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颐和青年榜

汤超华博士荣获:2019“颐和”青年新锐奖

作者:更新日期:2019-05-31 10:51:52来源:

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文章概况:

农业农村部华北动物遗传资源与营养科学观测实验站推荐青年学者

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所助理研究员

人物简介

男,1990年5月生,2017年中国农业科学院博士毕业,动物营养与饲料科学专业,师从张军民研究员;2017年9月~12月,赴丹麦哥本哈根大学交流学习;2017年至今,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所工作,助理研究员,主要从事动物营养与畜产品质量安全相关研究。作为第一作者(含共同第一)发表SCI论文10篇,累计影响因子28.33,其中Top5%期刊杂志3篇;主持国家自然科学青年基金1项,国家重点研发计划项目子课题1项,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所基本科研业务费1项,地区合作项目1项。博士毕业论文获“中国农业科学院优秀毕业论文”,获“北京市优秀毕业生”,作为完成人获省部级科技奖励1项,参编专著1部。

成果介绍

主要围绕动物营养与畜产品质量安全开展相关研究,具体开展了饲料原料与添加剂安全与营养有效性评价、外源性非法添加物安全监管技术研究两方面的工作。在原料安全性评价方面,研究了饲料原料全棉籽中最重要的安全风险因子—棉酚,针对其对动物毒性机制尚不完全清楚、在我国反刍动物上使用没有参考限量标准等问题(本研究在2017年版饲料卫生标准发布之前开展,最新的饲料卫生标准已纳入反刍动物日粮中棉酚限量),首先开展调研,发现我国奶牛日粮中棉酚饲喂量普遍高于欧盟限量标准;其次,结合代谢组学和蛋白质组学技术,从体液(血浆、尿液、牛奶)和细胞(红细胞)水平系统阐明了棉酚超量饲喂对泌乳奶牛的毒性机制,结果发现:棉酚能够通过诱发氧化应激,引发红细胞溶血,损害机体健康;降低氨基酸利用率及外周脂代谢能力,降低糖异生,降低乳蛋白和乳糖合成,降低奶牛生产性能。研究结果为我国反刍动物日粮棉酚限量提供了参考,为棉籽类产品合理应用提供了依据(支撑附件1、附件2、附件3)。在饲料添加剂安全与营养有效性评价方面,开展了天然矿物质在幼龄动物上的安全与营养有效性评价研究,系统研究了凹凸棒石、蒙脱石在断奶仔猪上的实际应用效果及安全阈量,阐明了其保护仔猪肠道健康的机制,为其在畜牧生产中高效、安全应用提供了技术支撑(支撑附件4、附件5)。在外源性非法添加物安全监管技术研究方面,选取了近年来我国畜产品安全的最大风险因子之一—β-受体激动剂(俗称“瘦肉精”),针对其在反刍动物上的残留规律尚不清楚,政府监管缺乏相关技术支撑,开展了盐酸克伦特罗、莱克多巴胺、沙丁胺醇三种典型的“瘦肉精”在肉牛体内代谢残留规律研究,鉴定了三种非法添加物在动物体内的主要代谢产物,系统阐明了三种添加物及其代谢产物在动物体液(血浆、尿液)、组织器官、毛发中的残留消除规律,结果发现:与体液及组织器官相比,“瘦肉精”在动物毛发中的残留时间更长,毛发是最适合监管“瘦肉精”非法使用的靶标;研究结果受到农业农村部副部长于康震批示,为保障我国畜产品质量安全提供了科技支撑(支撑附件6、附件7、附件8、附件9)。

