奶牛養(yǎng)殖中霉菌毒素的危害及其防控方法研究進(jìn)展

孫瑞濤，鄭 飛，王 蕾，劉大森（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

霉菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物被稱之為霉菌毒素，常見(jiàn)于土壤、谷物、飼草和青貯飼料中，分布范圍十分廣泛。目前，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的霉菌毒素有300多種，按照產(chǎn)毒霉菌的種屬不同分為曲霉菌屬、青霉菌屬、鐮孢菌屬、麥角菌屬；按照霉菌毒素產(chǎn)生的地方分為田間霉菌毒素和倉(cāng)儲(chǔ)霉菌毒素。在眾多霉菌毒素中，黃曲霉毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素、T-2 毒素、煙曲霉毒素對(duì)畜禽的危害較大[1]。飼料被霉菌毒素污染后，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值會(huì)降低、適口性變差，奶牛采食后會(huì)引起免疫、繁殖以及生產(chǎn)性能的下降，并嚴(yán)重危害肝臟和腎臟的正常功能[2]。奶牛瘤胃內(nèi)生存著數(shù)量多且豐富的微生物，某些霉菌毒素會(huì)在奶牛瘤胃內(nèi)被微生物降解轉(zhuǎn)化成低毒或無(wú)毒的物質(zhì)，這使得奶牛對(duì)霉菌毒素的耐受性強(qiáng)于豬、家禽等單胃動(dòng)物，但瘤胃微生物對(duì)某些霉菌毒素的降解率較低或者會(huì)將其轉(zhuǎn)化為毒性更大的代謝物，這嚴(yán)重威脅奶牛的健康以及畜產(chǎn)品安全[3]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）的調(diào)查報(bào)告顯示，全世界每年有占總產(chǎn)量1/4的谷物因受到不同程度、不同種類霉菌毒素的污染而失去食用價(jià)值，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億美元[4]。2017年上半年，我國(guó)飼料及其原料中黃曲霉毒素B1的檢出率為87.8%，而玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素的檢出率高達(dá)95%以上[5]，說(shuō)明霉菌毒素污染情況十分嚴(yán)重。由此可見(jiàn)，防止霉菌污染飼料及原料、抑制霉菌在飼料中的生長(zhǎng)繁殖、降低飼料中霉菌毒素的含量已經(jīng)成為飼料行業(yè)必須關(guān)注和亟需解決的問(wèn)題。本文就飼料中霉菌毒素對(duì)奶牛的危害及其防控方法展開(kāi)論述，為降低霉菌毒素對(duì)奶牛危害、提高養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益提供理論參考。

1 霉菌毒素的污染環(huán)節(jié)

1.1 田間 田間霉菌毒素的污染主要由前一茬作物秸稈上的霉菌繁殖產(chǎn)生，土壤表面的秸稈以及一些殘留物是霉菌生長(zhǎng)繁殖的主要場(chǎng)所，作物因干旱、缺肥、種植密度過(guò)大，以及害蟲(chóng)傳播、機(jī)械收割損傷、收獲時(shí)間不適宜等容易受到霉菌的感染，從而滋生出霉菌毒素。田間產(chǎn)生的霉菌毒素主要有玉米赤霉烯酮、煙曲霉毒素、嘔吐毒素、T-2毒素[6]。

1.2 倉(cāng)儲(chǔ) 飼料原料中的水分含量與霉變有密切關(guān)系。有研究表明，入庫(kù)時(shí)飼料原料的水分含量超過(guò)15%，在儲(chǔ)藏時(shí)霉菌就會(huì)在其中快速生長(zhǎng)繁殖，水分含量在17%～18%時(shí)，霉菌最容易繁殖產(chǎn)生毒素[7]。飼料原料在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存時(shí)，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫濕度也是影響飼料是否霉變的關(guān)鍵因素。大多數(shù)霉菌生長(zhǎng)繁殖的適宜溫度是20～30 ，適宜相對(duì)濕度是80%～90%，所以如果倉(cāng)庫(kù)內(nèi)通風(fēng)干燥不合理，霉菌就會(huì)利用飼料原料中的蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為養(yǎng)分進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)而產(chǎn)生霉菌毒素[8]。飼料原料在倉(cāng)庫(kù)的儲(chǔ)藏時(shí)間也與霉變存在一定的關(guān)系。儲(chǔ)存時(shí)間越久，飼料受霉菌毒素污染的可能性越大，二者呈正相關(guān)關(guān)系[7]。倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)容易產(chǎn)生的霉菌毒素有黃曲霉毒素、赭曲霉毒素等[6]。

