飼料中常見霉菌毒素污染情況及其對畜禽毒性作用的研究進展

劉秋瑾，尹珺伊，張 軍，王 巖，白長勝，田秋豐，王 歡，薛沾枚，苗 艷

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

霉菌毒素是由真菌產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，霉菌毒素暴露可對人及畜禽機體造成損傷。霉菌毒素存在于食物鏈的各個環(huán)節(jié)，畜禽采食被霉菌毒素污染的飼料，可導(dǎo)致霉菌毒素在畜禽產(chǎn)品中的殘留，人食用含霉菌毒素殘留的畜禽產(chǎn)品后會對健康產(chǎn)生危害［1］。不同的氣候條件會影響霉菌的生長，從而影響霉菌毒素的產(chǎn)生量。研究表明，天氣因素會影響谷物中伏馬毒素（fumonisin，F(xiàn)UM）的含量［2］。飼料樣品中霉菌毒素污染情況取決于季節(jié)、溫度等條件［3］。目前，畜禽飼料及飼料原料中霉菌毒素污染現(xiàn)象普遍存在。研究霉菌毒素對畜禽毒性作用的主要指標(biāo)包括飼料中霉菌毒素的污染水平以及動物機體組織（肝臟、腎臟）和血液中殘留的霉菌毒素水平［1，4-9］。

應(yīng)用生物、化學(xué)和物理方法可防止霉菌毒素污染或消除霉菌毒素的毒性［10］。生產(chǎn)中為防止或降低飼料中霉菌毒素對畜禽健康的危害，可使用防霉劑防止飼料及飼料原料產(chǎn)生霉菌，如中草藥類、化學(xué)類和復(fù)合類防霉劑；使用脫毒劑吸附飼料中及動物消化道內(nèi)的霉菌毒素，常用的有吸附劑（酵母細胞壁［11］、納米殼聚糖［12］、麥飯石［13］）、酶解脫毒劑、微生物脫毒劑（黑曲霉［14］、枯草芽孢桿菌、奇異變形桿菌［15］）；使用解霉劑（一些化學(xué)物質(zhì)）阻斷霉菌毒素發(fā)揮毒性作用的信號通路，降低霉菌毒素對動物機體肝臟的損傷。此外，也可以應(yīng)用紫外線照射消除畜禽飼料中的霉菌［16］。筆者介紹了畜禽飼料及飼料原料中常見的霉菌毒素種類及污染現(xiàn)狀，綜述了霉菌毒素對畜禽毒性作用的研究進展，提出了相應(yīng)的防控措施，以期為減少畜禽生產(chǎn)中霉菌毒素污染造成的危害提供參考。

1 飼料及飼料原料中常見的霉菌毒素種類及污染情況

1.1 常見的霉菌毒素種類

飼料及飼料原料中常見的霉菌毒素有黃曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）、赭曲霉毒素A（ochratoxin A，OTA）、玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEA）、嘔吐毒素（deoxynivalenol，DON）和FUM。黃曲霉毒素（aflatoxin）由黃曲霉菌或寄生曲霉菌產(chǎn)生，對人類有致癌、致突變作用，AFB1常見于牛及家禽飼料、蛋、畜禽可食用組織中［17］。OTA 是由曲霉屬和青霉屬的多種真菌產(chǎn)生的一種霉菌毒素，存在于谷物和乳制品中。DON、ZEA 和FUM 是常見的鐮刀屬真菌毒素。FUM 是由串珠狀鐮刀菌和層出鐮刀菌產(chǎn)生的一種霉菌毒素，是一種天然存在的飼料污染物。伏馬毒素B（fumonisin B，F(xiàn)B）有3 種亞型，F(xiàn)B1、FB2和FB3，其化學(xué)結(jié)構(gòu)不同、毒性不同，F(xiàn)B 主要存在于家禽飼料中［17］。

1.2 常見霉菌毒素的污染情況

為了解近期我國飼料及飼料原料中霉菌毒素的污染情況，通過中國知網(wǎng)論文數(shù)據(jù)庫，以飼料、霉菌毒素、調(diào)查為關(guān)鍵詞進行文獻資料的檢索，檢索時間為2020—2021 年，最終納入7 篇文獻。對其報道的飼料及飼料原料中AFB1、OTA、ZEA、DON 和FUM 的平均含量、檢出率及超標(biāo)率等進行整理，具體情況見表1。

