文献推介 | 霉菌毒素对畜禽免疫功能的影响及脱毒剂应用进展

共享精神

我国作为世界畜牧业总体规模和饲料需求第一大国，饲料安全尤为重要，事关国家食品安全和粮食安全。霉菌毒素是由一类喜高温高湿的真菌在生长繁殖过程中所产生的有毒次级代谢产物，广泛存在于玉米、小麦、大豆、高粱、谷子及各类配合饲料中，苏青云等随机抽取国内 16 个省市玉米、玉米副产物、小麦及麸皮、杂粕和全价饲料等 1160 个样品进行检测，结果表明，玉米副产物及全价料中玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN）和脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON）污染比较严重。夏骏等对江西省饲料及饲料原料的真菌毒素污染水平进行调查评估，结果表明，在 507 批次饲料及饲料原料中真菌毒素污染普遍存在，DON、伏马毒素B1(fumonisins B-1，FB1)和 ZEN 三者的检出率均高达 70%以上。另据报道，已知的霉菌毒素有 300 余种，其中可被定量的有 40 余种。饲料中的霉菌毒素主要为黄曲霉毒素B1（aflatoxinB1，AFB1）、ZEN 和 DON 等，具有肝毒性、肾毒性、致癌性以及损害生殖系统和免疫系统。在生产中，畜禽一旦摄入被霉菌毒素污染的饲料，会表现出免疫功能下降、生长发育受阻、生产性能下滑等情况，严重可导致中毒死亡。免疫系统是机体重要的组成部分，由相关免疫器官、组织、细胞和分子等所构成，具有维持机体健康和预防疾病发生等作用。近年来，高温等极端天气频发，为各类霉菌提供了适宜的生长环境，加重了由霉菌毒素所引发的一系列负面影响。具有统计，在我国高达 81.5%的饲料原料和 95.7%的全价配合饲料被霉菌毒素所污染，表明我国饲料原料及配合饲料遭受霉菌毒素污染情况较严重。当前，防控霉菌毒素污染已成为行业所面临的严峻挑战。因此，文章主要概括了常见的霉菌毒素种类及其对畜禽免疫功能的影响，并进一步综述了霉菌毒素脱毒剂的研究和应用，以期为畜禽生产中防控霉菌毒素提供理论参考。

1 霉菌毒素种类

1.1 黄曲霉毒素 B1

AFB1是由曲霉属的黄曲霉、寄生曲霉和集峰曲霉所产生的双呋喃环类次 生代谢霉菌毒素，具有强烈的致癌作用，其毒性在已知黄曲霉毒素中最强，广泛存在各类饲料原料和配合饲料中，严重威胁生命健康。AFB1 的相对分子质量为 312~346，熔点为 200~300 ℃，具有耐高温、耐酸等特征，最适生长温度为 25~36 ℃，在常规的加热处理工艺条件下其分子结构难以被破坏。研究发现，黄曲霉毒素可通过氧化损伤改变肝脏功能，同时具有免疫毒性，可降低机体免疫力，引发各类疾病。熊力力等对湖北省 162份奶牛精料原料的黄曲霉毒素污染情况进行分析，结果有 28.4%的精料原料受到AFB1 污染。徐进栋等对山东省1037 份饲料样品进行检测，结果AFB1 超标率为玉米 27.1%、酒糟蛋白 6.9%、花生饼粕23.27%、玉米胚芽粕 4.92%。由于黄曲霉毒素污染情况较为严重，成为影响全球食品和饲料安全的一个重要风险因素，目前大部分国家均规定了其在食品和饲料中的安全含量范围，我国出台的《饲料卫生标准》（GB 13078-2017）明确规定了黄曲霉毒素的安全范围，在饲料原料中玉米加工产品和花生饼粕不得超过50 μg/kg，植物油脂（除玉米油、花生油外）不得超过 10 μg/kg，玉米油、花生油不得超过20 μg/kg，在饲料产品中，仔猪、雏禽浓缩饲料和配合料以及泌乳期精饲料补充料不得超过10 μg/kg。

