中國奶牛常規(guī)飼料霉菌毒素污染現(xiàn)狀及脫霉劑應(yīng)用

白薩茹拉，張恒濤，夏傳齊，于長平，張偉宏，白瀝冰，馮建芳，郭 剛，鐘景田，馬 慧*

（1.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京 100076；2.北京三元種業(yè)科技股份有限公司，北京 100076）

霉菌毒素作為真菌降解飼料中營養(yǎng)物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有毒性很強(qiáng)的特點(diǎn)。近年來畜禽飼料原料（谷物及飼草）發(fā)霉污染情況愈發(fā)嚴(yán)重，造成飼料浪費(fèi)、引起畜禽疾病發(fā)生中毒或死亡，甚至霉菌毒素在畜產(chǎn)品中的殘留進(jìn)一步危害人類健康。飼料原料在使用之前每個(gè)環(huán)節(jié)，如生長、收割、貯藏、生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及加工過程，均有可能發(fā)生霉菌毒素污染。因此，做好飼料脫霉是降低其霉菌毒素危害的有效途徑之一。隨著我國畜牧業(yè)快速發(fā)展，霉菌毒素污染不斷受到重視，2017年《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[1]也增加了相應(yīng)內(nèi)容，如新增黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和脫氧雪腐鐮刀菌烯醇在“犢牛、羔羊精料補(bǔ)充料”、“泌乳期精料補(bǔ)充料”和“其他精料補(bǔ)充料”中的限量。隨著檢測技術(shù)水平提高，目前用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法能檢測出多種霉菌毒素[2]，但同時(shí)也面臨著如何分類和有效地脫去飼料中霉菌毒素的問題。本文將牧場飼料中霉菌毒素種類分類、污染現(xiàn)狀、致毒作用、危害、脫毒功效及脫霉劑在生產(chǎn)中的應(yīng)用方面進(jìn)行綜述，以期對(duì)脫霉劑的選擇使用及其相關(guān)研究提供一定的參考。

1 飼料中霉菌毒素種類、作用機(jī)理和危害

1.1 飼料中霉菌毒素的分類 自20 世紀(jì)60 年代初，科研工作人員便開始關(guān)注霉菌毒素對(duì)畜禽健康和生產(chǎn)性能的影響。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)的霉菌毒素有300 多種，但通過試驗(yàn)證實(shí)對(duì)畜禽有嚴(yán)重危害的有20 余種?！讹暳闲l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13078-2017）[1]列出了畜禽飼料中常見的6 種真菌毒素，分別為黃曲霉毒素B1（AFB1）、赭曲霉毒素A、玉米赤霉烯酮、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（嘔吐毒素）、T-2 毒素和伏馬毒素（B1和B2）。隨著檢測技術(shù)水平的不斷提高，從飼料樣品中可檢出的霉菌毒素種類增多，基于ROMER 實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果和分子結(jié)構(gòu)[3]，將飼料中常檢測出的霉菌毒素歸類成如下6 大類，分別為黃曲霉毒素（包括AFB1、AFB2、AFG1、AFG2）、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素A、單端孢霉烯族毒素A族（包括T-2、HT-2、NX-2、NX-3）、單端孢霉烯族毒素B 族（包括鐮刀菌烯酮、雪腐鐮刀菌烯醇、嘔吐毒素、3-乙?；鶉I吐毒素、15-乙?；鶉I吐毒素）和伏馬毒素（包括FUMB1、FUMB2、FUMB3）。