2 霉菌毒素對畜禽的毒性作用

2.1 AFB1對畜禽的毒性作用

AFB1可導(dǎo)致畜禽采食量下降，從而影響其生產(chǎn)性能。研究表明，AFB1對小鼠、兔、雞、水產(chǎn)動物均有生長抑制作用［25］。當(dāng)?shù)半u日糧中AFB1含量高于20 μg/kg 時，平均日采食量、產(chǎn)蛋率下降；當(dāng)AFB1含量高于25 μg/kg 時，蛋殼強度、蛋黃色澤指數(shù)、哈氏單位、蛋平均重量均降低，并且可在肝臟組織中檢測出AFB1［26］。黃曲霉毒素對畜禽具有免疫毒性，可導(dǎo)致免疫力下降，增加發(fā)生疾病的風(fēng)險。劉雪芹［27］對日糧中添加AFB1的蛋雞免疫器官進行轉(zhuǎn)錄組分析，結(jié)果表明，AFB1可使免疫器官的蛋白編碼基因和miRNA 出現(xiàn)差異表達，導(dǎo)致部分器官免疫功能缺失，產(chǎn)生免疫毒性。AFB1可通過改變表觀遺傳修飾以及誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、過度自噬和細胞凋亡來破壞豬卵母細胞的成熟［28］。脾細胞是AFB1在豬體內(nèi)的主要靶細胞。AFB1暴露的豬脾細胞白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）產(chǎn)生受到抑制，導(dǎo)致免疫毒性。AFB1對豬脾細胞的毒性作用呈劑量依賴性，可降低豬脾細胞中還原性谷胱甘肽（glutathione，GSH）水平，提高脂質(zhì)過氧化水平，同時ERK1/2磷酸化水平增加［29］。在豬脾細胞中，補充硒后減輕了AFB1的免疫毒性，提高了脾細胞抗氧化能力［30］。AFB1可通過線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和死亡受體3 種通路誘導(dǎo)細胞凋亡，造成機體損傷［31］。解淀粉芽孢桿菌B10 可分別通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細胞凋亡和Nrf2/HO-1 通路抑制AFB1誘導(dǎo)的小鼠肝臟和腎臟細胞凋亡并緩解組織損傷［32-33］。在黃曲霉毒素中除了含量較高且毒性最強的AFB1外，還存在黃曲霉毒素B2（aflatoxin B2，AFB2）、黃曲霉毒素G1（aflatoxin G1，AFG1）、黃曲霉毒素G2（aflatoxin G2，AFG2）。AFB1與AFB2通過線粒體通路誘導(dǎo)細胞凋亡。AFB2的毒性依賴于肝細胞中活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生和細胞色素C 的釋放，誘導(dǎo)線粒體介導(dǎo)的細胞凋亡，從而觸發(fā)凋亡小體的形成；也可以通過抑制肉雞肝細胞中PI3K/Akt/mTOR 信號通路激活，增加細胞凋亡和自噬［34］。綜上所述，黃曲霉毒素可以通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及調(diào)控相關(guān)信號通路發(fā)揮毒性作用。

2.2 OTA 對畜禽的毒性作用

OTA 表現(xiàn)出肝毒性、腎毒性、腸道毒性、免疫毒性，具有致癌、致畸、致突變的作用［35］。由于在體內(nèi)的代謝時間較長，OTA 通常比其他赭曲霉毒素的毒性更強。被OTA 污染的飼料對豬的生長性能產(chǎn)生負(fù)面影響，在動物細胞中具有類似AFB1的毒理效應(yīng)。在仔豬日糧中添加不同劑量OTA 的研究表明，高劑量組平均日增重及采食量下降；OTA 的細胞毒性主要以劑量依賴方式發(fā)揮作用，通過降低抗氧化性能和引起氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)仔豬腎臟和肝臟毒性，發(fā)生組織病理學(xué)改變［36］。OTA 可誘導(dǎo)豬脾細胞中P38 和ERK1/2的磷酸化，分別導(dǎo)致腎毒性和免疫毒性［37］。此外，OTA 還可誘導(dǎo)豬肺泡巨噬細胞中P38 和ERK1/2的磷酸化，通過增加Toll 樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）介導(dǎo)的炎癥信號通路蛋白表達量及增加細胞內(nèi)ROS 的產(chǎn)生而引起免疫毒性［38］。Gan 等［39］研究表明，在豬日糧中添加OTA，可通過激活MAPK 信號通路促進腎臟、脾臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和自噬，誘導(dǎo)組織發(fā)生病理學(xué)變化。OTA 可促進豬腸上皮細胞ROS 生成，然后依次升高Ca2+濃度、增加肌球蛋白輕鏈激酶（myosin light chain kinase，MLCK）活性，最終誘導(dǎo)屏障功能障礙并破壞單層豬腸上皮細胞的緊密連接［40］。研究表明，枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)可破壞赭曲霉的細胞膜，抑制或殺滅赭曲霉［41］。番茄紅素可減緩OTA 對犬腎小管上皮細胞的毒性損傷，修正氧化與抗氧化之間的失衡，抑制細胞凋亡，降低細胞損傷［42］。多項研究表明，蝦青素在緩解OTA 導(dǎo)致的不同臟器損傷方面具有積極作用，如可緩解OTA 導(dǎo)致的肉雞腎臟病變以及小鼠脾臟、肺臟、空腸損傷；通過干預(yù)Nrf2-Keap1 信號途徑可保護OTA 誘導(dǎo)的小鼠亞急性腎臟損傷［43-47］。進一步明確飼料添加劑緩解OTA 毒性的靶向機制，有助于控制畜禽養(yǎng)殖場OTA 污染帶來的經(jīng)濟損失。

