153-2012-0258
欧洲宠物食品工业联合会（FEDIAF）根据国家研究理事会的建议和科学研究制定了营养指南，FEDIAF还与美国饲料控制管理协会（AAFCO）密切合作。
除了主要的营养需求外，伴侣动物还需要一定数量的元素，这些元素必须由它们的食物提供才能获得健康平衡的饮食。虽然宠物食品中主要的常量元素和微量元素标准是由美国NRC、AAFCO和欧洲由FEDIAF监管，但监管机构没有为监测铬、镍、钼、钴、镉、铅、二氧化硅和铝等超痕量物质设定标准。宠物粮食和原料可能会被来自受污染环境或生产过程的有害物质污染。甚至有报告记录了宠物食品中重金属的存在。超标的原因可能是由于长期暴露在环境污染中和生物富集。现代宠物食品配方中会使用各种食物作为其主要成分，包括家禽、鱼、反刍动物和单胃动物的肉、植物种子（豆类、谷类）和植物生物质。那么，用于生产的原材料、植物的农业技术生产类型以及它们的地理种植地都会影响最终产品中的矿物质水平。
值得注意的是，人们对宠物食品领域的无谷物粮食趋势有浓厚的科学兴趣。多年来，“无谷粮（grain-free）”一词在宠物食品市场上被广泛使用。然而，“无谷粮（grain-free）”似乎是一个营销术语，而不是科学概念。“谷类作物（grain crops）”被认为是那些结出小而硬的干燥种子或果实的植物，它们可以供人类或其驯养的动物食用或加工成食品和工业用途。根据《谷物科学百科全书》定义，谷物（grains）包括绿豆、甜豌豆、白羽扁豆、籽粒苋和亚麻籽。因此，当食品成分中涉及到是否存在谷类物质（cereals）时，用“不含谷类植物（cereal-free）”的表述是更科学和准确的。
本篇文章目的是预估欧洲市场上随机选择的成年犬全价商品粮中的营养价值，并评估和比较其中的矿物质组成、重金属浓度、矿物质比例和整体概况相似性，特别强调将其分为含谷物食品和不含谷物食品，并确定矿物质水平是否符合推荐的要求。
1.抽样
研究材料由30种成犬全价干粮组成，规格为0.8kg、1kg和2kg。犬粮的选择是基于组分中有无谷物。标签上提供的关键营养信息被记录下来，如常量元素含量（蛋白质、脂肪、水分、灰分和纤维的百分比）以及原产国和批号。尽管并不详尽，但所选样本提供了来自欧洲不同细分市场的干犬粮的概况。
根据谷物是否为标签上的成分，犬粮被分为两组（无谷物粮，n=17；谷物粮，n=13）。检测的犬粮主要成分的组成如表5所示。所有样品都包装在密封袋中。开封后，每一种犬粮分别采集3包样品，以获得一种最具有代表性的样品进行化学分析。然后使用研磨机将样品粉碎成粉末，并放置在标有连续序号（编号1-30号）的无菌容器中。进行三次重复试验，检测的30种犬粮的编号在所有表格和数字中都是一致的。
2.基本组成测定
测定干物质、粗蛋白质、粗纤维、乙醚浸出物和粗灰分。在确定化学成分的基础上，根据NRC提供的公式，使用阿德华特因子计算食品的ME（kcal/100g DM）。
3.常量元素分析
检测常量元素钙、磷、钾、钠、镁的含量，钙、磷、钾、镁和钠的分析结果以g/100g DM表示。
4.微量元素与重金属分析
检测微量元素（Fe、Zn、Mn、Cu）和重金属（Co、Cd、Pb、Mo、Cr、Ni）含量。铁、锌、锰和铜的分析结果以每100g DM中的克数表示。所有矿物质的水平与FEDIAF的建议进行了比较，FEDIAF认为中等活动量（1-3小时/天）的犬的能量摄入量为110kcal/kg体重(BW)0.75。
5.饲料添加剂标准中微量元素的含量
记录标签或任何有产品信息的地方上提供的关键营养信息，以及添加到每种犬粮中的矿物质浓度（额外的铜、铁、锰和锌，单位为mg/kg）。犬粮标签上标明的微量元素化合物水平（如果有）被转换为实际元素水平。估计已测定矿物质总量中来自饲料添加剂中的选定矿物质的比例。
