飼料中黃曲霉素B1脫毒研究進展

李 民，孔祎頔，王桂芹

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點實驗室，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)教育部國際合作聯(lián)合實驗室，吉林省動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點實驗室，吉林 長春 130118)

黃曲霉毒素B1(AFB1)是黃曲霉毒素的主要存在形式，是最具代表性且研究最為廣泛的霉菌毒素，具有強毒性。AFB1引發(fā)的疾病統(tǒng)稱為AFB1中毒，可分為急性中毒和慢性中毒，短期攝食高劑量AFB1會導(dǎo)致動物發(fā)生急性中毒，長期攝食低劑量AFB1會導(dǎo)致動物發(fā)生慢性中毒(Marin 等，2013)。AFB1可在動物各組織器官蓄積，尤其是肝臟、腎臟、脾臟和腸道等，引發(fā)多種疾病(Sumit 等，2010)。玉米、大豆、魚粉等飼料原料及商品飼料常因儲存環(huán)境及方式不當而引發(fā)AFB1污染(Ellis等，2000)。水產(chǎn)養(yǎng)殖動物誤食AFB1污染的飼料會嚴重危害機體健康，導(dǎo)致養(yǎng)殖動物中毒或死亡，不僅給養(yǎng)殖業(yè)造成巨大經(jīng)濟損失，而且影響水產(chǎn)品的質(zhì)量安全，最終威脅人類健康。

目前控制飼料中AFB1污染最有效的方法仍是預(yù)防，如嚴格控制環(huán)境條件以避免黃曲霉和寄生曲霉污染。然而，從農(nóng)作物到加工成飼料再到儲存、飼喂給動物，環(huán)節(jié)眾多，控制難度較大。因此，開發(fā)綠色高效的脫毒技術(shù)十分緊要。本文綜述了飼料中AFB1脫毒方法，包括物理脫毒、化學(xué)脫毒、生物脫毒和營養(yǎng)素法脫毒，以期為防控AFB1污染以及潛在營養(yǎng)干預(yù)物質(zhì)的開發(fā)提供借鑒。

一、物理脫毒

物理脫毒是按照物理性質(zhì)差異，將AFB1污染與未污染的飼料分離，主要包括密度篩選、高溫高壓、吸附和萃取等技術(shù)。吸附法是指采用吸附材料去結(jié)合或固定AFB1，應(yīng)用最為廣泛，常見的吸附材料包括蒙脫石、活性炭、硅藻以及膨潤土等鋁硅酸鹽類，其中多種新型蒙脫石產(chǎn)品被開發(fā)，其可與AFB1結(jié)合形成穩(wěn)定復(fù)合物，阻斷腸道對AFB1的吸收(Sun等，2018)。研究表明，飼料中添加膨潤土能夠減輕AFB1對尼羅羅非魚的毒性(Ayyat 等，2018)；兩性離子蒙脫石能夠?qū)δM的胃腸道中AFB1解毒(Wang等，2019)；磁性凹凸棒石能夠有效清除花生油中的AFB1(Ji 等，2021)。納米沸石能夠減輕AFB1對尼羅羅非魚的毒性，緩解DNA損傷并減少AFB1殘留(Hassaan 等，2020)，在高溫高壓下短時間內(nèi)可將AFB1滅活(Liu 等，2019)。研究證實，在150～200℃下可以去除79%的AFB1，同時結(jié)合高濕度條件進行脫毒效果最好(Arzandeh 等，2011)。萃取法是通過有機溶劑混合，從已污染的飼料中將AFB1萃取出來。此外，還有電子束輻射法(王洪健等，2018)和超聲波法(Liu等，2019)等對AFB1實行脫毒，研究表明，紫外輻射能夠去除花生中的AFB1(Shen等，2021)。

二、化學(xué)脫毒

化學(xué)脫毒是向飼料中添加化學(xué)物質(zhì)與AFB1結(jié)合，通過破壞其化學(xué)結(jié)構(gòu)，起到降低AFB1毒性的效果。常見的化學(xué)脫毒措施包括氧化脫毒、強堿脫毒和有機酸脫毒。氧化脫毒是采用臭氧(O3)、過氧化氫(H2O2)、二氧化氯(ClO2)和次氯酸鈉(NaClO)等強氧化劑破壞AFB1的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行脫毒(Luo 等，2013)。O3脫毒是研究最多且應(yīng)用最為廣泛的一種化學(xué)脫毒措施，脫毒原理是破壞AFB1呋喃環(huán)雙鍵實現(xiàn)降低或去除毒性。但O3脫毒也伴隨著一些負面影響，強氧化性容易腐蝕金屬，還會破壞營養(yǎng)成分，降低適口性，此外，濃度過高時具有毒性，會刺激組織器官，引起麻醉甚至致死(Diao 等，2013)。研究發(fā)現(xiàn)，ClO2可使AFB1呋喃環(huán)中C8、C9 雙鍵間消失，降低玉米中的AFB1毒性(Yu 等，2020)。氧化脫毒方式最終會破壞飼料原料或食品中的營養(yǎng)成分，降低動物食欲，影響其生長性能，且濃度不好把控，一旦過高所產(chǎn)生的毒性作用會損傷動物機體甚至致死，因此，近年來該脫毒措施應(yīng)用較少。