整体研究工作以饲料原料与添加剂安全与营养有效性评价为核心,借助先进的技术手段,实现多学科交叉研究,开展相关应用及应用基础性研究工作。

成果代表性论文或发明专利

一、饲料原料安全性评价

1. Chaohua Tang, et al. 2017, Journal of Agricultural and Food Chemistry.

2. Chaohua Tang, et al. 2018, Journal of Zhejiang University-SCIENCE B.

3. Chaohua Tang, et al. 2017, Oncotarget.

基于代谢组学和蛋白质组学技术揭示棉酚对泌乳奶牛毒性机制研究

汤超华1,2,张凯1,2,詹腾飞1,2,刘佳1,2,赵青余1,2,孟庆石1,Sheng Zhang3,张军民*1,2

(1中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室,北京,100193;2农业农村部华北动物遗传资源与营养科学观测实验站,北京,100125;3康奈尔大学生物技术研究所,美国纽约伊萨卡)

摘要

棉酚是限制棉籽类产品在畜牧中应用最主要的因素,针对棉酚对动物毒性机制尚不完全清楚、在我国反刍动物上使用没有参考限量标准等问题,本研究围绕棉酚对泌乳奶牛毒性机制开展相关研究。

调研发现,我国奶牛场日粮棉酚饲喂量大多超过欧盟限量标准(500mg/kg DM),棉酚超量饲喂是我国奶牛养殖中面临的现实问题(附件2)。针对棉酚对奶牛毒性机制尚不完全清楚,从体液和细胞水平开展了相关研究。选取12头中期泌乳奶牛,按随机区组分为2组,分别饲喂对照日粮(不含棉酚)和棉酚日粮(棉酚浓度为1000mg/kg DM),试验期28天。结果发现:与对照组相比,棉酚组奶牛乳蛋白、乳糖含量均显著降低,血浆谷丙转氨酶、胆碱酯酶、谷胱甘肽转移酶活性均显著升高,葡萄糖含量显著下降;代谢组分析发现棉酚组奶牛血浆中糖异生前体物质L-谷氨酰胺含量显著下降,L-赖氨酸、L-苏氨酸、同型丝氨酸水平均显著下降;同时,棉酚组奶牛血浆中高密度脂蛋白胆固醇含量显著上升、低密度脂蛋白胆固醇含量显著下降(附件1)。在细胞水平,针对棉酚增加红细胞溶血,联合代谢组学与蛋白质组学技术,结果发现:棉酚处理后导致红细胞内糖酵解代谢流量下降,磷酸戊糖途径代谢流量增加,谷胱甘肽降解代谢增加,结果揭示了能量缺乏以及氧化应激是棉酚溶血毒性的机制(附件3)。

本研究表明:棉酚超量饲喂引发奶牛氧化应激,导致肝损伤,造成能量缺乏,引发动物溶血,影响氨基酸利用及糖异生,降低乳蛋白和乳糖合成。结果为棉籽类产品在奶牛上合理应用及棉酚安全性评价奠定基础。

关键词:棉酚, 泌乳奶牛, 毒性机制, 代谢组,蛋白质组

二、饲料添加剂营养有效性评价

1. Chaohua Tang, et al. 2014, Animal Science Journal.

2. YunfengLv*, Chaohua Tang*, et al. 2015, Livestock Science.

凹凸棒石改善断奶仔猪肠道健康机制及替代氧化锌应用效果研究

汤超华1,*,吕云峰2,*,王修启 2,*,赵青余1,2,张军民1

(1中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室,北京,100193;2华南农业大学动物科学学院,广州,510642)

