國內(nèi)飼料及飼料原料中嘔吐毒素的消減技術(shù)

徐國棟，李峰

（1.天津市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心天津300402；2.輝瑞國際貿(mào)易（上海）有限公司江蘇南京210036）

國內(nèi)飼料及飼料原料中嘔吐毒素的消減技術(shù)

徐國棟1，李峰2

（1.天津市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心天津300402；2.輝瑞國際貿(mào)易（上海）有限公司江蘇南京210036）

飼料工業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)中的飼料霉變是全球面臨的難題，中國也因此造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，霉菌毒素含量過高的飼料是不安全飼料，最受關(guān)注的霉菌毒素包括了黃曲霉毒素（AFB）、玉米赤霉烯酮（ZEN）、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON，又稱嘔吐毒素）、伏馬毒素B1（FB1，又稱煙曲霉毒素）、赭曲霉毒素（OTA）等，其中以DON的檢出率最高。

在養(yǎng)殖場環(huán)節(jié)，飼料及其原料中DON的消減方法可分為包括物理法、生物法、功能營養(yǎng)素法、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON，又稱嘔吐毒素）等，但至今仍沒有更確實(shí)有效的方法用于飼料中DON的去除，故筆者對近年來國內(nèi)關(guān)于DON降解的研究和應(yīng)用效果進(jìn)行整理，以期為養(yǎng)殖實(shí)踐提供較可行的思路。

1　物理法

1.1過篩法消減DON的效果

過篩法是通過過篩選擇種皮完好的整粒玉米或其它谷物作為飼料原料，將易受霉菌感染的風(fēng)化粒、破碎粒、粉末、種皮和雜質(zhì)等剔除。姜淼等證實(shí)該方法可以消減包括DON在內(nèi)的、高于整谷粒中數(shù)倍到數(shù)十倍的霉菌毒素含量。筆者曾調(diào)查了21家豬場用該法去除飼料原料霉菌毒素的效果，發(fā)現(xiàn)過篩確實(shí)能有效降低包括DON在內(nèi)的霉菌毒素，豬群出現(xiàn)霉菌毒素中毒的征候群能明顯減輕。

1.2去皮法消減DON的效果

谷料去皮后可以去除其表面的大量毒素。例如姬建生等曾證實(shí)DON主要分布在小麥種皮表面，將面粉與麩皮分離后，大量DON濃集于麩皮中。但值得注意的是麩皮恰是飼料中的常規(guī)組分，是消減霉菌毒素時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的原料，只有生產(chǎn)高端飼料時(shí)才有可能考慮去皮消減DON等毒素的效果。

1.3輻射法消減DON的效果

輻射法是利用紫外線或電子束等照射受霉菌及其毒素污染的飼料原料，破壞霉菌的核酸物質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，最終阻止霉菌生長、產(chǎn)生毒素。電子束輻照法還可間接作用于水和小分子物質(zhì)，使其降解產(chǎn)生自由基等活性成分，這些活性物質(zhì)或與核內(nèi)物質(zhì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，或有效降解毒素和化學(xué)污染物。孫端陽用紫外線照射發(fā)霉玉米粒后，發(fā)現(xiàn)其中的霉菌和DON經(jīng)歷了“短時(shí)毒素失活—受紫外線刺激霉菌大量產(chǎn)毒—霉菌被殺滅—毒素失活”的過程。張昆用電子束輻照含DON的赤霉病小麥后，其中的DON被有效降解，展示出良好的消減效果，但輻照后產(chǎn)生的DON降解產(chǎn)物是否存在安全隱患仍屬未知，且小麥品質(zhì)降低。