強堿脫毒是采用氫氧化鈉(NaOH)、氨氣(NH3)等強堿性物質(zhì)破壞AFB1的內(nèi)酯環(huán)結(jié)構(gòu)進行脫毒。研究證實，氨化處理可以將被AFB1污染的棉籽脫毒(Bailey 等，1994)。有研究發(fā)現(xiàn)，氨化處理結(jié)合高溫高壓條件對玉米中AFB1的清除效果更好(Gomaa等，1997)。但氨氣對動物呼吸道有強烈刺激性，易引發(fā)呼吸道疾病甚至致死(Fremy等，1988)。此外，強堿脫毒對使用的實驗試劑、設(shè)備和技術(shù)要求均較高，故而應(yīng)用較少。

有機酸脫毒是采用乳酸、檸檬酸、丙酸、乙酸、苯甲酸、沒食子酸等有機酸對AFB1進行脫毒(Méndez-Albores 等，2010)。研究發(fā)現(xiàn)，乳酸和檸檬酸可通過對AFB1內(nèi)酯環(huán)的水解，將其轉(zhuǎn)化為毒性較小的代謝產(chǎn)物AFD1，去除堅果中AFB1污染(Jubeen等，2020)。沒食子酸(3，4，5-三羥基苯甲酸)作為強抗氧化劑，能夠調(diào)控AFB1生物合成必需基因CreA 及生成AFB1關(guān)鍵基因farB 的表達，降低AFB1毒性(Zhao 等，2018)。多數(shù)有機酸均存在于食品和飼料原料中，除了對霉菌毒素有脫毒作用外，有機酸還可促進腸道消化吸收，改善腸道健康，進一步提高動物生長性能，同時在抗氧化性和抗炎方面也展現(xiàn)積極功能。因此，有機酸脫毒措施更安全可靠，已經(jīng)應(yīng)用于食品和飼料工業(yè)的實際生產(chǎn)中。

三、生物脫毒

1.微生物法脫毒

近年來，微生物在清除飼料中的霉菌毒素方面展現(xiàn)巨大潛力。微生物法脫毒的原理是利用微生物自身及其代謝產(chǎn)物來改變AFB1的化學(xué)結(jié)構(gòu)，改變其原有的生物活性，使其轉(zhuǎn)化為其他無毒性或毒性較小的代謝產(chǎn)物，還可利用微生物發(fā)酵所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對AFB1脫毒(Taheur 等，2019)。研究表明，惡臭假單胞菌可將AFB1轉(zhuǎn)化為其他結(jié)構(gòu)AFD1、AFD2和AFD3，達 到 解 毒 效 果(Samuel 等，2014)。經(jīng)證實，地衣芽孢桿菌對AFB1的降解率能夠超過90%，其與細胞上清液相比，細胞裂解物對AFB1解毒效果更強(Rao 等，2016)。解淀粉芽孢桿菌可緩解AFB1誘導(dǎo)的小鼠肝臟和腎臟氧化應(yīng)激和細胞凋亡(Zhao 等，2021)。鼠李糖乳桿菌和釀酒酵母對AFB1吸附率為97.74%和92.34%(Balsini 等，2021)。嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌和屎腸球菌三者復(fù)合飼料能夠有效降解肉雞血清和組織中的AFB1殘留(Liu等，2018)。嗜酸乳桿菌、保加利亞乳桿菌和干酪乳桿菌可降低魚干中的AFB1毒性(Ye 等，2020)。戊糖乳桿菌能夠緩解AFB1對凡納濱對蝦的毒性，提高其生長性能和免疫功能，調(diào)節(jié)腸道菌群(Fang 等，2020)。此外，有報道表明發(fā)酵乳桿菌和德氏乳桿菌等均可對AFB1進行脫毒(Hashemi等，2020)。利用微生物脫毒是當前相對綠色、安全、高效且經(jīng)濟的措施，故而應(yīng)用比較廣泛。

