饲料微生物脱毒技术的研究进展与再认识

杨立杰，姜淑贞

（山东农业大学动物科技学院，山东　泰安　271018）

饲料微生物脱毒技术的研究进展与再认识

杨立杰，姜淑贞

（山东农业大学动物科技学院，山东泰安271018）

霉菌毒素严重威胁着畜禽和人类的安全，并在畜禽饲料和人类食品中普遍存在。为了更系统地了解饲料中霉菌毒素的微生物脱毒机制，文章着重对近几年国内外微生物脱毒技术的研究现状进行综述，旨在希望人们对微生物脱毒技术的作用机制有更进一步的认识，并为实现绿色环保的畜产品生产提供参考。

霉菌毒素；微生物；降解脱毒；复合脱毒

霉菌毒素的污染在饲料及饲料原料加工过程中普遍存在。世界粮农组织调查报告显示，全球每年受到霉菌毒素污染的作物约占25%。就亚太地区每年生产饲料1.6亿t计算，按25%比例推算，受到霉菌毒素污染的就有4 000万t，可造成直接经济损失达100亿美元［1］。而我国大部分地区，尤其是气候潮湿的长江以南，饲料及多种农作物加工产品受霉菌毒素污染严重。因此，重新认识并积极探索霉菌毒素的脱毒技术研究就成为了畜牧工作者今后工作的重中之重。

1　霉菌毒素的危害

霉菌毒素对畜牧业的威胁主要体现在2个方面：首先，霉菌污染畜禽饲料发生霉变产生毒素，从而使饲料适口性及其营养价值大打折扣；另一方面，饲料霉变产生的霉菌毒素，会导致畜禽机体中毒、畸形甚至癌变。

尽管研究者们提出了多种物理、化学脱毒方法，但考虑到脱毒成本及脱毒过程产生的抗营养因子等副产物，故真正能够应用于生产的更是少之又少。目前使用最广泛的吸附剂脱毒法能够最大程度地除去大部分毒素的毒性，但是吸附剂会携带大量毒素排放到环境中，对我们赖以生存的家园造成严重的污染。于是，高效环保、成本低廉脱毒技术的研究已是迫在眉睫，微生物脱毒技术应运而生。

2　微生物脱毒

霉菌毒素的微生物降解，是指通过特异性筛选某类微生物或酶类，在其次级代谢产物或分泌的降解酶参与下，完成对霉菌毒素毒性基团破坏并产生无毒降解产物的过程；其特异性强、安全高效率的特点，诠释着生物解毒的新方向［2］。

2.1酵母脱毒

人们对酵母脱毒的研究要追溯到20世纪80年代。最初，研究者尝试采用被玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEA）污染的玉米发酵产生酒精，检测结果表明酒精中并没有出现ZEA，由此人们逐渐翻开了酵母脱毒的新篇章。研究结果表明，酵母发酵被ZEA污染的玉米，毒素检出量为原始毒素含量的1/10；另有报道显示，以赭曲霉毒素A（Ochratoxin A，OTA）和伏马菌素（Fumonisin，FUM）B1、B23种毒素为基质，添加酵母菌株进行发酵8 d，3种毒素检出量分别为之前的87 %、72 %和83 %［3］。尽管研究证实酵母发酵能够使毒素降解，但目前对其脱毒的具体机制尚不十分明确。研究表明，酵母细胞壁脱毒能力要明显强于酵母全成分［4］，而酵母细胞壁的脱毒能力源自β-葡萄糖（β-glucose）、甘露聚糖（glucomannan）、糖蛋白（glycoprotein）等自身含有的功能性碳水化合物，酵母细胞壁脱毒主要起到吸附剂作用，并不能将毒素降解［5］，这与之前的实验报道并不吻合，推测酵母脱毒并不是单一的细胞壁作用，可能存在某种蛋白酶发挥作用。近期研究成果表明，β-葡聚糖可使酚氧化酶体系活化，进而将饲料中的霉菌毒素分解，起到毒素生物降解的效果。尽管酵母脱毒尚不能达到最理想的效果，但其潜在的巨大应用价值已经毋庸置疑。

