霉菌毒素的危害及其吸附剂在饲料中的应用

东北农业大学动物营养研究所 苏斌朝 王连生 单安山＊ 白会新

霉菌毒素广泛存在于各种饲料及饲料原料中，是霉菌的次生代谢产物。目前已知的约有200种，在饲料卫生上比较重要的霉菌毒素就有：黄曲霉毒素、杂色曲霉毒素、赭曲霉毒素、单端孢霉毒素类（如T-2毒素、HT-2毒素）、玉米赤霉烯酮、丁烯酸内酯、豆类丝核菌素等（于炎湖，1996）。

霉菌毒素每年造成的损失数以亿计，严重危害着畜禽生产，已经成为饲料业亟须解决的问题之一。敖志刚（2008）的调查报告中指出，在其调查的全部225个样品中，黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、T22毒素、玉米赤霉烯酮、烟曲霉毒素和呕吐毒素的检出率分别为92.1%、95.1%、93.4%、91.2%、88.5%和99.1%。

1 常见霉菌毒素及其危害

1.1 黄曲霉毒素 黄曲霉毒素 （aflatoxin，AF）是一类主要由黄曲霉 （aspergillus flavus）和寄生曲（aspergillus parasiticus）真菌产生的次级代谢产物，具有极强的毒性。根据荧光颜色的不同，黄曲霉毒素分为黄曲霉毒素B1、B2（蓝色荧光），G1、G2（绿色荧光），其中以黄曲霉毒素 B1（AFB1）的毒性最强（Sumit等，2010）。不同物种、性别对AF的敏感性不同，通常雄性动物更易感（Maurice，2002）。AF的危害表现在多个方面：（1）降低动物的采食量和日增重，影响生产性能。研究表明，日粮中添加AFB1，肉鸡从第三周开始减少采食量，第五周开始体重降低（Jindal，1994）。（2）抑制免疫机能，增强动物对疾病的易感性。将巨噬细胞暴露在不同浓度黄曲霉毒素的环境下，发现了细胞的减少和损伤，并表现出剂量效应（Neldon，1992）。（3）致畸、致癌、致突变（戴玉瑞，2009）。 体外实验发现，AF为0.1～10000 ng/mL，可抑制猪淋巴细胞的合成（Pang 等，1994）。 （4）抑制核酸的合成，间接影响生物大分子的合成及发挥正常的生物学功能（冯建蕾，2005）。

1.2 呕吐毒素 呕吐毒素，又名脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON），是一种由镰刀菌属等产生的毒性代谢产物，属于单端孢霉烯族化合物。现已证实，包括禾谷镰刀菌、拟枝镰刀菌、梨孢镰刀菌等多种镰刀菌株以及头孢菌属、漆班菌属、木霉属等菌株都可产生该毒素 （Marasas等，1984）。研究表明，DON具有急慢性毒性作用，可引起猪食欲减退或废绝，呕吐，体重下降，流产，死胎和弱仔，抑制免疫机能和降低机体抵抗力（Swamy等，2002）；具有细胞毒性作用，产生翻译抑制作用，并且可以抑制蛋白质的合成 （James，2007）。此外，DON还具有免疫毒性，它既是一种免疫抑制剂，又是一种免疫促进剂，其作用与剂量有关 （鲍淑青，2007）。

1.3 玉米赤霉烯酮 玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEA）是由镰刀菌产生的一种类雌激素样真菌毒素。它最重要的毒害作用是产生生殖毒性，降低免疫力。研究表明，它具有很强的生殖毒性和致畸作用，能引起生殖器官变形和功能的改变，如引起母猪外阴阴道炎，降低胚胎存活率和胎儿初生重（Michel和 Jean，1994）。 此外，它还能刺激雌激素受体的转录，作为类固醇等的受体替代物干扰内分泌（Gremmels，2007）。 ZEA 已被证明具有基因毒性，曾导致体外培养的牛淋巴细胞DNA加和物的形成（Lioi等，2004）。同时，它还可能诱发肿瘤，而且也具有血液和免疫毒性方面影响，对人和动物的健康存在极大的危害（邓友田，2007）。

