黄曲霉毒素在畜禽养殖中的危害及生物降解的探讨

梁树锦

摘要：目前，已知的霉菌毒素有400多种，对家畜危害较大的毒素包含呕吐毒素（DON）、赭曲霉毒素（OTA）等等。黄曲霉毒素（AF）主要是黄曲霉菌、寄生曲霉菌等多种真菌在生长过程中产生并分泌的一类次生代谢产物。黄曲霉毒素主要污染玉米、花生、大米、棉籽、高粱等农作物，给饲料产业、食品产业、畜牧业带来巨大的影响。使饲养畜禽的生产性能及人类健康受到严重威胁。目前，黄曲霉毒素的脱毒方法包括物理去毒法、化学去毒法、生物去毒法，其中，生物去毒法近年来得到了人们广泛的关注。文章对黄曲霉毒素的危害及生物降解的研究进展进行综述。

关键词：黄曲霉毒素；危害；生物酶；生物降解

黄曲霉毒素主要是黄曲霉菌、寄生曲霉菌、赭曲霉菌、特异曲霉菌等多种真菌生长过程中产生并分泌的一类结构相似的代谢产物。到目前发现并能确定结构的种类有B1、B2、G1、G2、M1、M2等近20种。其中，黄曲霉毒素B1是目前发现的毒性最强的真菌毒素之一，且具有致癌、致畸和致突变性。黄曲霉毒素是二呋喃氧杂萘邻酮的衍生物，分子结构由一个二呋喃环和一个氧杂萘邻酮（香豆素环）组成，M1是黄曲霉毒素B1在体内经过羟化而衍生成的代谢产物。黄曲霉毒素的主要分子型式含 B1，B2，G1，G2，M1，M2等，前者是毒素的毒性结构，后者与致癌有关。来自美国农业经济学的统计显示，黄曲霉毒素每年至少给美国畜牧业带来10％的经济损失，主要是由于食用黄曲霉毒素污染的饲料造成的。而生物降解法作为一种安全、高效、环保的方法，近年来受到人们的广泛关注。

1 黄曲霉毒素的危害

黄曲霉毒素对猪的危害性很大，它主要损害免疫系统。对肝脏也有损害，主要引起猪肝坏死，导致猪胚胎死亡、猪先天性缺陷、肿瘤，亦可导致机体出现神经症状。另有研究表明，猪饲料中黄曲霉毒素污染与亚临床蹄叶炎、卵巢囊肿有直接正相关。黄曲霉毒素能够使细胞周期紊乱，其通过抑制蛋白质、脱氧核糖核酸（简称DNA）和核糖核酸（简称RNA）的合成实现的。黄曲霉毒素还能直接作用于核酸合成酶，抑制信使核糖核酸（mRNA）的合成，进一步抑制DNA的合成。研究表明，黄曲霉毒素B1（简称为AFB1）被细胞色素P450酶氧化成代谢物AFB1-8、9-环氧化合物，其与鸟嘌呤N7共价结合，在目标细胞中形成AFB1-N7-鸟嘌呤化合物，从而使核苷酸上的G 被 T 取代，DNA被修复、损伤、突变，最后导致癌变。黄曲霉毒素作用的靶器官主要是肝脏。

动物采食量、体质、发病率以及繁殖机能都会受到黄曲霉毒素的影响，而动物食用被黄曲霉污染的饲料或农作物发生中毒的事件时有发生。早在1960年英国发生的10万多只火鸡死亡的“火鸡黄曲霉毒素病”，就是因为食用含黄曲霉毒素的食物引起的。不同的动物对黄曲霉毒素敏感度不同。黄曲霉毒素对几乎所有的家禽都有影响，高水平摄入时可导致死亡，低水平有害。如鸡食用黄曲霉毒素能降低其抗应激能力，使蛋重减轻，蛋壳不坚硬，产蛋量降低。鸭比鸡更敏感，特别是雏鸭。霉菌毒素对猪影响也比较大，若母猪误食含黄曲霉毒素的食物，会引起胎儿畸形，降低产仔数或产死胎等，严重时还会导致母猪流产，而公猪误食含黄曲霉毒素的饲料会出现性欲下降，影响精液质量。若是奶牛食用黄曲霉毒素其生产性能和体质都会降低，而且牛奶中的代谢产物黄曲霉毒素M1，直接危害人体健康。虽然肉牛对黄曲霉毒素的耐受力较猪和家禽高，但采食黄曲霉毒素污染严重的饲料或农作物也可导致生长速度下降，料肉比增高，而犊牛在某些情况下可引起严重的直肠痉挛，脱肛。黄牛急性中毒可导致死亡。

