李成成,馮永兵,王文龍,安立龍,許英梅
(廣東海洋大學動物科學系, 廣東 湛江 524088)
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黃曲霉毒素對蛋雞產業(yè)潛在的生態(tài)和健康風險*
李成成,馮永兵,王文龍,安立龍*,許英梅
(廣東海洋大學動物科學系, 廣東 湛江 524088)
黃曲霉毒素在人類食品和畜牧業(yè)中廣泛存在并造成了巨大的經濟損失,其帶來的潛在的經濟、生態(tài)和健康風險引起人們的高度重視。本文就蛋雞生產中黃曲霉毒素在飼料中的污染引起蛋雞生產性能、蛋品質降低,并以殘留的形式隨食物鏈傳遞威脅人類食品安全等情況及其消除方法進行簡要綜述。
黃曲霉毒素;飼料;食品安全;蛋雞;蛋品質;殘留;食物鏈;中毒
黃曲霉毒素(Aflatoxin, AF)在土壤、糧油作物和飼料中廣泛存在[1-2],自上世紀60年代發(fā)現(xiàn)以來,因其有強烈的致癌、致畸和免疫毒性[3-4],性質較為穩(wěn)定,污染后難以消除,并能殘留于肉、蛋、奶等畜產品中,隨著食物鏈的傳遞和富集進而威脅人類健康,因此,其潛在的經濟、生態(tài)和健康風險成為人們關注的焦點。如何防霉和除霉成為全球糧食與食品工業(yè)、飼料工業(yè)和畜牧業(yè)亟待解決的難題,本文對黃曲霉毒素的產生、分布情況,在蛋雞生產中造成的危害及其殘留威脅人類食品安全等進行簡要的綜述,旨在為蛋雞和其他蛋禽產業(yè)提供一定的參考依據。
黃曲霉毒素是主要由黃曲霉(Aspergillusflavus)和寄生曲霉(Aspergillusparasiticus)產生的次生代謝產物。由于黃曲霉對生長環(huán)境要求不高,在花生、玉米等糧油作物中廣泛存在,25~30℃是其最適的生長溫度,最適相對濕度為85%~90%,而營寄生生活的寄生曲霉在我國則較為罕見[5]。黃曲霉毒素是一類化學結構類似的化合物,其基本結構中含有一個二呋喃環(huán)(基本毒性結構)和一個氧雜萘鄰酮(與致癌相關),具有很強的致癌、致畸和免疫毒性,且熱穩(wěn)定性較好[3-4],在1993年被世界衛(wèi)生組織(WHO)列為Ⅰ類致癌物[6]。高劑量的黃曲霉毒素能導致死亡,低劑量會引發(fā)慢性中毒,影響生長繁育,造成肝壞死、降低免疫力和抗氧化能力等[7-8]。
目前,已鑒定出黃曲霉毒素B1(AFB1)、B2(AFB2)、G1(AFG1)、G2(AFG2)、M1(AFM1)、M2(AFM2)、B2a(AFB2a)、G2a(AFG2a)等20多種,黃曲霉主要合成AFB1和AFB2,寄生曲霉主要合成AFB1、AFB2、AFG1和AFG2,其中AFB1、AFB2、AFG1、AFG2為存在于自然界中主要的四種(圖1),其余的黃曲霉毒素均為中間代謝產物[9]。AFB1是已知毒性最強的生物毒素,也是目前黃曲霉毒素中研究最為廣泛的一種,加之我國寄生曲霉較為罕見,G族黃曲霉毒素則比較少見,所以我國黃曲霉毒素污染一般指的就是AFB1污染,我國飼料質量監(jiān)督中以AFB1作為AF污染的檢測指標[6]。
由于黃曲霉毒素存在的廣泛性,其帶來的污染問題不容忽視。據世界糧農組織(FAO)統(tǒng)計,全世界25%以上的糧食作物受到過霉菌毒素不同程度的污染,其中黃曲霉毒素的污染尤為嚴重[6-10],而我國的糧油作物、飼料中霉菌毒素的污染率更是連年居高不下,并呈現(xiàn)出一定的區(qū)域差異性。王若軍等[11]在2003年采集全國109個飼料和飼料原料樣品,檢測結果顯示,配合飼料和蛋白質飼料霉菌毒素檢出率高達100%;2009年張子強等[12]采用酶聯(lián)免疫(ELISA)法測定全國11個省份共計1 013份飼料和飼料原料樣品的AFB1,檢出率高達99.51%。
圖1 黃曲霉毒素B1、B2、G1和G2的化學結構圖
2012年1份中國飼料和飼料原料霉菌毒素檢測報告顯示,在來自全國各地841份飼料和飼料原料樣品中霉菌毒素陽性檢出率仍然很高,其中奶牛料和水產料中陽性檢出率高達100%[13],并且呈現(xiàn)出一定的季節(jié)性和區(qū)域性。2013年程傳民等[14]的抽樣檢測結果表明,在玉米、玉米副產物、小麥、小麥副產物、餅粕類五種飼料原料中,全年抽樣檢出率最低的為小麥25%,最高為玉米副產物55.6%,糧食加工副產物中全年抽樣AFB1檢出率最高達到了80.8%,與此同時,南方地區(qū)污染情況高于北方地區(qū),以華南地區(qū)最為嚴重。霉菌毒素的高檢出率,給農牧業(yè)的發(fā)展帶來了巨大隱患,特別是在南方沿海地區(qū),一定程度上限制了農牧產品進出口貿易的發(fā)展。
