料发酵过程可能产生某些生物毒素等。这些物料生产的有机肥料中的重金属、抗生素、残留农药和毒素等存在着被作物吸收而污染农产品的很大风险，因此，研究有机肥料安全控制技术标准已经十分紧迫。近10多年来，我国生物肥料的研究、生产和应用进入了一个新的发展阶段，肥料新品种多、使用菌种面广。然而，我国现阶段存在的微生物肥料质量和安全问题不容忽视，其主要表现在两个方面，一是菌种使用不当引发的安全性问题，生产用菌种范围扩大，种类增加，菌种使用中的不安全因素不容忽视；二是产品质量参差不齐，市场混乱，坑农事件时有发生。可见，必须从国家的高度来对生产菌种实施严格的安全监督。
　　饲料安全不仅关系到动物本身的健康和安全，进而影响到消费者的身体健康和安全以及环境的安全，因此，目前饲料安全已成为国内外关注的热点。危及饲料安全的主要因素有4个方面： ①有害微生物和生物毒素对饲料安全性的影响，目前已知的霉菌毒素有几十种，其中黄曲霉毒素B1是最常见的一种霉菌毒素。 ②农药残留对饲料安全性的影响，在饲料原料中残留农药不仅危害动物健康，而且还会通过在动物产品中的蓄积和残留，严重损害消费者的健康，影响我国动物产品的出口。③有机有毒有害化合物对饲料安全性的影响。饲料中天然存在的有毒化合物如棉籽饼粕中棉酚、菜子饼粕中异硫氰酸酯、大豆饼粕中的皂角素、蓖麻饼粕中的蓖麻毒素和蓖麻碱和胡麻籽粕中的胡麻毒素等，这些毒素的存在不仅影响饲料养分的利用率，而且对动物本身和人类健康产生严重危害；次生性有毒有害化合物主要有生物胺等，生物胺主要是由于鱼粉、肉骨粉、虾粉、肉粉等中的动物性蛋白质腐败，由氨基酸产生的组胺、尸胺、腐胺、精胺等，该项指标是衡量动物性饲料原料安全性的重要指标；来自环境的有机污染物主要有苯并芘和多氯联苯等，它们的存在严重危害了动物的健康和动物食品的安全性。④无机有毒有害化合物对饲料安全性的影响。除了大家熟知的铅、砷和汞等外，铬、镍、铝、镉、钼、锑、铋、钡等也是危害饲料和动物生产安全的主要无机有毒有害元素，它们主要来源于环境污染、农药残留、矿物元素原料等。
　　因此，开展肥料、饲料安全控制技术标准研究，制定相关的安全控制标准体系，是规范和监督肥料、饲料农业投入品的生产和市场管理、保障农产品质量安全的有效工具。
　　二、主要研究内容和目标
　　1. 肥料安全控制技术标准研究
　　采用分析测定和系统调查相结合的方法，对我国有机肥源及有机肥料的数量、种类进行调查，建立标准方法对有机肥中重金属、亚硝基类化合物等有毒有害物质进行分析测定和系统研究；进行有机肥料对农产品与环境安全的影响研究，建立有机肥中重金属、药残、亚硝基类化合物等污染物对农产品产量、品质和环境的影响模型，找出安全阈值；制定有机肥料安全控制技术标准、有机肥料生产安全控制规范与使用技术规范。
　　开展微生物肥料使用菌种和产品安全性的相关指标研究，完善和修订现有的微生物生产使用菌种安全目录；建立以Biolog微生物自动鉴定技术为核心的菌种鉴定和复核的操作程序及技术规程；编制菌种安全管理和鉴定的规程，制定出主要控制指标和菌种安全管理的标准和程序；确定生物有机肥和复（混）合生物肥料类产品的安全控制生物指标和测定方法，形成简便适用的测定技术。
　　2. 饲料安全控制技术标准研究
　　结合国内外有关标准和研究成果以及中国的实际情况，研制饲料中有害微生物和生物毒素、农药残留、有毒有害元素和有毒有害化合物的安全限量标准以及饲料加工、运输和贮藏过程中安全控制技术标准，拟订适宜的限量水平，完善我国饲料生产安全控制标准体系，为我国饲料卫生标准的修订提供科学依据；建立和制定一套高效、灵敏、操作简便、准确性好、专一性强的免疫亲和柱分离提纯技术分析包括黄曲霉毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、T-2毒素、玉米赤霉烯酮、棕曲霉毒素和伏马毒素等六种真菌毒素，使用荧光分光光度计或其它常规仪器检测真菌毒素浓度，建立与国际接轨的快速分析饲料中真菌毒素的国家标准方法。
