茍愛軍張召雷陳忠廣

（1甘肅省甘谷縣畜牧獸醫(yī)局，甘肅天水 741200；2北京海正興潮生物技術有限公司，北京 102600）

飼料和飼料原料中霉菌毒素的污染現(xiàn)狀及降解技術

茍愛軍1張召雷2陳忠廣2

（1甘肅省甘谷縣畜牧獸醫(yī)局，甘肅天水 741200；2北京海正興潮生物技術有限公司，北京 102600）

霉菌毒素的污染不僅對飼料的安全、營養(yǎng)和適口性帶來嚴重的負面影響，同時對動物和人類的機體健康也構成了極大威脅。針對當前霉菌毒素廣泛存在并嚴重影響畜牧業(yè)的健康快速發(fā)展的情況，本文從霉菌毒素污染的現(xiàn)狀、霉菌毒素對動物體的危害及作用機理、霉菌毒素的預防和降解措施等方面進行了闡述。

霉菌毒素；飼料；飼料原料；污染；降解

霉菌毒素是霉菌在田間和（或）倉儲期間于谷物（飼料）上生長繁殖過程中產生的有毒代謝產物。飼料和飼料原料中霉菌和霉菌毒素的種類繁多，目前已確認能分泌毒素的霉菌有200多種，霉菌毒素有300多種[1]，其中對動物和人類危害最大、最常見的霉菌毒素主要是由4大類霉菌屬產生的，如青霉菌屬主要分泌赭曲霉毒素、桔霉素等；曲霉菌屬主要分泌黃曲霉毒素、赭曲霉毒素、雜色曲霉毒素等；鐮刀菌屬主要分泌玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素、伏馬菌素、T-2毒素以及蛇形毒素等；麥角菌屬主要分泌麥角毒素等[2]。按照霉菌毒素產生的環(huán)境和階段又可以將霉菌毒素分為田間毒素（玉米赤霉烯酮、伏馬菌素、T-2毒素和嘔吐毒素等）和倉儲毒素（黃曲霉毒素B1和赭曲霉毒素等）[3]。

霉菌毒素對飼料及飼料原料的污染與畜牧業(yè)生產過程中動物疾病和疫情的發(fā)生有密切關系，其引起的動物體急性或慢性中毒以及對生長發(fā)育、免疫系統(tǒng)、繁殖性能的危害，已經引起從業(yè)者的高度關注和重視，并促使人們不斷尋找能夠有效控制霉菌毒素危害的新途徑和新方法。

1 飼料及飼料原料中霉菌毒素污染的現(xiàn)狀

當前，隨著人們對霉菌毒素于谷物和飼料等危害的日益重視以及貿易全球化、自由化的發(fā)展，霉菌毒素的限量標準和檢測手段正在逐步建立和完善。在現(xiàn)有檢測手段基礎上不斷發(fā)展的靈敏度和準確度更高的檢測方法，也助推了霉菌毒素限量標準的制定和更新。霉菌毒素的檢測主要有3個關鍵環(huán)節(jié)，分別是取樣環(huán)節(jié)、制樣環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)。檢測結果誤差主要受制于取樣環(huán)節(jié)，其中88%的誤差是由取樣環(huán)節(jié)帶來的，而制樣和分析環(huán)節(jié)帶來的結果誤差之和僅占12%[4]。通過增大取樣量和采用科學合理的取樣方法可以提高檢測結果的可信度。目前對飼料及飼料原料中霉菌毒素的檢測可以通過薄層色譜法、免疫分析法、液相色譜法、氣相色譜法、高效液相色譜-熒光法、高效液相色譜-質譜聯(lián)用法、高效液相色譜-質譜-質譜聯(lián)用法等進行[5]。薄層色譜法檢測較繁瑣，靈敏度和特異性不高，主要用于定性或半定量檢測；酶聯(lián)免疫法檢測結果受試劑盒、試驗溫度和試驗儀器靈敏度的影響較大，重復性較差，同時假陽性率偏高，只能作為霉菌毒素的快速初級篩查手段；而高效液相色譜及相關檢測方法，重復性和準確度較好，能滿足更高要求的檢測工作[6]。