1.4吸附法消減DON的效果

目前可用于消減DON的吸附劑可分為：硅鋁酸鹽類、葡甘露聚糖類、活性炭類、腐殖酸及其鹽類和它生物材料。

1）硅鋁酸鹽類吸附劑:含有硅鋁酸鹽的黏土有膨潤土（又稱蒙脫石、蒙托石、班脫土）、高嶺土、沸石粉、綠坡縷石和海泡石等。當(dāng)前養(yǎng)殖生產(chǎn)中應(yīng)用較普遍的是具黏塑性的蒙脫石類脫霉劑，其優(yōu)點(diǎn)是具有較大的比表面積和親水性負(fù)電荷表面，適于吸附具有極性基團(tuán)的霉菌毒素（如AFB），但對基團(tuán)極性較弱的DON則難以通過電荷吸附方式結(jié)合。故主要用來吸附飼料原料及飼料中的AFB，有證據(jù)表明膨潤土在吸附霉菌毒素的同時(shí)還吸附了維生素和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)或抗生素。王金全等發(fā)現(xiàn)13種不同市售吸附劑中，某些硅鋁酸鹽對AFB或ZEN的吸附效果良好，但所有吸附劑對DON都沒有顯著吸附效果。即便經(jīng)不同方法對此類物質(zhì)改性后，其吸附DON試驗(yàn)結(jié)果也不一致，例如吳延兵將葡聚糖、甘露聚糖和長鏈脂肪酸胺鹽（CP）作為修飾劑，對作為吸附基的膨潤士和沸石等進(jìn)行改性，體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)改性礦物質(zhì)吸附劑對DON的吸附效果反而較改性前下降。但王政等用十六烷基三甲基溴化銨對自然蒙脫石進(jìn)行改性后，體外試驗(yàn)觀察到在不同pH值和不同溫度下，改性蒙脫石對DON的吸附能力變得強(qiáng)且吸附速率較高。此外，萬晶用改性的方法構(gòu)建DON高效吸附劑FH-FCC（主要成分為復(fù)合碳化蒙脫土和改性蒙脫土），經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該混合物能有效減輕斷奶仔豬因DON中毒所致負(fù)面影響。

2）葡甘露聚糖：酵母細(xì)胞壁源或植物源性的葡甘露聚糖對霉菌毒素有親和性，可以通過氧鍵、離子鍵和疏水作用力等吸附霉菌毒素。酯化葡甘露聚糖（EGM）作為有孔的功能性碳水化合物，被認(rèn)為可以同時(shí)吸附（結(jié)合）不同類型的霉菌毒素，具有添加量低、在胃腸道內(nèi)穩(wěn)定性高，排出后易被降解等優(yōu)點(diǎn)。但該類吸附劑對DON的吸附效果是有爭議的，例如體內(nèi)外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)酵母源葡甘聚糖不能防止DON對仔豬生長速度和例料采食量的抑制作用，即便是改性的酵母源葡甘露聚糖對DON的吸附效果也不理想，齊娟等則證實(shí)用不同方法合成的酯化葡甘露聚糖（EGM）對DON的吸附力有差異，其中磷酸化EGM對DON的吸附力最強(qiáng)。值得注意的是改性葡聚糖仍有吸附營養(yǎng)素的可能?；蛟S植物源EGM消減DON前景較好，朱連勤等通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)植物源EGM可以在培養(yǎng)基質(zhì)中吸附DON，阻滯DON對小鼠脾細(xì)胞的毒性作用，有效扭轉(zhuǎn)脾細(xì)胞的損傷程度。李華等進(jìn)一步通過小鼠體內(nèi)對抗實(shí)驗(yàn)證實(shí)植物源EGM能有效吸附消化道中的DON，最終使DON所致小鼠生產(chǎn)性能、免疫功能、抗氧化功能等指標(biāo)低下得到全面緩解。