2.2非产毒霉菌脱毒

现有研究结果表明，尽管部分霉菌在降解毒素过程中自身也伴随毒素的产生，但其高效、环保的毒素降解模式，让众多研究者对霉菌在微生物脱毒方面的应用潜力深信不疑，因而对非产毒霉菌脱毒机制的深入研究便成为了微生物脱毒工作的重中之重。研究者采用米曲霉、青霉、毛霉和根霉为优势菌群的20多种霉菌发酵某种豆制品的过程中，检测到黄曲霉毒素B1和G1在豆制品发酵的前4周显著增加［6］。值得注意的是，在随后进行的盐水浸泡发酵阶段，黄曲霉毒素水平被检测到迅速降低，实验进行到第3个月，研究者惊喜地发现，其中的黄曲霉毒素几乎完全被降解。推测在发酵实验后期，可能存在某种高效的霉菌毒素降解过程，这种脱毒过程一定是以自身不产生附加毒素为前提的高效环保的微生物脱毒机制。Varga等通过选取根霉属（Rhizopus）不同种的55个菌株进行研究发现，存在多个能够降解OTA、ZEA的菌株，其中某种菌株在16 d之内，对OTA降解率能达到95%以上［7］。

近几年来，非产毒霉菌对于生物脱毒所迸发出的巨大潜力，成为畜牧工作者关注的热点问题。尽管对毒素的特异脱毒菌株研究并不完善，但其高效环保的脱毒机制，预示其必将成为微生物脱毒研究的必由选择。

2.3细菌脱毒

Line等通过利用放射性同位素14C标记对黄杆菌属橙色黄杆菌（Flavobacterium aurantiacum）的研究表明，无论橙色黄杆菌具有生命活力与否，均可以在一定程度上完成对黄曲霉毒素的降解。由此推测其脱毒机制可能与酵母脱毒类似，一方面，细胞壁或细胞内的某种成分可能对黄曲霉毒素起到吸附作用；另一方面，可能橙色黄杆菌自身分泌的某种物质能与毒素发生化学反应，完成对黄曲霉毒素的降解。另有研究表明，金属微量元素的水平可能在一定程度影响黄杆菌对毒素的降解［8］，推测金属元素竞争性抑制细胞壁等成分对毒素的结合，或者金属微量元素水平影响了细菌的生命活性。当然，研究者对细菌脱毒的探索并不仅限于此，类似酵母、细菌等，利用多种脱毒方法结合完成毒素降解的复合脱毒思维已经逐渐成为了整个脱毒研究领域的最大热点。

3　小结展望

霉菌毒素的微生物脱毒技术，作为一种安全、高效且环保的毒素降解方法，近几年来受到大量研究者的广泛关注。霉菌毒素微生物脱毒研究任重而道远，尽管已经取得了丰硕的研究成果，但离实际生产应用仍有一定的距离，且微生物脱毒机制并不十分明确，仍有待进一步研究。

［1］ SWAMY H V L N，SMITH T K，MACDONALD E J，et al. Effects of feeding a blend of grains naturally contaminated with Fusarium mycotoxins on growth and immunological measurements of starter pigs， and the efficacy of a polymeric glucomannan mycotoxin adsorbent［J］.Journal of Animal Science，2003， 81（11）：2792-2803.

［2］ 计成.饲料中霉菌毒素生物降解的研究进展［J］.中国农业科学， 2012，45（1）：153-158.

［3］ ERDEI J，GULYAS E，BALOGH G， et al.Fermentation process for lipstatin and method of extracting lipstatin from a fermentation broth：US， US6844174［P］. 2005.

［4］ 陈峰，卢庆錾，梁晓翠.食品与饲料中霉菌毒素的微生物脱毒研究进展［J］. 饲料与畜牧：新饲料， 2009（11）：8-10.

［5］ ARAVIND K L，PATIL V S，DEVEGOWDA G，et al.Efficacy of esterified glucomannan to counteract mycotoxicosis in naturally contaminated feed on performance and serum biochemical and hematological parameters in broilers［J］. Poultry Science， 2003，82（4）：571-576.

［6］ 赵必迁，周安国.饲料中霉菌毒素的微生物脱毒研究进展［J］.广东饲料，2010（9）：29-31.

［7］ GHERBAWY Y，KESSELBOTH C，ELHARIRY H， et al.Molecular barcoding of microscopic fungi with emphasis on the mucoralean genera Mucor and Rhizopus［M］//Molecular identification of fungi.Springer Berlin Heidelberg， 2010： 213-250.

［8］ 龙淼，董双，任艳苗，等.三种主要霉菌毒素的危害与微生物脱毒研究进展［J］.动物医学进展，2014，35（4）：106-109.

2016-04-20）

杨立杰（1992-），男，硕士研究生，动物营养与饲料科学，E-mail：724832205@qq.com。

姜淑贞，副教授，硕士生导师，E-mail： shuzhen305@163.com。