鑒于酶聯(lián)免疫吸附法具有操作簡單、特異性強、靈敏度高、無需昂貴儀器等優(yōu)點，其已廣泛應用于生物檢測領域[7]。當前對飼料及飼料原料中霉菌毒素的快速檢測多采用酶聯(lián)免疫吸附法進行。黃俊恒等[8]2016年1—12月對全國20余省市收集的839份飼料及飼料原料通過酶聯(lián)免疫法進行檢測，主要對黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素含量進行了測定，發(fā)現(xiàn)華北地區(qū)麩皮樣品中嘔吐毒素污染嚴重，平均含量為1 066.8 μg/kg，超標率達57.1%；玉米中嘔吐毒素平均含量為777.2 μg/kg，超標率為28.9%；全價料中有個別樣品出現(xiàn)黃曲霉毒素B1超標，污染較輕；飼料及飼料原料中玉米赤霉烯酮均無超標。華東地區(qū)嘔吐毒素污染最為嚴重，玉米赤霉烯酮和黃曲霉毒素B1污染程度較輕。華南地區(qū)飼料及飼料原料樣品中嘔吐毒素污染較為嚴重，其次為玉米赤霉烯酮，黃曲霉毒素B1污染較輕。謝文梅等[4]2016年對來自全國部分地區(qū)共888份樣品進行了霉菌毒素檢測，發(fā)現(xiàn)飼料及飼料原料中黃曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮平均值都低于國家規(guī)定的最高限量標準，但是嘔吐毒素平均值明顯高于最高限量標準，污染較重。其中，小麥及其副產物中嘔吐毒素污染最為嚴重，嘔吐毒素平均值達到了2.704 mg/kg，明顯高于2015年的平均值（1.46 mg/kg）。龔阿瓊等[9]共收集了261份飼料及飼料原料樣品，檢測發(fā)現(xiàn)玉米副產物和DDGS類玉米原料中霉菌毒素污染依然較重，其中黃曲霉毒素B1含量超標率在下降，而玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素的超標率出現(xiàn)上升趨勢。

從檢測結果可以得出，霉菌毒素污染面很廣，多種霉菌毒素共同存在現(xiàn)象很普遍。原料中霉菌毒素的污染較嚴重，飼料原料的污染將直接影響飼料中霉菌毒素的種類和含量，因此加大對飼料原料的監(jiān)控和檢測力度，對生產優(yōu)質安全的飼料和后續(xù)制定解決措施和方案尤為重要。

2 霉菌毒素對畜禽的危害及作用機理

當前霉菌毒素的污染是一個全球性問題。據(jù)統(tǒng)計，全球每年大約有25%的谷物和飼料原料受到霉菌毒素的污染，其中有2%的谷物和飼料原料由于發(fā)生霉爛變質而不能被利用，造成了巨大的浪費[10]。

霉菌及其所產生的毒素不僅使飼料及飼料原料出現(xiàn)霉爛變質，降低了其營養(yǎng)價值和適口性，還會使畜禽出現(xiàn)急性或慢性中毒癥狀，導致畜禽出現(xiàn)采食量下降甚至拒食；擾亂畜禽的神經和內分泌系統(tǒng)；抑制免疫系統(tǒng)；破壞機體的抗氧化酶系統(tǒng)，造成組織細胞和器官的氧化損傷，導致細胞凋亡或壞死，引發(fā)一系列的不良反應[11]。霉菌毒素多以固體形式存在，其熔點高，耐高溫、耐加工，化學性質穩(wěn)定，不易分解，可以在飼料及原料中長期穩(wěn)定存在。在養(yǎng)殖過程中，畜禽采食了霉菌毒素含量超標的飼料，會使畜禽出現(xiàn)各種不同的中毒癥狀，如采食量下降、拒食、嘔吐、腹瀉、精神萎頓、繁殖和生長性能下降、免疫力低下、易繼發(fā)各種疾病、造成混合感染等。有些霉菌毒素還會蓄積和殘留到畜禽的肉、蛋、奶等產品中，威脅著人類的食品安全[1]。

霉菌毒素對畜禽的危害程度與飼料中毒素的種類和含量以及畜禽自身的性別、品種、健康水平和生理階段等因素具有一定的相關性。當前我國飼料及原料中對動物機體毒害作用較大的霉菌毒素主要有黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素、T-2毒素、赭曲霉毒素A和伏馬菌素B1等[12]。

黃曲霉毒素B1多見于花生、玉米等谷物原料中；玉米赤霉烯酮主要存在于小麥、玉米、大麥、大米及燕麥等谷物中；嘔吐毒素多發(fā)現(xiàn)于小麥、大麥、玉米等谷物中；T-2毒素主要是由田間作物和倉儲谷物中鐮刀菌所產生；由曲霉和青霉菌屬分泌的赭曲霉毒素存在于多種糧食作物、花生和蔬菜等農作物上，其中以赭曲霉毒素A的毒素含量最高、毒性最強、分布最廣；伏馬菌素主要存在于玉米及玉米相關制品中[5]。