3）活性炭：活性碳是是最早被用作毒素吸附劑的物質(zhì)，比表面積大，可對多種有害藥物或化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行吸附。其惰性表面對非極性有機(jī)物吸附性較強(qiáng)，所以可以吸附極性較弱的DON。盡管國外有研究認(rèn)為活性炭能夠完全阻止DON自腸道進(jìn)入豬體內(nèi)，但因此類物質(zhì)易被營養(yǎng)物質(zhì)飽和、缺乏更多的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證據(jù)等原因，很少被用做飼料霉菌毒素吸附劑，而更多的被用于急性中毒。竹材的熱解產(chǎn)物竹炭吸附性能優(yōu)良，從竹炭生產(chǎn)中得到的竹醋液具有抗真菌和殺菌功能，蔣竹英發(fā)現(xiàn)在仔豬基礎(chǔ)飼糧中添加竹炭和竹醋液后，DON中毒所致血常規(guī)和血清生化指標(biāo)異常、部分抗氧化指標(biāo)異常、小腸黏膜損傷和吸收功能障礙等病理損傷均得以緩解，由此認(rèn)為基礎(chǔ)飼糧中添加竹碳和竹醋液能有效緩解DON對仔豬的損傷。

4）腐殖酸鈉：腐殖酸鈉是腐殖酸的鈉鹽，可以通過化學(xué)方法對褐煤、草煤、風(fēng)化煤褐煤、泥炭等加工制得，其吸附力、絡(luò)合力和鰲合力較強(qiáng)，具有易取材、低價(jià)格和無殘留的優(yōu)點(diǎn)。國外有研究認(rèn)為腐殖質(zhì)因不能降低動(dòng)物血液中DON的含量而推斷該類物質(zhì)不是DON的有效吸附劑，但葉盛群發(fā)現(xiàn)腐殖酸鈉對自然霉變玉米和近似動(dòng)物腸液中DON的脫毒率分別為29.07%和14.41%，盡管低于對AFB1、ZEN的脫毒率，但去毒除作用都很穩(wěn)定，并推測脫毒機(jī)理可能是非物理性吸附作用。

2　生物法

2.1微生物生存競爭作用

生物間的生存競爭在自然界中非常普遍，某些微生物與霉菌的營養(yǎng)競爭和空間競爭，這將影響霉菌的生長、增殖及其毒素的產(chǎn)生。此外，張柏林等認(rèn)為乳酸菌與產(chǎn)毒真菌競爭的同時(shí)，還可以通過細(xì)胞壁成分與霉菌毒素結(jié)合，從而吸附、清除毒素，例如崔彥召等發(fā)現(xiàn)奶牛日糧中中加入乳酸菌發(fā)酵64 d后，日糧中的DON含量降低，但不同乳酸菌劑消減DON效果存在著差異，還推測能消減DON的原因與乳酸菌產(chǎn)生細(xì)菌素殺滅或抑制鐮刀菌相關(guān)。再如何敏自豬腸道內(nèi)容物中分離到的植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌在體外試驗(yàn)中顯示出較強(qiáng)的DON降解能力，通過“細(xì)菌培養(yǎng)時(shí)間-DON含量”的量效關(guān)系變化，推測這兩株細(xì)菌對DON的降解機(jī)理主要與菌體DON吸附有關(guān)。

2.2生物酶降解

生物酶降解霉菌毒素的原理是利用微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物或胞內(nèi)（外）酶分解霉菌毒素的毒性基團(tuán)，最終產(chǎn)生無毒降解產(chǎn)物。例如DON屬單端孢霉烯族毒素，其毒性基團(tuán)C12，13-環(huán)氧基可被某些微生物產(chǎn)生的環(huán)氧酶分解為低毒或無毒產(chǎn)物。當(dāng)前，國內(nèi)分離到的產(chǎn)DON降解酶微生物主要有細(xì)菌和霉菌。

熊凱華自玉米和小麥及土壤樣品中、自DON選擇壓力下家雞和BALB/C小鼠腸道中，均未篩選到可以清除DON的菌株，推測DON降解菌可能未存在于樣品中，或是某些DON降解菌不適合于體外培養(yǎng)。計(jì)成等對鯰魚體內(nèi)分離的產(chǎn)DON降解酶細(xì)菌（不動(dòng)桿菌、假單胞菌、白色桿菌和短穩(wěn)桿菌）進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4株菌的混合物對DON的完全去環(huán)氧化時(shí)間（96 h）短于各單一菌對DON的作用時(shí)間（360 h）。程波財(cái)用間接競爭ELISA法自59株乳酸菌和芽孢桿菌中篩選出枯草芽孢桿菌ZZ和地衣芽孢桿菌DY，兩株菌對DON的降解率分別為98%和30.7%，比較而言，枯草芽孢桿菌上清液中的65～75℃間熱敏物質(zhì)對熱更敏感，該物質(zhì)在DON的降解過程中發(fā)揮了主要作用。徐劍宏等利用富集馴化培養(yǎng)的方法，自土壤和麥穗樣品中分離到一株德沃斯氏菌，該菌對飼料中DON的降解率可達(dá)75.47%，但降解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)不清，是否具有毒性有待研究。