2.植物提取物法脫毒

植物提取物已被證明可通過抑制AFB1的代謝途徑來提高機體抗氧化及抗炎功能、緩解AFB1誘導(dǎo)的動物毒性，該脫毒方式具有原料來源廣、安全性高且副作用小的優(yōu)點，有潛力在實際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用(孫統(tǒng)政等，2021)。白花蛇舌草葉水提物中的生物堿在37℃條件下處理24 小時呈現(xiàn)出最大的AFB1脫毒效率(Vijayanandraj 等，2014)。滸苔多糖能夠降低活性氧(ROS)生成，調(diào)控核轉(zhuǎn)錄因子E2 相關(guān)因子(Nrf2)介導(dǎo)的氧化應(yīng)激(Guo 等，2021)。飼料中添加迷迭香能夠緩解AFB1對尼羅羅非魚的毒性，提高魚的抗氧化能力，增強免疫功能(Naiel等，2019)。飼料中添加百里香精油能夠緩解AFB1誘導(dǎo)的虹鱒腸道炎癥，升高腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素1β(IL-1β)、白細胞介素8(IL-8)和生長轉(zhuǎn)化因子β(TGF-β)的mRNA 表達(Ghafarifarsani 等，2020)。原花青素能夠抑制AFB1誘導(dǎo)的肉雞氧化應(yīng)激，通過線粒體途徑緩解AFB1誘導(dǎo)的肉雞氧化應(yīng)激和細胞凋亡(Rajput 等，2019)。原花青素聯(lián)合表兒茶素、沒食子酸酯可緩解AFB1誘導(dǎo)的細胞DNA 損傷，調(diào)節(jié)細胞凋亡(Jia等，2016)。同樣，姜黃素可提高肝臟GST、GSHPx 和SOD 活性，降低MDA 含量，緩解氧化應(yīng)激(Wang 等，2018)。姜黃素可通過下調(diào)CYP450 來調(diào)節(jié)AFB1誘導(dǎo)的雞十二指腸毒性和肝損傷(Cheng等，2020)，還可通過Nrf2/HO-1 信號通路緩解AFB1誘導(dǎo)的炎癥，減輕毒性作用(Muhammad 等，2018)。

3.營養(yǎng)素法脫毒

營養(yǎng)素法脫毒是指在配合飼料中添加外源性微量元素、維生素緩解AFB1毒性，通過補充煙酸和煙酸胺以提高谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)的活性，加強脫毒過程中與AFB1的結(jié)合。缺乏維生素可直接導(dǎo)致AFB1中毒加劇(周元軍，2006)。據(jù)報道，飼料中添加姜黃素、維生素C和香豆素均在降低AFB1誘導(dǎo)的尼羅羅非魚毒性上發(fā)揮巨大潛力(Ayyat 等，2018)。研究證實，飼料中添加維生素E 可減輕AFB1誘導(dǎo)的大鼠腎毒性，增強抗氧化能力(Abdel-Hamid 等，2015)。飼料中添加微量元素硒可緩解AFB1誘導(dǎo)的肉雞心臟毒性及心肌細胞損傷(Zhao等，2021)。微量元素鋅能夠緩解AFB1誘導(dǎo)的細胞毒性和細胞凋亡，下調(diào)Bax、Caspase 3 和Caspase 9 等促凋亡基因表達，上調(diào)Bcl-2 和Bcl-xl等抗凋亡基因表達，同時，鋅能夠調(diào)節(jié)過氧化物酶基因表達，緩解AFB1誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，還能提高ATP 水平，進而維持細胞能量代謝穩(wěn)態(tài)(Zhu 等，2017)。此外，飼料中添加肌醇能夠減少凡納濱對蝦中AFB1殘留，改善氧化狀態(tài)，提高免疫功能(Chen 等，2020)。由此可見，AFB1會促進活性氧(ROS)的產(chǎn)生并削弱抗氧化防御系統(tǒng)，從而導(dǎo)致線粒體和DNA損傷，并誘導(dǎo)細胞凋亡，而抗氧化劑具有廣泛的生物、藥理特性，能夠有效抑制ROS的大量產(chǎn)生，提高抗氧化能力，進而緩解氧化應(yīng)激。

四、小結(jié)與展望

飼料中AFB1污染是一直以來困擾全球養(yǎng)殖業(yè)的重要難題，而物理、化學(xué)及生物脫毒措施均有各自的優(yōu)點和局限性，植物提取物法和營養(yǎng)素法脫毒雖僅處在實驗室研發(fā)階段，但具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，因而有必要尋求一個有潛力的物質(zhì)來緩解AFB1毒性，并對其干預(yù)機制進行深入的探究。