霉菌毒素的危害及脫霉方法綜述

霉菌是菌絲體比較發(fā)達(dá)而又沒有較大實(shí)體的一部分真菌的俗稱，凡是在基質(zhì)上長成棉絮狀、絨毛狀或蜘蛛網(wǎng)狀菌絲體的真菌，統(tǒng)稱為霉菌，霉菌對畜禽和人類是有害的 。霉菌毒素是真菌在代謝飼料和飼料原料等營養(yǎng)物質(zhì)過程中產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物 。次生代謝產(chǎn)物是微生物在次級代謝過程中產(chǎn)生的產(chǎn)物。次級代謝產(chǎn)物大多是分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的化合物。根據(jù)其作用，可將其分為抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等類型。霉菌毒素主要由曲霉菌、鐮刀菌和麥角菌產(chǎn)生 。20世紀(jì)60年代初，科學(xué)家們首次將飼料中的霉菌毒素與動(dòng)物的生產(chǎn)性能和健康問題聯(lián)系起來考慮。通常，一種霉菌毒素能產(chǎn)生一種或多種次生代謝產(chǎn)物，而同種霉菌毒素又可由不同的霉菌產(chǎn)生，但不是所有霉菌次生代謝產(chǎn)物都是有毒的 。在飼料中常見的對動(dòng)物健康和養(yǎng)殖業(yè)造成嚴(yán)重?fù)p害的毒素有：黃曲霉毒素(AF)、玉米赤霉烯酮(ZEN)、赭曲霉毒素(OT)、單端孢霉烯族化合物以及伏馬菌素(fumonisin)等 。
1 霉菌毒素的產(chǎn)生條件
1.1 溫度 大多數(shù)對飼料有害的產(chǎn)毒霉菌都屬于中溫型微生物，生長溫度為4～60℃ 。產(chǎn)毒霉菌并非在所有適于生長的溫度條件下都能產(chǎn)生毒素，如黃曲霉毒素的產(chǎn)生溫度為l1～ 37 ℃ ，當(dāng)溫度為37℃是只產(chǎn)生黃曲霉毒素B1。
1.2 濕度 相對于細(xì)菌而言，霉菌對濕度的要求較低，它們可在很低濕度環(huán)境中生長。一般而言，濕度越低，飼料中常見的產(chǎn)毒菌生長越慢。如黃曲霉毒素生成的最低相對濕度為83％ ，而黃曲霉生長的最低相對濕度為80％(30℃ 時(shí))。當(dāng)溫度、pH值、營養(yǎng)因子等條件較差時(shí)，毒素的產(chǎn)生對相對濕度的要求更高。
1.3 pH值 霉菌能在較廣泛的pH值范圍生長，但毒素產(chǎn)生所需的pH值范圍則相對較窄，多數(shù)霉菌毒素在酸性pH值范圍產(chǎn)生，而這正是飼料pH值的一般范圍。與濕度一樣，產(chǎn)生毒素所需的pH值范圍也受到了營養(yǎng)因子等環(huán)境因素的影響。
1.4 營養(yǎng)因子 霉菌生長基質(zhì)中的各種營養(yǎng)因子可對霉菌的生長和毒素的產(chǎn)生造成一定影響。如含糖量較高或蛋白質(zhì)含量較高的基質(zhì)較適于黃曲霉毒素的產(chǎn)生，1％～3％ 的食鹽對黃曲霉毒素的產(chǎn)生具有促進(jìn)作用。飼料中的各種微量元素也對毒素的生成有一定的影響。
1.5 飼料水分含量 以谷實(shí)類飼料為例，飼料水分含量為17％ ～18％時(shí)是霉菌繁殖與產(chǎn)毒的最適宜條件 。但霉菌種類不同，其最適繁殖與產(chǎn)毒的水分含量要求也有差異，如赭曲霉為16％以上，黃曲霉與多種青霉為17％ ，其他霉菌為20％ 以上。放置環(huán)境的相對濕度影響飼料的水分含量。在一定環(huán)境濕度下存放飼料時(shí)，飼料的水分逐漸達(dá)到平衡，這時(shí)的水分成為平衡水分。同一環(huán)境濕度條件下，米、麥類的平衡水分為14％ ，大豆為11％ ，而在這種情況下霉菌和細(xì)菌
都不能繁殖和產(chǎn)毒。
1.6 水分活度(Aw)值 雖然水分含量是霉菌增殖的重要因素，但起作用的并非飼料的總水分含量，而是飼料的水分活性Aw值，即飼料中水分的蒸汽壓與同一溫度下純水的蒸汽壓之比，數(shù)值上相當(dāng)于環(huán)境相對濕度的1％ 。飼料的Aw值越小，越不利于霉菌增殖。米、麥、豆類的Aw值為≤于0．7， Aw為0．7以下時(shí)，一般霉菌均不能繁殖 。
2 霉菌毒素具有互作效應(yīng)
