霉菌毒素对畜禽的危害及削减方法研究进展

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      霉菌毒素对畜禽的危害及削减方法研究进展霉菌毒素（ｍｙｃｏｔｏｘｉｎｓ）是由霉菌产生的一种有毒次生代谢产物［１］，已被证实是一种高危的致癌物质，通过饲料和食品进入动物和人类的血液和淋巴系统，对机体健康造成不利的影响［２］。中国地域辽阔，部分饲料原料受气温、湿度等因素影响很容易发生霉变。谢文梅等［３］报告指出，２０１７年中国饲料及原料受霉菌毒素影响较大，其中黄曲霉毒素Ｂ１、玉米赤霉烯酮及呕吐毒素的检出率达到１００％，但均未超过最高限量。２０１８年上半年饲料及原料样品中霉菌毒素污染严重，其中呕吐毒素超标严重［４］。降低饲料中的霉菌毒素危害已成为目前畜牧业研究的重点。作者综述了几种霉菌毒素对畜禽的危害，并介绍了削减饲料及其原料中霉菌毒素的方法，旨在为饲料中霉菌毒素防控提供参考。

      １、常见的霉菌毒素及危害

      霉菌毒素是一种稳定的，可耐高温的低分子化合物［５］，目前已知的霉菌毒素已有３００多种［６］。根据其生活环境可分为两类：田间性霉菌毒素及仓储性霉菌毒素。田间性霉菌毒素是指受生物因素和环境因素影响，霉菌侵入田间生长的植物体内产生霉菌毒素的情况，主要包括玉米赤霉烯酮／Ｆ２、烟曲霉毒素及单端孢霉烯（族）化合物（如呕吐毒素、Ｔ－２毒素等）；仓储性霉菌毒素是指在原料保存过程中受温度、湿度等因素的影响，霉菌入侵产生霉菌毒素，主要包括黄曲霉毒素和赭曲毒素等［７］。

     １．１玉米赤霉烯酮

       玉米赤霉烯酮（ｚｅａｒａｌｅｎｏｎｅ，ＺＥＮ），也称为ＲＡＬ和Ｆ－２霉菌毒素，是由禾谷镰刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍｇｒａｍｉｎｅａｒｕｍ）、黄色镰刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍｃｕｌｍｏ－ｒｕｍ）、轮枝镰刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍｖｅｒｔｉｃｉｌｌｉｏｉｄｅｓ）和三线镰刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍｔｒｉｃｉｎｃｔｕｍ）等镰刀菌和赤霉菌产生的强效雌激素代谢产物［８］，具有热稳定性，广泛存在于玉米、大麦、燕麦、小麦、水稻和高粱等谷类作物中［９］。人类和畜禽食入ＺＥＮ会引发多种性功能障碍和性器官发育的改变［１０］。试验证实，日粮中ＺＥＮ过量会使母猪子宫内膜纤维化，导致非典型性子宫内膜增生，即使是在较低的剂量下也能导致子宫发红和肿胀［１１］，高剂量ＺＥＮ还会导致母猪假发情、妊娠期流产和产仔数降低［１２］。杨立杰等［１３］研究发现，母猪日粮中ＺＥＮ达到１．１～１．５ｍｇ／ｋｇ时会导致卵泡闭锁、降低卵巢指数和卵巢发育异常等一系列繁殖功能障碍。ＺＥＮ不仅会影响生殖器官的发育，同时还会对内分泌和免疫系统产生影响。Ｗａｎｇ等［１４］通过在小鼠日粮中添加高剂量的ＺＥＮ发现，小鼠血液中孕酮水平显著提高，而睾酮浓度显著降低。Ｍａｒｉｎ等［１５］研究发现，ＺＥＮ及其衍生物会使断奶仔猪血清中ＩｇＧ、ＩｇＡ、ＩｇＭ水平显著降低，同时高剂量的ＺＥＮ会使母猪ＦＳＨ、ＰＧ、ＰＲＬ基因表达量显著提高，影响卵巢激素的合成、排卵和胎盘附植，导致内分泌系统紊乱［１６］。由此可见，ＺＥＮ产生的强效雌激素代谢产物使卵巢和卵泡发育异常，降低了机体内激素水平，影响了畜禽的繁殖性能，对动物生产造成不利的影响。２０１８年５月１日实施的国际饲料卫生标准规定，ＺＥＮ在玉米及其加工产品中不能超过０．５ｍｇ／ｋｇ，玉米皮、玉米酒糟类产品应≤１．５ｍｇ／ｋｇ，其他原料≤１ｍｇ／ｋｇ；饲料产品中，仔猪饲料≤０．１５ｍｇ／ｋｇ，母猪配合饲料≤０．１ｍｇ／ｋｇ，家禽、反刍饲料≤０．５ｍｇ／ｋｇ［１７］。