2.3 ZEA 對畜禽的毒性作用

ZEA 具有生殖毒性、基因毒性、免疫毒性、細胞毒性［48］。ZEA 對豬小腸上皮細胞的毒性作用具有劑量依賴性，可降低細胞存活率，提高細胞培養(yǎng)液中乳酸脫氫酶含量，通過上調(diào)Caspase-1 蛋白水平誘導(dǎo)豬小腸上皮細胞凋亡［49］。ZEA 可通過改變湖羊睪丸間質(zhì)細胞中相關(guān)基因及蛋白質(zhì)表達水平產(chǎn)生毒性作用，如下調(diào)增殖相關(guān)基因及蛋白質(zhì)表達水平，抑制細胞增殖；上調(diào)促凋亡相關(guān)基因及蛋白質(zhì)表達水平、下調(diào)抗凋亡基因表達水平，促進細胞凋亡；增加氧化應(yīng)激相關(guān)基因表達水平，使細胞產(chǎn)生氧化損傷；另外，m6A 甲基化修飾可能參與ZEA 的上述毒性作用［50］。龍娟等［51］研究表明，在日糧中添加不同劑量的ZEA 可影響蛋雞生產(chǎn)性能和血清指標(biāo)，具體表現(xiàn)為產(chǎn)蛋量下降，蛋重量及蛋殼強度降低，料蛋比升高；血清中雌二醇、三酰甘油、白蛋白含量降低，堿性磷酸酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶活性升高，孕酮含量升高。上述指標(biāo)的變化可作為早期檢測ZEA 毒性作用的參考。ZEA 對斷奶仔豬具有生殖毒性，可通過AMPK/mTOR 途徑介導(dǎo)的自噬促進豬子宮肥大，通過SIRT1/PGC-1α 通路導(dǎo)致卵泡異常發(fā)育［52-53］。ZEA 可通過降低緊密連接因子和三葉因子3 的表達，損傷斷奶仔豬空腸、盲腸的屏障功能；改變盲腸內(nèi)部分菌群的相對豐度［54］。ZEA 可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑上調(diào)細胞凋亡相關(guān)基因表達水平，導(dǎo)致雞胚成纖維細胞上清液中乳酸脫氫酶、Caspase-3 含量升高，最終促使細胞凋亡，導(dǎo)致毒性作用［55］。有研究表明，姜黃素、低聚殼聚糖硒、連翹酯苷A 等作為飼料補充劑，可減緩ZEA 對畜禽的毒性作用［56-58］。

2.4 DON 對畜禽的毒性作用

DON 對畜禽具有肝臟毒性、腎臟毒性、腸道毒性、生殖毒性和免疫毒性［59］。豬對DON 較為敏感，食用被DON 污染的飼料會出現(xiàn)厭食、嘔吐等癥狀。朱電鋒等［60］研究表明，飼喂含DON 的飼料會導(dǎo)致仔豬生長性能、血清細胞因子含量、腸道免疫水平降低，產(chǎn)生免疫毒性。DON 可通過干擾微管動態(tài)變化導(dǎo)致豬卵母細胞成熟異常。當(dāng)豬卵丘-卵母細胞復(fù)合體暴露于DON 時，卵丘擴展和紡錘體畸變受到抑制［61］。DON 還可通過調(diào)節(jié)緊密連接蛋白的表達抑制豬小腸上皮的屏障功能［62］。Gu等［63］研究發(fā)現(xiàn)，通過TLR2 配體處理豬腸上皮細胞，激活PI3K/Akt/mTOR 信號通路，可防止DON導(dǎo)致的腸道屏障破壞。DON 可劑量依賴性地影響蛋雞肝臟組織形態(tài)，降低肉雞干物質(zhì)采食量、體重、屠體重、腿重及肝臟重［64-65］。宮佳杰［66］研究表明，DON 對雛雞具有免疫毒性，可通過調(diào)節(jié)腦組織和血清中脂質(zhì)過氧化水平引起機體發(fā)生氧化應(yīng)激。DON 還可改變?nèi)怆u脂質(zhì)組成，如增加血清膽固醇和三酰甘油含量。當(dāng)飼料中含有10 mg/kg 的DON 時會導(dǎo)致雞骨骼中的礦物質(zhì)失衡［67］。研究表明，在仔豬日糧中添加植物炭黑，可通過抑制血清免疫球蛋白降低、緩解免疫器官氧化損傷、調(diào)節(jié)空腸中蔗糖酶活性，減輕DON 對仔豬健康的不利影響［68-69］。

