飼料中霉菌毒素的危害及脫毒方法

■彭 凱吳 薇龍 蕾王順喜

（1.中國農(nóng)業(yè)大學工學院，北京 100083；2.中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所，北京 100081）

霉菌毒素是由一些霉菌分泌的有毒次級代謝產(chǎn)物，這些霉菌的種類包括曲霉屬（Aspergillus）、青霉屬（Penicillium）、鐮刀菌屬（Fusarium）和孢霉屬（Al?temaria）[1-3]。曲霉屬和青霉屬對谷物原料和飼料的污染比較常見，而鐮刀菌屬和孢霉屬一般是在谷物收獲期或收獲前期侵染并大量產(chǎn)生毒素[4]。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)有超過100種霉菌產(chǎn)生近400多種不同的霉菌毒素[5-6]。聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）的評估數(shù)據(jù)表明，全世界超過25%的農(nóng)副產(chǎn)品均被霉菌毒素所污染，從而導致農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的嚴重損失[7]。引起飼料霉變的原因復雜多樣，除了受霉菌污染之外，還包括飼料和原料的水分活度值高、環(huán)境潮濕及病蟲侵害等。飼料加工不合理也會造成飼料霉變，如飼料廠打包時一般要求飼料與環(huán)境溫差不超過3℃，在生產(chǎn)顆粒料時，若冷卻器出現(xiàn)異?；蚶鋮s不充分，將會導致飼料溫度較高并因溫差大而發(fā)霉。飼料生產(chǎn)設備如原料倉、輸送機、混合機、配料倉中原料的殘留霉變形成交叉污染，也將影響飼料的品質(zhì)和衛(wèi)生。此外，飼料在生產(chǎn)、包裝、儲存和運輸過程中管理不當以及飼料廠的衛(wèi)生條件不合格（細菌、霉菌、蟲害超標）等也會引起飼料發(fā)霉變質(zhì)。在飼料霉變過程中，霉菌產(chǎn)生的霉菌毒素不僅影響飼料的品質(zhì)，而且危害畜禽和人類健康，危及食品安全。

1 霉菌毒素的危害

飼料一旦被霉菌毒素污染，其營養(yǎng)品質(zhì)和安全性將大大降低，霉菌毒素不僅危害動物的組織器官，還將殘留在畜產(chǎn)品中，對人類健康產(chǎn)生不利影響。常見的霉菌毒素主要有6種，即黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素、T-2毒素、伏馬毒素和赭曲霉毒素。黃曲霉毒素（AFB）主要是由屬于曲霉屬的黃曲霉及寄生曲霉所產(chǎn)生的二級代謝產(chǎn)物，毒素種類主要包括B1、B2、G1、G2、M1、M2等 17 種，其中以黃曲霉毒素 B1（AFB1）的毒性最強，危害最大。黃曲霉毒素主要攻擊的靶器官是動物的肝臟，畜禽采食被黃曲霉毒素污染的飼料以后，疾病抵抗力降低，生長性能下降，產(chǎn)蛋率降低，產(chǎn)蛋畸形，黃曲霉毒素含量超過限量甚至導致動物中毒死亡。不同動物對黃曲霉毒素的敏感性不同，雛鴨較雛雞敏感，而仔豬、犢牛、肥育豬、成年牛、綿羊?qū)S曲霉毒素的敏感性依次減弱。

玉米赤霉烯酮（ZEN）主要是粉紅鐮刀菌及禾谷鐮刀菌產(chǎn)生的一種甾體霉菌毒素，廣泛存在于玉米、大麥、小麥及谷物加工副產(chǎn)品（如DDGS）中。玉米赤霉烯酮具有雌激素作用，主要攻擊繁殖系統(tǒng)，造成動物生殖機能障礙，動物表現(xiàn)為雌激素亢進癥。急性中毒時，母豬和去勢母豬乳腺增生，陰戶紅腫，子宮肥大和卵巢萎縮；公豬則包皮長，陰莖腫大，乳腺腫脹。亞急性中毒時母豬不育，流產(chǎn)，死胎，產(chǎn)仔數(shù)減少；仔豬體弱，出現(xiàn)睪丸萎縮、乳腺增大等雌性化特征；母牛癥狀與豬相似；雞可見泄殖腔外翻，輸卵管擴張，產(chǎn)蛋率下降等。不同動物對玉米赤霉烯酮的敏感性表現(xiàn)為：豬＞禽＞反芻動物。