黃曲霉毒素的主要作用器官是肝臟,對幾乎所有動物都可引起肝損傷,其中禽類和哺乳類最為敏感。黃曲霉毒素進入動物機體后,一方面在肝臟中蓄積,引起肝臟功能紊亂,脂類代謝障礙,抑制膽固醇和磷脂的合成,造成脂肪運轉失衡并在肝臟中堆積(嚴重的形成脂肪肝);另一方面損害機體免疫機能,抑制蛋白質合成酶的活性,造成蛋白質合成受阻;此外,黃曲霉毒素本身強烈的致癌性還能導致DNA損傷和誘使基因突變。在蛋雞生產中,黃曲霉也會通過以上三種途徑對蛋雞的生理機能造成嚴重影響,從而降低其生產性能和產品品質,并以殘留的形式通過食物鏈的傳遞最終對人體健康造成危害。
2.1 AF對蛋雞產蛋性能的影響
Garlich等[9]飼喂白來航母雞含黃曲霉毒素20 mg/kg的日糧一段時間后,發(fā)現(xiàn)對其產蛋量沒有顯著性影響,但當飼喂對照組日糧(無黃曲霉毒素)時,產蛋量先下降后上升,19 d后基本上能恢復到對照組的產蛋水平。這種對產蛋量的影響的延遲效應也恰恰顯示出霉菌毒素中毒問題的嚴重性。Iqbal等[15]設置不同水平的黃曲霉毒素濃度梯度添加到白來航母雞日糧中,最高濃度達到5 mg/kg,結果發(fā)現(xiàn)受試雞的產蛋量和產蛋效率有不同程度的下降。Washburn等[16]在日糧中添加黃曲霉毒素5 mg/kg,3周后試驗數據表明,黃曲霉毒素對蛋殼強度沒有顯著影響,蛋重明顯下降。Mukhopadyay[17]的研究也表明,黃曲霉毒素污染,即便是低劑量的污染500 μg/kg,也會顯著影響蛋雞的產蛋量。趙麗紅等[18]飼喂霉變玉米日糧(0, 20%, 40%, 60%)和黃曲霉毒素降解菌給60周齡農大三號蛋雞,結果發(fā)現(xiàn)隨著日糧中霉變玉米的含量的增加產蛋率顯著降低,添加降解菌組則不同程度上有所提高,說明霉變飼料中添加黃曲霉素降解菌在一定程度上改善和緩解了黃曲霉毒素對蛋雞生產性能的不利影響。
2.2 AF污染對蛋品質的影響
Verma等[19]的研究表明,AFB1會顯著影響蛋殼厚度,導致蛋形指數、蛋白指數和哈氏單位下降。Zaghini等[20]報道,日糧中的AFB1可顯著降低產蛋雞的蛋重,影響蛋殼質量。Lee等[21]也證實,飼喂含有黃曲霉毒素的飼料會導致蛋形指數、蛋重、蛋黃重等蛋品質指標下降。此外,黃曲霉毒素還可干擾脂質物質的代謝,影響色素物質的沉積。Simon指出,黃曲霉毒素可降低脂蛋白與類胡蘿卜素的含量[22]。類胡蘿卜素是影響蛋黃顏色的最主要的色素之一,它必須以脂蛋白作為載體,由脂蛋白運送到蛋黃,這表明黃曲霉毒素可以通過干擾脂質代謝來影響蛋黃顏色和脂質含量[21-22]。趙麗紅等[18]的研究表明,隨著發(fā)霉玉米添加量的增加,蛋黃重下降,蛋黃色澤、蛋殼厚度和蛋殼強度均顯著變差,而添加黃曲霉素降解菌則能夠在一定程度上改善和緩解了黃曲霉毒素對蛋品質的不利影響。綜上所述,低劑量的黃曲霉毒素長時間的蓄積作用也會對蛋品質造成比較顯著的影響,由此可見,蛋禽飼料的防霉除霉工作不容忽視。
2.3 AF在雞蛋和肌肉中的殘留
黃曲霉毒素以殘留的形式隨雞蛋進入人類的食物鏈。Trucsksess等[23]在投喂被黃曲霉毒素污染的日糧的母雞所生的蛋中檢測到了AFB1和AFM1,換料7d后再進行檢測,發(fā)現(xiàn)蛋中僅有痕量,18只受試驗雞投喂含有8 μg/kg AFB1的日糧7 d后,宰殺一半,剩余9只投喂無AFB1的日糧7 d,檢測雞蛋中AFB1的含量,發(fā)現(xiàn)蛋中黃曲霉毒素的殘留量在4~5 d內急劇上升,趨于穩(wěn)定后,再去除AFB1,殘留量則逐步下降且速度與上升速度基本一致。Oliveira等[24]研究發(fā)現(xiàn),雞蛋中黃曲霉毒素的殘留量要遠遠低于飼料中黃曲霉毒素的含量。與此同時,Laciakova等[25]表明,黃曲霉毒素可滲透從蛋殼通過,即使是雞蛋的貯存環(huán)境不理想,雞蛋中殘存的黃曲霉毒素含量也會遠低于其最大值(5 μg/kg)。Aly和Anwer[26]的研究也表明,盡管蛋品中黃曲霉毒素及其代謝產物殘留量很低,甚至難以辨別,但其殘留仍對人類食品安全構成潛在威脅,而世界范圍內到目前為止還沒有設立標準對蛋或肉及其制品中黃曲霉毒素的殘留量做出確切的嚴格的限量,這從某種程度上也就增加了食品安全和健康風險。黃曲霉毒素也可通過消化系統(tǒng)轉移并殘留至動物的肌肉和臟器中。Trucksess等[23]在機體各個組織中均監(jiān)測到了AFR0、AFB1的存在,但AFM1僅在腎臟中存在,與此同時,AFR0是檢測到唯一存在于肌肉中的黃曲霉毒素,AFB1是檢測到的唯一存在于血液中的黃曲霉毒素。