      １．２烟曲霉毒素

       烟曲霉毒素又叫伏马菌毒素（ｆｕｍｏｎｉｓｉｎｓ），１９８８年由霉变的玉米中串珠镰刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍｍｏ－ｎｉｌｉｆｏｒｍｅ）培养物分离得到［１８］。烟曲霉毒素是一种由丙三羧酸和多氢醇形成的双脂类化合物，具有耐热性，在饲料加工过程中不易消除［１９］。目前，已发现的烟曲霉毒素有１６种，主要分为Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｐ４类，其中最常见的是Ｂ类，而Ｂ类中ＦＢ１毒性最强、占比最高（为烟曲霉毒素的７０％～８０％）［２０］。烟曲霉毒素分布广，２０１４年，程传民等［２１］调查了烟曲霉毒素在饲料产品中的污染情况发现，中国饲料产品受烟曲霉毒素污染面广、检出率较高，其中因西南地区气候条件影响，仔猪配合饲料超标率高达１６％。２０１６年，百奥明公司检测中国大中型企业的饲料及原料１７６９份，发现烟曲霉毒素的含量高达１００μｇ／ｔ［２２］。以上调查结果说明烟曲霉毒素污染较为严重。烟曲霉毒素具有很强的神经毒性、脏器毒性、免疫毒性，同时具有致癌风险。烟曲霉毒素在鞘脂生物合成中可抑制神经酰胺合成酶，导致游离鞘氨醇碱基的升高和下游糖鞘脂的消耗。大量研究证实，烟曲霉毒素具有肺脏毒性，猪对其尤为敏感，可引起猪肺脏水肿（ＰＰＥ），甚至导致死亡。ＦＢ１主要通过抑制肺脏巨噬细胞的吞噬作用和鞘脂生物合成，诱导肺脏毛细血管内皮细胞膜质积聚，肺泡内皮损伤，导致ＰＰＥ的发生［２３］。ＦＢ１同时也具有肝脏毒性，Ｇｕｍｐｒｅｃｈｔ等［２４］试验表明，在ＰＰＥ发生前，肝脏指数逐渐升高，包括血清酶、胆汁酸、总胆红素，其中内皮细胞的膜状物质中鞘氨醇碱基的积聚，造成细胞腔网络损伤。此外，黄凯等［２５］在对鸡肝脏细胞的毒性研究中发现，添加ＦＢ１组的鸡肝脏细胞存活率明显低于对照组，总抗氧化能力（Ｔ－ＡＯＣ）和超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性低于对照组，谷丙转氨酶（ＡＬＴ）和乳酸脱氢酶（ＬＤＨ）活性高于对照组，引起氧化损伤从而导致肝脏损伤。同时，烟曲霉毒素还有致癌的风险，Ｓｔｅｐｈａｎｉｅ等［２６］给小鼠持续饲喂ＦＢ１２年可引起小鼠肾小管腺瘤和肝癌。ＦＢ１可诱导鞘脂和肝脏损伤，造成肺泡内皮损伤，这可能是ＦＢ１引发ＰＰＥ的机制关键因素。烟曲霉毒素可通过降低Ｔ淋巴细胞和Ｂ淋巴细胞的活性，损害机体的免疫系统，导致免疫抑制。在新修订的国家饲料卫生标准中玉米及其加工产品中烟曲霉毒素≤６０ｍｇ／ｋｇ，猪浓缩料和配合饲料≤５ｍｇ／ｋｇ，家禽浓缩料和配合饲料≤５０ｍｇ／ｋｇ［１７］。