1.2 飼料中霉菌毒素的作用機(jī)理及危害

1.2.1 飼料中AFB1致毒作用及危害 發(fā)霉飼料中的霉菌毒素，通過與飼料中的有效成分相結(jié)合，破壞營養(yǎng)物質(zhì)，降低飼料的有效營養(yǎng)物質(zhì)。如AFB1在動(dòng)物體內(nèi)（主要在肝臟、腎臟和腸黏膜）需要有Monooxygenases、氨基氧化酶、前列腺素合成酶和乙醇脫氫酶等Microsomal Cytochromes P450酶[4]（圖1），經(jīng)氧化酶代謝為環(huán)氧化物（AFBO），繼而與DNA 和蛋白結(jié)合形成大分子加合物，引起肝臟損傷和肝臟致癌。圖1 中第一步環(huán)氧化過程是致毒代謝過程，AFBO 分別與DNA 結(jié)構(gòu)上的鳥苷酸殘基上的N7 和蛋白質(zhì)結(jié)合，形成AFB1-N7-鳥嘌呤加合物和AFB1-賴氨酸加合物，導(dǎo)致DNA 損傷、基因突變和抑制細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成，表現(xiàn)為基因毒性和細(xì)胞死亡。因此，AFB1脫毒也可通過AFBO 相關(guān)水解酶和轉(zhuǎn)移酶作用于毒性位點(diǎn)轉(zhuǎn)化為毒性較低的產(chǎn)物，經(jīng)尿液和糞便排出體外。除了消化道將毒素排出體外，一些毒素，如AFB1、AFM1、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素通過家畜乳汁排出體外，進(jìn)一步危害人類健康。

圖1 AFB1 誘導(dǎo)DNA 加合物形成的代謝活化途徑[4]

1.2.2 飼料中玉米赤霉烯酮的致毒作用及危害 玉米赤霉烯酮與體內(nèi)雌激素受體結(jié)合，引起玉米赤霉烯酮與雌激素產(chǎn)生競爭關(guān)系，進(jìn)而激活雌激素反應(yīng)元件轉(zhuǎn)移至胞核與染色體結(jié)合等一系列擬雌激素效應(yīng)影響細(xì)胞分裂和生長。由于玉米赤霉烯酮的分子結(jié)構(gòu)與體內(nèi)雌激素相似，其危害除了損傷肝臟和腎臟功能外，主要對(duì)動(dòng)物繁殖性能具有很強(qiáng)的毒性[5]，如通過影響精液質(zhì)量降低受精率，促進(jìn)精原細(xì)胞和精母細(xì)胞的凋亡，影響子宮發(fā)育；另外，還會(huì)誘導(dǎo)染色體變異和損傷，造成遺傳毒性和細(xì)胞毒性。玉米赤霉烯酮吸附劑目前使用較多的是礦物類吸附劑和酵母細(xì)胞壁吸附劑，后者吸附最大濃度可達(dá)2.29 μg/kg[6]，通過降低淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率、白細(xì)胞介素-2、干擾素-α含量改善動(dòng)物生產(chǎn)性能。微生物降解玉米赤霉烯酮，如枯草芽孢桿菌[7]和毛孢子菌[8]對(duì)玉米赤霉烯酮的降解率可達(dá)95% 以上，另外，從粉紅粘帚霉菌株獲得的降解玉米赤霉烯酮的基因植入到酵母細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行表達(dá)而獲得的酶液可以完全降解玉米赤霉烯酮[9]。

1.2.3 飼料中單端孢霉烯族毒素的致毒作用及危害 單端孢霉烯族毒素主要由鐮刀菌產(chǎn)生，目前已鑒定出150余種化合物，污染較嚴(yán)重并常見的有單端孢霉烯族毒素A 族和B 族，這種分類由擬分支孢鐮刀菌和禾谷鐮刀菌TRI1基因的堿基多態(tài)性決定[10-11]。單端孢霉烯族毒素A 族和B 族毒素的生物合成相對(duì)復(fù)雜，主要由2 個(gè)階段完成，分別在萜類環(huán)化酶和多個(gè)酶催化氧化與?；白陨硇纬傻漠悩?gòu)化反應(yīng)等系列反應(yīng)作用下形成結(jié)構(gòu)多樣的單端孢霉烯分子[12]。單端孢霉烯族毒素A 族中常見的毒素有T-2 毒素，具有毒性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、發(fā)病快等特點(diǎn)，該毒素的危害主要表現(xiàn)于生殖系統(tǒng)、肝臟、免疫系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)。由于T-2 毒素對(duì)物理脫毒和化學(xué)脫毒要求高，因此研究仍處于初級(jí)階段[13]。單端孢霉烯族毒素B 族中常見的毒素有嘔吐毒素，這類毒素會(huì)使動(dòng)物嘔吐、厭食、腹瀉、生產(chǎn)性能降低等中毒癥狀。已報(bào)道的能夠降解嘔吐毒素的微生物有優(yōu)桿菌[4]和德沃斯氏菌[14]等，而能降解的相關(guān)酶有2 種，分別為來源于德沃斯氏菌的脫氫酶（DepA）和醛酮還原酶（DepB），另外一個(gè)是來源于鞘氨醇單胞菌的醛酮還原酶[15]。

