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日期20020611添加剂名称稀土元素
副类别开发中的饲料添加剂评述类别饲料添加剂
资料来源中国饲料数据库情报网中心
内容稀土元素
(一)概况
稀土元素(rare earths)或称稀土金属(rare earth metals)。是一组元素的总称。其中包括铈组(轻稀土组)8个元素和钇组(重稀土组)8个元素。本文中所指稀土元素系按元素周期表分类,包括镧系(1anthanoid,Ln),即由原子序数57(镧)至原子序数71(镥)的15个元素和钇共16个元素①(稀土元素分类示意图)。 (二)稀土元素与动物营养
经过近一个世纪的动物营养科学研究,基本证实了属于动物必需的矿物质元素,约有
稀土元素分类示意图
20余种,其中超量会引起动物中毒,而严重不足时又会导致动物营养性疾病的双重性元素约有10余种,如硒、钼、铬等;纯属对动物有毒有害物质的元素约有10余种,如铅、砷、汞等。介于有毒有害物质与对动物的营养机理不详的元素(如锗、锶、溴)也约有20余种。稀土元素应属于最后一类。 在研究或开发微量元素添加剂时,首先应考虑国际上公允的动物必需微量元素6项原则。即: 1.在动物体的各个组织器官中都存在。 2.在每一个动物体中存在的浓度大致为相同的数量级;如钙、磷为%级,硒、碘为mg/kg~μg/kg级。 3.如从机体内撤去这种元素,各类动物均产生生理上的或结构上的异常症状,而且这种症状可以多次重复再现,如铁与贫血症,钙、磷与佝偻病。 4.再添加这种元素后,即可消除由于撤去它而发生的异常症状。 5.这种元素通常与机体内某些生物化学变化和缺乏症状有关,如碘与甲状腺素,硒与谷胱甘肽过氧化物酶,钴与维生素B12等。 6.通过一定措施补给这种元素后,可防止或治疗动物生理上时。异常现象,使之不再发生。 在遵循这些原则的前提下,在开发稀土元素作为饲料添加剂时,首先应逐项证明在16个稀土元素中哪一个元素是必需微量元素,并证明其中每一个元素生理功能及这些元素之间的相互关系。特别是要对所开发的稀土元素,其促生长效果的作用机理做出客观的解释。 目前在有些试验研究报告中,往往以某些机体组织或器官中含有某些稀土元素的含量来说明其功能是不够的。因为在机体组织或器官中存在某一元素并不一定能证明它就是必需的元素,上述6条标准是有机结合的整体,不可断章取义。近年来国内不断有关于用稀土元素作为饲料添加剂的报道,对此类添加剂的推广普及应持慎重态度。 (三)稀土元素的分布与理化特性
元素的化学性质主要取决于其原子结构中外部价电子层。镧系元素最外面两层的电子结构相似,与镧同族的钇,在最外一层的电子结构与其他稀土元素相似。这样,稀土元素之间的化学性质极相似。它们是较活泼的金属,但不易还原成金属状态。因此,较晚才被发现。 因化学性质相近,稀土元素在自然界是共生的。有关稀土元素的矿物主要有10多种。 在同一矿石中,稀土各元素含量差别很大(各稀土元素在同一矿石(花岗岩)中的含量示例)。在不同矿物中,稀土各元素含量的比例也不同。有的含轻稀土多些,有的则重稀土多些。钷在自然界极少见,它具有放射性,是铀裂变的产物。因化学性质极相似,很难将它们分离。因而经冶炼和提取后,一般得到的多系稀土元素的混合物。若制成单一的某种稀土元素,即使有某种饲用效果,其价格也十分昂贵,作为饲料添加剂难以承受。此外,由于各种稀土元素化学性质极相似,在检测中也很难测出每个元素的含量,一般以含量较高的铈的量表示。综上所述,不同来源,不同生产方法制成的稀土元素产品,其内在组成都会有较大差异。
各稀土元素在同一矿石(花岗岩)中的含量示例(mg/kg)
(四)稀土元素对动物的毒副作用 稀土元素大多是活泼的元素,在自然界中多以各种形态的化合物存在。但迄今还没有科学试验,证明稀土元素中的哪一种元素是动物的必需微量元素;更没有试验证明,哪一类稀土化合物在动物机体内究竟起着什么作用。目前有些用稀土元素作饲料添加剂的报道,都不够准确,不仅所用的稀土元素含量不确切,同时实验用的化合物形式也不清楚。虽有报道对畜禽有增重作用,但可重复性差,也鲜见系统性的试验。 大量的研究报道表明,多数稀土元素都是“三致”物质。一般矿区工人的发中含量均高于正常地区人发中的含量。稀土元素多经过口腔、呼吸及皮肤进入人体内。经呼吸道的吸收率比肠道高。稀土元素在机体内的半衰期可长达1~10年以上,多以氢氧化物或磷酸盐等难溶形式逐步被清除出体外。虽然有些稀土元素也部分地沉积于骨、肝组织或进入脑组织中,但其生理机制不详。稀土元素对大鼠的半数致死量,因其化学形式、摄人方式而异。其毒性特点是镧>钕>钇;钕的毒性特点是氧化物<氯化物<丙酸盐<盐酸盐<硫酸盐<硝酸盐。稀土元素中毒的临床症状是疼痛,供济失调,呼吸困难。死亡高峰时出现糜烂性腹膜炎。“稀土尘肺”是矿区工人的职业病,常出现毛囊炎、皮肤搔痒,干燥、色素沉着。稀土元素多具有抗凝血作用及抑制碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶等力的作用。滥用稀土元素可诱发脂肪肝,引起线粒体肿胀变形。镧、铈、钇的氯化物、硝酸盐均对大肠杆菌具有明显的致突变性。钇、铈、镨、钆、镝和镱对小鼠均有致癌作用。除了稀土元素对动物的毒性问题外,还应考虑稀土元素通过饲料途径过腹还田后在作物中的蓄集,乃至对环境、水质的污染。有些科研单位正在开发或已经开发出以含稀土元素的矿石类为原料的“稀土元素添加剂”推人市场。对此问题应持慎重态度。在目前国内科技力量不足的情况下,应首先主攻行之有效而且经过长期科学试验证明,确实可以保证经济、社会及生态效益的添加剂,可能是利大于弊的决策。
负责人熊本海博士



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