人食用含有黄曲霉毒素的食物或者食用在饲料到动物传递并不断浓缩的含黄曲霉毒素的畜产品会对健康造成严重的危害。人如果长期食用含有低水平黄曲霉毒素的食物，会不同程度的损伤其肝脏，肝脏、肾形矿脉和心脏脂肪过多和呕吐、腹痛、肺水肿、惊厥痉挛、昏迷、大脑水肿而死亡是黄曲霉毒素中毒综合病症的特征。人的年龄、性别、营养状况以及肝炎会影响对黄曲霉毒素的敏感度。

2 常见黄曲霉毒素的脱毒方法

目前，市场上常用的降解黄曲霉毒素的方法主要有物理方法、化学方法和生物方法。

（1）物理去毒法包括水洗法、挑除法、吸附法、加热法、辐射法等。水洗法是一种经济安全的方法，黄曲霉毒素不溶于水，所以水洗法不理想，且干燥成本高，而黄曲霉毒素在农作物中分布不均匀挑除法作用不明显，电离辐射技术是一种有效降解黄曲霉毒素的方法，但强射线会破坏物质的营养结构，吸附法在物理法中应用最广泛，较为成熟的一种霉菌毒素去除方法，黄曲霉毒素是刚性共面结构，易被吸附。目前，使用较多的吸附剂主要有矿物吸附剂（水合硅铝酸钙钠盐、蒙脱石、膨润土、黏土、沸石、活性炭）和酵母细胞壁提取物。吸附法具有不破坏物质营养结构，且毒素在动物体内不被吸收直接排出体内的优点，但效果不稳定不彻底，受环境影响大。

（2）化学去毒法包括氢氧化钙、次氯酸、二氧化氯氧化和氨破坏等，可使黄曲霉毒素遭到破坏或钝化其化学结构。常用的化学去毒方法有氨处理、碱处理等。其脱毒效果较好，但化学物质具有一定的腐蚀性会破坏营养成分，成本较高。

（3）生物去毒法包括吸附去毒和降解去毒两方面。对毒素具有吸附作用的微生物主要有细菌和酵母菌，其活性部位都是细胞壁。较物理化学方法而言避免了对营养成分的大量损失，又具有解毒效率高，特异性强等，由于吸附过程是可逆的，菌体培养时间过长时还会向基质中释放一部分毒素，所以去毒效果不稳定。生物降解法的优点是高度专一性，不影响食品的营养价值和口感，而且还能有效避免毒素重生。生物降解法的缺点是在实际使用中存在一定的局限性，酶的浓度和作用环境不易控制等。

3 黄曲霉毒素生物降解的研究进展

黄曲霉毒素降解菌包括真菌和细菌两大类。真菌包括树状指孢霉、少根根霉、茎点霉、糙皮侧耳、黑曲霉、假蜜环菌、绿色木霉、不明毛霉、栓菌属、米曲霉菌等对黄曲霉毒素有一定的降解作用，但降解时间较长且不完全。能降解黄曲霉毒素的细菌有类棒菌状诺卡氏菌、分枝杆菌、红串红球菌、嗜麦芽窄食单孢菌、橙红色黏球菌、施氏假单胞菌、红色棒状杆菌属和枯草芽孢杆菌、克雷伯菌、短波单孢菌、霍氏肠杆菌、短状杆菌、纤维菌、炭疽芽孢杆菌、蔬菜芽孢杆菌、萎缩芽孢杆菌、弯曲乳杆菌等。