1.2 玉米赤霉烯酮

ZEN 又称为 F-2 毒素，是由禾谷镰刀菌、谷类镰刀菌、三线镰刀菌、拟轮枝镰刀菌、木贼镰刀菌等镰刀菌属产生的非甾体雌激素类有毒代谢产物，1962 年在接种禾谷镰刀菌的霉玉米中被分离鉴定，广泛存在于玉米、高粱、小麦、大麦、燕麦和水稻等粮食作物中，是饲料原料及配合饲料三大霉菌毒素之一。ZEN 的相对分子质量为 318.36，熔点为 164~165 ℃，结构稳定，有较好的耐热性，具有易溶于有机溶剂、不溶于水的特性，由二羟基苯甲酸内酯构成。由于 ZEN 结构中的 C7-酮羰基易发生还原反应，可衍生出 α-玉米赤霉醇（α-zearalanol，α-ZAL）、β-玉米赤霉醇（β- Zearalanol，β-ZAL)、α-玉米赤霉烯醇（α-zearalenol，α- ZEL）、β-玉米赤霉烯醇（β-zearalenol，β-ZEL）和玉米赤霉酮（zearalanone，ZAN）等。研究表明，ZEN 具有血液毒性、肝毒性、遗传毒性和免疫毒性，可导致畜禽不育生殖障碍和乳腺癌等。在生产中，畜禽采食被 ZEN 污染的饲料，表现出妊娠中断、流产、产死胎及生殖器官炎症和肿胀，肠道炎症及肠道功能紊乱，免疫系统受损及免疫功能下降等负面现象。马甜等对甘肃省部分地区养殖场采集的 48 份饲料样品中 ZEN 进行检测，结果表明，ZEN 总检出率为 75%。Ma 等对中国不同地区采集的 1569 份饲料样品中的 ZEN 进行检测，结果检出 1381 份饲料样品被 ZEN 污染，检出率为 88%。我国《饲料卫生标准》（GB 13078-2017）中规定，饲料原料中玉米及其加工产品 ZEN 不得超过0.5mg/kg，玉米皮、玉米浆等不得超过1.5mg/kg，其他植物性饲料原料不得超过1mg/kg，饲料产品中最高不得超过 0.5 mg/kg。

1.3 脱氧雪腐镰刀菌烯醇

DON 因其会导致动物拒食和呕吐，又称之为呕吐毒素，由禾谷镰刀菌、黄色镰刀菌和梨孢镰刀菌等镰刀菌所产生的有毒次级代谢产物，为单端孢霉菌素类毒素，于 1970 年从发霉小麦和玉米中被鉴定和纯化，多见于小麦、大麦、燕麦等谷物粮食，是畜禽饲料原料和配合饲料中常见的霉菌毒素之一。DON相对分子质量为 296，熔点为 150~153 ℃，易溶于水、乙醇和甲醇等极性溶液，具有耐高温和耐酸特性，最适生长环境为温度 20 ℃、湿度 85%、含水量 22%。DON 化学名称为 3,7,15-三羟基-12,13-环氧单端孢霉-9-烯-8-酮，其常见的衍生物有 3-乙酰基脱氧雪腐镰刀菌烯醇（3-acetyldeoxynivalenol，3- ADON）、15-乙酰基脱氧雪腐镰刀菌烯醇（15-acetyldeoxynivalenol，15-ADON）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇- 3-葡萄糖苷（deoxynivalenol-3-glucoside，DON-3G）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇- 3-硫酸盐（deoxynivalenol3-sulfate，DON-3S）和雪腐镰刀菌烯醇（nivalenol，NIV）。研究表明，DON 具有免疫毒性、细胞毒性、神经毒性、肝脏毒性、生殖毒性和消化系统毒性以及致癌致畸性。在生产中，畜禽采食被 DON污染的饲料会表现出呕吐、腹泻、生长性能和采食量下降等症状，严重时可造成死亡。张莉等对2016-2022 年河南省驻马店市 182 份小麦粉及其制品中 DON 及其衍生物污染水平进行风险评估，结果显示小麦粉及其制品样本中 DON 总检出率为 87.4%，其中检测出率超过 90%以上的小麦制品有小麦粉和挂面，表明 DON 污染严重。在我国对 DON 在饲料中的含量有明确规定，饲料原料中不得超过 5 mg/kg，羔羊、犊牛、泌乳期精料补充料和猪配合饲料不得超过 1 mg/kg，其他精料补充料和配合饲料不得超过 3 mg/kg。

