孫曉杰 劉 瀅 王安如
(1.北京市飼料安全生物調(diào)控技術(shù)研究中心,北京100192;2.北京大北農(nóng)科技集團股份有限公司飼用微生物工程國家重點實驗室,北京100192)
預(yù)防霉菌毒素的吸附劑研究進展
孫曉杰1,2劉 瀅1,2王安如1,2
(1.北京市飼料安全生物調(diào)控技術(shù)研究中心,北京100192;2.北京大北農(nóng)科技集團股份有限公司飼用微生物工程國家重點實驗室,北京100192)
霉菌毒素不僅會對細胞的RNA、DNA以及蛋白質(zhì)各種物質(zhì)的合成產(chǎn)生一定的影響,而且還對在一定程度上增加細胞內(nèi)部活性氧的含量,這樣便可以造成一定的氧化應(yīng)激狀態(tài),進一步對細胞造成一定的氧化損傷和DNA損傷。低濃度的霉菌毒素還會對畜禽的免疫功能和生產(chǎn)性能造成一定的影響,高濃度的霉菌毒素還會對動物的各個臟器造成嚴(yán)重的損傷,甚至還會危及生命。鑒于此,本文先對霉菌毒素的危害進行了一定的分析,然后對霉菌毒素吸附劑進行了一定的闡述,以其可以為相關(guān)人士提供一定的參考。
霉菌毒素 危害 吸附劑 研究進展
霉菌毒素主要是由青霉菌、曲霉菌以及鐮刀菌等各種類型的真菌所產(chǎn)生的有毒次生代謝產(chǎn)物所組成,在1960年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了黃曲霉素之后,經(jīng)過研究試驗表明,霉菌毒素?zé)o論對人類還是對動物都有一定的毒害作用。但是,在已發(fā)現(xiàn)的各種霉菌毒素當(dāng)中,毒性最強的要數(shù)黃曲霉毒素B1(AFB1),其具有比較強的致癌性,被國際癌癥研究中心歸類為I類致癌物,如果接觸到會引起慢性或者是急性中毒,對人體各個臟器都有一定的損傷,嚴(yán)重威脅著人們的健康。我們可以通過加入一定量的降解毒素物質(zhì)來降低其毒性。為了更好地確保消費者的健康安全,世界衛(wèi)生組織對赭曲霉毒素(OTA)、黃曲霉毒素(AF)以及玉米赤霉烯酮(ZEA)等多種毒素都規(guī)定了具體的安全限值。
黃曲霉毒素(afatoxin,AF)主要是有寄生曲真菌和黃曲霉所產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物所組成,其具有非常強的毒性。按照熒光顏色的不同可以將其分為G1、G2(綠色熒光)黃曲霉毒素和B1、B2(藍色熒光)黃曲霉毒素,在這些毒素當(dāng)中,毒性最強的要數(shù)B1黃曲霉毒素。另外不同性別和不同種類的動物對黃曲霉毒素的敏感性都有所不同,通常情況下雄性動物的敏感性會相對比較高一些。黃曲霉毒素的危害性主要體現(xiàn)在以下幾個方面:首先其可以在一定程度上降低動物的食量和體重,還會影響其生產(chǎn)性能;其次,降低動物的免疫機能,研究表明巨噬細胞在濃度不同的黃曲霉毒素環(huán)境當(dāng)中會表現(xiàn)出一定的劑量效應(yīng);再次,經(jīng)大量的實驗總結(jié),黃曲霉毒素的致癌、致畸以及致突變性都比較強,當(dāng)其為0.1~10000 ng/ml的時還會抑制動物淋巴細胞的合成;另外,其還會抑制核酸的合成,嚴(yán)重影響各種大分子物相關(guān)功能的發(fā)揮。