1.2.4 飼料中赭曲霉毒素A 和伏馬毒素的致毒作用及危害 與黃曲霉毒素相比，赭曲霉毒素A 的研究較少。乳酸菌對(duì)赭曲霉毒素吸附作用的化學(xué)分子機(jī)制尚未明確，因此主要聚焦于酵母菌的脫毒作用[16]，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也較少。根據(jù)赭曲霉毒素A 的分子結(jié)構(gòu)，通過切斷L-β-苯丙氨酸和OTα的酰胺鍵的鏈接將赭曲霉毒素A 水解成無毒的代謝產(chǎn)物[17]，從而降解其毒性。伏馬菌素是由玉米串珠鐮刀菌產(chǎn)生的有毒有害并致癌的真菌毒素，主要作用于人類的免疫系統(tǒng)，而對(duì)動(dòng)物引起的中毒表現(xiàn)為馬腦白質(zhì)軟化癥[18]和豬肺水腫[19]。

2 霉菌毒素在飼料中的污染現(xiàn)狀

2.1 我國常用飼料中霉菌毒素污染現(xiàn)狀 隨著我國規(guī)模養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，飼料使用量和種類不斷增多，飼料受霉菌毒素污染情況日益嚴(yán)重。Xing 等[20]2017 年分別從山東、河南和河北地區(qū)采集了22 處自然晾曬前和自然晾曬后的44 份玉米樣品，晾曬前樣品中的黃曲霉毒素含量為148.40 μg/kg，晾曬前和晾曬后玉米赤霉烯酮的平均含量分別為15.90 μg/kg 和85.7 μg/kg、嘔吐毒素的平均含量分別為80.70 μg/kg 和1581.20 μg/kg，同時(shí)發(fā)現(xiàn)所有樣品均污染了伏馬菌素，平均含量為132.80 μg/kg 和100.20 μg/kg。Ma 等[21]采集國內(nèi)2016 年和2017 年各省份的共742份飼料原料（玉米、玉米麩皮、玉米胚芽粕、玉米蛋白粉、國產(chǎn)DDGS 和進(jìn)口DDGS 等）和827 份豬全價(jià)料樣品，其中黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素的陽性檢測率分別為83.3%、88.0%、74.5%，其含量分別為450.0～4 381.5、2.3～729.2、1.3～10.0 μg/kg，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)75% 的樣品均能檢測出2 個(gè)以上霉菌毒素的污染；飼料原料玉米、玉米麩皮、玉米胚芽粕、玉米蛋白粉、國產(chǎn)DDGS 和進(jìn)口DDGS 的黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素的陽性檢測率分別為96.1%～100%、92.05%～100%和87.25%～100%；其他常用飼料原料小麥、大麥、小麥麩、米糠和豆粕的黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素污染的陽性檢測率分別為83.3%～100%、91.5%～100%和98.3%～100%。有研究[22-23]檢測我國玉米和小麥等主要谷物飼料原料污染的幾種主要霉菌毒素，陽性檢測率高達(dá)100%，嘔吐毒素超出我國限量標(biāo)準(zhǔn)的樣品可達(dá)10%。由此可見，我國谷物飼料原料的霉菌毒素污染情況較嚴(yán)重，幾種霉菌毒素共同污染的比例也相對(duì)高。