      １．３呕吐毒素

      呕吐毒素，也称为脱氧雪腐镰刀菌烯醇（ｄｅ－ｏｘｙｎｉｖａｌｅｎｏｌ，ＤＯＮ），是一种Ｂ型单端孢霉烯族毒素。这种霉菌毒素主要与禾谷镰刀菌和串珠镰刀菌等在小麦、大麦、燕麦、黑麦和玉米等谷物中产生［２７］。ＤＯＮ在饲料及其原料中分布广泛，在温暖、湿润的环境中容易产生，周建川等［２８］在２０１７年调查全国饲料原料和配合饲料霉菌毒素污染情况中发现，霉菌毒素在各种饲料原料和全价料中均有检出，以小麦、麸皮和玉米副产物中ＤＯＮ超标率最为严重。２０１８年上半年全国饲料及原料中ＤＯＮ的检出率为９９．７３％，阳性样本平均值为１３１０．９７μｇ／ｋｇ，最高值为６４３０．６１μｇ／ｋｇ，远超过国家规定标准［４］。ＤＯＮ有很好的耐热性和耐酸性，不易被降解，能够导致大脑对色氨酸的摄取增加，同时可通过血脑屏障增加去甲肾上腺素及５－羟色胺的产生，血清中ＤＯＮ和其他单端孢菌毒素水平升高刺激胃肠道引起动物呕吐，减少动物采食量，同时母猪日粮中ＤＯＮ的增加会引起食管胃溃疡的高发。ＤＯＮ在体内可被葡萄糖醛酸化并通过尿液排出［２９］。一定剂量范围内的ＤＯＮ是一种免疫抑制剂，又是一种免疫促进剂，诱发自身免疫反应。ＤＯＮ通过白细胞的凋亡来抑制病原体的免疫应答，激活巨噬细胞、Ｔ细胞等炎症细胞因子［３０］。美国食品和药物管理局规定人类食物中ＤＯＮ含量≤１ｍｇ／ｋｇ；狗粮和猫粮≤５ｍｇ／ｋｇ；而在畜禽中，ＤＯＮ会导致采食量下降和日增重降低。家禽和牛饲料中应≤１０ｍｇ／ｋｇ，而奶牛饲料应≤２ｍｇ／ｋｇ［３１］。中国饲料卫生标准中，植物性原料≤５ｍｇ／ｋｇ，猪、犊牛、羔羊和处在泌乳期的动物配合饲料≤１ｍｇ／ｋｇ［１７］。与其他可在谷物和饲料中形成的单端孢菌毒素毒性相比，ＤＯＮ相对温和，但极易与单端孢霉烯族化合物或其他毒素协同作用造成消化和免疫系统的损害，从而对畜禽生产性能和机体健康造成影响。

       １．４Ｔ－２毒素

       Ｔ－２毒素（Ｔ－２ｍｙｃｏｔｏｘｉｎ）是一种单端孢霉烯族毒素类化合物，单端孢菌毒素属是一种倍半菇烯类真菌毒素，由不同的谷物如小麦、燕麦或玉米通过各种镰刀菌属（Ｆｕｓａｒｉｕｍｇｅｎｕｓ）产生［３２］，根据单端孢菌素的化学结构来分，Ｔ－２毒素属于分布最广、毒性最强的Ａ型单端孢菌毒素。Ｔ－２毒素化学结构非常稳定，具有环氧环，并且在其侧链上具有多个乙酰基和羟基。这些特征使其具有高毒性、耐高温，且在原料储存、研磨、烹饪和加工中不易降解的特点。Ｔ－２毒素可通过食物、水、气体等烟雾传播，可引起人食物中毒性白血病和器官病变有关的疾病［３３］。Ｔ－２毒素中的环氧化物反应可影响内源性化合物和细胞成分如ＤＮＡ碱基和蛋白质的合成，同时影响膜磷脂的代谢，导致肝脏脂质过氧化物酶的增加，并对ＤＮＡ和ＲＮＡ合成具有抑制作用，可诱导细胞凋亡［３４］。方海琴等［３５］研究发现，Ｔ－２毒素可对小鼠未分化的胚胎干细胞造成氧化作用，同时抑制胚胎干细胞的分化。研究表明，Ｔ－２毒素使卵泡成熟延迟，阻碍母羊的卵泡黄体化，降低了雌性动物的生育能２０６２９期黄珂等：霉菌毒素对畜禽的危害及削减方法研究进展力。同时Ｔ－２毒素也能降低雄性动物的运动能力和睾酮水平［３６］。Ｔ－２毒素导致兔、猪和大鼠肝脏中ＣＹＰ１Ａ蛋白的表达降低，导致血浆中未代谢的药物增加［３７］。陈慧英等［３８］研究证明，Ｔ－２毒素超过２．５ｍｇ／ｋｇ时，可抑制小鼠肝脏组织中抗氧化能力，对肝脏和肾脏毒性作用最大。对家禽来说，Ｔ－２毒素会使羽毛粗乱，蛋鸡产蛋率下降，且孵化出壳率降低，降低肉鸡生产性能［３９］。由此可见，Ｔ－２毒素广泛存在于各种谷物类食物中，具有很强的细胞、肝肾和免疫毒性，同时具有致癌的风险。因此，在国家饲料卫生标准中，植物性原料和猪、家禽配合饲料Ｔ－２毒素≤０．５ｍｇ／ｋｇ［１７］。