2 霉菌毒素的危害

2.1 黃曲霉毒素 黃曲霉毒素是由曲霉菌屬中的黃曲霉和寄生曲霉在高溫（25～30 ）高濕（80%～90%）環(huán)境下快速生長(zhǎng)繁殖所產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，極易污染飼料，其污染的飼料種類主要是花生餅粕、干酒糟及其可溶物（DDGS）、棉籽粕和青貯飼料等[9-10]。在所有的黃曲霉毒素中，黃曲霉毒素B1對(duì)奶牛危害最大，其毒性是氰化鉀的10倍，是砒霜的68倍[11]，污染飼料的也主要是黃曲霉毒素B1。長(zhǎng)期給奶牛飼喂被黃曲霉毒素污染的飼料，對(duì)肝臟損傷最大，會(huì)引起肝臟病變、充血以及出血；其次是破壞機(jī)體的免疫系統(tǒng)，使奶牛易感染疾病，還會(huì)引起奶牛的采食量和產(chǎn)奶量下降，繁殖性能降低、體細(xì)胞數(shù)增加等[12]。當(dāng)奶牛攝入1～10 μg/mL的黃曲霉毒素B1時(shí)，體內(nèi)的瘤胃微生物只能降解不到10%的黃曲霉毒素B1，而剩余的未被降解的黃曲霉毒素B1會(huì)在奶牛體內(nèi)經(jīng)羥基化轉(zhuǎn)化為毒性較低的毒素通過(guò)全身循環(huán)系統(tǒng)代謝到牛奶以及尿液中。奶牛采食的飼料中黃曲霉毒素B1的含量越高，奶中黃曲霉毒素M1的含量也會(huì)隨之升高，二者呈正相關(guān)關(guān)系[14]。我國(guó)對(duì)飼料中黃曲霉毒素B1的濃度進(jìn)行了嚴(yán)格的限定：玉米、花生餅（粕）、棉籽餅（粕）、菜籽餅粕中不高于50 μg/kg；豆粕不高于30 μg/kg；奶牛精料補(bǔ)充料中不高于 10 μg/kg[15]。

2.2 玉米赤霉烯酮 玉米赤霉烯酮是由鐮刀菌屬的霉菌在高溫（25 左右）低濕（22%～25%）的環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖分泌產(chǎn)生的，主要損害動(dòng)物的生殖系統(tǒng)。奶牛長(zhǎng)時(shí)間攝入被玉米赤霉烯酮污染的飼料后，會(huì)引起母牛陰戶發(fā)炎腫脹、受胎率降低，成功受孕后胚胎發(fā)育受到影響、極容易造成孕牛流產(chǎn)等，種公牛的精液品質(zhì)下降，造成奶牛繁殖機(jī)能障礙。有研究表明，給奶牛飼喂玉米赤霉烯酮含量為5～75 mg/kg的飼料后，15～30 d可引起奶牛陰戶腫脹；12 mg/kg 即可引起懷孕母牛發(fā)生流產(chǎn)；25 mg/kg可導(dǎo)致奶牛的受胎率由87%降低到62%[16]。并且玉米赤霉烯酮進(jìn)入瘤胃后，90%會(huì)被瘤胃微生物轉(zhuǎn)化為玉米赤霉烯醇，其毒性比玉米赤霉烯酮更強(qiáng)[17]。我國(guó)飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定奶牛飼糧中的玉米赤霉烯酮含量不得高于0.5 mg/kg[15]。

