饲料和饲料原料中霉菌毒素的污染现状及降解技术

苟爱军张召雷陈忠广

（1甘肃省甘谷县畜牧兽医局，甘肃天水 741200；2北京海正兴潮生物技术有限公司，北京 102600）

饲料和饲料原料中霉菌毒素的污染现状及降解技术

苟爱军1张召雷2陈忠广2

（1甘肃省甘谷县畜牧兽医局，甘肃天水 741200；2北京海正兴潮生物技术有限公司，北京 102600）

霉菌毒素的污染不仅对饲料的安全、营养和适口性带来严重的负面影响，同时对动物和人类的机体健康也构成了极大威胁。针对当前霉菌毒素广泛存在并严重影响畜牧业的健康快速发展的情况，本文从霉菌毒素污染的现状、霉菌毒素对动物体的危害及作用机理、霉菌毒素的预防和降解措施等方面进行了阐述。

霉菌毒素；饲料；饲料原料；污染；降解

霉菌毒素是霉菌在田间和（或）仓储期间于谷物（饲料）上生长繁殖过程中产生的有毒代谢产物。饲料和饲料原料中霉菌和霉菌毒素的种类繁多，目前已确认能分泌毒素的霉菌有200多种，霉菌毒素有300多种[1]，其中对动物和人类危害最大、最常见的霉菌毒素主要是由4大类霉菌属产生的，如青霉菌属主要分泌赭曲霉毒素、桔霉素等；曲霉菌属主要分泌黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、杂色曲霉毒素等；镰刀菌属主要分泌玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、伏马菌素、T-2毒素以及蛇形毒素等；麦角菌属主要分泌麦角毒素等[2]。按照霉菌毒素产生的环境和阶段又可以将霉菌毒素分为田间毒素（玉米赤霉烯酮、伏马菌素、T-2毒素和呕吐毒素等）和仓储毒素（黄曲霉毒素B1和赭曲霉毒素等）[3]。

霉菌毒素对饲料及饲料原料的污染与畜牧业生产过程中动物疾病和疫情的发生有密切关系，其引起的动物体急性或慢性中毒以及对生长发育、免疫系统、繁殖性能的危害，已经引起从业者的高度关注和重视，并促使人们不断寻找能够有效控制霉菌毒素危害的新途径和新方法。

1 饲料及饲料原料中霉菌毒素污染的现状

当前，随着人们对霉菌毒素于谷物和饲料等危害的日益重视以及贸易全球化、自由化的发展，霉菌毒素的限量标准和检测手段正在逐步建立和完善。在现有检测手段基础上不断发展的灵敏度和准确度更高的检测方法，也助推了霉菌毒素限量标准的制定和更新。霉菌毒素的检测主要有3个关键环节，分别是取样环节、制样环节和分析环节。检测结果误差主要受制于取样环节，其中88%的误差是由取样环节带来的，而制样和分析环节带来的结果误差之和仅占12%[4]。通过增大取样量和采用科学合理的取样方法可以提高检测结果的可信度。目前对饲料及饲料原料中霉菌毒素的检测可以通过薄层色谱法、免疫分析法、液相色谱法、气相色谱法、高效液相色谱-荧光法、高效液相色谱-质谱联用法、高效液相色谱-质谱-质谱联用法等进行[5]。薄层色谱法检测较繁琐，灵敏度和特异性不高，主要用于定性或半定量检测；酶联免疫法检测结果受试剂盒、试验温度和试验仪器灵敏度的影响较大，重复性较差，同时假阳性率偏高，只能作为霉菌毒素的快速初级筛查手段；而高效液相色谱及相关检测方法，重复性和准确度较好，能满足更高要求的检测工作[6]。