2.2 我國粗飼料中霉菌毒素污染現(xiàn)狀 粗飼料為反芻動(dòng)物日糧的重要組成部分。與谷物相比，粗飼料霉菌毒素污染的相關(guān)研究甚少。粗飼料中玉米青貯是反芻動(dòng)物日糧中使用比例較高的重要組成部分，有研究發(fā)現(xiàn)青貯樣品中黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素和嘔吐毒素的檢出率高達(dá)90%以上[24-25]。李衛(wèi)娟等[26]研究我國云南地區(qū)反芻動(dòng)物常用粗飼料（牧草（牧草及其他樹葉）、秸稈和青貯）污染情況，發(fā)現(xiàn)牧草受大于0.5 mg/kg 和1.0 mg/kg伏馬毒素污染的檢出率分別為100%和9.52%，而秸稈類樣品中伏馬毒素含量大于0.5 mg/kg 和1.0 mg/kg 的檢出率分別為77.78%和11.11%，青貯樣的檢出率分別為85.71% 和14.29%；該報(bào)道中，牧草和青貯樣品的嘔吐毒素含量大于0.2 mg/kg 的檢出率分別為80.95%和71.43%，秸稈樣品的嘔吐毒素含量大于0.2、0.5、1.0 mg/kg 的檢出率分別為66.67%、22.22%和11.11%，但該研究的牧草、秸稈和青貯樣中未檢測出黃曲霉毒素和玉米赤霉烯酮。通過檢測來源于我國某大型公司的分布于7 個(gè)省份、9 個(gè)奶牛場的精料、國產(chǎn)燕麥、苜蓿、玉米青貯和全混合日糧100 余份樣品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有樣品中均未檢測出黃曲霉毒素；而玉米赤霉烯酮陽性均值為26.0～102 μg/kg，單端孢霉烯族B 族陽性均值為0.6～987.0 μg/kg，伏馬毒素為38～1 421 μg/kg，其中玉米青貯和全混合日糧的嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮均處于嚴(yán)重污染水平，另外，檢出5 種以上毒素的原料占39.6%（未發(fā)表）。

因此，飼料受霉菌毒素的污染范圍較廣也比較嚴(yán)重，需要用脫霉手段進(jìn)行干預(yù)，減少對(duì)人類健康的危害。

3 脫霉劑在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

飼料中霉菌毒素的污染日益明顯，是畜牧行業(yè)的隱形殺手。通過使用脫霉劑脫毒霉菌污染的飼料是一項(xiàng)有效的措施。目前國內(nèi)各大牧場使用的脫霉劑種類主要有2 種，分別為吸附類脫霉劑（硅鋁酸鹽類礦物吸附脫霉劑，如蒙脫石、沸石、膨潤土、硅藻土、高嶺土、海泡石等；菌類吸附脫霉劑，如酵母、芽孢桿菌和雙歧桿菌等有益菌吸附類脫霉劑）和微生物脫毒類（酶解去毒類）。

3.1 礦物吸附類脫霉劑在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用 在實(shí)際生產(chǎn)中，脫毒主要以礦物吸附劑為主，這類脫霉劑的質(zhì)量關(guān)鍵在于選擇的原料質(zhì)量。礦物源組成含量較低的產(chǎn)品效果因自身含有有害成分（如砷、汞、鉛等超標(biāo)的重金屬成分）而不佳，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生副作用。高純度的蒙脫石對(duì)小分子霉菌毒素的清除效果較好，吸附能力達(dá)到72%以上，而弊端為需要添加量較大（2～5 kg/t 飼料），降低了飼料的營養(yǎng)物質(zhì)。礦物質(zhì)吸附類脫霉劑主要通過超強(qiáng)吸附作用與飼料中霉菌細(xì)胞胞漿膜上的固醇相結(jié)合改變其通透性，將內(nèi)容物滲出，形成穩(wěn)定的復(fù)合物，抑制真菌生長[27]，同時(shí)也抑制機(jī)體消化道對(duì)毒素的吸收。