2.5 FB1對畜禽的毒性作用

FB1對畜禽具有神經(jīng)毒性、腸道毒性、肝臟毒性、腎臟毒性、免疫毒性和生殖毒性［70］。生長育肥豬日糧中添加FB1后，平均日增重和采食量下降；空腸組織及下丘腦結(jié)構(gòu)被破壞，出現(xiàn)空腸絨毛上皮損傷脫落、炎性細胞浸潤、神經(jīng)細胞空泡化等一系列病理變化；空腸、下丘腦內(nèi)炎癥因子含量發(fā)生改變，促食因子表達抑制。在豬日糧中加入羧酸酯酶FumDSB 進行酶解后，由FB1導(dǎo)致的負(fù)面影響有所緩解［71］。在FB1作用下，豬腸上皮細胞活力下降、形態(tài)改變、數(shù)量減少，且細胞增殖受到抑制。FB1可使豬腸上皮細胞線粒體膜電位降低，提高促凋亡基因表達水平，抑制抗凋亡因子表達，促使細胞發(fā)生凋亡，從而導(dǎo)致細胞損傷［72］。此外，F(xiàn)B1可抑制豬臍靜脈血管內(nèi)皮細胞增殖，改變細胞形態(tài)，下調(diào)細胞間緊密連接相關(guān)基因和蛋白質(zhì)的表達水平，損害細胞屏障，破壞細胞間連接，最終可能改變血管通透性，導(dǎo)致細胞滲出［73］。也有研究表明，F(xiàn)B1可通過改變豬腎上皮細胞的細胞核增殖抗原和細胞周期蛋白的表達水平，抑制細胞增殖［74］。FB1對豬卵母細胞的毒性作用具有劑量依賴性，可抑制豬卵母細胞體外成熟，影響細胞周期；增加豬卵母細胞ROS 含量及氧化應(yīng)激相關(guān)因子表達水平，誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激；上調(diào)促凋亡基因使細胞凋亡，最終影響卵母細胞成熟［75］。關(guān)于FB1吸附作用的研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用工程菌pSWB980-ypfd-Bs 168 對FB1污染樣品進行酶解，可降低毒素殘余率［76］。此外，還可應(yīng)用乳酸菌和納豆芽孢桿菌對FB1和AFB1進行吸附，且菌濃度越大，吸附能力越 強［77］。

3 小結(jié)與展望

霉菌毒素對畜禽具有多種毒性，飼料中霉菌毒素污染不僅會給養(yǎng)殖場造成經(jīng)濟損失，也會殘留到動物源性食品中威脅人類健康。筆者收集整理的資料顯示，2020—2021 年各類飼料及飼料原料中AFB1、ZEA 和DON 污染現(xiàn)象普遍，尤其是ZEA 和DON 在玉米和小麥中污染嚴(yán)重，并且存在多種霉菌毒素共存的現(xiàn)象，因此，關(guān)于各類飼料及飼料原料中霉菌毒素污染情況仍需重點關(guān)注。

隨著我國對飼料及飼料原料質(zhì)量安全和風(fēng)險評估工作的日益強化，飼料及飼料原料中霉菌毒素的相關(guān)研究也不斷深入，但與發(fā)達國家相比仍存在差距，可從以下幾個方面加強研究。一是根據(jù)霉菌毒素在飼料及飼料原料中的污染情況，建立健全長效監(jiān)測機制，飼料生產(chǎn)企業(yè)與畜禽養(yǎng)殖企業(yè)在生產(chǎn)過程中加強對霉菌毒素污染情況的長期監(jiān)測，對污染情況采取相應(yīng)防控措施；二是飼料生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強飼料原料質(zhì)量把控和飼料加工管理，畜禽養(yǎng)殖企業(yè)應(yīng)加強飼料儲存及使用管理，科學(xué)使用防霉劑、脫霉劑、解霉劑保護畜禽健康，降低霉菌毒素對畜禽造成的危害；三是對目前飼料及飼料原料中霉菌毒素的物理、化學(xué)和生物降解方法進行完善和優(yōu)化。綜上，飼料安全關(guān)系到畜禽健康及動物源性食品質(zhì)量安全，預(yù)防和控制飼料及飼料原料中的霉菌毒素污染，對保障我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)高質(zhì)量發(fā)展及公共衛(wèi)生安全具有重要意義。