嘔吐毒素對反芻動物的影響

■王光富 杜懿婷

（西北農(nóng)林科技大學動物科技學院，陜西楊凌 712100）

嘔吐毒素又稱脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，是我國食管癌、胃癌高發(fā)區(qū)糧食及飼料中的優(yōu)勢污染霉菌毒素之一。其主要產(chǎn)毒菌是禾谷鐮刀菌，其他一些鐮刀菌（如黃色鐮刀菌、串珠鐮刀菌等）也可以代謝產(chǎn)生，這種毒素主要發(fā)生于谷類，如小麥、大麥、燕麥、黑麥、玉米等，而在高粱、水稻和小黑麥中不常見（鮑淑青等，2007）。嘔吐毒素是霉菌毒素中的一種，具有致癌性，毒素的殘留物會出現(xiàn)在肉、蛋、奶中，給人類的健康帶來巨大的威脅。歐盟甚至將DON作為飼料受霉菌毒素污染的重要參考值以及飼料中毒素含量上限的標志（Susanne等，2011）。敖志剛等（2008）對全國14個省份飼料及原料霉菌毒素污染進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，我國飼料受鐮刀菌毒素污染異常嚴重，DON檢出率達99.1%。龔阿瓊等（2015）對我國飼料原料進行霉菌毒素含量檢測時發(fā)現(xiàn)，嘔吐毒素檢出率為92.2%，而對玉米及玉米副產(chǎn)物中嘔吐毒素的檢出率高達100%。居高不下的嘔吐毒素檢出率也表明我國飼料及飼料原料的毒素污染狀況已十分嚴重，而動物攝入被污染的食品和飼料導致機體對傳染病的免疫機能降低，抵抗力下降，繁殖、生產(chǎn)力下降并可能繼發(fā)其他疾病，給牧場造成巨大的經(jīng)濟損失，也嚴重阻礙了畜牧生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此研究嘔吐毒素對反芻動物的影響，防止經(jīng)濟損失的發(fā)生十分必要，本文主要綜述嘔吐毒素的產(chǎn)生及其對反芻動物的影響及防治辦法。

1 嘔吐毒素

1.1 嘔吐毒素的理化性質(zhì)

嘔吐毒素又稱脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON），化學名為3α，7α，15-三羥基草鐮孢菌-9-烯-8-酮，屬單端孢霉烯族化合物。由于它可以引起豬的嘔吐而得名，歐盟分類標準為三級致癌物。嘔吐毒素是一種無色針狀結晶，其熔點為151～152℃，具有較強的熱抗力和耐酸性，在pH值10.0條件下100℃加熱60 min，部分被破壞；120℃下加熱30 min和170℃下加熱15 min可完全被破壞（Eriksen，2003）；DON易溶于極性溶劑（如甲醇、乙醇等），不溶于正己烷、丁醇、石油醚，溶于水；DON耐熱、耐壓，在弱酸中不分解，121℃高壓加熱25 min，僅少量被破壞。

1.2 嘔吐毒素產(chǎn)生的條件

謝剛（2005）研究結果表明：儲藏真菌與田間真菌在糧食的不同儲藏時間是變化的。在田間以鐮刀菌等田間菌為主，在儲藏期間則以黃曲霉和灰綠曲霉等為主。鐮刀菌屬通常在作物生長期間就感染，目前已經(jīng)證實玉米與小麥感染赤霉病與初花期和降水時間密切相關，降水的多少并不會對作物感染嘔吐毒素造成影響。鐮刀菌屬霉菌的最適生長溫度為5～25℃，此時嘔吐毒素在谷物和飼料中檢出率極高，是黃曲霉毒素之后污染最嚴重的霉菌毒素（王金全，2011）。侯穎等（1998）表明，飼料中霉菌在溫度25～35℃，相對濕度80%～100%之間時，即相應的飼料含水量為15%以上時生長最好，繁殖最快。李群偉等（1998）發(fā)現(xiàn)，當谷物的水分含量為22%、濕度達85%左右、溫度為20℃時，即可產(chǎn)生大量的嘔吐毒素。肖雅斌等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，玉米在（溫度22℃左右，相對濕度65%左右）儲存發(fā)生霉變后，能夠產(chǎn)生脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，且產(chǎn)生的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇隨酶變粒的增加而增大。研究還發(fā)現(xiàn)在作物成熟的階段，降水的增加能夠降低其嘔吐毒素水平，其可能是由于嘔吐毒素極易溶于水而被雨水給溶解掉了。此外，DON的含量也受作物品種對鐮刀菌的敏感性、耕作的方式及殺菌劑的使用有關。

