玉米赤霉烯酮毒素研究进展与防控

田淑丽，李 维

(1.中粮(北京)饲料科技有限公司，北京 101399； 2.中粮饲料有限公司，北京 100029)

玉米赤霉烯酮毒素研究进展与防控

田淑丽1，李 维2

(1.中粮(北京)饲料科技有限公司，北京 101399； 2.中粮饲料有限公司，北京 100029)

玉米赤霉烯酮对生物体具有很强的生殖毒性和致畸作用，广泛存在于霉变的玉米、高粱、小麦等谷类作物中，家畜通过采食被污染的饲料会导致中毒，免疫功能受到抑制，生产性能降低，给畜牧业造成很大的经济损失。霉菌毒素的污染不仅给动物带来危害，而且会通过食物链直接或间接传入人体，对人类健康造成了潜在的威胁。综述了玉米赤霉烯酮的理化性质，动物中毒表现和检测防控办法，以期为饲料业和畜牧业工作者提供借鉴，最大可能的降低玉米赤霉烯酮所造成的经济损失，进而降低对人类健康的危害。

玉米赤霉烯酮；饲料；防控；危害

霉菌毒素是某些霉菌产生的有毒次级代谢产物，普遍存在于粮食中，引发霉变及营养价值降低，在谷物田间生长、收获、加工、仓储及运输过程皆可产生。国际粮农组织预测，全球25%的粮食作物，包括许多基本食物，会受到霉菌产生的霉菌毒素的影响[1]。粮食及其加工副产品作为饲料原料进入养殖业，又会给畜牧业造成巨大的经济损失。家畜采食含有霉菌毒素的饲料后可发生中毒，造成家畜群发病，使动物体生长缓慢、繁殖障碍和免疫力低下，诱发多种疾病，动物生产性能下降，甚至导致动物死亡。近年来，动物饲料中霉菌毒素污染程度及范围日趋明显，霉菌毒素污染已成为影响养殖业和饲料业发展的重要因素之一。人类也会通过食物链被霉菌毒素影响，造成新的食品安全问题。目前已鉴定出来的霉菌毒素有300多种[2]，目前研究较多的主要有6种：黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮毒素、呕吐毒素、T-2毒素及伏马毒素[3]。

玉米赤霉烯酮毒素(zearalenone，以下简称ZEN)，是霉菌毒素的一种。ZEN有区别其他毒素的显著特点，目前ZEN的污染状况和对动物的危害程度备受国内外科研工作者的关注。联合国粮农组织和世界卫生组织早在2002年就已经将解决ZEN问题作为全世界的当务之急，因此研究ZEN具有重要的意义。

目前动物ZEN中毒尚无特效药治疗，主要防控中毒的手段在于对饲料中ZEN的检测以控制接收或者退货来避免动物中毒。ZEN的检测较复杂，商业实验室一般都采取液相或液质色谱的方法进行测定，对仪器的要求高，不适合养殖场及饲料厂等基层企业的检测工作。因而研发新型简易、快速、准确的检测方法是进行饲料中ZEN控制的一项重要研究方向。

1 玉米赤霉烯酮的定义及性质

ZEN是一种二羟基苯甲酸内酯类植物雌激素，分子式为 C18H22O5，相对分子质量为318。是由镰刀菌产生的一种类雌激素样霉菌毒素，产生ZEN最常见的是禾谷镰刀菌，此外还有三线镰刀菌、木贼镰刀菌、雪腐镰刀菌、粉红镰刀菌等[4]。它首先从有赤霉病的玉米中分离得到，主要污染玉米、大麦、高粱、大米和小米等，大豆及其制品中也可以被检测到，其中以玉米的检出率和含量最高。

ZEN是一种白色的结晶，不溶于水，可溶于碱性溶液、乙醚、乙醇、甲苯等，熔点为164～165℃。耐热性较强，120℃下加热未见分解[5]。因此在对被污染的农产品进行进一步的加工过程中，ZEN很难随着加工工艺的改变而受到降解。ZEN甲醇溶液在紫外光照射下呈现明亮的蓝绿色荧光。在机体内，ZEN 代谢为玉米赤霉烯醇(ZEL)，ZEL有α-ZEL 和β-ZEL两种异构体，后者雌性激素活性是前者的3倍。