6.元素之间的关系
营养指南只明确了Ca:P的最低推荐量和最高营养限量。营养指南中没有列出其他元素之间的推荐比例。对于元素比例的初步探索，剩余的元素间比例会根据单一元素的最低推荐量计算。计算Ca:Mg、K:Mg、Na:Ka、Ka:Ca、Fe:Mn、Mn:Zn、P:Zn的比例。这些比例是为了说明目的并支持矿物质水平是相对的这一概念。
1.基本组成测定结果
所有测试的犬粮中粗蛋白和脂肪的含量都达到了FEDIAF建议的最低水平，犬粮中每100g干物质（DM）中含18g粗蛋白和5.5g脂肪（表1）。所分析的犬粮中蛋白质和粗脂肪含量不同（分别为21.4~38.97g/100gDM和6.31~21.39g/100gDM）。所分析的犬粮中粗纤维含量为2.9~15.14g/100g DM。粗灰分为4.8~9.92g/100g DM。在测试的犬粮之间碳水化合物的含量（定义为无氮浸出物，NFE）存在显著差异，范围为17.74~53.17 g/100g DM。犬粮中含有的代谢能也不同，范围为347~415kcal/100g DM。含谷物粮与无谷物粮在蛋白质、脂肪、纤维、粗灰分和NFE含量方面存在差异。无谷物犬粮含有更多的粗蛋白（+19%）、脂肪（+30%）、纤维（+33%）和灰分（+11%）含量。而含谷物犬粮中含有更高的NFE（+32%）含量。
表1 所研究的犬干粮中的营养物质含量（g/100g DM）和能量值（kcal/100g DM）
2.常量元素水平测定结果
在分析的三十种犬粮中，有一种犬粮中不符合钙的最低推荐量（MRL）（表2，图1A）。16种（53%）犬粮中的钙含量超过最低推荐量的两倍，11种（37%）犬粮的磷含量超过最低推荐量的两倍（表2，图1A），但所有数值都在既定的最高营养限量（MNL）之内（表2，图1B）。所有犬粮中的钾、钠和镁都符合最低推荐量。FEDIAF还没有设定K、Na和Mg的最高营养限量。然而，正如FEDIAF所报道的，尽管没有科学数据可用，但钠含量达到干物质的1.5%甚至更高对健康犬可能都是安全的。
29种测试犬粮中的钠含量超过最低推荐量的三倍以上（97%，表2，图1A），但没有犬粮超过1.5g/100g DM的钠含量。对于成分中的镁来说，有14种犬粮中超过了最低推荐量的两倍以上（47%，表2，图1A）。值得注意的是，表1-3中的推荐值是商业宠物食品的最低推荐摄入量，而不是最低需要量或最佳摄入量。反过来，营养最大值是不会造成任何有害影响的最高值，而最高法定限量（MLL）是强制性的，也是法律允许的最高营养量。在测试的犬粮中，发现成分含谷物和不含谷物之间存在显着差异。在无谷物粮中，磷、钾和钠的含量显著增加。钙、镁含量差异无统计学意义（表2）。
表2 所研究的犬干粮中常量元素（g/100gDM）含量表
图1 根据欧洲宠物食品工业联合会（FEDIAF）制定的与最低推荐量（A）和最高营养限量和最高法定限量（B）相关的矿物质含量
3.微量元素水平测定结果
所有犬粮中的微量元素含量均高于营养指南规定的最低推荐量（表3）。30种犬粮中有2种超过了铜的最高法定限量。16种犬粮（53%）中的铁含量是最低推荐量的十倍，其中4种犬粮中的铁含量超过了最高法定限量（表3，图1A）。2种犬粮中锰的含量超出最低推荐量的三十多倍且超出了最高法定限量（表3，图1B）。在以昆虫为主要蛋白质来源的犬粮中的锰是超标的（分别比最高法定限量高出8%和25%）。此外，10种犬粮（33%）中的锰含量超出最低推荐量的十倍以上（表3，图1A）。有5种犬粮锌的含量超出了最高法定限量，含量超出推荐量的21%-78%（图1B表3）。
在含谷物和无谷物犬粮的成分间发现了显著差异。在无谷物犬粮中铁、锌、锰和铜的含量显著增多（表3）。犬粮中的重金属（钴、镉、铅、钼、铬、镍）含量均低于检测限。