霉菌毒素對畜禽的毒性作用機理可能是通過抑制細胞內機體所需蛋白質的合成和DNA的正常表達以及破壞機體的氧化與抗氧化系統(tǒng)平衡引起氧化應激，從而對細胞產生毒性，導致細胞出現(xiàn)凋亡或壞死。此外霉菌毒素還可以通過改變細胞內與能量和物質代謝相關的關鍵調節(jié)酶的含量和活性來發(fā)揮毒性作用。

不同霉菌毒素對動物機體的危害及機理也不盡相同。黃曲霉毒素B1是迄今發(fā)現(xiàn)的毒性最強的生物性毒素，黃曲霉毒素的靶器官主要是肝臟。黃曲霉毒素B1具有蓄積性，長期攝入低劑量的黃曲霉毒素B1會引起動物的慢性中毒，導致動物出現(xiàn)生長緩慢、飼料利用效率降低、生產性能下降[13]以及免疫力低下、疫苗免疫失敗、易感性增強、容易出現(xiàn)復雜混合感染和疫病流行等[14]。若是動物采食含有高濃度黃曲霉毒素的飼料后，會伴有急性中毒表現(xiàn)，如食欲明顯降低、口渴、便血、體重下降、發(fā)育停滯，嚴重的出現(xiàn)過度興奮、抽搐等神經癥狀[15]。

玉米赤霉烯酮是具有雌激素樣生物活性的毒素，主要在消化道前段被吸收，通過肝腸循環(huán)可延長其在胃腸道滯留的時間。玉米赤霉烯酮在動物體內無明顯蓄積過程，主要通過糞便排出，少量部分可經乳汁排出。青年母豬對玉米赤霉烯酮最為敏感，可導致青年母豬出現(xiàn)外陰紅腫、子宮內膜增厚、子宮增大、乳腺增生以及直腸和陰道的脫出；玉米赤霉烯酮可導致經產母豬生殖功能失調，延長斷奶至再發(fā)情時間，并出現(xiàn)妊娠母豬的流產、死胎等情況；玉米赤霉烯酮可導致公豬血液睪丸酮濃度下降，睪丸發(fā)育不良，性欲降低，甚至死精、無精等影響精液質量的問題[6]。

嘔吐毒素又稱脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，屬于單端孢霉烯族B組化合物中的一種。豬對嘔吐毒素最為敏感，其次是嚙齒類動物和禽類，最后是反芻動物，通常雄性動物比雌性動物對嘔吐毒素更敏感一些。豬長期攝入含有嘔吐毒素的飼料，會損壞其腸道，導致豬只出現(xiàn)拒食、嘔吐等癥狀。這主要是由于嘔吐毒素中毒會使豬的腦和中樞神經系統(tǒng)受到損傷，引起腦中5-羥色胺水平的升高，使豬只表現(xiàn)拒食和嘔吐[16]。嘔吐毒素主要是通過抑制細胞內蛋白質的合成和DNA的表達來對細胞產生毒性[17]。

T-2毒素是鐮刀菌產生的單端孢霉烯族A組化合物毒素中的一種，是單端孢霉烯族毒素中毒性最強的。T-2毒素主要危害動物的免疫系統(tǒng)和造血系統(tǒng)，可抑制動物體的免疫系統(tǒng)，損傷骨髓和脾臟等造血器官。T-2毒素通過作用于轉鐵蛋白及血紅素的合成過程來抑制血細胞的分化；此外，T-2毒素還通過改變細胞內與物質和能量代謝相關基因和蛋白的表達水平，來介導其對造血系統(tǒng)的毒性。T-2毒素還可以刺激動物機體，使機體內活性氧自由基水平上升或下調抗氧化物質，破壞機體內氧化與抗氧化系統(tǒng)的平衡，使機體出現(xiàn)氧化應激反應，導致細胞的凋亡或壞死[18]。

