李燕
(山东益生畜牧兽医科学研究院,山东 烟台 264000)
霉菌毒素对家禽的危害及控制措施
李燕
(山东益生畜牧兽医科学研究院,山东 烟台 264000)
饲料和原料的霉菌毒素污染问题是当前养禽业所面临的重要问题,多种霉菌毒素影响家禽健康和生产性能。本文介绍了我国霉菌毒素污染概况,综述了主要霉菌毒素的种类以及对家禽的危害,同时总结了霉菌毒素污染的控制措施以及常见吸附剂对霉菌毒素的脱毒效果,旨在帮助饲料企业和畜禽生产者积极应对霉菌毒素污染问题。
霉菌毒素;家禽;危害;控制措施
霉菌毒素是霉菌生长过程中产生的具有毒性的次级代谢产物,大多数饲料原料都比较适合霉菌的生长,无论是在作物收货前、收获时或是在谷物储存和饲料加工过程中,只要条件适宜,都会生长霉菌和产生毒素。目前为止已鉴定的霉菌毒素将近500种,主要有黄曲霉毒素(AF)、玉米赤霉烯酮(ZEN)、单端孢霉烯族毒素(TS)、赭曲霉毒素(OT)、烟曲霉毒素和麦角生物碱6大类[1]。
家禽对霉菌毒素敏感,多种霉菌毒素对家禽都存在毒害作用。霉菌毒素的负面影响与毒素的性质、浓度、饲喂时间、家禽的日龄、营养状况以及应激因素有关。普通的霉菌毒素对所有家禽内脏器官均有特异性病理影响,引起最常见的症状和损害,包括粘膜的损害、真皮和跗关节损害、法氏囊萎缩、肝脏和肾脏脂肪浸润、胆管增生等。临床症状有食欲减退、口腔、肌胃、肠道溃疡、蛋壳变薄、受精率和孵化率下降、羽毛蓬松、生长抑制、饲料报酬下降、免疫抑制、青肿、腹泻和软骨病等。因此,霉菌毒素是影响家禽生产力和产品质量的重要因素之一,控制霉菌毒素的污染非常关键。
调查表明中国88%、84%、77%和60%的玉米样品分别含有T-2毒素、黄曲霉毒素、烟曲霉毒素和赭曲霉毒素A[2]。所有的玉米样品都含有玉米赤霉烯酮和呕吐毒素,90%以上的混合饲料样品都含有6种主要霉菌毒素。我国长江以南地区,春季梅雨,夏季高温多湿,饲料原料及配合饲料很容易受霉菌毒素污染。龚阿琼[3]等检测了2015年广西、福建、湖南、沈阳等地区的禽料中黄曲霉毒素B1(AFB1)和呕吐毒素(DON)的检出率均为 100%,最高含量分别达 到 43.6、4828.6μg/kg,AFB1和 ZEN的超标率分别为23.1%、7.7%,说明污染较为严重。由于全球饲料贸易的增加,霉菌毒素的分布已经不限于气候条件和地理位置而变得更加广泛。
2.1 黄曲霉毒素 黄曲霉毒素是主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的有毒的次级代谢产物。已发现B1、B2、Gl、G2、M1、M2等 18 种 结 构 衍 生 物 , 其 中AFB1是最常见和生物活性最强的一种,具有强致癌、高毒和高诱变的特性。
家禽黄曲霉毒素中毒的临床症状包括食欲减退、增重下降、产蛋量下降、内脏出血、胚胎中毒和对环境应激和病原微生物的抵抗力下降。组织病理学检查发现,家禽黄曲霉毒素中毒一般都出现脂肪肝、肝坏死和胆管增生。研究显示,细胞免疫系统(吞噬细胞功能)比体液免疫系统遭受饲料中黄曲霉毒素的不良影响更严重[4]。我国限定肉用仔鸡前期、雏鸡饲料中AFB1的最大允许含量为10μg/kg,肉用仔鸭后期、生长鸭和产蛋鸭配合饲料中AFB1的最大允许含量为15μg/kg,肉用仔鸡后期、生长鸡和产蛋鸡饲料中AFB1的最大允许含量为 20μg/kg。
2.2 玉米赤霉烯酮 ZEN是世界上污染范围最广的一种镰刀菌毒素,普遍存在于发霉的玉米、高粱和大麦等粮食作物及配合饲料中。ZEN具有类雌激素作用,可与子宫内雌激素受体不可逆结合,引发一系列拟雌激素效应,使畜禽体内生殖激素发生紊乱,进而影响动物生殖生理。ZEN中毒促进动物第二性征的发育,公雏鸡出现鸡冠发育过快;蛋鸡中毒的表现为鸡冠肿大、卵巢萎缩、产蛋率下降,出现腹水症;肉鸡表现为胫骨软骨发育不良。Streit等[5]收集2004~2011年世界范围内饲料原料和配合饲料样品13578份,检测表明ZEN检出率36%,最高含量高达26728μg/kg,远远超出了最高限量。我国《饲料卫生标准》对玉米、小麦等谷物及畜禽配合饲料中ZEN的最高含量限定为500μg/kg。