3.2 菌類脫霉劑的脫毒原理及生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀 菌類吸附脫霉劑與礦物類的吸附作用不同，前者通過細(xì)胞壁組成中的氫鍵、離子鍵和疏水作用力對(duì)同屬有機(jī)類的霉菌毒素之間產(chǎn)生親和性，結(jié)合成螺旋型分子結(jié)構(gòu)，吸附霉菌毒素[28]，從而減少毒素在動(dòng)物腸道內(nèi)的吸收，達(dá)到脫毒的目的。研究較多的是乳酸菌[29]和酵母菌[30]對(duì)AFB1、玉米赤霉烯酮和赭曲霉毒素A 的吸附性能。菌類對(duì)霉菌毒素吸附作用易受環(huán)境影響，如pH 和溫度。有研究表明，當(dāng)pH 為4.8 時(shí)，通過高效液相色譜法檢測發(fā)現(xiàn)，生物轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)的乳酸桿菌對(duì)AFB1的吸附能力可達(dá)82%[29]，釀酒酵母Y1 在25℃時(shí)對(duì)AFB1的吸附率高達(dá)81.16%[31]，而麝香草酚裂解酵母細(xì)胞對(duì)AFB1吸附量達(dá)到2.5 μg/mg[30]。根據(jù)研究報(bào)道，30～35℃孵育條件下，源于細(xì)菌類對(duì)AFB1的吸附率通過高效液相色譜檢測結(jié)果為49.2%～90%[29,32-33]，而源于真菌類在25～30℃條件下用相同的方法檢測AFB1的吸附率為21%～81.16%[31]。

菌類除了吸附霉菌毒素外，還可通過其代謝產(chǎn)物或分泌的酶與霉菌毒素的毒性結(jié)構(gòu)位點(diǎn)發(fā)生一系列的酶促反應(yīng)，破壞毒素的分子結(jié)構(gòu)而脫除毒性，避免微生物吸附毒素的非特異性的缺點(diǎn)。與其他霉菌毒素相比，降解AFB1的酶相關(guān)研究較多，在體內(nèi)外條件下，不同活力的不同菌株分泌的漆酶對(duì)玉米中的AFB1降解率為30%～90%[34-35]，而3 種不同來源的過氧化物酶對(duì)AFB1的降解率為41%～90%[36-38]，還原酶對(duì)霉菌毒素的降解還在研究其還原的活性分子，在實(shí)際生產(chǎn)中還未進(jìn)行應(yīng)用。赭曲霉毒素、伏馬毒素及單端孢霉烯族毒素的脫毒在生產(chǎn)中應(yīng)用較少。每一種脫霉方式均有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此市面上的脫霉劑多數(shù)為復(fù)合型脫霉劑。郗宏波等[39]使用0.2%的復(fù)合脫霉劑（主要成分為改性硅鋁酸鹽、植物提取物和益生菌）用于霉菌毒素污染（AFB1含量為16 μg/kg、玉米赤霉烯酮含量為278 μg/kg、嘔吐毒素為950 μg/kg）的日糧中，結(jié)果表明，添加復(fù)合脫霉劑組家畜鮮重比和肝體比較對(duì)照組分別提高了33.9%和24.1%，肝的超氧化物歧化酶提高了30.1%，丙二醛降低了43.7%。不同霉菌毒素的脫毒機(jī)理需要更深入的研究，相關(guān)脫毒微生物的篩選仍然是研究重點(diǎn)，而脫毒活性物質(zhì)的分離純化是難點(diǎn)。

4 小結(jié)與展望

飼料中霉菌毒素嚴(yán)重影響畜禽健康，甚至危害人類健康。在多種霉菌毒素解毒方法中，微生物酶降解法是相對(duì)安全并有效的脫毒方式，也是未來的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。雖然很多菌能降解霉菌毒素，達(dá)到脫毒效果，但其作用機(jī)理尚不清楚，需要加大力度研究降解機(jī)理。另外，實(shí)際生產(chǎn)中，飼料受多種霉菌毒素的污染情況較普遍，需要加強(qiáng)研究微生物酶在飼料中降解多種霉菌毒素污染的協(xié)同效應(yīng)。