赭曲霉毒素A是赭曲霉毒素中毒性最強的，其主要在動物的血液、腎和肝臟組織內發(fā)生蓄積。赭曲霉毒素A可以通過膽汁循環(huán)，經腸道重吸收后再次進入體循環(huán)，同時它還可以在腎臟的近端小管和遠端小管被重新吸收，這一過程會促使赭曲霉毒素A在動物體不同組織內進行重新分布，加重對機體的損害程度。赭曲霉毒素A對多種動物具有腎毒性，可以引起動物腎臟組織損傷。研究表明，赭曲霉毒素A可以降低小鼠體內抗氧化物酶的活性，引起腎組織出現(xiàn)氧化應激，使腎組織出現(xiàn)損傷和病變[19]。赭曲霉毒素A是吸收相對較快而消除緩慢的蓄積性毒素，主要隨尿液、糞便及乳汁排出體外。

伏馬菌素是主要由串珠鐮刀菌產生的水溶性霉菌毒素[20]。目前已經發(fā)現(xiàn)11種伏馬菌素，其中毒性較大的是伏馬菌素B族類，其中伏馬菌素B1又是伏馬菌素B族中的主要組成成分，在引起動物伏馬菌素中毒過程中起主要作用。伏馬菌素神經毒性的顯著表現(xiàn)是可以引發(fā)馬腦白質軟化癥，這種病是一種對馬屬動物具有高度致死性的中毒癥；伏馬菌素的肺毒性主要表現(xiàn)在可引起豬的肺水腫綜合征。給豬喂食伏馬菌素會使其出現(xiàn)全身動脈低血壓、動脈和混合靜脈缺氧、代謝性酸中毒等病狀。在亞急性毒性試驗中，豬的亞急性毒性表現(xiàn)為肝結節(jié)性增生和遠側食道黏膜增生斑[21]。此外，在所有的動物實驗中，伏馬菌素對肝臟和腎臟均有損傷作用[22]。試驗表明，伏馬菌素作為神經鞘脂類生物合成的抑制劑，可能是通過影響鞘脂類的代謝或功能來發(fā)揮毒性作用的[14]。

3 霉菌毒素的預防及解決措施

霉菌毒素不僅會對動物機體產生一系列毒害作用，干擾營養(yǎng)物質的吸收，降低飼料轉化率，而且部分霉菌毒素還會蓄積到畜產品中，威脅食品安全和人類健康。預防飼料及其原料中霉菌毒素的產生以及有效去除霉菌毒素的污染已經成為亟待解決的問題。

“病到難除，防勝于治”，所以預防飼料及其原料發(fā)生霉變非常重要。影響飼料霉變的主要因素有濕度、溫度、pH值和營養(yǎng)因子等。如果能有效控制這些條件，即可有效地防止飼料及原料霉變。大多有害的產毒霉菌都屬于中溫型微生物，并且多適于潮濕環(huán)境，當產毒霉菌所處環(huán)境溫度有利于其產生霉菌毒素且飼料及飼料原料中水分含量也較高時，會加速霉菌的繁殖和產毒?？刂骑暳霞霸现械乃质亲詈啽阋仔械念A防霉菌措施。農作物收獲后應迅速將其干燥，水分宜控制在14%以下；餅粕類、麥類及糠麩類原料的水分宜控制在13%以下；魚粉、骨粉、肉粉及肉骨粉等水分宜保持在12%以下；在飼料加工過程中，顆粒料水分含量應控制在12.5%以下，并在低溫干燥的環(huán)境中儲存[2]。霉菌對pH值的適應范圍較廣，但其分泌毒素所需的pH值范圍較窄，多數(shù)霉菌毒素是在酸性pH值范圍內產生的，而飼料的pH值恰巧在偏酸性范圍，這也給飼料中霉菌產生毒素創(chuàng)造了條件[23]。飼料中的各種營養(yǎng)因子如糖、蛋白質以及微量元素等對霉菌毒素的產生也有一定的促進作用[24]。

在實際生產過程中，由于季節(jié)或區(qū)域差異，高溫、高濕、多雨或一些不可抗力的自然因素如干旱、天氣驟變、蟲害、鼠害等導致作物和飼料中出現(xiàn)霉菌毒素的污染較難預防。被霉菌毒素污染的作物和飼料必須進行脫毒處理，以防造成健康危害和經濟損失。因此，對霉菌毒素污染的解決和處理措施就顯得非常必要。目前，常用的霉菌毒素處理措施主要有物理脫毒、化學脫毒、生物脫毒以及其他脫毒法等。

