丁燕玲,李孟聪,钟名琴,陈 彤,宋素泉,罗 燕,谭 磊
(1.深圳市农产品质量安全检验检测中心,广东省市场监督管理局食用农产品监管重点实验室,广东深圳 518000;2.南京农业大学,江苏南京 210095)
霉菌毒素是由丝状真菌产生的小分子次生代谢产物,污染广、毒性大,严重危害人类和动物健康[1-2]。霉菌毒素理化性质非常稳定,导致其在谷物的采收、运输、储藏过程中长期存在。研究[3]表明,饲料及谷物原料中的霉菌毒素污染非常普遍,而且广泛存在多种霉菌毒素共污染现象。
小麦、玉米、大麦等农作物是饲料生产的主要原材料,最容易受到霉菌毒素污染[4]。当前在我国污染最普遍且毒性危害严重的毒素主要有黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)、伏马毒素B1(Fumonisin B1,FB1)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)及脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)等[5]。不同的霉菌毒素会攻击的不同靶器官,从而表现出复杂的全身性严重中毒,如家禽或猪暴露于AFB1后表现为肝脏、生殖系统等的损害。此外,脾也是AFB1的靶器官。AFB1可以抑制脾细胞中白介素(IL-2)的产生,从而对动物免疫系统造成损害,使其更易患其他疾病[6]。FB1主要引起马脑白质软化病以及猪肺水肿和肝衰竭等疾病[7]。当FB1污染肉鸡日粮时,肉鸡采食量、产蛋量和体质量都会有不同程度的降低,同时还会引起肝坏死、胸腺皮质萎缩等疾病。ZEN 主要引起与畜禽不育有关的疾病。暴露于ZEN 的猪极易发生阴道、直肠脱垂以及流产[7]。如果日粮中含有过量的ZEN,就会引起猪的高雌激素症、妊娠率降低等。猪采食被DON 污染的饲料后会突发呕吐和食欲废绝,诱导血清免疫球蛋白A(IgA)水平升高。有证据[8]表明:DON 也可以通过干扰微管动力学、抑制卵丘扩张和纺锤体畸形,导致猪卵母细胞不成熟;家禽暴露于DON 后,整体的脂质和蛋白质代谢会被破坏,从而刺激产生免疫反应。
当前世界各地都制定了严格的法律法规去控制霉菌毒素污染。然而受现有认知水平和技术的局限,霉菌毒素污染饲料现象仍然较普遍。而且值得注意的是,未超标水平霉菌毒素污染的饲料仍可导致动物慢性中毒[9],并可对其生产性能产生不利影响。因此,为全面了解我国近年来饲料中霉菌毒素污染的总体情况,本研究详细分析了2010—2020年“中国知网”以及“奥特奇”“奥迈”等生物科技有限公司发布的我国畜禽养殖中谷物饲料及其原料的霉菌毒素污染调查数据,以期为我国畜禽业用粮指导和霉菌毒素污染限量标准制定提供数据支持。
本研究收集了2015 年1 月至2020 年6 月“中国知网”以及“奥特奇”“奥迈”等生物科技有限公司发布的30 份饲料及饲用原料霉菌毒素污染调查报告(表1),对报告中涉及的地区、毒素阳性检出率和平均值等信息和数据进行统计和整理。
由于收集的调查报告时间跨度大、地区差异明显、检测方法不一致等,其数据不能直接用于对比分析,所以在统计时,先按年份将调查报告数据单独整理汇总,对不同霉菌毒素的阳性检出率和阳性值取平均数,然后再进行纵向比较。同时,以我国划分的七大地区为地理分布依据,统计报告中4种霉菌毒素出现的地区,总结霉菌毒素污染的区域分布特征。
调查报告中涉及的采样地区主要集中在华北、华中、华南、华东等,少量涉及东北、西南的部分省区市,而针对西北地区的较少。地区分布统计结果(图1)显示:我国大部分地区存在霉菌毒素污染,以华东地区最为严重,4 种霉菌毒素检出率均较高;华中、华北次之,以AFB1、DON 为主;西南地区ZEN 较为严重。
图1 霉菌毒素污染地区分布
2.2.1 玉米及加工副产品 统计结果(图2~3)显示:2015 年玉米中4 种霉菌毒素均有检出,其中FB1、ZEN、DON 的阳性均值保持在较高水平,尤其是FB1,平均值高达4 500 μg/kg。2016 年以后,玉米及副产品中霉菌毒素污染含量稍有降低,FB1、ZEN、DON 的阳性均值都低于2015 年。但是AFB1的阳性值和检出率自2016 年开始骤升,并连续3 年都处于较高的污染水平。2019 年霉菌毒素检出率稍有降低,但2020 年1—6 月玉米中4种霉菌毒素的检出率和平均值都有升高,尤其是FB1和DON,在玉米中可100%检出。
2.2.2 小麦及麸皮 统计结果(图4~5)显示:2015—2020 年DON 在小麦及麸皮中一直保持90%以上的极高阳性检出率,2017、2018、2020 年甚至高达100%;AFB1、ZEN 虽然检出率较高,但阳性均值较低,如AFB1,最高均值仅为200 μg/kg;FB1 检出率和阳性均值波动较大,检出率从2019年的18% 陡升至2020 年的95%,阳性均值在20~800 μg/kg 波动,年间差值较大。
图2 2015—2020 年玉米及加工副产品中4 种霉菌毒素阳性检出率变化
图3 2015—2020 年玉米及加工副产品中4 种霉菌毒素检测阳性平均值变化