鉴于酶联免疫吸附法具有操作简单、特异性强、灵敏度高、无需昂贵仪器等优点，其已广泛应用于生物检测领域[7]。当前对饲料及饲料原料中霉菌毒素的快速检测多采用酶联免疫吸附法进行。黄俊恒等[8]2016年1—12月对全国20余省市收集的839份饲料及饲料原料通过酶联免疫法进行检测，主要对黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和呕吐毒素含量进行了测定，发现华北地区麸皮样品中呕吐毒素污染严重，平均含量为1 066.8 μg/kg，超标率达57.1%；玉米中呕吐毒素平均含量为777.2 μg/kg，超标率为28.9%；全价料中有个别样品出现黄曲霉毒素B1超标，污染较轻；饲料及饲料原料中玉米赤霉烯酮均无超标。华东地区呕吐毒素污染最为严重，玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1污染程度较轻。华南地区饲料及饲料原料样品中呕吐毒素污染较为严重，其次为玉米赤霉烯酮，黄曲霉毒素B1污染较轻。谢文梅等[4]2016年对来自全国部分地区共888份样品进行了霉菌毒素检测，发现饲料及饲料原料中黄曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮平均值都低于国家规定的最高限量标准，但是呕吐毒素平均值明显高于最高限量标准，污染较重。其中，小麦及其副产物中呕吐毒素污染最为严重，呕吐毒素平均值达到了2.704 mg/kg，明显高于2015年的平均值（1.46 mg/kg）。龚阿琼等[9]共收集了261份饲料及饲料原料样品，检测发现玉米副产物和DDGS类玉米原料中霉菌毒素污染依然较重，其中黄曲霉毒素B1含量超标率在下降，而玉米赤霉烯酮和呕吐毒素的超标率出现上升趋势。

从检测结果可以得出，霉菌毒素污染面很广，多种霉菌毒素共同存在现象很普遍。原料中霉菌毒素的污染较严重，饲料原料的污染将直接影响饲料中霉菌毒素的种类和含量，因此加大对饲料原料的监控和检测力度，对生产优质安全的饲料和后续制定解决措施和方案尤为重要。

2 霉菌毒素对畜禽的危害及作用机理

当前霉菌毒素的污染是一个全球性问题。据统计，全球每年大约有25%的谷物和饲料原料受到霉菌毒素的污染，其中有2%的谷物和饲料原料由于发生霉烂变质而不能被利用，造成了巨大的浪费[10]。

霉菌及其所产生的毒素不仅使饲料及饲料原料出现霉烂变质，降低了其营养价值和适口性，还会使畜禽出现急性或慢性中毒症状，导致畜禽出现采食量下降甚至拒食；扰乱畜禽的神经和内分泌系统；抑制免疫系统；破坏机体的抗氧化酶系统，造成组织细胞和器官的氧化损伤，导致细胞凋亡或坏死，引发一系列的不良反应[11]。霉菌毒素多以固体形式存在，其熔点高，耐高温、耐加工，化学性质稳定，不易分解，可以在饲料及原料中长期稳定存在。在养殖过程中，畜禽采食了霉菌毒素含量超标的饲料，会使畜禽出现各种不同的中毒症状，如采食量下降、拒食、呕吐、腹泻、精神萎顿、繁殖和生长性能下降、免疫力低下、易继发各种疾病、造成混合感染等。有些霉菌毒素还会蓄积和残留到畜禽的肉、蛋、奶等产品中，威胁着人类的食品安全[1]。

霉菌毒素对畜禽的危害程度与饲料中毒素的种类和含量以及畜禽自身的性别、品种、健康水平和生理阶段等因素具有一定的相关性。当前我国饲料及原料中对动物机体毒害作用较大的霉菌毒素主要有黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、T-2毒素、赭曲霉毒素A和伏马菌素B1等[12]。

黄曲霉毒素B1多见于花生、玉米等谷物原料中；玉米赤霉烯酮主要存在于小麦、玉米、大麦、大米及燕麦等谷物中；呕吐毒素多发现于小麦、大麦、玉米等谷物中；T-2毒素主要是由田间作物和仓储谷物中镰刀菌所产生；由曲霉和青霉菌属分泌的赭曲霉毒素存在于多种粮食作物、花生和蔬菜等农作物上，其中以赭曲霉毒素A的毒素含量最高、毒性最强、分布最广；伏马菌素主要存在于玉米及玉米相关制品中[5]。