      １．５黄曲霉毒素

      黄曲霉毒素（ａｆｌａｔｏｘｉｎｓ）是由黄曲霉（Ａｓｐｅｒ－ｇｉｌｌｕｓｆｌａｖｕｓ）和寄生曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｐａｒａｓｉｔｉｃ－ｕｓ）产生的有毒致癌物质，常在储存不当的食品中被发现，如木薯、辣椒、玉米、棉籽、小米、花生、大米、芝麻、高粱、葵花籽、坚果、小麦和各种香料［４０］。被黄曲霉毒素污染的饲料能通过动物转化到动物产品中，如鸡蛋、奶制品和肉类。研究发现，黄曲霉毒素Ｂ１（ＡＦＢ１）代谢物能够嵌入ＤＮＡ并通过环氧化物使碱基烷基化，导致ｐ５３肿瘤抑制基因的密码子２４９发生突变［４１］。黄曲霉毒素在哺乳动物中的主要靶器官是肝脏，高水平的黄曲霉毒素暴露会导致急性肝坏死，导致肝硬化或肝癌，而慢性接触增加了患上肝癌和胆囊癌的风险［４２］。芮小丽等［４３］研究发现，在日粮添加高剂量ＡＦＢ１会使４２日龄肉鸡的生产性能降低，肝脏重降低，血清谷草转氨酶（ＧＯＴ）、谷丙转氨酶（ＡＬＴ）活性升高，同时，能够使肝脏产生氧化应激反应，损伤肝细胞，引起细胞凋亡。李蕊蕊等［４４］试验同样证实了ＡＦＢ１会使动物产生食欲减退、采食量下降、增重缓慢等症状。除了遗传毒性和致癌性外，黄曲霉毒还表现出干扰微量营养素吸收而引起严重营养不良［４５］。在最新的饲料卫生标准中玉米加工品和花生饼（粕）黄曲霉毒素≤５０μｇ／ｋｇ，玉米油和花生油≤２０μｇ／ｋｇ，其他植物性原料≤３０μｇ／ｋｇ；而在饲料产品中，仔猪、雏禽浓缩料和配合饲料≤１０μｇ／ｋｇ，其他浓缩料和配合饲料≤２０μｇ／ｋｇ［１７］。

      １．６赭曲霉毒素

       赭曲霉毒素（ｏｃｈｒａｔｏｘｉｎｓ）是由各种曲霉菌和青霉菌产生的一组霉菌毒素，其中赭曲霉毒素Ａ（ｏｃｈ－ｒａｔｏｘｉｎＡ，ＯＴＡ）分布广、毒性大、对谷物类饲料原料污染严重［４６］。ＯＴＡ具有很强的致癌性、神经毒性、致畸性、肾脏毒性、免疫毒性和肝脏毒性等。Ｐａｌｍａ等［４７］在小鼠和大鼠中通过口服给药测试其致癌性，结果显示，ＯＴＡ增加了雄性小鼠和大鼠肾腺瘤和肾腺癌的发病率。肾脏是ＯＴＡ毒性的主要靶器官，由于肾脏的近端和远端小管中的重吸收作用使得肾脏血流量较高，不利于ＯＴＡ的消除，因此相比其他器官更易受到ＯＴＡ毒素的影响［４８］。Ｃｕｎｔｕｉ等［４９］通过检测猪血清、肌肉、肾脏和肝脏中ＯＴＡ水平发现，１５％的血清中ＯＴＡ含量超过５ｎｇ／ｍＬ，肾脏和肝脏中平均水平分别为０．５４和０．１６ｎｇ／ｇ，而肌肉样品中含量最低。蛋鸡饲喂受ＯＴＡ污染的日粮会导致蛋壳变薄，产蛋数减少；肉鸡日粮受污染后会使饲料消化率降低，料重比提高［５０］。在育肥猪日粮中ＯＴＡ含量超过２５μｇ／ｋｇ时能够降低饲料消化率及生长性能，同时伴有肾脏和肝脏病变，甚至出血［５１］。欧洲食品安全局（ＥＦＳＡ）２００６年规定在谷物和谷物类饲料原料中ＯＴＡ含量≤２５０μｇ／ｋｇ，猪和家禽日粮中分别≤５０和１００μｇ／ｋｇ［５２］。中国饲料卫生标准规定谷物及其加工产品和配合饲料中≤１００μｇ／ｋｇ［１７］。