2.3 单端孢霉烯族毒素 TS主要是由镰孢菌等霉菌产生的有毒次级代谢产物,是霉菌毒素中第二大免疫抑制毒素,其毒性仅次于AF,它包括DON和T-2毒素等150种化合物。
DON靶器官主要是肾脏,引起呕吐、厌食、胃肠炎、腹泻、免疫抑制和血液病。研究显示:肉鸡对玉米中高浓度的DON(18mg/kg)有一定的耐受能力,生长速度和饲料转化率不受影响,但是血液和免疫学理化指标有变化;上述剂量的DON对产蛋鸡的产蛋量和蛋的品质没有影响;然而在种蛋的胚胎发育过程中,卵黄囊缩入腹腔的时间推迟、弱雏增多、发育性异常增加[6]。
T-2毒素主要影响家禽肝脏、肾脏、血液和淋巴细胞等正常生理功能,口腔溃疡是比较典型病变。给肉鸡饲喂含有2mg/kg T-2毒素的饲料,5~7d后就能看到口腔溃疡。我国《饲料卫生标准》对玉米、大麦、小麦等谷物及家禽配合饲料中DON和T-2毒素的限量均为1mg/kg。
2.4 烟曲霉毒素 烟曲霉毒素由串珠镰刀菌产生,目前已经分离出了6种不同的烟曲霉毒素(Al、A2、B1、B2、B3和 B4),其中烟曲霉毒素 B1最常见。 给肉鸡饲喂50mg/kg的烟曲霉毒素B1,增重和新城疫抗体滴度均下降,心脏的相对重量提高。烟曲霉毒素中毒症的组织学变化包括肝脏空泡变性和胆管细胞增殖、肾脏肾小管水样变性。
2.5 赭曲霉毒素 OT有7种存在形式和代谢物,其中OTA最普遍而且最具毒性,肾脏是其主要靶器官。家禽赭曲霉毒素中毒症特有症状有饮水量和粪便含水量增加、肾脏肿胀及苍白和继发性痛风,还发现商品蛋鸡所产蛋的蛋壳污染比例和肉斑率增加。OTA会削弱肉鸡利用日粮类胡萝卜素的能力,导致胴体色素沉着能力减弱,且影响程度远大于FB1的作用。OTA能够引起家禽法氏囊和畜禽肠道淋巴组织受到损伤,降低动物血清中免疫球蛋白水平,影响体液免疫;同时能降低颗粒细胞的吞噬能力,影响细胞免疫。我国规定谷物、豆类及其制品中OTA的允许量不得超过5μg/kg。
2.6 麦角生物碱 麦角生物碱是麦角菌属菌核中的具有药理学活性的化合物,存在于被污染的高粱、小麦、大麦、燕麦和裸麦等作物中,需检测整粒谷物才能发现。麦角生物碱降低家禽生长速度和影响饲料转化率,非常严重时引起四肢末端坏死。鸡冠和肉髯出现水疱皮炎,爪、脚趾、喙和指甲发生坏死性病变是家禽麦角生物碱中毒的特征性症状。由于麦角生物碱不仅在数量和质量上存在广泛的生物学变异,因此要确定其日粮的安全水平是相当难的。谷物中麦角碱含量在0.1%~0.5%时需引起注意。
2.7 霉菌毒素的互作效应 饲料原料和配合饲料往往同时受多种霉菌毒素的污染,这是霉菌毒素污染的最大特点。几种霉菌毒素协同作用对家禽健康和生产性能的副作用比一种霉菌毒素单独作用的副作用要大,即实际生产条件下引起动物生产性能下降和中毒症的单一霉菌毒素的含量低于试验控制条件下引起同样毒性效应的剂量[7]。另外,几种霉菌毒素同时存在于饲料原料和全价料中是常见的。霉菌毒素间的互作可改变中毒的临床症状,导致一系列诊断特征不同于单独作用的症状之和。
由于霉菌毒素具有高度多样性,真菌和毒素的污染途径以及真菌在饲料中的传播方式错综复杂,使的动物不可能完全避免霉菌素威胁。同时,饲料中霉菌毒素检测难度较大,畜禽中毒后临床症状不够明显且不典型,霉菌毒素之间的协同或加性效应加大了诊断难度,因此,控制霉菌毒素污染并非易事。众多研究已经证明了采用综合的霉菌毒素防控程序是很重要的,可以将建立一个全面污染情况的诊断服务与根据实际需求而定制的行动计划相结合起来,最大程度地降低霉菌毒素对家禽的不利影响而造成的经济损失。