霉菌毒素对畜禽的毒性作用机理可能是通过抑制细胞内机体所需蛋白质的合成和DNA的正常表达以及破坏机体的氧化与抗氧化系统平衡引起氧化应激，从而对细胞产生毒性，导致细胞出现凋亡或坏死。此外霉菌毒素还可以通过改变细胞内与能量和物质代谢相关的关键调节酶的含量和活性来发挥毒性作用。

不同霉菌毒素对动物机体的危害及机理也不尽相同。黄曲霉毒素B1是迄今发现的毒性最强的生物性毒素，黄曲霉毒素的靶器官主要是肝脏。黄曲霉毒素B1具有蓄积性，长期摄入低剂量的黄曲霉毒素B1会引起动物的慢性中毒，导致动物出现生长缓慢、饲料利用效率降低、生产性能下降[13]以及免疫力低下、疫苗免疫失败、易感性增强、容易出现复杂混合感染和疫病流行等[14]。若是动物采食含有高浓度黄曲霉毒素的饲料后，会伴有急性中毒表现，如食欲明显降低、口渴、便血、体重下降、发育停滞，严重的出现过度兴奋、抽搐等神经症状[15]。

玉米赤霉烯酮是具有雌激素样生物活性的毒素，主要在消化道前段被吸收，通过肝肠循环可延长其在胃肠道滞留的时间。玉米赤霉烯酮在动物体内无明显蓄积过程，主要通过粪便排出，少量部分可经乳汁排出。青年母猪对玉米赤霉烯酮最为敏感，可导致青年母猪出现外阴红肿、子宫内膜增厚、子宫增大、乳腺增生以及直肠和阴道的脱出；玉米赤霉烯酮可导致经产母猪生殖功能失调，延长断奶至再发情时间，并出现妊娠母猪的流产、死胎等情况；玉米赤霉烯酮可导致公猪血液睾丸酮浓度下降，睾丸发育不良，性欲降低，甚至死精、无精等影响精液质量的问题[6]。

呕吐毒素又称脱氧雪腐镰刀菌烯醇，属于单端孢霉烯族B组化合物中的一种。猪对呕吐毒素最为敏感，其次是啮齿类动物和禽类，最后是反刍动物，通常雄性动物比雌性动物对呕吐毒素更敏感一些。猪长期摄入含有呕吐毒素的饲料，会损坏其肠道，导致猪只出现拒食、呕吐等症状。这主要是由于呕吐毒素中毒会使猪的脑和中枢神经系统受到损伤，引起脑中5-羟色胺水平的升高，使猪只表现拒食和呕吐[16]。呕吐毒素主要是通过抑制细胞内蛋白质的合成和DNA的表达来对细胞产生毒性[17]。

T-2毒素是镰刀菌产生的单端孢霉烯族A组化合物毒素中的一种，是单端孢霉烯族毒素中毒性最强的。T-2毒素主要危害动物的免疫系统和造血系统，可抑制动物体的免疫系统，损伤骨髓和脾脏等造血器官。T-2毒素通过作用于转铁蛋白及血红素的合成过程来抑制血细胞的分化；此外，T-2毒素还通过改变细胞内与物质和能量代谢相关基因和蛋白的表达水平，来介导其对造血系统的毒性。T-2毒素还可以刺激动物机体，使机体内活性氧自由基水平上升或下调抗氧化物质，破坏机体内氧化与抗氧化系统的平衡，使机体出现氧化应激反应，导致细胞的凋亡或坏死[18]。

赭曲霉毒素A是赭曲霉毒素中毒性最强的，其主要在动物的血液、肾和肝脏组织内发生蓄积。赭曲霉毒素A可以通过胆汁循环，经肠道重吸收后再次进入体循环，同时它还可以在肾脏的近端小管和远端小管被重新吸收，这一过程会促使赭曲霉毒素A在动物体不同组织内进行重新分布，加重对机体的损害程度。赭曲霉毒素A对多种动物具有肾毒性，可以引起动物肾脏组织损伤。研究表明，赭曲霉毒素A可以降低小鼠体内抗氧化物酶的活性，引起肾组织出现氧化应激，使肾组织出现损伤和病变[19]。赭曲霉毒素A是吸收相对较快而消除缓慢的蓄积性毒素，主要随尿液、粪便及乳汁排出体外。