嘔吐毒素（DON）又名脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，屬于鐮刀菌所產(chǎn)生毒素的典型代表，因動物中毒后發(fā)生嘔吐而得名。動物攝取一定量的嘔吐毒素之后會引起采食量和體重下降，局部皮膚過敏、炎癥甚至壞死，出現(xiàn)拒食、嘔吐、腹瀉、站立不穩(wěn)、反應遲鈍等急性中毒癥狀。國家標準限定豬、犢牛、泌乳期動物配合飼料中嘔吐毒素的允許量小于1 mg/kg，家禽、牛配合飼料中小于5 mg/kg。

T-2毒素是由三線鐮刀菌產(chǎn)生的一種倍半萜烯化合物，屬于A類毒素，是單端孢霉烯族毒素中毒性最強的毒素[8]。T-2毒素廣泛分布于自然界，容易污染玉米、小麥、大麥及燕麥等糧食和飼料原料，動物通過飼料攝入之后會引起各種中毒癥狀和疾病。T-2毒素主要攻擊細胞分裂旺盛的造血和免疫器官，如胸腺、骨髓、肝、脾、淋巴結(jié)、生殖腺及胃腸黏膜等，抑制這些器官細胞的蛋白質(zhì)和DNA合成。不同動物對T-2毒素的耐受性有一定差異，幼齡動物比成年動物對毒素更敏感。長期飼喂由T-2毒素污染的飼料可引起動物口腔潰瘍、食欲不振、組織器官腫大、皮膚炎癥及消化道紊亂等癥，嚴重時甚至引起動物死亡。國標中限定豬、禽配合飼料中T-2毒素的允許量小于1 mg/kg。

伏馬毒素（FB）是由串珠鐮刀菌產(chǎn)生的水溶性次級代謝產(chǎn)物，到目前為止，已鑒定出的伏馬毒素及其類似物共計28種，分為A、B、C、P四組，如FA1、FA2、FB1、FB2、FB3、FB4、FC1、FC2、FC3、FC4、FP1等，其中以 FB1為主，其毒性最強。伏馬毒素對飼料的污染在世界范圍內(nèi)普遍存在，主要污染對象為玉米、小麥等原料，而對糧食的污染情況更為嚴重。伏馬毒素具有高致癌性，對肝臟和腎臟均具有毒性作用，還能誘發(fā)豬肺水腫，免疫抑制和胸膜積水，破壞神經(jīng)鞘脂類的代謝，阻礙二氫神經(jīng)鞘氨醇（Sa）和神經(jīng)鞘氨醇（So）合成鞘脂復合物，導致Sa和So在組織內(nèi)富集，中斷神經(jīng)鞘脂的代謝，從而導致機體氧化性損傷，脂質(zhì)過氧化，細胞損傷或凋亡。動物中毒后的典型癥狀為神經(jīng)錯亂，肝臟受損。

赭曲霉毒素是由赭曲霉和青霉菌產(chǎn)生的一種霉菌毒素，分為A、B兩種類型，其中赭曲霉毒素A（OTA）的毒性較強，在霉變谷物和飼料中常見。OTA的毒性作用主要是抑制蛋白質(zhì)、DNA及RNA的合成，對動物的毒性表現(xiàn)為肝臟毒性、腎毒性、致癌性、致畸性、致突變性和免疫抑制作用，從而導致動物生長受阻、生產(chǎn)性能下降、肝機能和腎機能受損、腎臟腫大、肝糖元積聚、肝臟蒼白褪色以及孵化率降低等一系列癥狀。

2 霉菌毒素的脫毒方法

2.1 物理脫毒法

除了控制飼料含水量、低溫低氧貯藏、防霉包裝以及添加防霉劑和脫毒劑以外，傳統(tǒng)的飼料脫毒方法還包括機械脫毒、物理脫毒、化學脫毒、抗霉育種以及多種防霉脫毒技術(shù)的結(jié)合。

