■尹清強(qiáng) 常 娟 王 平 王利軍 王曉敏 劉超齊

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河南鄭州 450046）

由于作物生長(zhǎng)過(guò)程中的氣候條件無(wú)法人為控制，因而霉菌生長(zhǎng)及谷物中多種霉菌毒素的產(chǎn)生無(wú)法避免。通過(guò)調(diào)控谷物或飼料在收獲、干燥、運(yùn)輸、貯藏、加工過(guò)程中的環(huán)境條件及加入防霉劑可以控制霉菌的生長(zhǎng)和繁殖，減少霉菌毒素的產(chǎn)生，但對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的霉菌毒素，只能通過(guò)在飼料中加入一些霉菌毒素吸附劑或生物降解劑，來(lái)消除或緩解霉菌毒素對(duì)畜禽的危害。當(dāng)前，對(duì)于多種霉菌毒素的疊加毒性和危害研究不多，而且國(guó)內(nèi)外又缺乏多種霉菌毒素共存時(shí)的限量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致多種霉菌毒素的危害常被人忽視。本文從多種霉菌毒素的產(chǎn)生和危害及防控技術(shù)方面進(jìn)行闡述，為飼料安全生產(chǎn)和畜禽健康養(yǎng)殖提供參考素材。

1 霉菌毒素的產(chǎn)生與危害

霉菌毒素是青霉屬、曲霉屬和鐮刀菌屬等真菌在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的有毒次級(jí)代謝產(chǎn)物[1]。當(dāng)谷物、飼料原料和配合料在潮濕和適宜的溫度下，霉菌就會(huì)大量快速生長(zhǎng)和繁殖，并可能產(chǎn)生霉菌毒素。目前大約有100 多種真菌產(chǎn)生300 多種霉菌毒素[2]。霉菌毒素廣泛存在于農(nóng)產(chǎn)品、飼料原料和動(dòng)物飼糧中，給食品工業(yè)、飼料工業(yè)和畜牧業(yè)及人類健康帶來(lái)了重大危害，并造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[3]。

據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，全球每年大約有25%的谷物不同程度地被霉菌毒素污染[2]，每年超過(guò)5 000萬(wàn)噸的糧食不能食用，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1 400 億美元[4]?！吨袊?guó)糧食發(fā)展報(bào)告》指出，我國(guó)谷物霉菌毒素陽(yáng)性率在90%以上，每年約2 100萬(wàn)噸谷物（約占糧食總產(chǎn)量的4.2%）受霉菌毒素的污染嚴(yán)重，每年直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)240億元，間接損失高達(dá)1 000億元以上，遠(yuǎn)超世界的平均水平[4]。我國(guó)谷物霉菌毒素超標(biāo)率高的原因主要有兩個(gè)：一是我國(guó)環(huán)境和氣候適宜，很適合霉菌的生長(zhǎng)和繁殖；二是谷物的干燥、運(yùn)輸、貯藏和加工技術(shù)不規(guī)范所致。

在動(dòng)物飼料中常見且危害較大的霉菌毒素主要有黃曲霉毒素B1（Aflatoxin B1，AFB1）、玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEA）、嘔吐毒素（Deoxynivalenol，DON），而且三者共存的概率較高，具有疊加毒性，其危害也更大[5-7]。這也是為什么在臨床上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)單一不超標(biāo)的霉菌毒素?zé)o中毒癥狀，而兩種不超標(biāo)的霉菌毒素同時(shí)存在時(shí)卻表現(xiàn)出明顯中毒癥狀的原因。動(dòng)物在采食含有不同劑量霉菌毒素的日糧時(shí)，將表現(xiàn)為生產(chǎn)性能和飼料利用率降低、免疫抑制、組織器官病變和損傷、繁殖障礙等，霉菌毒素還具有致癌、致突變和致畸性，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致動(dòng)物死亡[8-9]。另外，飼料霉變后其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受損，甚至完全失去飼用價(jià)值[10]。霉菌毒素在畜產(chǎn)品中的殘留，可通過(guò)食物鏈危及人類健康[11]。