2.3 其他毒素 一般認(rèn)為，健康奶牛對(duì)赭曲霉毒素、嘔吐毒素、T-2毒素以及煙曲霉毒素具有較高的耐受性，是因?yàn)榻】的膛Ａ鑫竷?nèi)蘊(yùn)含的瘤胃微生物會(huì)將攝入的毒素轉(zhuǎn)化成低毒或無(wú)毒的代謝物。奶牛采食受赭曲霉毒素污染的飼料后，赭曲霉毒素隨食糜進(jìn)入瘤胃，瘤胃微生物會(huì)將其轉(zhuǎn)化成為無(wú)毒的α-赭曲霉毒素，因此，赭曲霉毒素只對(duì)瘤胃未發(fā)育健全的犢?；蛄鑫府惓５牟∨Ｓ形：18]。有研究表明，奶牛采食嘔吐毒素含量分別為2.1、6.3、8.5 mg/kg的日糧，3周后干物質(zhì)采食量、日產(chǎn)奶量以及乳成分與對(duì)照組相比無(wú)明顯變化[19]。這是因?yàn)榱鑫肝⑸锖芸鞂I吐毒素轉(zhuǎn)化為低毒的去環(huán)氧－脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，其毒性只是嘔吐毒素的1/54[20]，對(duì)奶牛的危害幾乎可以忽略不計(jì)，并且會(huì)隨著糞尿排出體外，牛奶中幾乎檢測(cè)不到嘔吐毒素。同樣，瘤胃微生物也能將T-2毒素和煙曲霉毒素降解轉(zhuǎn)化成低毒或無(wú)毒的化合物，不會(huì)對(duì)奶牛產(chǎn)生不利影響。

3 防控方法

3.1 預(yù)防霉菌毒素的污染 預(yù)防霉菌毒素污染飼料必須從源頭進(jìn)行控制，可以通過(guò)深耕的方式將已經(jīng)感染霉菌毒素的作物秸稈埋入地下，減少地表霉菌毒素的數(shù)量，培育抗霉菌的作物品種、及時(shí)灌溉施肥、合理安排種植密度、適時(shí)收割、收割時(shí)選擇晴朗天氣、盡可能減少收割時(shí)的機(jī)械損傷等措施也可以有效預(yù)防田間霉菌毒素的污染。飼料原料入庫(kù)之前可通過(guò)晾曬、烘干等方式降低其中的水分含量，以防水分含量過(guò)高引起霉變問(wèn)題。高溫高濕的存儲(chǔ)環(huán)境很容易滋生霉菌，并大量繁殖產(chǎn)生毒素，因此要保持倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的干燥以及良好的通風(fēng)；飼料在倉(cāng)庫(kù)中的儲(chǔ)存時(shí)間越長(zhǎng)越容易發(fā)生霉變，因此要保證先入庫(kù)的飼料先出庫(kù)。在飼料原料中添加防霉劑可以形成酸性環(huán)境或破壞霉菌的細(xì)胞壁，達(dá)到防止飼料霉變的目的。選擇防霉劑要保證對(duì)動(dòng)物沒(méi)有危害，而且能對(duì)多種霉菌起到抑制效果，丙酸及其鹽類是飼料行業(yè)常用的防霉劑[7]。