伏马菌素是主要由串珠镰刀菌产生的水溶性霉菌毒素[20]。目前已经发现11种伏马菌素，其中毒性较大的是伏马菌素B族类，其中伏马菌素B1又是伏马菌素B族中的主要组成成分，在引起动物伏马菌素中毒过程中起主要作用。伏马菌素神经毒性的显著表现是可以引发马脑白质软化症，这种病是一种对马属动物具有高度致死性的中毒症；伏马菌素的肺毒性主要表现在可引起猪的肺水肿综合征。给猪喂食伏马菌素会使其出现全身动脉低血压、动脉和混合静脉缺氧、代谢性酸中毒等病状。在亚急性毒性试验中，猪的亚急性毒性表现为肝结节性增生和远侧食道黏膜增生斑[21]。此外，在所有的动物实验中，伏马菌素对肝脏和肾脏均有损伤作用[22]。试验表明，伏马菌素作为神经鞘脂类生物合成的抑制剂，可能是通过影响鞘脂类的代谢或功能来发挥毒性作用的[14]。

3 霉菌毒素的预防及解决措施

霉菌毒素不仅会对动物机体产生一系列毒害作用，干扰营养物质的吸收，降低饲料转化率，而且部分霉菌毒素还会蓄积到畜产品中，威胁食品安全和人类健康。预防饲料及其原料中霉菌毒素的产生以及有效去除霉菌毒素的污染已经成为亟待解决的问题。

“病到难除，防胜于治”，所以预防饲料及其原料发生霉变非常重要。影响饲料霉变的主要因素有湿度、温度、pH值和营养因子等。如果能有效控制这些条件，即可有效地防止饲料及原料霉变。大多有害的产毒霉菌都属于中温型微生物，并且多适于潮湿环境，当产毒霉菌所处环境温度有利于其产生霉菌毒素且饲料及饲料原料中水分含量也较高时，会加速霉菌的繁殖和产毒。控制饲料及原料中的水分是最简便易行的预防霉菌措施。农作物收获后应迅速将其干燥，水分宜控制在14%以下；饼粕类、麦类及糠麸类原料的水分宜控制在13%以下；鱼粉、骨粉、肉粉及肉骨粉等水分宜保持在12%以下；在饲料加工过程中，颗粒料水分含量应控制在12.5%以下，并在低温干燥的环境中储存[2]。霉菌对pH值的适应范围较广，但其分泌毒素所需的pH值范围较窄，多数霉菌毒素是在酸性pH值范围内产生的，而饲料的pH值恰巧在偏酸性范围，这也给饲料中霉菌产生毒素创造了条件[23]。饲料中的各种营养因子如糖、蛋白质以及微量元素等对霉菌毒素的产生也有一定的促进作用[24]。

在实际生产过程中，由于季节或区域差异，高温、高湿、多雨或一些不可抗力的自然因素如干旱、天气骤变、虫害、鼠害等导致作物和饲料中出现霉菌毒素的污染较难预防。被霉菌毒素污染的作物和饲料必须进行脱毒处理，以防造成健康危害和经济损失。因此，对霉菌毒素污染的解决和处理措施就显得非常必要。目前，常用的霉菌毒素处理措施主要有物理脱毒、化学脱毒、生物脱毒以及其他脱毒法等。

物理脱毒方法包括混合稀释法、曝晒法、蒸煮法、水洗法、剔除法、辐射法和吸附法等。吸附脱毒法操作简单、处理量大、成本相对较低，是目前较为成熟的脱毒方法，但是其具有吸附饲料中营养成分和只能有效吸附具有特定结构的霉菌毒素的弊端。霉菌毒素是一大类具有不同功能团的复杂有机化合物,不同的霉菌毒素具有完全不同的理化性质。霉菌毒素大致可分成3类结构：⑴具有刚性共面苯环结构的毒素，如黄曲霉毒素；⑵具有部分共面结构的毒素，如玉米赤霉烯酮和赭曲霉毒素；⑶没有共面的倍半萜烯结构的毒素，如T-2毒素和呕吐毒素。其中，第1类毒素最容易被吸附；第2类较容易被吸附；第3类较难被吸附。霉菌毒素这一结构特性对酵母细胞壁提取物类和无机硅铝酸盐类的吸附剂都存在着制约性[5]。