Rodrigues等[12]對(duì)來(lái)自美洲、歐洲、亞洲的7 049份飼料原料（玉米、豆粕、小麥、DGGS）和全價(jià)飼料進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AFB1、ZEA、DON、伏馬毒素（FB）、赭曲霉毒素（OTA）的陽(yáng)性檢出率分別為33%、45%、59%、64%、28%，其中81%的樣品至少含有一種霉菌毒素。Streit等[13]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，72%的飼料樣品至少被一種霉菌毒素污染，38%的飼料樣品被多種霉菌毒素污染。我國(guó)霉菌毒素的污染也比較嚴(yán)重，2018年飼料和原料中霉菌毒素污染情況調(diào)查結(jié)果顯示，全國(guó)約99%的飼料和原料不同程度地受到霉菌毒素污染，其中超過(guò)85%的飼料和原料受到兩種或兩種以上的霉菌毒素污染。Ma 等[14]從國(guó)內(nèi)眾多地區(qū)收集玉米樣品，其中有92%以上的樣品同時(shí)檢測(cè)到AFB1、ZEA、和DON這三種毒素。多種霉菌毒素共存比例高的原因主要有兩個(gè)：一是，一種霉菌可能會(huì)產(chǎn)生多種毒素，例如：黃曲霉會(huì)產(chǎn)生黃曲霉毒素、赭曲霉毒素和桔霉素，禾谷鐮孢菌會(huì)產(chǎn)生玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素；二是，不同地區(qū)、不同環(huán)境、不同飼料受霉菌毒素污染的種類和嚴(yán)重程度不同，當(dāng)利用來(lái)自不同地區(qū)和不同飼料原料來(lái)配制畜禽飼糧時(shí)，導(dǎo)致多種霉菌毒素的污染不可避免。

霉菌毒素間的聯(lián)合毒性是非常復(fù)雜的，它與霉菌毒素的種類、劑量、宿主和作用時(shí)間等多種因素有關(guān)，主要有協(xié)同效應(yīng)、加性效應(yīng)、拮抗效應(yīng)等。當(dāng)多種霉菌毒素同時(shí)存在時(shí)，其毒性作用多為協(xié)同或累加作用[15-16]。利用AFB1、DON、伏馬毒素B1（FB1）聯(lián)合ZEA對(duì)小鼠的聯(lián)合攻毒發(fā)現(xiàn)，AFB1和DON 聯(lián)合作用能顯著提高血清中ALT和AST兩種轉(zhuǎn)氨酶的活性；ZEA與AFB1、FB1兩者都存在交互效應(yīng)，ZEA在一定程度上能緩解AFB1產(chǎn)生的肝毒性，減弱FB1導(dǎo)致的脾臟增重；ZEA與DON 不僅能協(xié)同提高血清中雌二醇含量，還能協(xié)同提高炎性因子Caspase-3基因的表達(dá)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡[17]。DON和ZEA聯(lián)合作用小鼠巨噬細(xì)胞后，導(dǎo)致細(xì)胞代謝異常，加重了對(duì)細(xì)胞磷酸戊糖途徑的毒性，DON 可能具有抑制ZEA 的類雌激素作用[18]。Huang等[15]以體外培養(yǎng)的豬腸上皮IPEC-J2 細(xì)胞為研究對(duì)象，測(cè)定AFB1和ZEA的單獨(dú)毒性和聯(lián)合毒性，結(jié)果表明AFB1 和ZEA 以劑量依賴效應(yīng)顯著降低細(xì)胞活力。一般而言，霉菌毒素的聯(lián)合作用是濃度依賴性的，隨著霉菌毒素濃度的升高，其疊加毒性也隨之增強(qiáng)。因此，在研究霉菌毒素對(duì)動(dòng)物毒性和生產(chǎn)性能的影響，以及制定飼料安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮多種霉菌毒素共存時(shí)對(duì)動(dòng)物的聯(lián)合毒性，而不是僅考慮單一霉菌毒素的危害作用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)食品、糧食和飼料中霉菌毒素限量標(biāo)準(zhǔn)的制定僅限于一種霉菌毒素；但實(shí)際情況是，未超標(biāo)的兩種以上霉菌毒素并存時(shí)的疊加毒性甚至?xí)^(guò)一種超標(biāo)的霉菌毒素的毒性，這一點(diǎn)在生產(chǎn)中往往被忽視，廣大生產(chǎn)者必須要引起重視。

2 霉菌毒素的防控技術(shù)