2 常用吸附剂及其吸附机理

吸附包括物理吸附和化学吸附两类，物理吸附的作用力是范德华力，吸附速度快、可逆、多层、无选择性；化学吸附有原子或分子的电子转移、交换，形成化学健，吸附热大、有选择性、不可逆、速度慢（周岩民，2009）。具有吸附作用的物质称为吸附剂，其特点为比表面积大、选择性吸附能力强、表面和孔结构适宜、不与介质发生化学反应等。饲料中常用的吸附剂有硅铝酸盐类吸附剂、酵母细胞壁及其提取物、活性炭等。

2.1 铝硅酸盐类 铝硅酸盐是粘土类霉菌毒素吸附剂的主要化学成分。因其具有不饱和负电荷及阳离子交换能力，故可以捕获、吸附和固定毒素，降低肠道对毒素的吸收，降低毒害作用（史莹华，2005）。可作为霉菌毒素吸附剂的粘土主要有沸石、蒙脱石、高岭土、硅藻土等 （卢永红等，2005）。齐德生（2002）指出，沸石和蒙脱石都具有巨大的比表面积和永久负电荷，有较大表面积且能产生较大的静电引力，使其具有巨大的吸附能力，易结合极性分子，如黄曲霉毒素，却不易吸收极性不强的呕吐毒素和玉米赤霉烯酮。普通铝硅酸盐在使用中常需要改造（因其吸附力低，尤其是膨润土和沸石）。此外，霉菌毒素的单一吸附特性、体内与体外试验不总是相关（Abdel等，2002）、结合毒素的稳定性不高及吸附营养物质或干扰其吸收等成为铝硅酸盐类吸附剂的主要缺陷。

2.2 酵母细胞壁及其提取物 近年来研究发现，酵母细胞壁及其提取物可以吸附霉菌毒素来提高动物健康。酵母细胞壁的重要提取物包括β-葡聚糖和蛋白质结合物（糖蛋白）以及甘露寡糖。其中，糖蛋白可以通过氢键和分子间作用结合霉菌毒素形成复合物，阻碍肠道的吸收；甘露寡糖可以通过螯合霉菌毒素起到保护作用。目前，研究较多的是葡甘露聚糖（glucomannan，GM），它是酿酒酵母细胞壁的活性提取物，呈现出多种和脂类物质不同的吸键、离子键、疏水键（Huwig 等，2001）。

2.3 活性炭 活性炭是一种具有高比表面积的多孔不溶性粉末状物质，其比表面积可达到500～3500 m2/g。活性炭的吸附作用完全是色散力，表面呈惰性，其对非极性有机物吸附性较强，能吸附霉菌毒素（齐德生，2002）。近年来的研究发现，活性炭的吸附作用具有非特异性，在吸附霉菌毒素时，也会吸附其他营养物质。

2.4 复合型霉菌毒素类 在生产实践中，霉菌产生的毒素通常为多种，而单一吸附剂对霉菌毒素的吸收表现为单一性。为了开发广谱霉菌毒素吸附剂，经过一定配比和特殊制作工艺制成的复合型霉菌毒素吸附剂逐步成为研究热点。如铝硅酸盐类吸附剂易吸附黄曲霉毒素，酵母细胞壁及其提取物易于吸附玉米赤霉烯酮及呕吐毒素，将铝硅酸盐类和酵母细胞壁提取物配合出复合型吸附剂可能有效地解决吸附剂广谱吸附的问题。复合型吸附剂的作用力往往是非常复杂的，依配制方法和材料而异。

3 常用吸附剂在饲料中的应用

3.1 铝硅酸盐类 李娟娟等（2010）发现，水合铝硅酸盐（HSCAS）在不同的酸碱环境中结合AFB1的速率和稳定性都非常好，可以显著降低AFB1对肉仔鸡的危害。齐德生（2004）研究表明，利用季铵盐改性蒙脱石对AFB1的吸附量最高达