霉菌毒素污染情況的惡化和范圍擴(kuò)大，以及飼料中存在多種霉菌毒素的情況主要?dú)w結(jié)于農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的全球化和飼料谷物運(yùn)輸?shù)娜�球化。由于來源于世界不同地區(qū)谷物和其他飼料原料在全球范圍內(nèi)的大量運(yùn)輸，因此使得最終的配合飼料中含有多種霉菌毒素。飼料原料中的黃曲霉毒素水平也許很低，但如果原料中含有同等低水平的另一種霉菌毒素，這種互作效應(yīng)比只含有一種高水平的黃曲霉毒素更糟糕 �；プ餍�應(yīng)是指兩種或兩種以上的霉菌毒素同時(shí)存在于飼料中時(shí)，這些霉菌毒素對動(dòng)物毒性反映所表現(xiàn)出的相互關(guān)系�？煞譃榧有孕�應(yīng)、亞加性效應(yīng)、協(xié)同效應(yīng)、增效效應(yīng)和頡頏效應(yīng)。其中，加性效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)在鐮刀菌屬的毒素間最為常見，發(fā)生得最為嚴(yán)重。研究顯示，與飼喂純化的霉菌毒素相比，飼喂自然污染霉菌毒素的飼料產(chǎn)生的中毒癥狀更為嚴(yán)重。研究表明，在黃曲霉毒素和T2毒素同時(shí)存在于日糧時(shí)，二者表現(xiàn)出加性效應(yīng) 。
3 霉菌及霉菌毒素的危害
3.1 霉菌及霉菌毒素對飼料品質(zhì)的影響
3.1.1 產(chǎn)生毒素污染飼料及飼料原料。霉菌毒素是某些霉菌在基質(zhì)(飼料)生長繁殖過程中產(chǎn)生的有毒次生代謝產(chǎn)物，飼料原料收割后，往往從外界污染一些霉菌。然而，若有霉菌毒素存在，一般是以微量污染物的形式存在于飼料中，其濃度范圍以每克中含有多少納克到多少微克計(jì) 。
3.1.2 直接破壞飼料內(nèi)的養(yǎng)分。據(jù)報(bào)道，導(dǎo)致飼料霉變的孢霉菌是一種腐生微生物 。該微生物能產(chǎn)生多種酶，將飼料成分分解，并吸收其營養(yǎng)，破壞飼料內(nèi)的養(yǎng)分，使飼料營養(yǎng)物質(zhì)含量降低，飼用價(jià)值下降，發(fā)霉嚴(yán)重的飼用價(jià)值下降為零。在通常情況下，谷粒籽實(shí)整粒貯存，成分變化較少，但經(jīng)粉碎后，霉菌則易侵入。霉菌增殖后，可導(dǎo)致飼料脂肪和熱能及飼料中氨基酸、維生素和礦物質(zhì)下降，同時(shí)也可能出現(xiàn)蛋白質(zhì)消化率降低等現(xiàn)象。
3.1.3 降低飼料的適口性。霉菌在飼料中生長繁殖產(chǎn)生的酶、飼料自身所含的酶及其他因素的共同作用所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可使飼料的感官性質(zhì)惡化，如散發(fā)出難聞的霉味、油哈味，飼料顏色異常，粘稠污穢、結(jié)塊等，導(dǎo)致飼料適口性差，動(dòng)物采食量下降，甚至拒絕采食。
3.2 霉菌及霉菌毒素對動(dòng)物生長的影響
3.2.1 降低采食量，影響動(dòng)物生長性能。
據(jù)報(bào)道，經(jīng)常飼喂霉變飼料的動(dòng)物往往增重減少，飼料轉(zhuǎn)化不良，生長性能降低。這不僅是由于霉變飼料營養(yǎng)成分降低，動(dòng)物采食量減少，而且還因?yàn)槊棺冿暳现型�往含有霉菌毒素。有證據(jù)表明 ，黃曲霉毒素和鐮孢毒素產(chǎn)生的多種毒素(如T2和DON等)可使許多商品飼養(yǎng)的動(dòng)物體重減輕，飼料效率變差，健康狀況下降。如：用被霉菌毒素污染的飼料飼喂生長豬，可使豬的日增重、飼料轉(zhuǎn)化率降低；仔雞采食含有霉菌毒素的飼料后引起拒食。此外，大量研究還表明，飼料中霉菌毒素污染，作為奶牛的一個(gè)應(yīng)激因子，可減緩奶牛的生長速度，降低產(chǎn)奶量，影響奶牛的生產(chǎn)性能。
3.2.2 繁殖機(jī)能受損。