2 霉菌毒素对畜禽免疫功能的影响

霉菌毒素对畜禽具有免疫毒性，主要表现为机体对细菌、病毒和寄生虫的抵抗力降低，各类传染性疾病的感染性提高。免疫系统是由先天免疫系统和适应性免疫系统组成，先天性免疫系统是抵御感染的第一道防线，具有广泛的特异性，而适应性免疫系统为暴露后所产生的，较前者能更有效消除感染。肠道是机体重要的营养物质消化吸收场所，也是霉菌毒素在体内发挥作用的主要靶器官。在肠道免疫屏障中，霉菌毒素可降低分泌型免疫球蛋白的表达水平和抗炎因子的表达水平，增加促炎因子的表达，从而造成肠道免疫屏障损伤。分泌型免疫球蛋白是肠道免疫屏障的主要效应因子，为黏膜上皮细胞提供免疫保护。张娅菲等研究了 DON 暴露对断奶仔猪血清及小肠黏膜免疫功能的影响，发现在基础日粮中添加 1、2 mg/kg DON 会显著或极显著降低小肠组织中的分泌型免疫球蛋白 A（secretory immunoglobulin A，sIgA）、免疫球蛋白 M（immunoglobulin M，IgM）和免疫球蛋白 G（immunoglobulin G，IgG）水平，表明DON 可对肠道免疫屏障产生抑制作用。此外，黄曲霉毒素可通过其代谢物黄曲霉毒素-8,9-环氧化物中断DNA 依赖性 RNA 聚合酶活性，抑制 RNA 和蛋白质的合成，蛋白质的减少会直接或间接影响免疫细胞的增殖分化和白细胞介素的产生，从而降低免疫力。张伟等研究发现，在雏鸡饲粮中添加 5、8、10 μg/kg 的AFB1会显著降低白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、IgM 和 IgG 水平。Sun 等研究发现，经过 ZEN 处理过的小鼠，肠黏膜形态结构损伤严重，显著增加黏膜 β-防御素（human β-defensin，HBD）、白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的水平。

脾脏是机体重要的外周免疫器官，是发育成熟的 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞在体内定居的场所，具有广泛的免疫作用，并且在造血和红细胞清除等方面有重要作用。脾脏单核细胞包括单核细胞和巨噬细胞，是机体重要的免疫细胞类型，具有清除和吞噬等功能。研究发现，AFB1 可导致大鼠脾脏组织受损，诱导脾脏单核细胞中生物分子氧化受损、细胞增殖降低和淋巴细胞突变，造成脾小体和动脉周围淋巴鞘的坏死和细胞空泡增多，降低 CD+T 细胞和 CD8+T 细胞水平。刘世洋等研究发现，在家兔基础日粮中加入 0.3 mg/kg 体重的 AFB1 会造成脾脏白髓和红髓排列紊乱，淋巴细胞数量显著降低，炎症因子IL-1β、IL-6 和 TNF-α 水平极显著增高，氧化应激相关因子中总抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）水平极显著降低，凋亡细胞数量和凋亡阳性细胞率极显著升高，从而造成免疫抑制。Xu 等研究证实，经过黄曲霉毒素处理后的小鼠，脾脏受到损伤并发生萎缩，减少了脾脏中的 T 淋巴细胞亚群数量。

3 霉菌毒素脱毒剂的应用

食品及饲料一旦污染了霉菌，其所产生的毒素会严重影响食品安全及畜禽健康，但现实生产生活中，食品、饲料原料、配合饲料都难免会受到霉菌毒素的污染，因此，霉菌毒素脱毒剂的应用显得尤为重要。

3.1 沸石

沸石在离子交换、选择吸附、催化激活等方面具有突出表现，目前被广泛应用在污水处理和饲料工业等领域。在 pH 为 6，AFB1 浓度为 1、2、4 mg/L 时，沸石对毒素的吸附率为 91.98%~96.12%。用十六烷基氯化吡啶处理天然沸石制备的有机沸石对 ZEN 的吸附量增加，在 pH 为 7 时，有机斜方沸石的最大吸附量为 6.98 mg/g。邓跃林报道，在配制的畜禽日粮中添加 0.5%~2%的沸石粉或膨润土，有利于抑制和消除霉菌毒素的毒害作用。磁性沸石纳米复合材料可去除受污染大麦粉中的黄曲霉毒素、ZEN、赭曲霉毒素 A 和 DON，且去除效果更好，具有比天然沸石更广的吸附能力。