682.4 μg/g，且不受赖氨酸浓度、温度及pH变化的影响，用三氯甲烷、甲醇、丙酮解吸时表现出高稳定性。夏枚生（2005）的试验表明，酸改性坡缕石较改性前对AFB1的吸收更为显著，有更好的去毒作用。近年来，纳米技术已被应用于对霉菌毒素的吸收。史莹华（2007）研究指出，黄曲霉毒素污染的饲粮中添加蒙脱石纳米复合物后饲喂猪后，显著降低了AFB1在猪体组织中的残留量，明显改善了试验猪的生长性能，减轻甚至消除了AFB1对动物生长性能和肝脏功能等的不良影响。各种改性铝硅酸盐在增强吸附霉菌毒素的效率和稳定性方面大都有较大的提高，但较少涉及单一吸附特性及对营养物质的吸附研究，吸附机制也还有待深入研究和探讨。

3.2 酵母细胞壁及其提取物 试验表明，葡甘露聚糖聚合物吸附剂对DON和ZEA具有一定的脱毒作用，对其他养分无显著副作用（Hernandez等，2009）。李华（2009）的研究指出，酯化葡甘露聚糖（EGM）能很好地吸附DON，减轻DON对小鼠的毒性损伤作用，在饲料中的最适添加剂量为0.10%。EGM可缓解AF、T–2、ZEA和DON对小鼠的毒害。常顺华（2010）认为，EGM可提高仔猪的日增重，降低料重比，扭转霉菌毒素对仔猪的过氧化损伤，在仔猪霉变饲料中的适宜添加剂量为0.2%。

3.3 活性炭 体外试验表明，活性炭对霉菌毒素有较好的吸附脱毒作用，然而在体内得不到验证。在吸附霉菌毒素的同时，其对饲料中的某些营养成分和药物也有吸附作用，如活性炭对土霉素有很强的吸附能力，从而降低了营养物质的吸收和药物的效价。此外，活性炭的吸附具有较强特异性。例如，在含有10 mmol/L AFB1的饲料中添加0.1%活性炭能够减少AFB1对肉鸡的影响（Dalvi和 Mccowav，1984）。 然而，Kubena 等（1999）研究发现，添加0.5%活性炭不能减轻仔鸡日粮中T-2毒素的毒性。近年来，活性炭在吸附霉菌毒素方面的研究较少，可能在付诸实际应用时存在上述局限性。

3.4 复合型霉菌毒素类 Monica（2007）的试验中，应用了酵母细胞壁、粘土和植物提取物的各种混合物及腐殖质、其他改性吸附剂对ZON和DON的体外吸附，结果表明，复合型吸附剂对ZON的吸附比腐殖质、酵母细胞壁显著；所有这些吸附剂对DON的吸附效果不很理想。徐雪梅（2008）研究了各种单一及按特殊比例配制的复合型吸附剂对AFB1、ZEA、DON的吸附规律和解吸情况。结果表明，pH为2.0时，以葡甘聚糖与膨润土复合物 （比例1∶1）对ZEA的吸附量最高，为1776 μg/g。pH为8.0时，葡甘聚糖与膨润土复合物（比例 2∶1）对 AFB1的吸附量最高，为 217.39 μg/g。两种pH条件下，葡甘聚糖与膨润土复合物（比例 1∶1）对 AFB1、ZEA 的吸附率超过了单一吸附剂，解析率也较低，对DON的吸附不如AF、ZEA显著。试验产生的不同效果可能与动物及日粮因素有关，与复合型吸附剂中各吸附剂的种类和配比可能也有关。关于复合型吸附剂的吸附实验缺乏系统的研究，需要更多的研究。

4 小结

研究表明，霉菌毒素可以通过吸附作用得到缓解或有效的消除。目前，其他技术手段还不成熟或者有其局限性，吸附作用因其方便、高效、易于广泛应用等的特点而具有较强的优势。当前存在的问题，主要表现在吸附的低效性、单一吸附剂不能广谱吸收各类霉菌毒素、吸附效果的不稳定性、高效的吸附剂商品还不多等等，对于吸附机制等深层次的问题一直没有得到很好的解释，部分研究尚停留在假设和猜想方面。

因此，需要研制更多高效稳定的吸附剂并付诸应用。目前任何单一吸附剂都不能很好的解决霉菌毒素广谱吸附的问题，根据霉菌毒素的分布和种类，选取优势的吸附剂进行合理的改造和配伍将是未来研究的方向。此外，还需要通过深层次的吸附机理研究，确定各类吸附剂及霉菌毒素间的吸附原理以促进更多更好吸附剂的开发。

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