何成華等自土壤中分離到以DON為唯一碳源的塔賓曲霉，命名為NJA-1，體外轉(zhuǎn)化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該菌的胞內(nèi)水解酶系具有DON水解活性，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分子量比DON大18.1（DON的分子量為296.3），飼料中添加該菌后，昆明小鼠因DON中毒導(dǎo)致的增重減少、飼料轉(zhuǎn)化率降低及其它病理指標(biāo)得到明顯改善。此后，趙俊廷對NAJ-1菌產(chǎn)環(huán)氧化物水解酶（EH）的培養(yǎng)環(huán)境和誘導(dǎo)條件進(jìn)行了優(yōu)化，所得優(yōu)化菌體的初酶液對DON的生物轉(zhuǎn)化顯著提高（轉(zhuǎn)化率達(dá)70～80%，比優(yōu)化前提高11.2%），對降解產(chǎn)物分析發(fā)現(xiàn)初酶液可能將DON轉(zhuǎn)化成幾種不同的物質(zhì)，此外還發(fā)現(xiàn)菌體懸浮液對DON的直接轉(zhuǎn)化率可達(dá)95.6%，推測該株霉菌對DON的轉(zhuǎn)化作用除產(chǎn)EH酶外，還可能存在菌體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的生物轉(zhuǎn)化作用。李亞菲等以DON作為唯一碳源，對洛陽市周圍農(nóng)田、垃圾場、水溝邊土壤及瘤胃內(nèi)容物等共55份樣品進(jìn)行初篩，得到對DON具有較強(qiáng)降解能力的青霉屬菌株（Ma-1-4），該菌對DON的降解率為46%，推測低于以往文獻(xiàn)報(bào)道中降解率的原因與菌株不同有關(guān)，且仍存在著DON被降解后的產(chǎn)物是否仍有毒性問題。計(jì)成等認(rèn)為通過酶工程和基因工程等方法，將篩選獲得的微生物有效成分進(jìn)行高效生產(chǎn)是一個(gè)生物學(xué)途徑。

3　功能性營養(yǎng)素法

功能性營養(yǎng)素法消減DON的原理是向日糧或飲水中加入功能性營養(yǎng)素，使動(dòng)物機(jī)體對抗、清除體內(nèi)霉菌毒素能力得到加強(qiáng)，最終使受損組織或器官得到更快修復(fù)，生存機(jī)率提高、生產(chǎn)性能得到改善。這類物質(zhì)包括氨基酸、抗菌肽等，其中較被關(guān)注的氨基酸包括了谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸和賴氨酸，例如陳洪明將2%谷氨酸、2%天冬氨酸、1%精氨酸或1%賴氨酸添加到DON污染的日糧中，用以緩解56 kg左右肥育豬的DON中毒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氨基酸對腸道組織和肝臟的損傷修復(fù)效果較好，腸絨毛萎縮和隱窩增生減緩，但對臟器指數(shù)緩解作用不明顯，且發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)因不同氨基酸干預(yù)存在不同效果。伍力等用灌胃法研究了精氨酸對DON應(yīng)激大鼠的干預(yù)效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)精氨酸DON中毒大鼠具有正向營養(yǎng)及免疫調(diào)節(jié)作用。伍力等還發(fā)現(xiàn)添加2%谷氨酸后DON中毒仔豬料重比下降和日增重增加，添加1%精氨酸后仔豬空腸黏膜的屏障作用得到加強(qiáng)、添加0.4%復(fù)合抗菌肽（主要成份為乳鐵蛋白抗菌肽、植物防御素和活性酵母）后仔豬抗氧化功能得到顯著提高。此外，吳苗苗等還發(fā)現(xiàn)谷氨酸能有效調(diào)節(jié)DON誘導(dǎo)的斷奶仔豬腸道氧化損傷，肖昊等發(fā)現(xiàn)復(fù)合抗菌肽能有效減輕DON中毒仔豬的臟器損傷，使其生長性能提高、免疫和抗氧化功能改善。