表3 所研究的犬干粮中微量元素（g/100g DM）含量表
4.微量元素添加测定结果
在检测的犬粮中，有的生产商在标签上宣称无饲料营养添加剂、有的宣称有两种或四种（表4、表S1）。标记为添加剂的微量元素占测定总量的3.11%-85.82%，其余的微量元素由原料中提供（表4）。然而，这项研究表明：在一些犬粮中，标签上声明的矿物质含量超过了我们的调查结果。主要涉及锰（>100%来自添加剂, n=4)、锌（n=4）和铜（n=1）。另一方面，在一些产品（n=9）中检测出标签上没有声明的铁和锰，因此本研究检测的结果100%是通过原材料获得的。5种犬粮在“成分分析”（反映商品中的营养总量，表1）下标明了这四种微量元素的含量。
表4 添加剂标注中的微量元素总量的百分比
1NDL-未在标签中声明。
表S1 标签上显示的矿物添加剂实际转化量(mg/kg feed)
5.各元素间的关系
营养指南仅建立了Ca:P值的最低推荐量和最高营养限量，如图3中的灰色区域所示。在我们的研究中，30种犬粮中有8种（27%）的Ca:P含量不适当。其中3款的Ca:P高于最高营养限量设定的2:1。5种犬粮的Ca:P在0.42:1-0.98:1的范围内，与FEDIAF的最低推荐量1:1相比似乎还不够。其中1款的Ca:P最低推荐量低两倍以上（图3）。
图3 分析的30种犬干粮（X轴）的Ca:P（Y轴）及与营养指南[3]（灰色区域）的比较
表6 犬干粮中元素间关系分析及与元素在FEDIAF中最低推荐量计算的比例进行比较
在欧洲，最常推荐使用的宠物食品化学成分及其最低推荐量和营养/法定最高限量来自FEDIAF。最低营养需要量被定义为维持正常功能的最低摄入量，例如满足最大生长率或预防营养缺乏的量。
1.基本组成
蛋白质的来源是最重要的，蛋白质的质量决定了犬粮的营养价值。在我们的研究中，以光亮扁角水虻幼虫为动物蛋白主要来源的犬粮其平均蛋白质水平为22.36g/100g DM。
商品犬粮中的脂类可能来自植物的油（主要是向日葵）或动物的脂肪（例如鸡或鱼），或者通常两者都有。在本研究中，所有检测的犬粮都是以动物脂肪为主要脂类来源（见表5）。检测的犬粮平均脂肪含量为13.24g/100g DM，这一点已通过对在挪威销售的12个犬粮品牌进行的研究得到证实（平均13.5g/100g DM）。
碳水化合物是一类化合物，包括可消化的糖（单糖和双糖）、淀粉（多糖）和不可消化的纤维（寡糖和多糖）。在我们的研究中，不以谷物为主要植物碳水化合物来源的食物包括：土豆（n=7）、红薯（n=5）和豌豆（n=5），并且NFE（平均6.71g/100g DM）低于有谷物食物（平均7.45g/100g DM）。随后，所有检测的犬粮的粗灰分含量的平均值（7.13g/100g DM）与Pereira等人[11]对20种成年犬的商品干粮的研究结果接近（7.98g/100g DM）。
2.常量元素
钙的缺乏和过剩都会导致骨骼发育出现障碍。虽然在我们的研究中，大多数分析的犬粮符合FEDIAF指南的指标，但30种犬粮中还是有一种（3%）不符合最低推荐量。上述研究强调，需要为特定生命阶段的犬喂食组分适当的饮食，特别是大型和巨型品种的幼犬。
磷是包括犬和猫的哺乳动物中仅次于钙的第二大矿物质。研究表明，幼犬时期缺磷会导致生长缓慢，并影响肌肉骨骼系统的发育。在本研究中，所有检测的犬粮都符合FEDIAF的建议，无论是最低推荐量还是最高推荐量。值得牢记的是磷的水平较高可能是由于新鲜肉类是主要的组成部分，因为动物蛋白比植物蛋白中磷的含量更高。在我们的研究中，所分析的含磷量最高的犬粮（0.938g-1.204 g/100g DM）也具有高蛋白质含量的特点，超过干物质的30%（34.14g-38.97g/100g DM）。特别是犬粮21和29号的结果，可能说明了成分中大多是以动物为基础的（不同种类的鱼）。