真菌降解黄曲霉毒素的研究国外较多。刘大岭等从真菌假密环菌中提取的粗酶液可使AFB1降解率达到 80％[3]。李冰筛出一株降解率达93.28%的黑曲霉[4]，并对降解条件进行了优化：5%接种量，发酵温度为40℃，pH5.0，转速150 r/min，发酵时间72 h且研究证明了活性物质主要是来自黑曲霉胞外的代谢产物，说明黑曲霉对AFB1的降解是降解酶的作用。陈仪本等研究发现[5]，黑曲霉菌丝体提取物也能够降解黄曲霉毒素，而且进一步研究表明降解过程是酶促反应。真菌降解在实际应用较少因其有降解时间较长且不完全等缺点。

细菌解毒作用研究认为多源于胞外代谢产物，有报道黄曲霉毒素被橙色黄杆菌的粗蛋白质降解的降解机理可能是酶促反应[2]。国内的对细菌降解研究主要是侧重于降解菌株的筛选和菌株的降解能力及条件优化。中国农业大学动物营养学国家重点实验室2006年首先创建了香豆素培养基初步筛选微生物的方法，利用香豆素与黄曲霉毒素化学结构上的相似性，假设能够降解香豆素的菌有可能降解黄曲霉毒素。关舒、李俊霞等通过以香豆素为唯一碳源及能源初筛、黄曲霉毒素复筛，从动物粪便、发霉食物、饲料和土壤中分离得到降解活性高于75％的9株菌株：嗜麦芽窄食单孢菌、橙红色黏球菌、克雷伯氏菌、短波单孢菌、霍氏肠杆菌、短状杆菌、纤维菌、枯草芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌[6-7]，其中来源马来貘粪便嗜麦芽窄食单胞菌降解率为82.5％，降解率受温度和pH的影响，蛋白激酶能抑制毒素降解反应，推测该菌降AFB1成分为酶；陈晓飞等从土壤中筛选出高活性AFB1降解菌[8]，其中，臭假单胞菌和链霉菌对AFB1降解率可达到65％，厚壁菌对AFB1的降解率达到45％以上；张志敏等从秦川牛内容物中分离到一株巨大芽孢杆菌降解黄曲霉毒素降解率为79％[9]；李超波从金毛羚牛粪便中筛选出施氏假单胞菌[10]，其降解率高达90.03%，其活性物质主要存在于菌体细胞，其作用受到温度、pH值等的影响可能是一种细胞内酶；王燕等从猪肠道内容物中用香豆素筛出甲基营养型芽孢杆菌[11]，其降解率达75.25%；崔玉琦从非洲象粪便里筛出芽孢杆菌其降解率达89.55%。王宁等对橙红色黏球菌所产降解黄曲霉毒素的胞外酶进行了初步分离纯化[12]，研究解毒作用的是一种胞内酶。孙玲玉从泰山土壤中分离出高效降解率的泰山枯草芽孢杆菌[13]。计成等报道，橙色黄杆菌、分枝杆菌、红串红球菌、芽孢杆菌和小诺卡氏菌能降解黄曲霉毒素[1]。

4 黄曲霉毒素降解菌株

许多研究证明了黄曲霉毒素是可以通过酶降解的，能筛选出可有效降解黄曲霉毒素的酶菌株并且能实现在生产中的应用是一个研究方向（详见表1）。

5 结语

黄曲霉毒素污染范围广，对动物及人类健康威胁很大，如何有效防控和降低危害是亟待解决的问题。物理法化学法本身有一些缺陷，而生物降解法有专一性、高效性、安全性的特点而受到广泛关注。筛选出能产高活性解毒酶的菌株，用生物化学、分子生物学及基因工程等手段获得活性蛋白单一组分，同时，对活性组分进行基因克隆及序列测定，并转化到载体中进行高效表达以提高黄曲霉毒素解毒酶产量，开发出高纯度、高活性的新型解毒酶，以及应用到实际生产是今后的主要方向。

参考文献

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[2] 夏明亮，谭会泽，邹仕庚，等.饲料中常见霉菌毒素的危害与防控措施[J].饲料博览，2013（1）：1-3.

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[12] 王宁，马秋刚.降解黄曲霉毒素B1的产酶条件优化[J].中国农业大学学报，2009，14（2）：27-31.

[13] 孙玲玉.枯草芽孢杆菌泰山菌株的分离鉴定及其对黄曲霉毒素的降解作用的研究[D].山东农业大学，2014.