機械隔離和分揀可以有效剔除受損的、變色的、有可見霉菌附著的飼料[9]。通過霉變飼料在紫外燈照射下的熒光反應也可以實現(xiàn)對部分受霉菌感染的玉米、棉花種子和無花果進行熒光分揀[10]。另外一種降低霉菌毒素的有效方法就是利用機械浮選和密度分離原理進行飼料隔離脫毒，這種方法被證明對嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮和黃曲霉毒素有較好的效果[11-12]。

物理脫毒方法包含高溫處理、水洗、吸附以及輻射等。用水和碳酸鈉溶液對受嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮等污染的蘋果、谷物和玉米種子進行水洗是一種簡單有效的脫毒方法，研究表明有近54%的霉菌毒素在清洗過程中被清除[13]。當前，盡管公眾對輻射食品和飼料的安全性仍存在一定的爭議，但是輻射滅菌和消毒仍然廣泛應用于工業(yè)化生產(chǎn)中[14]。1980年，F(xiàn)AO、IAEA和WHO專家委員會對輻射食品發(fā)起聯(lián)合聲明，任何輻射劑量小于10 kGy的食品均沒有毒性危害和特別的微生物學或營養(yǎng)學問題[15]。隨著科學研究的不斷深入，微波、紫外、紅外、γ射線、脈沖強光等輻射滅菌及脫毒技術(shù)逐漸走向成熟。王蓓[16]研究表明，紫外、脈沖強光和紅外熱輻射對稻谷中黃曲霉菌的殺滅效果理想，脈沖強光對黃曲霉毒素B1和黃曲霉毒素B2有極強的降解效果。此外，一些吸附劑也可以有效吸附飼料中的霉菌毒素，其中應用最為廣泛的是膨潤土和活性炭，吸附劑的吸附效果一般受到顆粒粒度和熱處理的影響[17]。Kane等[18]研究表明，在花生粕中添加凹凸棒石、高嶺土和脫毒素等吸附劑可去除約99%的黃曲霉毒素B1。

2.2 化學脫毒法

化學脫毒是利用毒素在強酸、強堿或強氧化劑的作用下轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)的原理，根據(jù)化學試劑的不同而方法較多。常見有酸處理法、堿處理法、氨處理法及有機溶劑處理法。向受到黃曲霉毒素污染的糧食或飼料中通入液氨，在常溫或加熱條件下密封儲存一定時間，黃曲霉毒素在氨的作用下化學結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為沒有毒性的黃曲霉素D1等物質(zhì)，因而解毒[19]。近年來，有機溶劑浸提法脫毒成為研究熱點，常用的有機溶劑有95%的乙醇、丙酮、異丙酮、80%異丙酮、正己烷-甲醇、甲醇、乙腈、正己烷-乙醇-水、丙酮-正己烷-水等，利用這些溶劑，可將油中幾乎所有的黃曲霉毒素去除[20]。

2.3 吸附脫毒法

新型無機吸附劑比傳統(tǒng)吸附劑有更大的比表面積、孔隙率和離子吸附能力。飼料中添加活性炭（AC）、水合鋁硅酸鈉鈣（HSCAS）、精制沸石粉等高效吸附劑是一種有效的飼料霉菌毒素脫毒方法[21]?；钚蕴孔鳛橐环N高效、無毒的吸附劑，具有很多孔隙結(jié)構(gòu)，其比表面積高達500～3 500 m2/g[22]。Avantaggiato等[23]研究表明，AC可以有效吸附并降低動物腸道中的玉米赤霉烯酮，使用0.25%～2%的AC能夠降低腸道吸收43%～84%的玉米赤霉烯酮毒素。HSCAS是一種高效的霉菌毒素吸附劑，使用0.5%的HSCAS即可有效降低尿樣中殘留的黃曲霉毒素含量[24]。Kabak等[25]研究了不同吸附劑對黃曲霉毒素B1（AFB1）、赭曲霉毒素(OTA)、嘔吐毒素（DON）和玉米赤霉烯酮（ZEN）的體外吸附情況，結(jié)果如表1所示。