ZEN具有雌激素作用，主要作用于生殖系统，可使家畜、家禽和实验小鼠产生雌性激素亢进症。妊娠期的动物采食含ZEN的饲料可引起流产、死胎和畸胎。

2 ZEN在我国的污染现状

全世界谷物和饲料普遍受到ZEN的严重污染。我国气候特征复杂多样，各个地区饲料中霉菌毒素污染情况各异，南方多发洪涝灾害，北方以旱灾居多，一般认为霉菌毒素污染多发生在南方地区，而北方地区饲料中霉菌毒素污染水平较低[6]。陈代文等报道，我国各个地区、各个季节饲料原料和各类配合饲料产品均有霉菌毒素污染，检出率可高达70%～100%[7]。

季海霞报道，2014年采集江苏、四川、北京、山东、江西、河南、安徽、浙江、上海等地区的玉米、玉米副产品、小麦及副产物、饼粕类、全价料及其他样品共612份，对样品进行化验，结果显示，ZEN阳性检出率为100%，平均值为278.47×10-9，最高值为1 778.52×10-9，来源于玉米副产品[8]。程传民等报道,2013年对我国27个省2 423个饲料原料样品进行了ZEN在我国饲料原料中的污染和分布规律的摸底调查，从单一饲料原料来看，国产DDGS、喷浆玉米皮和玉米胚粕污染较严重；从地区来看，ZEN污染最为严重的是华东地区，在华南地区2～4月份的梅雨季节和7～8月份的高温高湿季节污染也比较严重[9]。雷元培采用免疫亲和柱高效液相色谱法测定北京地区猪场饲料原料及全价饲料中ZEN的含量，发现在各种原料和猪全价饲料中普遍存在。DDGS样品ZEN污染严重，其中中度污染率23.53%，严重污染率17.65%[10]。王若军等和敖志刚等报道，我国有些饲料和饲料原料中ZEN超标率高达40%以上[11-12]。

3 毒理学作用

3.1 ZEN中毒的临床表现

家畜中猪最易受ZEN的影响，喂饲发霉玉米的猪会发生雌激素综合征。生长阶段的母猪饲喂污染ZEN的玉米，其日增重、采食量和料重比随日粮中发霉玉米比例增加而下降。饲喂自然霉变小麦的饲粮，试验前期随着ZEN在饲粮中添加浓度的提高，母猪拒食现象增多，而试验后期拒食现象消失。母猪饲喂了含有ZEN的饲料后，使猪的生殖器官机能和形态发生变化，主要表现为卵巢萎缩、发情间隔延长、外阴红肿、不孕、假孕、持久黄体、流产、死胎等[13]。

母猪在怀孕期间摄入被ZEN污染的饲料，还会通过胎盘将ZEN进入胎儿，使所产仔猪外生殖器和子宫肥大。后备母猪对ZEN最为敏感，主要表现不发情、屡配不上、发情不明显、不排卵和流产[14]。

种公猪摄入被ZEN污染的饲料，睾丸萎缩、性欲下降、精子无活力等[15]。

3.2 ZEN中毒的机理

玉米赤霉烯酮可造成雌性动物的雌激素水平提高，从而影响动物的生殖生理，产生类似雌激素过多的症状，即生殖器官的功能和形态变化。ZEN能与雌激素受体结合，形成难以分离的结合体，使部分雌激素失去和雌激素受体结合的机会而影响动物发情，此外，ZEN主要在肝脏进行代谢，因此肝脏是ZEN的靶器官之一，影响鼠、雌性仔猪和兔肝脏正常功能酶的活性，诱发不利的肝脏损伤，以致发展成肝癌[16]。

ZEN还能导致淋巴细胞溶解、降低T细胞和B细胞的活性，抑制细胞免疫和体液免疫、抗体效价降低，出现免疫抑制，导致免疫麻痹，使免疫力降低。还有研究表明，ZEN与类固醇激素具有同源性，它可作为重要的转录因子参与生物转化的全过程，严重干扰动物的内分泌[17]。另外临床医学研究发现食用含赤霉病麦面粉制作的各种面食也可引起恶心、发冷、头痛、神智抑郁和共济失调等中毒症状，表明ZEN对动物中枢神经系统也存在毒害作用。