　　三、组织管理
　　1. 2003年1月，课题主持单位中国农业科学院土壤肥料研究所召开了课题任务分工、布置会议，召集各主要参加单位中国农业科学院土壤肥料研究所、中国农业大学、农业部微生物肥料质量监督与检验测试中心、中国科学院武汉植物研究所等课题主要参加人员，确定了课题分设的子课题和任务，并签订了合同书，课题任务分工明确。
　　2. 2003年10月，课题组按要求参加了科技部、国家质检总局和国家标准委等专项组织部门组织的中期总结，并作了大会报告，提交了中期总结报告。
　　3. 2003年12月19日，课题组在北京召开了年终总结会，课题负责人和子课题负责人以及课题组有关研究人员参加了会议。参会单位有中国农业科学院土壤肥料研究所、中国农业大学、农业部微生物肥料质检中心、中国科学院武汉植物研究所、山东省农业科学院土肥所、山西省农科院土肥所等。会议总结了上一阶段的研究进展、成果和存在的问题，并对下一年度的工作进行了安排。
　　4. 研究期间各子课题之间经常沟通，按要求完成了项目的过程管理。
　　四、课题的进展情况和阶段性成果
　　1. 有机肥料
　　查阅了大量国外有关有机肥中有毒有害物质的种类、含量和限量标准的资料。发达国家如加拿大、美国、德国、荷兰和比利时等对有机肥，主要是各种堆肥，特别是用城市固体废弃物和污泥制作的堆肥的质量有一些相应的标准，可以作为制定我国有机肥质量标准的参考；国内对有机肥的有毒有害物质没有相应的控制标准，只有城镇垃圾农业控制标准，对畜禽粪便等有机废弃物和商品有机肥料中有毒有害物质没有安全控制标准。
　　在全国范围内包括山东、山西、黑龙江、吉林、甘肃、宁夏北方6省和广东、广西、湖南、湖北、贵州、云南、江西、上海南方8省（市）采取有代表性的样品346个，包括商品有机肥料162个和有机废弃物184个。采用标准方法（GB18877-2002）提取，对重金属Zn、Cu、Cr、Pb、Cd、Ni、As和Hg进行了分析测定。结果表明，我国商品有机肥中重金属锌、铜、铬、铅、镉、镍、汞和砷的含量变异很大，从痕量到百分之几，平均分别为732.4、75.4、53.5、36.6、5.64、21.0、0.44 and 2.96 mgkg-1。参照德国腐熟堆肥中重金属限量标准，则锌、铜、铬、铅、镉、镍、汞的超标率分别为19.1%、16.7%、9.3%、1.2%、67.9%、45.1%、10.5%。商品有机肥中重金属含量与所使用的有机物料中重金属含量呈显著正相关。有机废弃物中的重金属含量更为复杂，不同来源的废弃物中重金属含量差异很大，鸡粪以Cd、Ni为主，猪粪以Zn、Cu、Cd为主，牛粪以Cd为主，农业和工业有机废弃物以及堆肥中以Cd、Ni为主，但这些有机物料中Pb的含量不高。本结果为制定我国商品有机肥料和有机物料安全控制标准提供了基础。
　　进行生物试验。研究不同来源和不同用量的重金属对作物生长的影响以及作物对重金属的富集作用和向可食部位的转移积累情况，并研究重金属对土壤质量的影响。该研究获得了一些有价值的结果，不同土壤和不同来源（可溶性重金属盐、鸡粪和猪粪等）的重金属对作物吸收累积具有显著影响， 在酸性土壤上作物对重金属的吸收累积量显著大于石灰性土壤。这些研究结果为有机肥中重金属限量标准的制定和合理使用有机肥料提供了理论基础。
　　2. 生物肥料
　　调研、检索和收集了国内和世界主要国家的微生物肥料相关资料，并进行了分析和研究。通过各种渠道获得了相关的国外标准以及国内生产、国内外贸易的现状等资料，已草拟出微生物肥料使用菌种纯度保证程序，基本建立起菌种纯度保证的技术。考查了我国有代表性的微生物肥料生产企业，对行业生产水平、设备、工艺等有了较全面的了解。