3.2 生物降解 霉菌毒素之所以具有高毒性主要是其分子結(jié)構(gòu)中有毒性基團(tuán)。生物降解是指某些微生物及其代謝產(chǎn)生的酶直接作用于霉菌毒素的毒性基團(tuán)，將其破壞或消除，使有毒的化合物轉(zhuǎn)化成為無(wú)毒的代謝產(chǎn)物。有研究表明，白腐真菌分泌的真菌漆酶以及真菌假密環(huán)菌分泌的黃曲霉毒素解毒酶能降解黃曲霉毒素B1，降解率分別為55%和25.52%[21-22]。Gao等[23]篩選出了1株枯草芽孢桿菌，可以高效降解黃曲霉毒素，其發(fā)酵液能降解80%以上的黃曲霉毒素B1，對(duì)黃曲霉毒素G1和M1的降解率分別為86%和52%。粉紅黏帚霉[24]（Gliocladium roseum）以及其分泌的內(nèi)酯水解酶[25]（lactonohydrolase）、解毒毛孢酵母[26]（Trichosporon mycotoxinivorans）均能降解玉米赤霉烯酮，通過(guò)對(duì)玉米赤霉烯酮分子結(jié)構(gòu)中的酯環(huán)開(kāi)環(huán)，使之轉(zhuǎn)化成無(wú)毒的非雌激素類化合物 。從鯰魚(yú)腸道內(nèi)容物中分離篩選出來(lái)的幾種細(xì)菌（AcinetoBacter sp.，Pseudomonas poae，LeucoBacter aridicollis，EmpedoBacter Brevis）組成的混合物C133[27]以及從牛瘤胃液分離出的優(yōu)桿菌[28]（EuBacteriumsp.）都可以降解嘔吐毒素，使其轉(zhuǎn)化為低毒的化合物（去環(huán)氧－脫氧雪腐鐮刀菌烯醇）。生物降解赭曲霉毒素的細(xì)菌有乳桿菌（LactoBacillus sp.）、醋酸鈣不動(dòng)桿菌（AcinetoBacter calcoaceticus）等。地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌既能降解玉米赤霉烯酮，也能對(duì)赭曲霉毒素起到降解效果。目前，在生物降解中，利用霉菌降解毒素會(huì)造成二次污染，真菌降解可能會(huì)引發(fā)真菌性疾病，食用真菌和生物酶的分離純化困難，酶活損失較大，因此在實(shí)際生產(chǎn)中都不適合應(yīng)用。而細(xì)菌由于生長(zhǎng)周期短，能產(chǎn)生較多的胞外酶，且分離純化簡(jiǎn)單、酶活損失低，比較適合應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。所以，目前生物降解的主要研究熱點(diǎn)是篩選和分離能降解霉菌毒素的細(xì)菌。

3.3 物理降解

3.3.1 吸附脫毒 吸附法是指在飼料或原料中添加活性炭、硅鋁酸鹽類（蒙脫石、膨潤(rùn)土等）以及葡甘露聚糖等吸附劑，這些吸附劑能與霉菌毒素穩(wěn)定結(jié)合，從而降低動(dòng)物胃腸道對(duì)霉菌毒素的吸收率，使之隨食糜直接排出動(dòng)物體外。Avantaggiato等[29]通過(guò)體外試驗(yàn)?zāi)M胃腸環(huán)境研究不同添加量的活性炭對(duì)玉米赤霉烯酮的吸附效果，結(jié)果表明添加量為2%時(shí)，小腸對(duì)玉米赤霉烯酮的吸收率與對(duì)照組相比降低了27%，說(shuō)明活性炭的吸附效果良好。但是體外體內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果存在差異，體內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果表明，活性炭并不能有效防止畜禽霉菌毒素中毒[30]。這可能是由于活性炭既能吸附霉菌毒素，也能吸附飼料中的營(yíng)養(yǎng)成分，容易吸附飽和。梁曉維等[31]研究蒙脫石對(duì)人工胃液或腸液中黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮以及T-2毒素的吸附作用，發(fā)現(xiàn)蒙脫石對(duì)黃曲霉毒素B1的吸附率高達(dá)96.8%，其次是T-2毒素，吸附率為38%，對(duì)玉米赤霉烯酮的吸附率在10%以下，吸附效果較差。酵母細(xì)胞壁中可以提取出來(lái)一種功能性多糖——葡甘露聚糖，它可以通過(guò)氫鍵和范德華力的雙重作用與多種霉菌毒素穩(wěn)定結(jié)合，形成多糖-霉菌毒素復(fù)合物，動(dòng)物腸道對(duì)其無(wú)法吸收，這樣霉菌毒素就能順利通過(guò)腸道排出體外，大大降低了霉菌毒素對(duì)動(dòng)物的危害。葡甘露聚糖吸附劑也能減少和控制黃曲霉毒素輸送到牛奶中。由于活性炭在動(dòng)物體內(nèi)對(duì)霉菌毒素的吸附效果差，葡甘露聚糖的價(jià)格昂貴，所以實(shí)際應(yīng)用比較少，而硅鋁酸鹽類對(duì)黃曲霉毒素B1的吸附效果好，同樣吸附其他毒素，但吸附效果較差，因此，可以對(duì)硅鋁酸鹽類進(jìn)行改性或使用復(fù)合吸附劑，以擴(kuò)大其吸附范圍，增強(qiáng)其吸附效果。目前，如何改性硅鋁酸鹽類以及幾種吸附劑之間如何復(fù)合搭配是研究的重點(diǎn)。