飼料中霉菌毒素的來(lái)源主要有兩個(gè)方面：①作物生長(zhǎng)過(guò)程中由霉菌污染所導(dǎo)致的谷物內(nèi)霉菌毒素含量升高；由于氣候條件無(wú)法人為控制，因而對(duì)于這些已經(jīng)產(chǎn)生的霉菌毒素只能通過(guò)生物降解或物理吸附的方法來(lái)進(jìn)行解毒和脫毒。②在谷物的收獲、干燥、運(yùn)輸、貯藏和加工過(guò)程，由于操作不規(guī)范導(dǎo)致霉菌生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生霉菌毒素；在此環(huán)節(jié)，可以通過(guò)制定良好的操作技術(shù)規(guī)范來(lái)進(jìn)行人工防控，例如：選擇少雨的時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行谷物收割；利用自然干燥和人工干燥相結(jié)合的方法快速烘干，使谷物中水分控制在12%以下；在潮濕的地區(qū)或谷物中水分高的情況下，可在其中加入一定量的丙酸及其鹽類等防霉劑，降低霉菌的生長(zhǎng)和繁殖及霉菌毒素的產(chǎn)生；飼料原料和成品的貯藏要具備良好的通風(fēng)和干燥條件；飼料在制粒過(guò)程中，要控制蒸汽用量及干燥時(shí)間，避免顆粒料中水分過(guò)高；當(dāng)然在此流程中由霉菌生長(zhǎng)所產(chǎn)生的霉菌毒素，同樣也只能依靠霉菌毒素降解劑或吸附劑來(lái)消除其危害。

因此，飼料中霉菌毒素的防控主要從兩個(gè)方面著手：一是，環(huán)境條件的控制、良好的操作規(guī)范及有效的防霉劑使用，抑制霉菌的生長(zhǎng)及霉菌毒素的產(chǎn)生；二是，對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的霉菌毒素通過(guò)生物降解劑和物理吸附劑的使用，達(dá)到解毒和脫毒目的，消除或緩解霉菌毒素對(duì)動(dòng)物的危害。根據(jù)前人的報(bào)道，霉菌毒素的脫毒方法需要滿足以下幾點(diǎn)[19-21]：①技術(shù)上操作方便、成本低；②抑制或破壞真菌孢子或菌絲的生長(zhǎng)和繁殖；③不能破壞飼料的營(yíng)養(yǎng)成分和適口性；④有效地去除或破壞霉菌毒素結(jié)構(gòu)使其失活；⑤不產(chǎn)生有毒、有害及致癌的成分。下面對(duì)飼料霉變的預(yù)防及脫毒和解毒技術(shù)進(jìn)行綜合分析，為飼料安全生產(chǎn)及健康養(yǎng)殖服務(wù)。

2.1 飼料的防霉變技術(shù)

對(duì)于潮濕地區(qū)的飼料或含水量大于12%的飼料，為了防止霉變的發(fā)生可在飼料中加入0.1%～0.15%的丙酸鹽類或復(fù)合有機(jī)酸（丙酸、乙酸和苯甲酸），可有效地抑制霉菌的生長(zhǎng)及霉菌毒素的產(chǎn)生[22]。另?yè)?jù)報(bào)道，植物精油也是谷物儲(chǔ)存過(guò)程中的天然防霉劑，具有安全、天然和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。王利敏等[23]研究了復(fù)合植物精油防霉劑（肉桂醛∶檸檬醛∶丁香酚∶薄荷醇=3∶3∶2∶2）對(duì)玉米中霉菌生長(zhǎng)的控制效果，發(fā)現(xiàn)精油對(duì)黃曲霉和禾谷鐮刀菌的抑制率分別達(dá)到82.6%和100%。由于植物精油的應(yīng)用成本較高，所以目前丙酸或丙酸鹽類仍然是飼料行業(yè)首選的飼料防霉劑。當(dāng)然，陰涼、通風(fēng)和干燥的環(huán)境條件是防控霉菌生長(zhǎng)和霉菌毒素產(chǎn)生的最經(jīng)濟(jì)和最有效的手段。

2.2 飼料中霉菌毒素的脫毒和解毒技術(shù)

對(duì)于飼料中已經(jīng)產(chǎn)生的霉菌毒素，只有通過(guò)脫毒和解毒技術(shù)來(lái)消除霉菌毒素對(duì)動(dòng)物的危害。飼料中霉菌毒素的脫毒和解毒技術(shù)主要包括物理、化學(xué)和生物學(xué)方法。