　　进行了生物肥料菌种安全性研究，并草拟了菌种安全分级目录。依据国际和国内菌种安全分级的原则，生物肥料生产使用菌种安全等级分为三级, 初步确定的菌种安全分级目录中，第一级为免作毒理学试验的菌种，包括根瘤菌类、自生及联合固氮微生物、光合细菌、解磷钾细菌、促生细菌、酵母类、放线菌类等；第二级为需做急性经口毒性试验（LD50）的菌种；第三级为需做致病性试验的菌种。
　　确定了菌种毒理学试验程序、试验方法和结果评价方法。生物肥料使用菌种必须有菌种鉴定材料，依据菌种安全分级目录确定是否需做毒理学试验，并要求生产者提供纯菌种斜面，经复核后，进行急性经口毒性试验（LD50）和致病性试验。根据LD50值判定菌种的毒性分级，按GB15193.3-1994附录D执行。并结合其它致病性试验指标判定结果，综合判定受试菌种有无致病性。
　　已取得的阶段性成果包括：制定了《肥料中粪大肠菌群的测定》和《肥料中蛔虫卵死亡率的测定》两项国家标准和一个生物有机肥料行业标准；正在起草生物肥料菌种安全分级目录征求意见稿。
　　3. 饲料
　　已经完成了9项限量标准和3项真菌毒素快速检测技术的研究以及标准草案的起草工作。9项限量标准包括：饲料中敌敌畏限量标准草案、饲料中敌百虫安全限量标准草案、饲料中甲胺磷安全限量标准草案、饲料中菊酯类安全限量标准草案、饲料中马拉磷安全限量标准草案、饲料中蚜螨磷安全限量标准草案、矿物性饲料原料及载体中镉安全限量标准草案、饲料中镍的安全限量标准草案、饲料中铝的安全限量标准草案；3项真菌毒素快速检测方法标准草案包括：饲料中黄曲霉毒素的测定、饲料中赭曲霉毒素的测定、饲料中玉米赤霉烯酮的测定。
　　1) 饲料中真菌毒素快速检测技术
　　查阅收集了大量国内外有关饲料真菌毒素快速检测分析方法的技术资料，在对国外发达国家现采用的各种饲料检测标准方法在技术参数、检测成本、检测效果等方面综合分析的基础上，建立了用免疫亲和柱法测定3种真菌毒素：黄曲霉毒素（包括黄曲霉毒素总量和黄曲霉毒素B1）、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮快速分析检测方法，并完成标准草案的起草工作。该方法标准不仅专一性强，检测精度高，而且快速高效，同时易于普及和推广。
　　我国目前只把黄曲霉毒素B1（AFB1）的检测列入饲料真菌毒素检测标准中，其它几种真菌毒素国家标准检测方法还没有制定。AFB1的测定在原国标GB8381-87中采用薄层荧光分析方法，新国标GB/T17480-1998中是采用酶联免疫吸附法（ELISA）。欧盟国家除采用酶联免疫吸附法外开始采用免疫亲和柱法。该标准采用的方法可以与国际接轨。
　　2) 饲料中农药残留的安全控制技术标准研究
　　主要研究农药在饲料原料中的安全限量标准，查阅收集了大量国内外有关食品和饲料中农药残留的技术资料，在对国际组织或国外先进标准：ISO标准、ANS(美国国家标准)、DZN（德国国家标准）、BS（英国国家标准）、JIS（日本工业标准）、NF（法国国家标准）、EEC（欧盟标准）、OIE（国际动物流行病学组织标准）、CAC CODEX STAN（食品法典委员会标准）、FDA标准等的调研基础上，已完成农药敌百虫、敌敌畏、甲胺磷、菊酯类、马拉磷和蚜螨磷在饲料中的安全限量标准的研究和标准草案的初步起草工作。
　　本部分还对有机磷农药的同步检测方法进行了研究。有机磷农药残留量的检测方法，早期采用钼蓝比色法，该法不能区分样品本身的含磷和有机磷农药，使结果偏高。后来用酶化学比色法与薄层层析法。课题组选用气相色谱测定，使用高灵敏度的电子捕获检测器和火焰光度检测器，使分析工作方便、快捷，不但具有很好的选择性和灵敏度，而且能一次性地进行多种有机磷农药残留量的检测。
　　目前饲料卫生标准GB13078-2002中仅对有机氯农药（包括六六六、滴滴涕）进行了限量规定，而对有机磷类、除虫菊酯类等农药无限量规定。有关敌百虫、蝇毒磷、敌敌畏、甲胺磷、乐果在食品中的残留量及测定方法在国标及行业标准已有颁布，但是在饲料中的尚不见正式标准出台。因此这些农药在饲料中的安全限量标准的研究结果，将填补国内空白，对确保饲料安全具有十分重要的意义。