      ２、霉菌毒素的消减和降解

      霉菌毒素可对畜禽生产产生不利的影响。针对其毒性，目前消减的方法主要分为物理消减、化学降解和生物降解。

      ２．１物理消减

      物理消减主要通过剔除、暴晒、水洗、辐射、加热和吸附等物理方法去除饲料中的霉菌毒素，且对饲料的营养成分和畜禽生长无不利影响。霉菌毒素吸附剂主要分为酵母细胞提取物类和铝硅酸盐类。蒙脱石是一种常见的铝硅酸盐类霉菌毒素吸附剂，Ｚｈｏｕ［５３］发现一种稀有的天然坡缕石———蒙脱土混合矿物，并发现这种混合矿物能吸附大部分的霉菌毒，且对动物机体不会产生不良影响。而改性后的蒙脱石能提高其吸附效果，改性蒙脱土主要通过季铵盐、金属离子、有机酸改变蒙脱石的性质从而提高吸附霉菌毒素的能力［５４］。酵母细胞壁的主要成分包括葡聚糖、甘露聚糖、几丁质和蛋白质。葡聚糖、甘露聚糖分离自啤酒酵母的细胞壁，该种细胞壁上有脂质、多糖、蛋白质类物质，具有良好的吸附霉菌毒素的能力［５５］。物理降解法操作简单、成本低但吸附效果不易控制，同时吸附剂排出体外后容易对环境产生不利的影响。

       ２．２化学降解

       化学降解主要是通过在饲料中添加一定量的化学试剂，如氢氧化钙、臭氧、氨和单乙胺等破坏霉菌毒素的某些成分以达到降解的效果。Ａｉｋｏ等［５６］研究发现，在食物中添加有机酸可有效降解ＡＦＢ１，在乳酸加热时ＡＦＢ１会产生２种降解产物ＡＦＢ２和ＡＦＢ２ａ，并形成聚乳酸（ＰＬＡ），ＰＬＡ可被蛋白酶Ｋ、胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶等几种酶降解。氨可与ＡＦＢ１发生脱羟反应，导致其内酯环发生裂解转化为ＡＦＤ１，降低了ＡＦＢ１毒性。陈冉［５７］试验发现，经臭氧处理后的黄曲霉毒素破坏了其分子中的Ｃ８－Ｃ９位双键，使其降解。同时臭氧也能有效的降解ＡＦＢ２、ＡＦＧ２、ＦＢ１、ＯＴＡ和ＺＥＡ。虽然化学降解的效率高但其添加物可能会破坏饲料中的营养成分，同时饲料中化学添加剂残留和对饲料适口性的影响等仍然存在问题。

      ２．３生物降解与脱毒

      生物降解主要是利用微生物和酶等进行脱毒。其脱毒机制是通过微生物菌体对毒素的吸附或酶促反应降解毒素［５８］。Ｇｕａｎ等［５９］研究发现，橙红色黏球菌在３７℃发酵条件下可降解８０．７％的ＡＦＢ１，同时其菌胞外代谢物不但可降解ＡＦＢ１，还能降解ＡＦＧ１和ＡＦＭ１。酶解法是通过某种真菌代谢产物，利用其活性降解和破坏霉菌毒素。目前使用最多的高效解毒酶类型有蛋白水解酶、内酯水解酶和氧化酶等［６０］。胡常英等［６１］试验发现，在肉鸡日粮中添加２５Ｕ／ｇ葡萄糖氧化酶能降解饲料中ＡＦＢ１，并且能提高３９．５％肉鸡存活率。大量的研究证实，益生菌能有效降解饲料中的霉菌毒素，其中地衣芽孢杆菌能有效地降解８０％以上的ＡＦＢ１，枯草芽孢杆菌能降解６６％以上的ＺＥＡ，德沃斯氏菌能降解９８％的单端孢霉烯类毒素，乳酸杆菌和双歧杆菌通过水解、脱氨、开环等方式能有效的降解ＯＴＡ和烟曲霉毒素，降解率分别达到９７％和８２％，益生菌不仅能有效地降解毒素，同时作用效果温和，不会影响饲料中的营养成分，且对畜禽生长无负面影响［６２］。生物物降解法不仅不会对环境造成污染，而且对动物机体不会产生不良影响，同时某些消化酶和益生菌还会保护动物的内脏和肠道健康，提高其生产性能。

      ３、小结

      饲料原料在生产、加工、运输及储存过程中极易发生霉变。霉菌不仅污染饲料，其代谢产物霉菌毒素更会影响畜禽的生长性能，损伤脏器，破坏其免疫功能，严重影响畜禽养殖业及饲料工业的发展。需根据霉菌毒素的特性选用合理、安全、有效的脱毒方法，以达到最佳的脱毒效果，为畜禽和人类健康提供安全保障。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：

来源：中国畜牧兽医 作者：黄 珂，温晓鹿，王 丽，蒋宗勇

杨一帆……

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