4 检测方法

目前关于ZEN的检测方法主要有：薄层色谱法(TLC)、酶联免疫法(ELISA)、高效液相色谱法 (HPLC)[10]和质谱法(MS)。 其中GB/T 19540-2004 《饲料中玉米赤霉烯酮的测定》规定了薄层色谱法和酶联免疫法，GB/T 28716-2012 《饲料中玉米赤霉烯酮的测定 免疫亲和柱净化-高效液相色谱法》规定了液相法。

4.1色谱学方法介绍

4.1.1薄层色谱法

TLC在确证新发现霉菌毒素和检测方法学研究方面具有一定的优越性，而且操作简单、成本低、重现性较好、应用广泛、国家认可。TLC的最低检测量为20 ng(GB/T 19540-2004《饲料中玉米赤霉烯酮的测定》)，缺点是目测半定量，受主观影响较大，灵敏度不高，所用材料环保性不佳，对操作人员健康存在影响，已逐渐被现在的主流检验机构淘汰。

4.1.2酶联免疫吸附法

ELlSA是应用抗原抗体特异性反应和酶的高效催化作用来测定玉米赤霉烯酮含量的免疫分析方法。对样品中毒素的净化纯度要求不高，具有特异性强、干扰小、样品预处理简便快速、灵敏度高、回收率高、重现性和稳定性好、提取方法简单、分析时间短、检测成本低、操作安全无污染等特点，可以进行定性和定量测定，大大节约了测试成本[18]。张晓等2007年报道开发的方法检测回收率范围为67%～99%，其最低检出限为0.1 μg/kg，以HPLC法对同一批样品进行检测，两种方法回收率相关系数为0.956 1[19]。

酶联免疫吸附法目前的不足是：酶的活性易受操作条件影响，只适合在温度等条件稳定的实验室中操作，不宜在野外等工作现场使用。另外，介质成分和组成也在影响着酶联免疫的准确性，饲料原料种类多，成分复杂，其水溶液的pH值和其他离子的影响，也容易出现结果的假阳性。因此，ELISA试剂盒应该向快速、简便、精确、稳定和抗干扰能力强方向发展。

4.1.3高效液相色谱法和色谱质谱联用法

目前对ZEN的检测用HPLC比较普遍，用免疫亲和柱对经过萃取的样品进行净化后，杂质少，检出限低，有良好地准确性、稳定性和特异性。国家标准中关于ZEN检测方法，根据介质的复杂程度分为多种，粮食和粮食制品的检测遵从GB/T 23504-2009《食品中玉米赤霉烯酮的测定-免疫亲和层析净化高效液相色谱》法，食品中的检测按照GB 5009.209-2016《食品中玉米赤霉烯酮的测定》，饲料采用GB/T 19540-2004《饲料中玉米赤霉烯酮的测定》，三个国标方法区别在于对样品介质的净化方法，在检测过程中需要针对不同的介质选择相对应的方法。

高效液相色谱法和液质联用的方法可用于大多数霉菌毒素的分析，具有稳定可靠、灵敏度高以及可进行多组分同时检测等特点而受到广泛应用，但是受到设备、人员和环境的制约，此种方法只在科研院所和检测机构中常见，不适合饲料厂、养殖场等基层应用和推广。

4.2 快检方法介绍

近年来免疫胶体金技术以其简便快速，特异性强、敏感性高，肉眼判读，实验结果易保存，无需特殊仪器设备和试剂等优点，被广泛应用在兽医临床疾病诊断和检验检疫中。

免疫层析技术是20世纪80年代发展起来的一种快速免疫分析方法，是以借助毛细作用使样品溶液在层析材料上泳动，当待测物遇到层析材料上的抗体或抗原发生特异反应，通过显色反应便可目测的着色标记物，短时间便可得到直观的实验结果。因而这种分析技术操作简单快速，分析结果清楚，易于判断，且无需仪器，非常适用于现场快速筛查。它不需进行结合标记物与游离标记物的分离，省去了繁琐的加样、洗涤步骤[20]。王莹等成功制备出特异性高的ZEN 单克隆抗体，制成ZEN胶体金检测试纸，该试纸定量检测玉米、小麦样本中的ZEN，方法检测限为4.7 μg/kg，定量限13.9 μg/kg，线性范围14.5～500 μg/kg，相关系数r=0.996 4。检测限量符合GB 2761-2011《食品中真菌毒素限量要求》[21]。