摘要

在禁抗、减锌的行业背景下,开展了天然矿物质凹凸棒石对断奶仔猪肠道健康的保护作用机制及替代氧化锌应用效果评价研究。

保护断奶仔猪肠道健康方面,27头28日龄断奶仔猪(7.32±0.12kg)按照体重分为3个处理组,每个处理组9个重复,每个重复1头猪。3个处理组仔猪分别饲喂基础日粮(不含抗生素)添加 0mg/kg(对照组)、2000mg/kg、3000mg/kg凹凸棒石,试验期42天。结果发现:与对照组相比,2000mg/kg凹凸棒石组仔猪料重比、腹泻率显著降低,干物质和总能消化率显著升高;2个凹凸棒石组仔猪血浆谷草转氨酶和二胺氧化酶活性、内毒素含量显著降低,肠道形态结构改善。结果表明:凹凸棒石可能通过吸附饲料中有害成分,保护肠道形态结构及完整性,提高生产性能(附件5)。替代氧化锌应用效果方面,165头28日龄断奶仔猪(7.10±0.86kg),按照体重和性别因素分为5个处理组,每个处理组3个重复,每个重复11头猪。5个处理组仔猪分别饲喂基础日粮(不含抗生素)添加 0mg/kg(对照组)、1800mg/kg、2400mg/kg、3000mg/kg凹凸棒石、2500mg/kg ZnO,试验期28天。结果发现:1800mg/kg凹凸棒石组仔猪平均日增重和粗蛋白质消化率显著高于对照组;1800mg/kg凹凸棒石组和2500mg/kg ZnO组能量消化率显著高于对照组;3个凹凸棒石组血清及粪锌含量显著低于2500mg/kg ZnO组。结果表明:日粮中添加1800mg/kg凹凸棒石能改善仔猪生长性能,提高养分利用率,与2500mg/kg ZnO具有类似效果,同时能够降低锌的排放。

研究结果为减少ZnO使用,保护仔猪肠道健康,实现畜牧业绿色发展提供了技术支撑。

关键词:凹凸棒石,断奶仔猪,肠道健康,氧化锌

三、非法添加物监管技术研究

1. Chaohua Tang, et al. 2016, Analytical and BioanalyticalChemisty.

2. Chaohua Tang, et al. 2014, Journal of Analytical Toxicology.

3. Chaohua Tang, et al. 2016, Journal of Analytical Toxicology.

4. Kai Zhang *, Chaohua Tang *, et al. 2017, Journal of Agricultural and Food Chemistry.

“瘦肉精”在肉牛上非法添加监管技术研究

汤超华1,2,张凯1,2,梁晓维1,2,詹腾飞1,2,李励军1,2,赵青余1,2,孟庆石1,卜登攀1,张军民*1,2

(1中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室,北京,100193;2农业农村部华北动物遗传资源与营养科学观测实验站,北京,100125)

摘要

针对“瘦肉精”类非法添加物在肉牛体内残留规律不清楚,监管缺乏技术支撑,系统开展了莱克多巴胺、沙丁胺醇两种典型的“瘦肉精”在肉牛体内的代谢残留规律研究,鉴定了其在肉牛体内主要代谢产物,阐明了药物及其代谢物在肉牛体液、组织器官及毛发中残留消除规律,筛选出毛发作为监管的敏感靶标。

主要代谢产物鉴定方面,利用基于高分辨质谱技术,在肉牛体内鉴定到6种莱克多巴胺的主要代谢物,主要为葡萄糖苷相关代谢物;鉴定到10种沙丁胺醇的主要代谢物,其中6种为新发现的代谢物(附件8、附件9)。残留规律研究方面,系统阐明了莱克多巴胺、沙丁胺醇在肉牛体液(血浆、尿液)、主要组织器官(肌肉、肝脏、心脏、肺脏、脾脏、肾脏)、毛发中的残留消除规律,比较了不同样品作为监管靶标的可靠性,结果发现:莱克多巴胺和沙丁胺醇在肉牛血浆、尿液和组织器官中残留时间一般不超过28天,而停药后84天毛发中药物残留量仍可被检出,证明毛发更适合作为监管靶标(附件7、附件8、附件9,毛发84天结果由团队其他人员完成)。此外,研究了利用基于代谢组学技术的药物监管策略的可行性,在饲喂沙丁胺醇肉牛的尿液中鉴定到了11个内源性差异代谢物,可作为辅助监管“瘦肉精”非法添加的潜在生物标志物(附件6)。

该研究建立了“瘦肉精”在肉牛上非法使用监管技术体系,为保障我国饲料与畜产品质量安全提供技术支撑。

关键词:瘦肉精,肉牛,毛发,监管技术

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