　　3) 饲料中有害微生物和生物毒素的安全限量标准研究
　　目前已对国内饲料霉菌毒素和大肠杆菌污染情况进行了初步调研，通过多种渠道，检索、收集和整理了欧盟、美国、FAO、加拿大、日本和我国等国家、地区或机构的有关饲料原料和饲料成品中T-2毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素及大肠杆菌污染、预防措施、脱毒方法、最大允许量、取样和检测方法以及对畜禽和人类的毒害作用等文献资料，完成了T-2毒素的安全限量标准的研究工作和标准草案的初步起草工作。
　　霉菌毒素对动物生产和食品安全有着要重的影响。霉菌毒素的种类很多，目前危害性比较大的主要有黄曲霉毒素、呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、T2毒素、赭曲霉毒素、伏马毒素等，而每一类霉菌毒素如黄曲霉毒素又包含很多种。目前饲料卫生标准GB13078-2002中仅对黄曲霉毒素B1的安全限量有规定。制定各类霉菌毒素的安全限量标准非常有意义，也将为饲料卫生标准的修订提供科学的依据。
　　4) 饲料中有机有毒有害化合物控制技术标准研究
　　对国内外饲料中生物胺的危害、限量标准和测定方法等进行了查询。参照国外有关资料，建立了饲料中组胺、色胺、酪胺、精胺、亚精胺、腐胺和尸胺等7种生物胺的同步HPLC检测方法，方法的线性范围为0.2-15ug/ml，回收率为85.2-103.3％。在对收集的动物性饲料原料和各种饲料样品进行生物胺含量的测定中，结合文献资料，初步拟定了动物性饲料中的安全限量。
　　对国内外有关饲料中多氯联苯的危害、污染情况和限量标准等进行了初步调研和资料查询，并对获得的资料进行了整理，初步形成标准草案的主题。目前有关限量标准和检测方法的资料比较缺乏，有待补充完善。
　　对有关胡麻碱的分布、理化特性、危害作用、检测方法和动物的耐受量等进行了资料查询，并对不同品种和产地的亚麻籽和亚麻粕样品进行了收集。脱毒方法、最大允许量、取样和检测方法以及对畜禽和人类的毒害作用等文献资料的收集整理为下一步研究确定安全限量指标打下了坚实基础。
　　5) 饲料中无机有毒有害化合物控制技术标准研究
　　镉是一种对动物毒性较大的重金属元素，尽管它的吸收率低，绝大部分经粪便排出体外，但吸入体内的镉生物半衰期长，排泄缓慢，少量镉持续进入体内可因长期积累而对各组织器官有不同程度的损伤，而且还有致癌、致畸、致突变作用。虽然在特定条件下生理剂量范围内镉对动物有促进生长、提高生长性能和繁殖性能以及促进某些酶活性的作用，但是镉在生物体内极易蓄积，会造成动物性食品的污染，对人类健康造成了极大的威胁。由于镉主要存在于矿物性饲料原料中，因此，制定矿物性饲料原料及载体中镉的安全限量标准，对确保饲料的安全性和畜禽正常的生产性能、降低畜禽产品有毒物质残留、减少生活环境污染具有重要意义。
　　铝是地壳中含量最丰富的金属元素，但在生物体内的含量却很低。迄今为止尚无可做出结论的证据说明一般情况下动物不会出现铝的缺乏症。然而，有关铝对动物的毒性，人们进行了较多的报道。镍是动物体内不可缺乏的必需微量元素之一，但天然饲料中的含量很少，动物的需要量也较低。制定铝和镍在饲料中的安全限量主要用于防止饲料在加工、运输和贮存过程中被污染。
　　本部分已经完成3个安全限量标准的研究和标准草案的初步起草工作。
　　五、小结
　　肥料、饲料的安全生产和使用直接影响到农产品的安全质量，关乎人类的健康。本课题针对研究内容和目标正在按计划进行，在有机肥料、生物肥料和饲料方面都取得了重要的研究进展和阶段性成果。该研究将对肥料、饲料的安全生产和使用提供科学的技术规范，意义重大。