在兽医学中，高镁血症的临床意义远不如镁缺乏。然而，由于镁主要经尿液排出，不建议补充过量的镁，特别是对于患有肾功能不全的犬。在本研究中，所有检测的犬粮都有符合镁含量的要求，在含谷物粮和无谷物粮中镁的平均含量相似（分别为0.144g/100g DM和0.145g/100g DM）。
虽然营养指南中没有明确犬粮中钾含量的安全上限，但应考虑到血液中钾含量的增加（高钾血症）可能会导致心律失常而危及生命。因此，应避免过量补充钾，特别是对于患有心脏病和慢性肾病的犬。适当配方的低钾饮食是治疗高钾血症的有效替代方案。在我们的研究中，所有分析的犬粮都符合钾的最低推荐量，其中13种犬粮的钾含量是最低推荐量的1.5倍（表2，图1A）。
钠的调查情况不同，所有犬粮中钠的含量是最低推荐量的2.5-8倍（表2，图1A）。尽管缺乏明确的最大推荐量，但FEDIAF提供了相关科学数据：高达1.5%DM的钠水平对健康犬是安全的。尽管如此，宠物食品中高钠含量的影响仍然存在争议，特别是对于患有系统性动脉高血压的宠物来说，建议避免摄入过量的钠。
值得关注的是，分析成分声明的强制性是与饲料类型或目标动物物种有关。对于猫和犬等宠物动物的全价粮，矿物质的分析成分可以自愿标记。虽然商家不需要在“分析成分”的标题下提供单个常量和微量元素的含量，但许多产品都包含此类信息，特别是钙和磷的含量（表S2）。
S2标签上显示“成分分析”下的常量元素含量声明（g/kg feed）
3.微量元素
虽然铜在许多生物学过程中发挥着重要作用，包括线粒体呼吸、抗氧化防御、神经递质合成、结缔组织形成、色素沉着和铁代谢，但当过量摄入时，它也会导致急性或慢性铜中毒。在我们的研究中，30种犬粮中有2种犬粮的铜含量超过了FEDIAF制定的最高法定限量（高于限量的1%和5%），不过许多检测的犬粮中的铜含量是最低推荐量的2.5倍以上（表3，图1A）。在大多数被检测的犬粮中，铜主要来自生产中使用的原材料，而不是任何营养添加剂（表4）。然而，在铜含量超标的犬粮中，该元素超标可能是由于犬粮中添加了铜添加剂。
铁是氧气运输蛋白的合成所必需的，特别是血红蛋白和肌红蛋白，也是形成血红素酶和其他参与电子转移和氧化还原反应的含铁类酶所必需的。在本研究中，所有检测犬粮普遍都富含铁，因为最低铁含量的犬粮也超过了最低推荐量的3.5倍，而铁含量最高的犬粮这一值几乎达到了30倍（表3）。16种犬粮（53%）的铁含量是最低推荐量的10倍（表3，图1A），其中4种犬粮超过了最高法定限量（图1B）。此外，检测的犬粮中铁主要来自所使用的原材料，而不是营养添加剂（表4）。犬粮中含有的3.11%-38.39%的铁来自于营养添加剂；此外，有9种犬粮标签上没有标明含有铁，这意味着这些检测出来的铁100%来自所使用的原材料。在铁含量超标的犬粮中，铁的浓度反而又被营养添加剂的加入而额外增加了。
锰的推荐量有一个很宽泛的范围。然而，在检测的10种犬粮中（33%）锰含量却超过了最低推荐量10倍以上（图1A表3），其中2种犬粮超过最低推荐量30倍以上，同时超过了规定的最高法定限量（图1B，图2）。检测出锰含量超标的犬粮是以昆虫蛋白为基础的犬粮。此外，第三种含有昆虫蛋白的犬粮与其他犬粮的含量不同的是锰的含量很高（表3）。这可能表明有大量的锰来自原始的昆虫产品。
在犬的营养学中锌缺乏的表现是众所周知的，除了我们所熟知的以外，缺锌可能会降低血浆中锌浓度、影响动物的生长、导致皮肤损伤、行为问题和损害免疫功能。在我们的研究中，与推荐标准中相差最大的就是犬粮中的锌含量，其中有5种犬粮的锌含量超过最高法定限量，另外许多犬粮中锌的含量接近推荐的最大值（表3，图1B）。因此，可以得出结论，犬粮中的锌经常是过剩的，而不是不足的。