因此，建立灵敏、准确、快速、便于操作、抗干扰能力强的玉米赤霉烯酮快检技术，对于基层检测应用有着巨大的意义[22]。随着胶体金新的标记物和制备方法的发展，免疫层析技术将会有更为广阔的应用前景。

5 防控ZEN中毒方法建议

霉菌毒素是通过食物链影响动物体和人体健康的，即种植业—饲料加工业—养殖业。防控ZEN的关键点也在这三个阶段。

5.1 种植业

植物在收获前就可能感染霉菌毒素，在收获后的储存和加工成食品和饲料的过程也可能感染霉菌毒素。Jean将感染过程分为田间霉菌和贮藏霉菌两类[23]。霉菌感染又分为感染前期、霉菌侵入期、霉菌严重污染期三个阶段，应分别采取应对措施，制定食品安全风险分析控制系统，找出确保食品安全的关键控制点，建立临界限值。控制的重点是霉菌污染前期，因为一旦毒素大量存在，现有的方法很难将其彻底脱除[24]。

在种植阶段采取轮作制度等种植技术和适当的收获方法可以大大降低霉菌和霉菌毒素污染作物的几率。不同的饲料作物品种对霉菌的敏感性不同，如大豆、高粱等农作物对黄曲霉毒素易感程度低、因此，培育抗菌性品种可使饲料作物受霉菌侵染的几率大幅度下降。随着生物基因工程技术的成熟，使得培育抗霉菌品种切实可行。但转基因作物的安全性目前还没有得出明确结论，转基因抗霉菌的农作物是否对动物体、人体产生危害还在研究中。

贮存阶段，作物在收获和储存过程中应尽量避免表皮和外壳受损[25]。玉米、大麦、小麦、豆饼、糠麸及棉籽等在温度25～30℃，相对湿度为80%～90%，水分为17%～18%的条件环境中，霉菌最易繁殖，产生大量的毒素。作物在收割时应及时晾晒干燥并严格控制作物在仓储阶段的水分，通常认为玉米水分12.5%、谷类13%、花生仁8%以下，保存温度13℃以下，相对湿度70%～75%，在这样的环境条件下保管谷物原料，不易造成发霉变质。

运输阶段，要避免淋雨、淋雪，运输前，车辆要做好卫生工作，保持车厢整洁干燥，敞篷车运输过程中要盖雨布防潮。

5.2 饲料加工业

饲料企业控制毒素第一步是要了解饲料原料中主要霉菌毒素的污染情况，并根据实际污染情况，结合霉菌毒素自身特点与危害程度，采取相应的防控措施。这就要求饲料企业对来样进行定量检测，掌握每批原料受污染的种类和状况。饲料企业应根据国标或参考其他标准制定本企业的接收标准，并评估风险的大小，制定合理的检测计划，将不合格的原料阻挡在饲料工厂之外。

饲料企业技术人员在制定饲料配方时，应尽量避开霉菌毒素污染高风险原料，或者尽量调低高风险原料用量比例。配方制定后，应随时关注到货原料的毒素含量情况，对于那些虽不超过企业原料接收标准，但毒素含量很高的原料，要将毒素数值带入配方软件中进行计算，重新评估，确保饲料成品毒素含量不能超过国标要求。另外，原料的贮存要按批次分开存放，便于使用时按“先进先出”的原则，减少原料之间的交叉污染。同时也需要控制环境条件，如温度、湿度、通风条件等，防止霉菌滋生和繁衍过快。

成品饲料要严格控制水分含量，从而有效地从源头上防止霉变。成品饲料的储藏时间也是影响饲料霉变程度的主要因素之一，研究结果发现饲料霉变程度与储存时间呈正相关的关系，饲料霉变大部分发生在储藏过程中，因此饲料成品的储藏期要尽量缩短。饲料应以推陈储新的原则，尽量减少谷物和饲料在库房的储存时间，减少污染机会和污染时间。