3.1 控制霉菌毒素污染的措施 控制饲料被霉菌毒素污染的主要措施是防霉和脱毒。首先,加强作物生长、成熟、收获和贮存等各个环节的控制来最大限度的减少饲料原料中的霉菌毒素;其次,通过定期清理饲料厂仓库、严格控制室内温度和湿度以及控制饲料的储存时间,可把饲料中霉菌毒素的含量控制在最低水平;最后,采用适当的方法去除被污染的原料和饲料中的霉菌毒素,例如,在饲料中添加丙酸类霉菌毒素防霉剂、抗氧化剂、霉菌毒素吸附剂和利用微生物降解饲料中的霉菌毒素。
3.2 常见霉菌毒素吸附剂 霉菌毒素吸附剂可以三种方式发挥作用:可通过粘附物理吸附毒素和金属离子;可通过静电荷或者阳离子交换吸附毒素;通过增加细胞膜对产霉菌毒素的真菌的渗透性消灭毒素源。另外,吸附剂也可以将毒素绑定于胃肠管道,很大程度上降低毒素的生物利用效率。成功的商业霉菌毒素吸附剂应该具有下列特征:各个活性成分在所需浓度上都能最好地确保能够降低霉菌毒素在动物营养上的有害作用效果。目前,生产中应用较多的吸附剂有膨润土、葡甘露聚糖(GM)和酯化葡甘露聚糖(EGM)。
膨润土是一种细粒黏土,其主要矿物成分为蒙脱石,属于硅铝酸盐类 (HSCAS)。试验表明,HSCAS能较好地吸附AF;体外试验也发现,沸石和膨润土能够吸附 99%的 AFB1;Afriyie等[8]试验表明在发霉饲料中添加锂蒙脱石、蒙脱黏土均可以使ZEN的含量有效减少;但HSCAS类吸附剂对DON、T-2毒素和OTA等毒素的吸附能力不强。
GM是一种高分子多糖,可以通过离子键、氢键以及疏水作用力与霉菌毒素结合,在多数动物消化道pH环境中均可以发挥作用,具有对营养成分破坏小、添加量少等特点。研究发现GM对DON和ZEN具有较好地吸附作用,对肉鸡免疫功能有一定调节作用,利用改性GM作肉鸡霉菌毒素吸附剂,发现它能很大程度上清除ZEN。
GM经过酯化后形成EGM,其表面积大,表面附着许多小孔,对多种霉菌毒素具有吸附作用。据报道,EGM可吸附饲料中 95%的 AFB1、12%的DON、77%的ZEN。Raju等[9]试验表明,饲粮中添加EGM能减轻AFB1、OTA和T-2毒素及其协同作用对肉鸡增重和抗体作用的不利影响,并可使血清生化和血液指标得到改善。
3.3 微生物降解霉菌毒素 左振宇等[10]从真菌假密环菌中提取的粗酶液可降解80%AFB1,并分离纯化黄曲霉毒素降解酶;计成等筛选出9株能降解AFB1的菌株,菌株鉴定分别为橙红色黏球菌、枯草芽孢杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌、短波单胞菌、炭疽芽孢杆菌、克雷伯氏菌、纤维微杆菌、霍氏肠杆菌和短状杆菌,降解活性均在75%以上。Smiley等[11]研究发现橙色黄杆菌的粗蛋白提取物对AFB1的降解率达74.5%;Albert等[12]发现红串红球菌胞外提取物处理72h,能有效降解66.8%AFB1。计成等从动物肠道食糜中分离出能够高效降解玉米赤霉烯酮的菌株,有研究者分离出酵母菌株,通过打开玉米赤霉烯酮分子结构中的内酯环将其降解为非雌激素类化合物;Yi等[13]从土壤样本中分离出地衣芽孢杆菌,与ZEN孵育36h后,对ZEN的降解率达95%以上。Islam等[14]报道分离自土壤的沙雷菌属、梭菌属、肠球菌属、单胞菌属和链霉菌属的混合细菌与DON孵育144h后,可将DON完全降解为DOM-1。
3.4 中草药控制霉菌毒素 最新研究证实大蒜、龙葵和印楝等中草药在霉菌毒素控制的不同阶段-真菌生长期、毒素产生期、毒素中和期和体内毒素降解期上的应用效果[15]。大蒜提取物在抑制真菌生长和黄曲霉素B1产生以及寄生曲霉菌芽孢连续5d在30℃大米培养基中的增殖上表现出100%效果。印楝的叶子提取物在真菌孵化前按照1%、5%、10%、20%和50%的体积浓度加入培养基中,在浓度超过10%时基本上(98%)能够阻止黄曲霉素的生物合成。
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