4.元素之间的关系
犬粮的质量不仅取决于单个矿物质的消耗量，还取决于它们的比例。错误的矿物质比例可能会损害动物健康，并影响某些矿物质的生物利用度。
犬粮中的钙含量应保持在最小和最大推荐量范围内，并与磷保持适当的比例。营养指南中确定Ca:P最低推荐比例为1:1，最高营养限量为2:1。在我们的研究中，5种检测的犬干粮（17%）中Ca:P低于最低推荐量（范围从0.42:1到0.98:1）。
近年来，Ca:Mg引起了广泛关注。摄入不适当的钙镁比会增加代谢、炎症和心血管疾病的风险。充足的镁水平对于钙和维生素D的吸收和代谢也至关重要。已经有研究证明，饮食中钙的含量会影响镁的需要量。在我们的研究中，13种犬粮（43%）的Ca:Mg低于根据单个元素最低推荐量计算的比例，22种犬粮（73%）的Ca:Mg低于根据最低推荐量计算的比例。
钾含量适当是组织对甲状腺激素作用的敏感性所必需的。在成年犬中，饮食中钾水平过低会导致血压和心输出量降低。钾过量通常是由肾功能障碍引起的。钙钾比例高可能表明甲状腺功能减退或细胞对甲状腺激素的反应降低。长期摄入钙钾比例高的食物可能会出现慢性疲劳、抑郁和超重倾向等问题。在我们的研究中，有8种犬粮（27%）的Ca:K高于根据单个元素最低推荐量计算的比例。
钠缺乏会导致心率加快、脱水、口渴、共济失调和嗜睡。钠和钾在血浆中的最佳浓度是通过平衡的摄入和排泄来维持的。在我们的研究中，所有检测的犬粮只有Na:K符合计算出的最小比例要求。
铁生物利用率降低可能导致贫血，锰缺乏可能导致生长缓慢或受阻以及软组织钙化，锌缺乏主要导致皮肤损伤、行为问题、胸腺萎缩和免疫功能受损。在本研究中，检测的3种食物中Fe:Mn的比例低于根据单个元素最低推荐量计算的比例，同时Mn:Zn的比例与其他值显著不同——比所有犬粮的平均值高4倍。以正确的量和准确的比例来提供相应的营养是保持身体健康和良好状态的关键。
5.重金属含量
即使在微量的情况下，重金属也会对所有生物体造成严重的问题，它们的毒性与其在组织中的积累有关，并取决于暴露的频率、吸收的量和吸收的通道。在本研究中，重金属（钴、镉、铅、钼、铬、镍）的检测均低于检测限。
这项研究的结果表明，有相当多犬粮不符合目前的欧盟宠物食品指南。检测的30种犬干粮中有18种（60%）与营养指南中的至少一项建议量不符。所得结果如下：
1.所有被评估的犬干粮都符合FEDIAF推荐的最低蛋白质和脂肪水平；
2.对食物矿物质成分的比较分析显示：可以根据食物成分的不同区分特定的食物组。检测的犬粮中有无谷物成分存在显著差异，在无谷物粮中磷、钾、钠、铁、锌、锰和铜水平更高；
3.对于一些个别产品，矿物质含量严重超标或不满足营养需求，其中2款犬粮中有两种微量元素同时超标，超标元素同时还添加了相应的营养补充剂，这可能导致它们的过剩；
4.没有声明添加营养补充剂的犬粮达到最低推荐微量元素水平，在2款犬粮中甚至超出了法定限度；
5.含有昆虫动物蛋白的犬粮中锰含量相对较高，锰来自原料，而不是营养补充剂；这可能表明需要对犬粮中这种相对较新的蛋白质来源进行更详细的分析，以避免成品中过量的锰，从而导致其毒性；
6.大多数不相容性涉及不适当的矿物质Ca:P含量（5种犬粮低于最低推荐水平，3种高于最高推荐水平），从长远上来看，宠物如果只吃这些产品可能对它们的福利和健康构成风险；
7.所有分析的犬粮中的重金属（Co、Cd、Pb、Pb、Mo、Cr、Ni）水平均低于检测限。
因此，这些结果表明有必要进行更频繁、更定期、更精确和更严格的饲料分析，以便在计划添加成分之前了解原材料元素的含量，并监测成品宠物食品的矿物质含量。犬粮标签上提供的信息应该更加全面，并包括有关矿物质含量的详细信息。