2.2.1 物理法

主要包括物理吸附、紫外線照射、熱處理、顆粒粉碎、密度篩分、水洗、萃取、機(jī)械分離等處理方式。其中物理吸附法是比較常用的方法，吸附劑包括硅鋁酸鹽類、蒙脫石、膨潤(rùn)土、活性炭、消膽胺（一種季銨陰離子交換樹脂）等。目前常用的是蒙脫石和膨潤(rùn)土等物理吸附劑，此法使用成本較低，但存在一些問(wèn)題。例如，物理吸附劑對(duì)AFB1的體外吸附效果還可以，不過(guò)由于受到吸附劑品質(zhì)及環(huán)境條件的影響，其偏差較大，最好的AFB1 吸附率可以達(dá)到90%，最差的只有20%；但物理吸附劑對(duì)ZEA 和DON 的吸附效果較差，吸附率只有10%～38%。另外，吸附劑還存在兩個(gè)嚴(yán)重弊端：一是，解吸附現(xiàn)象，即霉菌毒素被吸附劑吸附后，受到胃腸道環(huán)境的影響，霉菌毒素從吸附劑中解離出來(lái)，重新對(duì)動(dòng)物造成危害，反芻動(dòng)物尤為嚴(yán)重；二是，吸附劑除吸附霉菌毒素外，還吸附維生素、礦物元素和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，吸附率達(dá)到45%左右，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏。鑒于物理吸附劑存在的上述缺點(diǎn)，霉菌毒素物理脫毒法在生產(chǎn)中逐步被淘汰。

2.2.2 化學(xué)法

化學(xué)脫毒法主要是通過(guò)酸堿溶液或其他化合物分解霉菌毒素，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)。化學(xué)脫毒法使用的試劑主要有亞硫酸鈉、硫酸氫鈉、氫氧化鈉和氨等。陳冉[24]研究發(fā)現(xiàn)，被黃曲霉毒素污染的花生在通氣方式下，臭氧濃度為6 mg/L、花生水分含量在5%時(shí)，處理時(shí)間為30 min，花生中黃曲霉毒素的總量和AFB1脫毒率分別達(dá)到了65.88%和65.9%?；瘜W(xué)方法雖然能降低毒素含量，但處理成本高，同時(shí)也使谷物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失，并且化學(xué)殘留物還會(huì)對(duì)人畜造成危害。不僅如此，霉菌毒素經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后有可能引入新的未知毒素，對(duì)人畜造成二次危害。歐盟委員會(huì)禁止使用化學(xué)方法去除飼料及食品原料中霉菌毒素。因而，霉菌毒素的化學(xué)脫毒法在生產(chǎn)中幾乎無(wú)人采用。

2.2.3 生物法

大量的研究證實(shí)，生物脫毒法是最有效的方法，主要包括微生物降解和酶解兩種。微生物對(duì)霉菌毒素的解毒機(jī)理包括發(fā)生在菌體內(nèi)的生化反應(yīng)、代謝物（酶等）的分解作用以及菌體對(duì)毒素的吸附作用等[25-27]。霉菌毒素的生物解毒和脫毒法主要包括微生物降解和酶解兩種，具有特異性強(qiáng)、安全、高效、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前消除霉菌毒素危害最有效的方法。一般而言，一種微生物或一種酶可能會(huì)針對(duì)某一種霉菌毒素具有良好的降解作用，要想得到對(duì)多種霉菌毒素都具有良好的降解作用，就需要多種菌、多種酶或多種菌與多種酶的配合。