3.2 蒙脱石

蒙脱石是一种硅铝酸盐矿物，具有良好的离子交换能力、吸附力和膨胀特性，能在动物肠道内吸收霉菌毒素、重金属和细菌，同时修复和保护消化道的黏膜层，有效预防和治疗腹泻。詹小立等研究发现，蒙脱石对 AFB1 吸附率与蒙脱石有效含量和温度（20~40 ℃）呈正相关，当蒙脱石含量高于 95%时，对AFB1 的吸附效果较稳定，且酸性条件有利于蒙脱石吸附AFB1 。蒙脱石对AFB1 、ZEN 和 DON 的脱毒能力强于高岭土、膨润土、沸石以及硅藻土等吸附剂，且用十八烷基三甲基氯化铵改性后的蒙脱石具有更强的霉菌毒素吸附能力，在添加1%改性蒙脱石后，其对 AFB1 和 ZEN 的吸附率分别为 62.60%和43.38%。Mao 等研究表明，用十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基吡啶氯化物处理蒙脱石提高了蒙脱石，对霉菌毒素的吸附性能，无论在酸性还是碱性条件下，对AFB1 和 ZEN 的吸附率均在 90%以上，但对 DON 吸附性很低。铝改性蒙脱石、铁改性蒙脱石以及钛改性蒙脱石在 pH 2.0 条件下对 DON 的吸附率为 23.6%、14.7%和 23.4%，且在 pH 6.8 的条件下吸附率是未改性蒙脱石的3~4 倍。Liu 等研究发现，在饲粮中添加 0.5%的蒙脱石能够改善饲喂霉菌毒素污染饲粮对丹顶鹤造成的负面影响，对丹顶鹤具有一定的保护作用。

3.3 酵母细胞壁

酵母细胞壁主要有效成分是葡萄糖甘露聚糖，其特殊的分子结构通过氢键、离子键、疏水作用力吸附黄曲霉毒素、ZEN、伏马毒素等多种霉菌毒素，阻碍霉菌毒素的吸收，降低霉菌毒素对动物生理机能的影响。刘宁等研究发现，酵母细胞壁可显著改善仔猪对霉变饲粮干物质、粗蛋白以及总能等的表观消化率，显著提高十二指肠和空肠中淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶活性，具有剂量效应。酵母细胞壁可在体外与霉菌毒素发生作用，在体内通过与AFB1 结合，帮助其通过肠道，减少机体对AFB1 的吸收，从而降低AFB1 污染的破坏作用。Weaver 等发现，在饲粮中添加酵母细胞壁提取物可减轻霉菌毒素对蛋鸡生产性能产生的负面影响，提高产蛋率和蛋重。Kim等在仔猪饲粮中添加 0.2%的酵母细胞壁提取物，可吸附霉菌毒素，改善猪的肠道健康，降低AFB1 和伏马菌素B1对仔猪的毒害作用。Sun 等在饲粮中添加 2g/kg 的酵母细胞壁提取物，能够改善黄曲霉毒素对仔猪生长性能的影响。段海涛等研究表明，硅铝酸盐类吸附剂的吸附效果较酵母细胞提取物效果好，但应考虑其对消化液的影响。

3.4 葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶为耗氧脱氢酶，是一种新型绿色酶制剂，能够催化葡萄糖产生葡萄糖酸和过氧化氢，在预防饲料霉变及消除霉菌毒素对家禽危害方面可起到很好的作用，且无残留、无耐药性。赵艳娇等研究发现，葡萄糖氧化酶能显著改善霉变饲料对小鼠生长造成的负面影响，且当饲料中 AFB1的含量低于67.77 μg/kg 时，添加 0.3%葡萄糖氧化酶效果较好。汤海鸥等研究发现，在饲粮中添加 100、200 g/t 葡萄糖氧化酶能够改善肉鸭的生长性能、屠宰性能并降低死亡率，血清生化指标中葡萄糖、促甲状腺激素和生长激素含量显著增加。Gao 等 在黄羽肉鸡饲粮中添加 400 U/kg 葡萄糖氧化酶，能够改善 AFB1 和脂多糖对肉鸡生长性能和饲料转化率的影响。

3.5 霉菌毒素分解酶

霉菌毒素分解酶是一种能够特异性降解霉菌毒素的酶，具有高度的稳定性和专一性的特点。潘康成等研究发现，在含有AFB1的日粮中添加 100 mg/kg 的霉菌毒素分解酶，能够显著提高育肥猪生长性能、显著降低料肉比，显著降低肝脏中AFB1的检出量。范秋丽等发现，饲粮中添加 300 g/t 复合霉菌毒素分解酶提高了仔鸡的生长速度和成活率。肖丹等研究发现，在饲粮中添加0.1%的霉菌毒素分解酶枯草杆菌制剂可降低黄曲霉毒素在艾维茵肉鸡体内的残留，显著提高脾脏指数，显著提高血清和肝脏 SOD活性和 T-AOC，显著降低丙二醛(MDA)水平，从而改善了艾维茵肉鸡的生长性能、免疫功能以及抗氧化能力。