2 嘔吐毒素在反芻動物上

2.1 嘔吐毒素的毒害影響

張克春等（2015）報道，奶牛飼料中嘔吐毒素超標程度較大。Eriksen等（2004）和Swamy等（2002）均報道，嘔吐毒素可導致動物食欲減退或廢絕，嘔吐，體重下降，腸功能紊亂（腹瀉或嘔吐），口腔黏膜和真皮損傷，免疫力下降，能引起流產(chǎn)、死胎和弱仔。Trenholm等（1994）和Williams等（1988）表示，嘔吐毒素含量0～14 mg/kg的試驗中，飼糧中每增加1 mg/kg嘔吐毒素，生長肥育豬的采食量減少6%，在含毒量10 mg/kg以上即完全拒食。龍淼等（2008）歸納出一些主要的毒素在瘤胃的穩(wěn)定性和對瘤胃微生物的影響（見表1）。

表1 霉菌毒素在瘤胃內(nèi)的穩(wěn)定性和對瘤胃微生物的影響

其中，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)是單端孢酶烯族毒素的代表。

一些學者研究發(fā)現(xiàn)，飼料中的部分霉菌毒素可被奶牛瘤胃內(nèi)微生物降解成其它物質(zhì)(統(tǒng)稱為霉菌毒素的代謝次級產(chǎn)物)(Kiesslin.等，1984)，且部分次級代謝產(chǎn)物的毒性是原毒素毒性的幾倍。有研究認為嘔吐毒素和奶牛采食量的減少及產(chǎn)奶量的降低有關聯(lián)，并使乳質(zhì)下降。嘔吐毒素具有免疫抑制作用，對免疫水平偏低的奶牛毒性更強（程習宏等，2011）。美國一些科學家觀察證明，奶牛日糧DON濃度超過0.3 mg/kg時，會導致采食量減少，產(chǎn)奶量降低，牛奶中體細胞數(shù)升高及繁殖效率的降低。當日糧中DON為0.5 mg/kg或更高時，每頭奶牛的產(chǎn)奶量會減少11.35 kg。奶牛飼料中DON濃度高于1.0 mg/kg時，會降低奶牛的食欲。此外，日糧中DON濃度為2.6～6.5 mg/kg時，會引起牛奶產(chǎn)量降低13%左右（王琦等，2010）。

2.2 嘔吐毒素的最大限量

由于瘤胃微生物對毒素具有一定的脫毒作用，因此反芻動物對霉菌毒素的耐受性比單胃動物相對較高（Kiessling等，1984）。奶牛連續(xù)5 d采食含嘔吐毒素66 mg/kg飼糧（Cote等，1986）或一次性攝入含920 mg/kg嘔吐毒素的飼糧時（Prelusky等，1984），不能檢出牛奶中的嘔吐毒素。Dehaan等（1984）發(fā)現(xiàn)，給羊飼喂干物質(zhì)中含有8.5 mg/kg DON的小麥飼糧達45 d時，與飼喂不含DON飼糧的羊相比，采食量、日增重、料肉比均相似；Havvey等（1986）也發(fā)現(xiàn)，給羊飼喂干物質(zhì)中含有15.6 mg/kg DON的飼糧達28 d后，羊干物質(zhì)采食量、平均日增重和料肉比都沒有顯著變化。還有報道表示，給奶牛飼喂3周含量為0、2.1、6.3、8.5 mg/kg嘔吐毒素污染的日糧，與對照組相比，奶牛日采食量、牛奶產(chǎn)量和乳成分無變化（王琦等，2010）。Michael等曾對嘔吐毒素在羊上的限量做出以下總結（見表2）。

表2 嘔吐毒素在綿羊和肉山羊上的毒素限量(干物質(zhì)基礎，mg/kg)