3.3.2 輻照降解 輻照降解霉菌毒素的原理是利用電離輻射產(chǎn)生的高能射線作用于霉菌毒素，使其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改變其原有的毒理特性，使之轉(zhuǎn)化成無(wú)毒或低毒的化合物。朱佳廷等[32]研究γ射線輻照對(duì)稻米中黃曲霉毒素B1降解效果，發(fā)現(xiàn)在6 kGy時(shí)，黃曲霉毒素B1的降解率可達(dá)到84%，10 kGy時(shí)，高達(dá)98%。羅小虎等[33]利用電子束輻照被黃曲霉毒素B1污染玉米，發(fā)現(xiàn)輻照劑量為15 kGy時(shí)，黃曲霉毒素B1的降解率在40%，輻照劑量增加到50 kGy時(shí)，降解率能達(dá)到90%。遲蕾等[34]研究γ射線對(duì)玉米中赭曲霉毒素A的降解效果，發(fā)現(xiàn)輻照劑量從4 kGy增加到10 kGy時(shí)，赭曲霉毒素的降解率提高了39%。以上研究均表明，霉菌毒素的降解率與輻照劑量之間存在正相關(guān)關(guān)系。目前，關(guān)于輻照技術(shù)降解黃曲霉毒素的研究較多，而且降解效果都比較好，并且輻照對(duì)飼料的營(yíng)養(yǎng)成分影響非常小，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是輻照降解其他霉菌毒素的相關(guān)研究還比較少，所以輻照技術(shù)對(duì)霉菌毒素的脫毒效果仍需要進(jìn)行更深入的研究。

3.4 化學(xué)降解 在飼料中添加化學(xué)物質(zhì)（如臭氧、銨鹽、氨水、單乙胺氫氧化鈣）可以降解某些霉菌毒素，這種方法稱為化學(xué)降解，但是這些化學(xué)物質(zhì)只對(duì)某一種霉菌毒素有降解作用，無(wú)法同時(shí)對(duì)多種霉菌毒素產(chǎn)生降解效果，而且化學(xué)品容易殘留在飼料中，無(wú)法進(jìn)行有效清除，會(huì)對(duì)飼料的適口性以及安全性產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而危害到動(dòng)物的健康，所以無(wú)法投入到實(shí)踐生產(chǎn)中。

4 小 結(jié)

飼料中霉菌毒素的污染情況十分嚴(yán)重，已經(jīng)大大影響了奶牛養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展以及人類健康，引起了人們的高度重視。目前，防止飼料被霉菌污染以及降低飼料中霉菌毒素的含量是飼料行業(yè)亟待解決的難題。由于動(dòng)物采食了被霉菌毒素污染的飼料導(dǎo)致畜產(chǎn)品殘留霉菌毒素，所以必須從源頭上降低霉菌毒素對(duì)飼料的污染，嚴(yán)格把控飼料的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏等各個(gè)環(huán)節(jié)，并采用生物、吸附以及輻照等方法降低飼料中的霉菌毒素的含量，這樣才能更好地保證奶牛以及人類的健康。