3.6 益生菌类

益生菌是一类有利于宿主健康的活微生物，因其具有抗菌能力而受到行业关注。Shen 等研究表明，在ZEN 中毒的后备母猪饲粮中添加5×109 CFU/kg 可生物降解枯草芽孢杆菌 ANSB01G，可显著降低白细胞介素-2（interleukin-2，IL-2）、IgG、IgM 和 TNF-α 水平，从而消除 ZEN 对后备母猪的负面影响。 李佳晖等研究发现，在饲喂霉变饲料后的 1 日龄肉鸡饲粮中添加 0.7%莱斯芽孢杆菌∶戊糖片球菌（1∶1）制剂可显著提高肉鸡体重、平均日增重和平均日采食量，显著降低血清 GSH-Px、SOD 活性和MDA 含量，显著提高 T-AOC 水平，显著改善空肠绒毛形态，显著提高空肠紧密连接蛋白 1、紧密连接蛋白相关基因闭锁蛋白 1、闭合蛋白的 mRNA 表达。邵怡豪等采用 0.1%、0.15%和 0.2%的乳酸菌肽聚糖对雏鸭饲粮中AFB1进行脱毒，结果表明，AFB1体外吸附率与乳酸菌的种类、添加量以及二者交互作用有关，尤其是 0.1%罗伊氏乳杆菌肽聚糖对 AFB1 体外吸附效果最好，吸附率高达 75.29%。李梦珂等选育的一株黑曲霉对AFB1 和 ZEN具有高效同步降解作用，其同步降解率随黑曲霉培养物添加剂量和作用时间的增加而增加。

3.7 复合型霉菌毒素脱毒剂的应用

不同的霉菌毒素脱毒剂各具优点和缺点，单一的脱毒剂往往脱毒效果不够理想，因此很多研究探讨了复合型脱毒剂的应用效果。陈静等探讨了复合型霉菌毒素脱毒剂（主要由枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌和水合硅酸盐等成分组成）对海兰褐蛋鸡生产性能、蛋品质及血清生化指标的影响，结果表明霉变饲料中添加该复合型霉菌毒素脱毒剂能够提高蛋鸡生产性能、改善蛋品质并减轻毒素对肝脏的损伤。张瑞星等将主要成分为膨润土、酵母细胞壁、酯化葡甘露聚糖的复合型脱毒剂添加在 1 日龄 AA 肉公雏鸡基础日粮中，探讨其对肉鸡抗氧化和免疫功能的影响，结果可显著扭转了霉变饲料对肉鸡的氧化损伤和免疫毒性。胡向腾在肉鸡日粮中添加 0.002%由酵母细胞壁（43%）、蒙脱石（36%）、甘露聚糖（18%）和有机活性物质（3%）组成的复合型毒素解毒剂，结果肉鸡的平均日增重与料肉比改善程度要优于其他单一吸附剂组，脱毒效果和促生长作用具有明显优势，可增加肉鸡免疫器官重量，并可提高免疫器官指数及新城疫抗体效价。

4 总结

霉菌毒素对人类健康和畜牧业生产的影响是显而易见的。AFB1、ZEN 和 DON 作为饲料原料及配合饲料中普遍存在的霉菌毒素，畜禽一旦采食被霉菌毒素污染的饲料会发生各种不良反应，严重影响了我国畜牧业的高质量发展。目前，大量研究证实了脱毒剂脱毒效果及其安全性，但在体内外具体的作用机制还不十分清楚，不同生理阶段、不同性别和不同物种的适宜添加量还不明确，不利于在畜禽生产中推广应用，还不能完全有效保障饲料安全。在今后的研究中，应进一步对脱毒剂研发，深入探究脱毒解毒作用机制，明确适宜添加剂量，开发新型防霉、脱毒剂，为畜禽生产中防控霉菌毒素污染提供新的理论依据，促进畜牧业健康持续发展。

注：文章内容来自饲料工业，作者张淑雅等 《霉菌毒素对畜禽免疫功能的影响及脱毒剂应用进展 》文章仅供大家学习、交流 ，如有版权问题请联系作者删除!