南達科他州立大學報道，與飼糧中不含DON毒素相比，羔羊采食干物質(zhì)飼糧中含10 mg/kg DON時，生長性能無顯著差異；明尼蘇達州立大學也報道，飼糧中含有15.6 mg/kg DON不會影響羔羊的采食量、平均日增重和飼料轉化效率；肯塔基大學報道，綿羊可以耐受飼糧干物質(zhì)含量中10～15 mg/kg DON；堪薩斯州立大學也發(fā)現(xiàn)，綿羊和肉牛在繁殖期及繁殖母畜對DON的最大耐受量為飼糧干物質(zhì)中含5 mg/kg DON。DiCostanzo等（1995）表示，肉牛和綿羊能夠耐受21 mg/kg DON的日糧，對其沒有明顯影響。

Paul等對嘔吐毒素在動物上的限量做出以下總結（見表3）。

表3 飼糧中嘔吐毒素的最大限量

綜合上面數(shù)據(jù)可見，反芻動物對嘔吐毒素的耐受力比非反芻動物大。這可能由于瘤胃微生物對嘔吐毒素有較強的降解作用，因此可避免毒素在體內(nèi)的蓄積。但不同研究中，對反芻動物嘔吐毒素的限量仍有差異。這可能與反芻動物自身異?；蛄鑫腑h(huán)境失衡時，瘤胃微生物對毒素的降解作用減弱有關。有研究表明一些應激，如心理應激、長時間體力消耗所產(chǎn)生的生理應激以及熱應激等都可破壞胃腸道黏膜上皮細胞緊密連接的完整性，引發(fā)胃腸道黏膜屏障功能障礙，增加其通透性(Lambert，1999)。馬燕芬等(2014)在研究熱應激對奶山羊生產(chǎn)性能和瘤胃黏膜形態(tài)結構的影響時發(fā)現(xiàn)，熱應激不僅顯著降低奶山羊的日糧干物質(zhì)采食量、乳品質(zhì)及產(chǎn)量；并且破壞瘤胃黏膜結構，致使瘤胃黏膜絨毛大面積萎縮、脫落、甚至壞死，進而導致瘤胃黏膜屏障通透性增加。

因此可以推斷當反芻動物處于應激或其他異常狀態(tài)，飼喂高嘔吐毒素日糧仍會引起其相應的中毒癥狀。而目前在生產(chǎn)實踐中，以追求動物生產(chǎn)性能最大化為目標，往往采用高精料飼喂模式，從而容易破壞反芻動物瘤胃平衡，所以反芻動物在使用感染嘔吐毒素的飼糧時仍應謹慎，研究嘔吐毒素的作用機理也顯得非常必要。

3 反芻動物對嘔吐毒素可能的脫毒機理

眾所周知，單端孢霉烯族毒素類物質(zhì)能阻礙蛋白質(zhì)的合成，DON可以連接真核核糖體60 S組，從而損害肽基轉移酶的活性（Feinberg，1989）。但單端孢霉烯族毒素類物質(zhì)經(jīng)過脫環(huán)氧化可以極大地減輕自身毒性。Russell等（1984）報道，體外實驗條件下，當飼料中毒素水平為10 mg/kg時，通過紅外、紫外、質(zhì)譜及核磁共振均發(fā)現(xiàn)脫氧雪腐鐮刀菌烯醇最終可以在24 h內(nèi)被轉化為3α,7α,l5-三羥基-環(huán)氧單端孢霉-9,12-烯-8-酮。瘤胃微生物對脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的轉化見圖1。

圖1 瘤胃微生物對脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Ⅰ）到3-乙酰基脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Ⅳ）的轉化

J.Binder等（1997）發(fā)現(xiàn)，通過添加不同的離子轉移阻斷劑對DON脫毒轉化會產(chǎn)生不同的影響（見表4），由此推測，反芻動物對DON的脫毒機制是伴隨離子轉移的，而這期間DON可能是作為一種離子受體。

表4 離子轉移阻斷劑對DON生物轉化率的影響(DON含量為100 mg/kg)(%)

4 小結

反芻動物由于瘤胃微生物對嘔吐毒素的降解作用，對嘔吐毒素的耐受力較高，且不易產(chǎn)生類似豬對嘔吐毒素的毒性反應。但是，反芻動物瘤胃內(nèi)環(huán)境容易受動物應激、疾病及日糧結構變化等因素的影響，且毒素也存在最大限量問題。因此，在反芻動物上使用受毒素污染的飼糧仍然需要小心謹慎，對其嘔吐毒素降解機制還需做進一步研究。