化学脱毒主要有酸、碱处理、氧化剂或其他化学物质处理法等。化学脱毒主要是通过破坏毒素的化学结构，使其毒性基团失活，转化为低毒或无毒的物质，来达到脱毒的目的[25]。对轻微霉变的饲料原料可使用1.5% NaOH或草木灰水浸泡处理；向霉变的猪饲料中添加5%的生石灰，可以降解饲料中96%～99%的毒素[12]。将霉菌毒素污染的玉米原料在80℃下，用10%的过氧化氢处理16小时，可以降解83.9%的玉米赤霉烯酮毒素[26]。黄曲霉毒素B1在酸性条件下比较稳定，但是在碱性条件下易被破坏而失去毒性[27]。化学脱毒法不适用于处理大量霉菌毒素污染的饲料及原料，并且处理后容易对饲料及原料造成二次污染，降低饲料的营养品质及适口性。

生物脱毒法是利用微生物进行脱毒。人们从20世纪60年代开始尝试以生物方法进行霉菌毒素的脱毒研究，其脱毒机制包括微生物菌体对毒素的吸附以及微生物对毒素的代谢降解过程，而这种生物代谢降解过程目前已经成为人们研究的焦点。这些微生物菌株包括细菌（杆菌和球菌）、霉菌和酵母菌等[25]。根据微生物对霉菌毒素代谢降解所得产物的不同，将这一过程分为转化和降解。如少数乳杆菌和明串珠菌可以将玉米赤霉烯酮转化为其衍生物α-zearalenol，而试验证明α-zearalenol的雌激素样毒性为玉米赤霉烯酮的10～20倍，我们将这一过程称之为转化而非降解；匍枝根霉、酵母和部分丝状真菌可将玉米赤霉烯酮转化为自身的两种衍生物α-zearalenol和β-zearalenol，由于 β-zearalenol雌激素样活性显著低于玉米赤霉烯酮，因此认为微生物将玉米赤霉烯酮转化为β-zearalenol是解毒过程。毛孢子菌属嗜霉菌毒素菌株将玉米赤霉烯酮降解成无雌激素样毒性的二氧化碳或无荧光和无紫外吸收的代谢物以及粉红螺旋聚孢霉菌株将玉米赤霉烯酮降解为无任何雌激素样活性的1-（3,5-二羟基）-10'-羟基-1'反式-十一碳烯-6'-酮都属于解毒过程[28]。

其他脱毒方法如向饲料或饲料原料中添加植物源性、维生素、微量元素以及抗氧化、解毒和抑菌类物质等。芦荟苷可以作为T-2毒素的毒性拮抗剂[18]。原花青素对玉米赤霉烯酮中毒小鼠肝脏及肾脏氧化损伤具有一定的保护作用[29]。牛至、玫瑰草和香茅精油等具有广谱抑菌作用的植物精油能够显著抑制禾谷镰刀菌的生长，降低玉米赤霉烯酮的产生[30]。维生素A、维生素C、维生素E、硒、胡萝卜素等可以有效缓解霉菌毒素对细胞的毒害作用。据报道硒、维生素E和维生素C作为抗氧化剂，可保护脾和大脑免受T-2毒素和呕吐毒素导致的细胞膜变坏[12]。此外，饲料中使用丙酸/丙酸盐与双乙酸钠配合使用，可很好地抑制霉菌、芽孢杆菌以及革兰氏阴性杆菌的繁殖，降低霉菌毒素的产生[31-33]。

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：1673-4645(2017)08-0057-05

2017-06-14

苟爱军（1976-），兽医师，主要从事猪病防控工作，E-mail：1347304026@qq.com