表1 不同吸附劑對毒素的體外吸附情況

近年來，有機吸附劑成為飼料防霉脫毒的研究熱點，有機吸附劑主要是指酵母細胞壁、甘露聚糖、葡甘聚糖及其衍生物等。有機吸附劑較無機吸附劑對霉菌毒素的吸附率高。如酵母細胞壁對霉菌毒素有很強的吸附作用，它能有效抵抗其毒性，作為一種廣譜、高效、綠色且添加量較小的霉菌毒素吸附劑具有廣闊的應用前景。Stanley等[26]在含有168 mg/kg黃曲霉毒素、8.4 mg/kg赭曲霉素、54 mg/kg玉米赤烯酮、32 mg/kg T-2毒素的日糧中分別添加0.05%的酯化葡甘露聚糖，能夠有效減輕霉菌毒素對雞的生長抑制，使尿素氮水平恢復正常。

2.4 微生物脫毒法

微生物脫毒是近年來國際研究的熱點，它具有低成本、高效率和專一性強的特點，微生物脫毒方法主要利用了微生物或其產(chǎn)生的酶來降解霉菌毒素，研究發(fā)現(xiàn)很多微生物能夠轉(zhuǎn)化霉菌毒素，從而降低其毒性并阻止霉菌毒素的吸收。乳酸菌、醋酸菌、面包酵母、釀酒酵母、米曲霉和枯草桿菌等對黃曲霉毒素均有一定的降解作用。Karlovsky等[27]研究表明，通過發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸桿菌、鏈球菌、雙歧桿菌能降低牛奶中的赭曲霉毒素和黃曲霉毒素B1。由于國內(nèi)研究起步較晚，實際應用中缺乏理論指導，而微生物脫毒的專一性也同時限定了其適用性，作為一項新興的飼料脫毒技術(shù)，微生物脫毒的推廣和應用仍需要進一步的研究和探索。除了上述方法之外，還有一些其他的霉菌毒素脫毒方法如中草藥脫毒[28]、添加納米硒[29]和蛋氨酸[30]

等均被證明效果明顯。

2.5 復合脫毒法

復合脫毒劑的主要成分包含無機吸附劑、有機吸附劑、微生物及酶制劑、生物活性成分、免疫增強劑以及自由基清除劑等，其特點在于利用不同脫毒成分的優(yōu)勢，阻止霉菌毒素吸附，同時具有增強動物免疫抵抗力的效果。復合脫毒劑的脫毒效果較單一成分明顯，且適應性強，對不同種類的霉菌毒素均具有良好的脫毒效果。楊彥瓊[31]研究表明，硅鋁酸鹽與酵母細胞提取物（7∶3）組成的復合吸附劑對AFB1的最大吸附率為91.97%，吸附穩(wěn)定性好，脫毒效果明顯。戴玉端[32]對比研究了市售脫毒劑和自制復合脫毒劑對肉雞生長性能、免疫功能、鈣磷代謝和血液生化指標的影響，結(jié)果表明，復合脫毒劑的脫毒效果優(yōu)于市售脫毒劑。

3 小結(jié)

霉變對飼料的營養(yǎng)、安全以及動物健康造成極為不利的影響。盡管飼料的防霉脫毒方法較多，但是實際應用效果卻不理想。新型無機或有機吸附劑對霉菌毒素的脫毒效率高，但仍然存在一些問題，如吸附劑與飼料的配比不協(xié)調(diào)；吸附劑在吸附霉菌毒素的同時是否會額外吸附飼料中的營養(yǎng)素及微量成分；添加吸附劑和脫毒劑是否會影響動物的生長性能等問題均有待進一步深入研究。微生物脫毒法可能是未來飼料霉菌毒素脫毒技術(shù)的應用方向。飼料霉變的原因復雜多樣，多數(shù)情況下霉變不僅僅是由某一種霉菌污染造成的，而是由多種霉菌共同作用的結(jié)果，任何一種方法都不可能將所有霉菌毒素都去除干凈。無論是傳統(tǒng)脫毒方法還是新興的脫毒技術(shù)，只有在嚴格把控飼料質(zhì)量與水分，大力監(jiān)管生產(chǎn)和儲運的基礎上，才能從根本上解決飼料的霉變問題。