图4 2015—2020 年小麦及麸皮中4 种霉菌毒素阳性检出率变化
图5 2015—2020 年小麦及麸皮中4 种霉菌毒素检测阳性平均值变化
2.2.3 豆粕 统计结果(图6~7)显示:虽然2015 年豆粕中AFB1的检出率和阳性均值不高,但自2016 年以后,AFB1的检出率和阳性均值一直维持在较高水平;2015—2017 年ZEN 阳性率均较高,检测阳性均值呈逐渐上升趋势,2018 年以后仍有近70%的检出率,但阳性值略有下降,维持在较低水平;2020 年1—6 月豆粕中仍存在4 种霉菌毒素污染,阳性均值和检出率较2019 年稍有波动,但变化不大。
图6 2015—2020 年豆粕中4 种霉菌毒素阳性检出率变化
2.2.4 全价饲料 统计结果(图8~9)显示:2015—2017 年全价饲料中4 种霉菌毒素检出率变化不大,基本保持在90%左右;2018 年以后ZEN和DON 检出率仍保持较高态势,但FB1、AFB1检出率分别在2018 和2019 年出现下降,但随后又陡升至95%左右的较高水平。AFB1在2017 和2018年不仅存在高达100%的检出率,阳性值更是维持在10 μg/kg 以上的高水平,但AFB1的严重污染程度在2020 年有所缓减,检出率下降至65%,阳性均值降为2 μg/kg。
图7 2015—2020 年豆粕中4 种霉菌毒素检测阳性平均值变化
图8 2015—2020 年全价饲料中4 种霉菌毒素阳性检出率变化
图9 2015—2020 年全价饲料中4 种霉菌毒素检测阳性均值变化
本研究对收集到的2015—2020 年的30 份调查报告,主要从样品种类、检测方法、毒素种类以及地区等方面进行了统计比对。绝大多数调查报告从饲用原料(一般包括玉米、小麦、豆粕等)和饲料两方面入手,但也有小部分报告只侧重调查饲料原料或动物饲料。统计发现,近6 年来的霉菌毒素调查报告,涉及FB1的检测数据并不多。但统计发现,FB1在玉米和饲料都存在极高的检出量,阳性检出率也有逐年上升的倾向,这提示要尽快加强对FB1的重视,定期监测FB1污染情况。此外调查报告中涉及的采样地区主要集中在华北、华中、华南、华东等地区,少量涉及东北、西南的部分省区市,而针对西北地区的较少。总结发现,我国各省区市普遍存在霉菌毒素污染,其中华东地区最为严重,4 种霉菌毒素检出率均较高;华中、华北次之,西南地区ZEN 污染严重。然而,因为大多数报告中未指明污染饲料谷物或样品的具体来源地,所以不能进一步总结污染较严重的具体省区市,从而无法提供饲料生产公司材料选购的具体指导建议。
统计4 种霉菌毒素偏好污染的谷物原料发现,玉米中FB1、DON 污染有逐渐加剧趋势。玉米作为畜禽养殖主要的能源谷物,极易受霉菌毒素侵袭[41]。此结果强调要重点关注玉米的霉菌毒素污染。小麦及其副产品更容易受DON 污染,这可能是因为小麦收获期特定的气候条件(较高的相对湿度和频繁的降雨)和收获后不适当的管理造成的[42]。因此,需要付出更多的努力来避免小麦中DON 污染,在实际生产工作要更加重视谷物及饲料的管理工作。豆粕是所有谷物原材料及饲料中相对安全的一类,受霉菌毒素侵袭污染的比例较低。本研究统计结果与文献[43]结论基本一致,即豆粕中霉菌毒素的检出率一般在70%左右,间或有90%以上。然而全价饲料因为组成的复杂性和保存管理手段有限,其霉菌毒素污染更为严重,AFB1、FB1、ZEN、DON 均存在较高的检出率和阳性值,因此采取高效的管理手段和创新饲料加工工艺,防范霉菌毒素侵袭迫在眉睫。
目前我国预防和控制谷物原材料及饲料霉菌毒素污染主要从三方面入手:(1)防止霉菌毒素暴露;(2)去污;(3)加强法规监管和教育[44]。对于原则(1),可以通过尽早收获和充分干燥的农业手段来预防。不过因为我国谷物材料获得渠道过于广泛以及原则(1)对于储存管理的严格要求,大多数饲料生产公司更倾向于选择可行的现代技术,减少谷物及饲料的霉菌毒素污染量[45]。发酵是一种利用微生物代谢活动进行霉菌毒素低毒或无毒转化的技术,价格低廉、易于加工,是目前最为通用可靠的霉菌毒素去污技术。在高压下长时间蒸煮,也是减轻霉菌毒素污染的一种较为可行的技术手段。另外最新提出的抗毒素生物防治真菌为霉菌毒素的预防和控制提供了全新的思路。最后,通过教育干预和修订法律法规,培育食品安全观念,也是当下控制霉菌毒素污染的一种主流意识。目前我国企业在严格执行法规的实践中,能基本做到有效预防并控制谷物原材料及饲料生产链中霉菌毒素的污染,使动物养殖和食品安全得到了更多保障。
调查发现:我国大部分地区的饲料及其原料中普遍存在霉菌毒素污染,其中华东地区最为严重,4 种霉菌毒素检出率均较高,华中、华北地区次之;霉菌毒素污染存在谷物偏好倾向,其中玉米中FB1、DON 污染有逐渐加剧趋势,小麦及其副产品更容易受DON 污染,而豆粕中霉菌毒素的检出率较低;全价饲料中4 种霉菌毒素污染严重,检出率和阳性值普遍较高。总之,我国饲料中霉菌毒素污染仍处于一个较危险的水平,未来有必要加强对各类霉菌毒素的了解和长期监控,以便更有力地保障畜禽养殖发展和食品安全。