雖然有許多因素可引起動(dòng)物繁殖障礙，但人們一般首先考慮的是傳染性因素和授精技術(shù)問題，而忽視一些明顯的具有潛在破壞性的因素，其中之一便是飼料中的霉菌毒素。由于飼料中霉菌毒素會(huì)引起卵巢機(jī)能性障礙，導(dǎo)致卵巢發(fā)育不良和激素分泌紊亂，引起后備母豬不發(fā)情、發(fā)情不明顯或?qū)遗洳辉?。如玉米赤霉烯酮與雌激素受體結(jié)合對繁殖性能發(fā)揮雌激素樣的作用，主要侵害畜禽的生殖器官而導(dǎo)致繁殖性能遭到損害。據(jù)報(bào)道，初情期前后備母豬日糧1～3 mg／kg濃度的玉米赤霉烯酮，臨床反應(yīng)為發(fā)情，外陰陰道炎；未懷孕母豬和后備母豬日糧3～10 mg／kg濃度的玉米赤霉烯酮，臨床反應(yīng)為黃體滯留、不發(fā)情、假孕；妊娠母豬日糧大于30 mg／kg濃度的玉米赤霉烯酮，臨床反應(yīng)為交配后飼喂1～3周出現(xiàn)早期胚胎死亡 。據(jù)報(bào)道，飼料霉菌毒素引起的繁殖障礙，可使母豬在配種后18～30 d出現(xiàn)不同程度的流產(chǎn)，后備母豬屢配不孕。
3.2.3 抑制動(dòng)物免疫系統(tǒng)。
某些霉菌毒素可抑制單核細(xì)胞的吞噬作用及補(bǔ)體的產(chǎn)生，從而使動(dòng)物易患感染性疾病，如黃曲霉毒素能損害與單核細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān)的細(xì)胞因子及單核細(xì)胞所需要的補(bǔ)體血清因子，抑制單核細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)與吞噬能力。黃曲霉毒素B1是被研究得最多的霉菌毒素。它對各種動(dòng)物的免疫應(yīng)答反應(yīng)均產(chǎn)生抑制作用。已經(jīng)證明，當(dāng)日糧中黃曲霉毒素的濃度達(dá)到0.5 mg／kg時(shí)，禽類體內(nèi)補(bǔ)體的活性減弱。赫曲霉毒素A可抑制動(dòng)物免疫性能，造成體液免疫和細(xì)胞免疫抑制障礙；單端孢霉毒素則是一類強(qiáng)有力的免疫抑制劑，能影響動(dòng)物的免疫細(xì)胞，降低免疫應(yīng)答能力。另外，應(yīng)激、疫苗接種及管理、營養(yǎng)、高密度飼養(yǎng)、疾病干擾等因素均會(huì)導(dǎo)致畜禽對霉菌毒素的抵抗力降低，使得低于危害標(biāo)準(zhǔn)的毒素量也會(huì)給養(yǎng)殖者帶來較大損失 。
4 霉菌毒素的脫毒方法
最理想的脫毒方法應(yīng)是盡量減少霉菌毒素的產(chǎn)生，如在谷物成熟后，低水分含量時(shí)進(jìn)行收割，低溫干燥條件下貯存。但在高溫、高濕的季節(jié)和地區(qū)要做到這一點(diǎn)是很困難的，而且一些自然災(zāi)害(如蟲害、鼠害等)也是無法避免的，因此霉菌毒素對谷物和飼料的污染是不可避免的，必須對被污染的飼料進(jìn)行脫毒處理，以降低對動(dòng)物的危害。目前，對霉菌毒素脫毒處理主要有：機(jī)械脫毒、生物脫毒、化學(xué)脫毒及物理脫毒等方法 。
4.1 機(jī)械脫毒 所謂機(jī)械脫毒是指用人工或機(jī)械的方法，將谷物和飼料中的發(fā)霉顆粒剔除，或通過機(jī)械的碾軋除去毒素含量較高的外皮而降低毒素的含量。機(jī)械脫毒主要利用霉菌毒素在谷物和飼料中的分布特點(diǎn)而進(jìn)行，該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且效力低下，在現(xiàn)代化規(guī)模生產(chǎn)中很少應(yīng)用。
4.2 生物脫毒 生物脫毒主要有酶解法和微生物發(fā)酵法。酶解法主要是選用某些酶，利用其降解或破壞毒素。但這類方法由于霉菌毒素種類較多，要求酶系復(fù)雜并完整，另外由于酶不耐熱而在飼料加工過程中易失活，且成本較高，也難以在實(shí)際生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用。采用微生物發(fā)酵除去霉菌毒素的報(bào)道較多，如將黃曲霉毒素B1發(fā)酵轉(zhuǎn)化為無毒或低毒產(chǎn)物，但這種轉(zhuǎn)化通常較緩慢，且不完全。至于能否在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮作用還需進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