饲料车间和机械设备应定期清理，确保混合机、调制器、料仓和管道的清洁，避免因潮湿封闭等不良环境而发生的霉变，防止对成品污染。仓库必须保持通风、阴凉、干燥，仓库地面设有隔潮设施，上方留有空隙，周围与墙之间留有一定的间隔，墙上留有窗户，保持空气流通。同时需加强饲料产品包装的改良、饲料运输和销售环节的防潮管理。

此外，添加饲料防霉剂也是一种必要的行之有效的措施。饲料中防腐剂的化学成分主要是有机酸、有机酸酯和有机酸盐。目前世界饲料工业使用防霉剂耗量最大的是丙酸及丙酸盐，其次是山梨酸及其盐类。在选择防霉剂时要注意选用具有较强的广谱抑制霉菌和在正常添加范围内不会影响动物健康和饲料适口性的防霉剂[26]。

使用防霉剂时要注意，防霉剂只是能提供酸性环境或破坏霉菌的细胞壁而达到抑制霉菌繁殖生长和产毒的作用，对已经产生的霉菌毒素没有作用，所以添加防霉剂只是治标的方法，根本措施还是要控制原料中的毒素含量[25]。

5.3 养殖业

ZEN具有强烈的繁殖毒性，其代谢产物多、繁殖快、残留时间长，毒素代谢出体外的时间可达半年之久，给养猪场造成很大的损失。

养殖场在选用饲料时一定要选用正规厂家的配合饲料，相对安全，发现霉菌毒素中毒现象也可找其索赔。不建议农户购买预混料或浓缩料自行配置饲料，因为受养殖规模和采购量所限，养殖户很难买到质优的饲料原料，即便买到后又很难鉴别毒素含量，使自配料对霉菌毒素污染风险形成失控状态。

有条件的养殖场要定期对原料进行霉菌毒素检测，或者是送到有资质的第三方化验室进行检测，了解饲料中毒素含量，如超标应向厂家提出退换或索赔。

饲料应贮存在干燥低温的环境，小量而多批次购置饲料，缩短每批的贮存时间，也可以避免霉菌的繁殖。

畜群由于ZEN导致发病发生后，应立即暂停此批饲料的饲喂，更换其他厂家饲料，对原有饲料封样送检。以便确认是否是由于饲料中被污染的ZEN所导致。ZEN导致的畜群发病目前未见有效药物治疗，可口服盐类泻剂或大量补液促进毒物尽快排出，并采取保肝等措施[27]。

6 结论

ZEN在我国分布广泛，且污染严重，对种植、饲料、养殖行业危害大。在防范过程中要多种手段并用，综合治理。研发快速、准确、成本低的快检技术也是当前重要的研究方向。

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Researchprogressandpreventionandcontrolofzearalenonetoxin

TIAN Shu-li1，LI Wei2

(1. China (Beijing) Feed Technology Co., Ltd., Beijing 101399, China;2.COFCO Feed Company, Beijing 100029,China)

Zearalenone has strong reproductive toxicity and teratogenic effect on biological organism,and widely exists in the moldy cereals, such as corn, sorghum and wheat. Livestock can be poisoned through the contaminated feedstuff, and its immunity can be restrained, the production performance could be reduced, which can cause a lot of economic damage to animal husbandry. Mycotoxin pollution not only has harmful influence on animals, but also directly or indirectly enter the human body through the food chain. It causes a potential threat to human health. We summarized the physical and chemical properties of zearalenone, animal poisoning symptoms and the prevention, so as to provide reference for feedstuff industry and animal husbandry workers,and to mostly reduce economic losses caused by zearalenone, and the harm to human health.

zearalenone; feed; prevention; hazard

2017-08-22；

2017-10-28

田淑丽(1981-)，女，研究方向为预混料中营养物质及有害物质检测。

李 维(1982-)，男，工程师，研究方向为饲料的质量安全管理。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.010

S816.4,S859.81

A

1003-6202(2017)12-0036-05

舒莲梅)

《农业工程》征订启事

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