物理脫毒方法包括混合稀釋法、曝曬法、蒸煮法、水洗法、剔除法、輻射法和吸附法等。吸附脫毒法操作簡單、處理量大、成本相對較低，是目前較為成熟的脫毒方法，但是其具有吸附飼料中營養(yǎng)成分和只能有效吸附具有特定結構的霉菌毒素的弊端。霉菌毒素是一大類具有不同功能團的復雜有機化合物,不同的霉菌毒素具有完全不同的理化性質。霉菌毒素大致可分成3類結構：⑴具有剛性共面苯環(huán)結構的毒素，如黃曲霉毒素；⑵具有部分共面結構的毒素，如玉米赤霉烯酮和赭曲霉毒素；⑶沒有共面的倍半萜烯結構的毒素，如T-2毒素和嘔吐毒素。其中，第1類毒素最容易被吸附；第2類較容易被吸附；第3類較難被吸附。霉菌毒素這一結構特性對酵母細胞壁提取物類和無機硅鋁酸鹽類的吸附劑都存在著制約性[5]。

化學脫毒主要有酸、堿處理、氧化劑或其他化學物質處理法等。化學脫毒主要是通過破壞毒素的化學結構，使其毒性基團失活，轉化為低毒或無毒的物質，來達到脫毒的目的[25]。對輕微霉變的飼料原料可使用1.5% NaOH或草木灰水浸泡處理；向霉變的豬飼料中添加5%的生石灰，可以降解飼料中96%～99%的毒素[12]。將霉菌毒素污染的玉米原料在80℃下，用10%的過氧化氫處理16小時，可以降解83.9%的玉米赤霉烯酮毒素[26]。黃曲霉毒素B1在酸性條件下比較穩(wěn)定，但是在堿性條件下易被破壞而失去毒性[27]?；瘜W脫毒法不適用于處理大量霉菌毒素污染的飼料及原料，并且處理后容易對飼料及原料造成二次污染，降低飼料的營養(yǎng)品質及適口性。

生物脫毒法是利用微生物進行脫毒。人們從20世紀60年代開始嘗試以生物方法進行霉菌毒素的脫毒研究，其脫毒機制包括微生物菌體對毒素的吸附以及微生物對毒素的代謝降解過程，而這種生物代謝降解過程目前已經成為人們研究的焦點。這些微生物菌株包括細菌（桿菌和球菌）、霉菌和酵母菌等[25]。根據(jù)微生物對霉菌毒素代謝降解所得產物的不同，將這一過程分為轉化和降解。如少數(shù)乳桿菌和明串珠菌可以將玉米赤霉烯酮轉化為其衍生物α-zearalenol，而試驗證明α-zearalenol的雌激素樣毒性為玉米赤霉烯酮的10～20倍，我們將這一過程稱之為轉化而非降解；匍枝根霉、酵母和部分絲狀真菌可將玉米赤霉烯酮轉化為自身的兩種衍生物α-zearalenol和β-zearalenol，由于 β-zearalenol雌激素樣活性顯著低于玉米赤霉烯酮，因此認為微生物將玉米赤霉烯酮轉化為β-zearalenol是解毒過程。毛孢子菌屬嗜霉菌毒素菌株將玉米赤霉烯酮降解成無雌激素樣毒性的二氧化碳或無熒光和無紫外吸收的代謝物以及粉紅螺旋聚孢霉菌株將玉米赤霉烯酮降解為無任何雌激素樣活性的1-（3,5-二羥基）-10'-羥基-1'反式-十一碳烯-6'-酮都屬于解毒過程[28]。

其他脫毒方法如向飼料或飼料原料中添加植物源性、維生素、微量元素以及抗氧化、解毒和抑菌類物質等。蘆薈苷可以作為T-2毒素的毒性拮抗劑[18]。原花青素對玉米赤霉烯酮中毒小鼠肝臟及腎臟氧化損傷具有一定的保護作用[29]。牛至、玫瑰草和香茅精油等具有廣譜抑菌作用的植物精油能夠顯著抑制禾谷鐮刀菌的生長，降低玉米赤霉烯酮的產生[30]。維生素A、維生素C、維生素E、硒、胡蘿卜素等可以有效緩解霉菌毒素對細胞的毒害作用。據(jù)報道硒、維生素E和維生素C作為抗氧化劑，可保護脾和大腦免受T-2毒素和嘔吐毒素導致的細胞膜變壞[12]。此外，飼料中使用丙酸/丙酸鹽與雙乙酸鈉配合使用，可很好地抑制霉菌、芽孢桿菌以及革蘭氏陰性桿菌的繁殖，降低霉菌毒素的產生[31-33]。

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S816.3

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：1673-4645(2017)08-0057-05

2017-06-14

茍愛軍（1976-），獸醫(yī)師，主要從事豬病防控工作，E-mail：1347304026@qq.com