4　中草藥法

中草藥可以通過抑制霉菌生長、增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體抗毒素能力或其它未知的途徑消減飼料中霉菌毒素。例如杜元杰將組方成分為黃芪、柴胡、黃芩、澤瀉、五味子的“保肝護(hù)腎脫霉素”顆粒加入飼料中，用以對抗環(huán)境中或消化道途徑攝入的霉菌毒素，觀察到保育豬的健康狀態(tài)、生長性能和飼料報(bào)酬得到明顯改善。宋振帥等則將單味草藥（八角、丹參或生姜）加入豬配合飼料中以觀察其抗氧化作用和霉菌抑制效果，但未見有關(guān)于用中草藥消減DON的專項(xiàng)研究。

5　多種消減技術(shù)混合法

即混合使用多種消減方法來消減霉菌毒素對動(dòng)物機(jī)體的損傷。徐雪梅分別用葡甘聚糖、乙酸酐改性葡甘聚糖、葡甘聚糖與膨潤土復(fù)合物作為吸附劑進(jìn)行體外試驗(yàn)和肉仔飼喂實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對DON的吸附效果均不理想，而杜妮將介觀承載技術(shù)處理的混合物（含硅鋁酸鹽、EGM、草本植物提取物、霉菌毒素特效酶）保育豬飼料中，45 d后發(fā)現(xiàn)豬群糞便中DON平均排出量高于對照組平均排出量。

從培育抗特定種類霉菌的谷物品種、培育抗特定種類霉菌毒素的動(dòng)物品種入手，是解決飼料中存在過多霉菌毒素的根本途徑，但過程漫長。而上述DON消減的方法均存在或多或少的缺陷：過篩法消減霉菌毒素效果明顯，但原料使用前多了一道工序；去皮法并不適用于當(dāng)前國內(nèi)畜牧業(yè)；輻射法雖然高效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，但穿透力較差，在實(shí)際生產(chǎn)中需要特殊設(shè)備，存在傷害實(shí)地操作人員的風(fēng)險(xiǎn)和飼料品質(zhì)降低的隱患，很難普及應(yīng)用；葡甘露聚糖類生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本較高，還會(huì)吸附營養(yǎng)素，使用效果尚待進(jìn)一步觀察；活性炭不能對毒素選擇性吸附，適口性差；生物法需要對微生物的長時(shí)間培養(yǎng)或發(fā)酵、易污染、酶類易失活、多數(shù)微生物消減DON的確切機(jī)制尚不明了，需要進(jìn)一步研究，當(dāng)前很難應(yīng)用于養(yǎng)殖實(shí)踐中；營養(yǎng)素法只是消減DON的權(quán)宜之計(jì)；中草藥能否有效對抗DON對動(dòng)物的損傷仍屬未知；改性硅鋁酸鹽法、竹炭和竹醋液法、腐殖酸鈉法和多種消減技術(shù)混合法對DON的吸附效果尚需更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)；此外，上述多數(shù)消減方法無法將DON轉(zhuǎn)化為不污染環(huán)境的無毒或低毒化合物?？磥?，在近期的生產(chǎn)實(shí)踐中，DON的消減只能依據(jù)養(yǎng)殖場具體情況，在不同消減技術(shù)原理指導(dǎo)下有選擇地使用適合本場的方法?！觯ň庉嫞黑w曉松）

（略）

10.3969/j.issn.1008-4754.2016.10.006