4.3 化學(xué)脫毒 某些毒素可被單乙胺氫氧化鈣、臭氧以及氨水降解。特別是氨化作用對黃曲霉毒素的降解作用較明顯，但這種方法對其他毒素的作用效果較差，同時(shí)可能因氨在飼料中的殘留而影響動(dòng)物的健康。因此，化學(xué)降解法的主要缺點(diǎn)是各種化學(xué)物質(zhì)只能對某種毒素有效而不能降解其他毒素。另外，這些化學(xué)物質(zhì)在飼料中的高殘留問題無法有效而經(jīng)濟(jì)地去除，易對動(dòng)物帶來不利影響。
4.4 物理脫毒 物理脫毒法主要有吸附法、水洗法、剔除法、脫胚去毒法、溶劑提取法、輻射法等。物理方法主要是通過在飼料或谷物中添加各種吸附劑，降低霉菌毒素在胃腸道__的吸收，即在飼料中添加可以吸附霉菌毒素的物質(zhì)，使毒素在經(jīng)過動(dòng)物腸道時(shí)不被動(dòng)物所吸收，直接排出動(dòng)物體外。
4.5 其他脫毒方法 據(jù)報(bào)道，在飼料中添加益生素(如芽胞桿菌、乳酸菌、雙歧桿菌等)可保持腸道菌群平衡，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力，緩解霉菌毒素對機(jī)體形成的危害，減少由于飼料霉變造成的損失。另外，采用營養(yǎng)措施，飼料添加劑的添加，
如抗氧化劑、含硫氨基酸、維生素及微量元素等都能有效地降低霉菌毒素對動(dòng)物的危害。
4.6 小結(jié)與討論
(1)有多種物理、化學(xué)和生物方法可用來降解或吸附飼料中的霉菌毒素，從而防止毒素對飼養(yǎng)動(dòng)物的傷害，但大多數(shù)方法無法在生產(chǎn)中大量、有效并低成本地實(shí)現(xiàn)。物理脫毒中的吸附脫毒法是目前飼料市場上較為成熟且較為可行的一種霉菌毒素脫毒方法。目前，用于物理吸附的物質(zhì)主要是硅鋁酸鹽類吸附劑。天然硅鋁酸鹽類(如沸石、蒙脫石、硅藻土、高嶺土等)由于具有較大的比表面積和離子吸附能力，對霉菌毒素有一定選擇性吸附而引起研究者的興趣，但天然硅鋁酸鹽礦物吸附力小，效率低，占飼料容量大且對某些營養(yǎng)物質(zhì)有一定的吸附，因而不能直接添加于飼料中。對天然硅鋁酸鹽表面基團(tuán)或電荷分布進(jìn)行適當(dāng)改性，可使新形成的物質(zhì)獲得新的理化特征，從而可改善對霉菌毒素的選擇性吸附。如沸石表面帶負(fù)電荷，用高相對分子量的四級胺(如八癸基二甲基芐胺)置換礦物表面的部分天然正離子(Na 、K 、Ca 、Mg等)可改善沸石表面的疏水性能。經(jīng)過改性的有機(jī)化沸石保留了對黃曲霉毒素和麥角堿的高吸附力，同時(shí)對玉米赤霉烯酮、赫曲霉毒素、嘔吐毒素的吸附能力也大為改善。[FS:PAGE]
(2)除硅鋁酸鹽類以外，新的霉菌毒素吸附劑的研究也取得了一定進(jìn)展。消膽胺(Cholestyramine)是一種陰離子交換樹脂，一般用于腸道中吸附膽汁酸降低低密度脂蛋白和膽固醇。Avantaggiato等采用動(dòng)物體外胃腸模型進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，消膽胺可使小腸對玉米赤霉烯酮的吸附率從32％下降到16％。交聯(lián)聚乙烯基吡咯烷酮(PVPP)是一種不溶性高分子極性多孔性兩性化合物，體外試驗(yàn)結(jié)果表明，它可以吸附0.3 mg／g玉米赤霉烯酮。酵母細(xì)胞壁的特殊結(jié)構(gòu)對霉菌毒素也有一定的吸附能力，細(xì)胞壁上有多糖、蛋白質(zhì)和脂類，這些物質(zhì)對毒素的吸附通過氫鍵、離子鍵和疏水鍵等作用力而實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，酵母細(xì)胞壁可吸附2.7 mg／g玉米赤霉烯酮，且這種吸附可在10 min內(nèi)達(dá)到平衡。
(3)由于不同霉菌毒素分子有不同的理化性質(zhì)，從現(xiàn)有的研究來看，任何一種單一的吸附劑都不能將所有的霉菌毒素吸附，但通過將不同類型的吸附劑進(jìn)行適當(dāng)配比或?qū)ξ�附劑進(jìn)行適當(dāng)改性是未來研究的可行方向。

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