黃曲霉毒素性喜濕熱,具有較強的熱穩(wěn)定性,在適宜的條件下會迅速地大量增殖,污染后難以消除,日常生產實踐中要積極預防黃曲霉毒素[27]。首先要從源頭入手,選取抗霉菌農作物品種,給予適宜的生長環(huán)境,降低農作物受霉菌毒素的感染率;在糧食的貯藏工作中,要保持通風,控制好貯藏環(huán)境的溫度和濕度,降低霉菌毒素的滋生機率。其次,在飼料的生產環(huán)節(jié)中,應當嚴格控制飼料原料質量,盡量選擇抗霉菌作物或者霉菌毒素污染程度較輕地區(qū)的作物,嚴格控制原料的含水量,在不影響飼料的正常生產和使用的前提下,盡量縮短飼料原料的庫存期;在生產過程中要嚴格控制生產條件,防止飼料吸濕發(fā)潮。再次,在飼料的貯存、運輸和使用過程中,盡量縮短庫存時間,通風除濕,可配合使用一定的防霉劑和吸附劑。
目前,消除霉菌毒素的方法主要有一般性物理和化學消除法、使用霉菌毒素吸附劑和生物脫毒法等,以上不同的消除方法各有利弊[27]。物理化學法和吸附劑法簡單易操作,但效果不徹底,并對營養(yǎng)物質的結構有一定的破壞;生物降解的方法效率高、特異性強,對營養(yǎng)物質沒有損傷,但目前相對成本較高,在規(guī)?;a中實施起來有一定難度[6,28]。
黃曲霉毒素本身并不具有抗原性,任何低劑量的黃曲霉毒素都不能使畜禽產生抗體,所以即便是低劑量的黃曲霉毒素污染,長期飼喂會在動物體內蓄積,可能產生爆發(fā)中毒現(xiàn)象[3-5,9,22]。因此,目前《飼料衛(wèi)生標準》中規(guī)定的黃曲霉毒素安全劑量其實并不安全[5-6,27]。進一步理清黃曲霉毒素的毒性作用機制,制定更科學、規(guī)范的黃曲霉毒素限量標準,探索科學有效的霉菌毒素預防和降解方法才是解決霉菌毒素污染這個世界性難題的根本思路[5-6,12-14,27]。在日常的生產行為規(guī)范中,棄除霉變飼料及原料,適時使用防霉和脫霉劑,筑起牢固的“防洪”堤壩,為飼料生產和食品安全保駕護航。
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Ecological and Health Risks of Aflatoxin in Laying Hens Industry
LI Cheng-cheng, FENG Yong-bing, WANG Wen-long, AN Li-long*,XU Ying-mei
(DepartmentofAnimalScience,GuangdongOceanUniversity,Zhanjiang,Guangdong524088,China)
Aflatoxin elicited public concerns with its widespread occurrence and great economic loss in animal feed and human food in the last decades. This paper stated the pollution of aflatoxin in feeds in laying hens industry and the induced loss in laying performance and egg quality, the remaining threats to food safety throughout food chain, and concludively the corresponding methods to eliminate the aflatoxin.
aflatoxin; feed; food safety; laying hens; egg quality; residues; food chain; poisoning
2014-08-28,
2014-10-13
廣東省科技計劃項目(2010B090400376);廣東省農業(yè)廳科技攻關項目(1009424);國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃CXXL2014046
李成成(1989-),女,內蒙古呼倫貝爾人,碩士,主要從事動物營養(yǎng)與環(huán)境方向研究。E-mail: wangwenlong2012@yeah.net
*[通訊作者] 安立龍(1966-),男,陜西渭南人,博士,碩士生導師。E-mail: anlilong@126.com
S811.6
A
1005-5228(2015)02-0087-04