許多研究發(fā)現(xiàn)，微生物包括細(xì)菌、酵母菌、真菌和放線菌等都能降解食品和飼料中的霉菌毒素。降解霉菌毒素所選用的微生物，主要是國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的允許添加到飼料中的益生菌，益生菌發(fā)酵或產(chǎn)生一些特殊的物質(zhì)可以打破毒素的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為低毒或者無(wú)毒物質(zhì)。Shetty 等[28]篩選到兩株釀酒酵母菌，能夠吸附36%以上的AFB1，并提出起吸附作用的是其細(xì)胞壁上的碳水化合物或甘露聚糖。劉暢[29]篩選出了一株對(duì)AFB1 吸附率高達(dá)81.16%的釀酒酵母。鄭文秀等[30]將酪丁酸梭菌菌株連續(xù)馴化培養(yǎng)50代后對(duì)ZEA的吸附率可達(dá)98.5%。趙雪芹等[31]選擇米曲霉、遲緩芽孢桿菌等6 種益生菌來(lái)降解ZEA 和DON，結(jié)果表明遲緩芽孢桿菌對(duì)DON 降解率達(dá)到79.59%，對(duì)ZEA 降解率達(dá)到46.93%，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)ZEA 的降解產(chǎn)物的毒性都低于DON。另?yè)?jù)報(bào)道，厭氧優(yōu)桿菌屬細(xì)菌BBSH797和諾卡氏細(xì)菌WSN05-2可有效地降低DON 毒 性[32-33]。Repecdkiene 等[34]用 四 種 不 同 酵 母 菌降解小麥面粉和配合料中黃曲霉毒素、嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮，結(jié)果表明四種酵母菌皆能夠降解AFB1、ZEA 和DON。朱新貴等[35]將枯草芽孢桿菌、乳酸菌、醋酸菌與黃曲霉毒素液體培養(yǎng)60 h后，三種微生物對(duì)AFB1的降解率皆在80%以上。

降解霉菌毒素所選用的酶制劑有多種類型，Khatibi 等[36]將3-O-乙?；D(zhuǎn)移酶基因片段克隆到酵母菌中，發(fā)現(xiàn)可有效地降低燃料乙醇發(fā)酵副產(chǎn)物中DON 含量。胡常英等[37]在小雞飼糧或飲用水中加入葡萄糖氧化酶后，其存活率明顯升高，無(wú)其他不良現(xiàn)象。Das 等[38]研究證明了過(guò)氧化氫酶能夠降解AFB1并且其降解率與酶量有關(guān)。王會(huì)娟等[39]篩選到了兩株降解黃曲霉毒素的漆酶菌株。Liu等[40]和左振宇等[41]從Armillariella tabescens中分離出可以降解AFB1毒性的黃曲霉毒素降解酶，并擴(kuò)增出AFB1 降解酶基因并最終在酵母菌中得到表達(dá)。Teniola 等[42]報(bào)道從Rhodo?coccus erythropolis和Mycobacterium fluoranthenivorans的發(fā)酵液及細(xì)胞中提取的胞內(nèi)酶均具有較高的降解黃曲霉毒素的能力。Igawa 等[43]尋找到控制產(chǎn)生脫毒作用的ZEA內(nèi)酯水解酶基因（zhd101），并在植物中表達(dá)了該基因，這樣在作物收獲前就可以限制ZEA的產(chǎn)生，可以從根本上解決霉菌毒素的污染問(wèn)題，是未來(lái)作物育種的研究方向。

圍繞單一及多種霉菌毒素的生物降解，本研究室也進(jìn)行了大量的研究，證明利用多種益生菌組合，與植物提取物或與來(lái)自真菌分泌的霉菌毒素降解酶配伍，可有效地同步降解多種霉菌毒素，并證明霉菌毒素的生物降解產(chǎn)物無(wú)細(xì)胞毒性，降低了霉菌毒素對(duì)畜禽的危害[15-16，25，44-50]。

由于飼料中霉菌毒素的污染不可避免，所以大家普遍關(guān)注霉菌毒素脫毒劑和解毒劑的研究與應(yīng)用，造成產(chǎn)品種類繁多、質(zhì)量參差不齊。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外在這方面還沒有制定相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這就需要用戶慎重選擇。除利用霉菌毒素檢測(cè)試劑盒，對(duì)霉菌毒素體外降解進(jìn)行快速檢測(cè)外，重點(diǎn)要觀察霉菌毒素脫毒劑和解毒劑對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的促進(jìn)作用及健康的保護(hù)作用。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于霉菌毒素生物降解的實(shí)驗(yàn)室研究較多，其產(chǎn)業(yè)化還受到微生物及霉菌毒素降解酶的品種、特性、功能、配伍和生產(chǎn)工藝等條件的限制，需要深入研究。另外，霉菌毒素生物降解的中間產(chǎn)物及終產(chǎn)物的毒性有待于進(jìn)一步的分析，為霉菌毒素生物降解劑的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，霉菌毒素的生物降解將會(huì)在飼料工業(yè)中發(fā)揮更重要的作用，為畜禽健康養(yǎng)殖提供安全和有效的解決方法。