嘔吐毒素(Emetictoxin)有時候也被人們叫作脫氧雪腐鐮刀菌烯醇,其屬于單端孢霉烯族化合物。目前已經(jīng)證實多種該菌都會產(chǎn)生一定的毒素,比如擬枝鐮刀菌、漆班菌屬、禾谷鐮刀菌、頭孢菌屬、梨孢鐮刀菌鐮刀菌株以及木霉屬等等。這種毒素不僅可以引起動物食欲減退、體重下降、嘔吐,甚至還會造成流產(chǎn)、弱仔或者是死胎,也會對動物的免疫機能造成一定的降低,另外對蛋白質(zhì)的合成也會起到一定的抑制作用。
玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEA)其實并不是一種新型的毒素,而是由鐮刀菌所衍生出的一種真菌毒素,其具有一定的降低免疫力功能。據(jù)相關(guān)研究表明,這種毒素具有很強的致畸作用和生殖毒性,會導(dǎo)致動物生殖器的變形甚至是功能的喪失,在實驗當(dāng)中,總是會引起母豬外陰道炎,從而大大降低了豬仔的存活率??茖W(xué)家已經(jīng)研究表明,玉米赤霉烯酮具有一定的基因毒性,會導(dǎo)致動物淋巴細胞DNA加和物的產(chǎn)生,而且還很容易誘發(fā)腫瘤的產(chǎn)生,對人類和動物的生命健康具有非常嚴(yán)重的威脅。
霉菌毒素吸附劑具有很高的表面積,且多孔,其分子內(nèi)部的表面積要比分子外面的表面積大很多,這也就為捕捉霉菌毒素提供了很大的結(jié)構(gòu)空間。
在動物飼料當(dāng)中一般情況下都存在大量的霉菌毒素,可是在實際生產(chǎn)過程中不可能在飼料當(dāng)中加入多種脫毒劑,所以最好是加入一種吸附性能特別好的吸附劑,可以吸附多種毒素。另外還需要注意,由于飼料當(dāng)中還存在各種各樣的營養(yǎng)物質(zhì),所以,在吸附毒素的同時還應(yīng)該保留這些營養(yǎng)物質(zhì)。具體來說其應(yīng)該具有以下幾種特性:首先,應(yīng)該可以吸附多種類型的霉菌毒素,特別是赭曲霉毒素、黃曲霉毒素以及單端孢菌素;其次,在結(jié)合各種毒素的同時還應(yīng)該有效保留飼料當(dāng)中的各種營養(yǎng)物質(zhì);再次,加入飼料當(dāng)中之后可以迅速進行混合;另外,在確保吸附效果的前提之下,應(yīng)該不斷減少其使用量,而且一定要沒有任何毒性。
活性炭:這種吸附劑主要適用于對赭曲霉毒素和棒曲霉毒素吸附,在體外實驗當(dāng)中顯示,該類吸附劑對霉菌毒素具有很好的吸附作用,但是在飼喂試驗當(dāng)中卻表現(xiàn)不是很好,這主要是因為活性炭的吸附結(jié)合能力還不夠強大,在吸附過程中有時候會被飼料當(dāng)中的部分物質(zhì)飽和而失去對毒素的結(jié)合能力。另外,活性炭對土霉素的吸附能力非常強,而且這種吸附劑會占用比較大的飼料容積,所以實用性并不是很大。
天然鋁硅酸鹽類:這類吸附劑主要包括蒙脫石、沸石、高嶺土以及硅藻土等,此類物質(zhì)一般情況下的離子吸附能力都比較好,對霉菌毒素選擇性吸附性能比較好,可是其也具有一定的使用缺陷,即其不僅吸附效率低,而且還會占用大量的飼料空間,另外也會對飼料當(dāng)中的營養(yǎng)物質(zhì)造成一定的吸附,所以也不建議進行大力推廣。
水合鋁硅酸鹽類:在對天然的鋁硅酸鹽性能進行一定的改善與提升可以有效增強霉菌毒素的選擇性吸附性能,比如對自沸石的水合鋁硅酸鈉鈣(KLM#L)進行提取便可以很好地提升其對黃曲霉素的吸附能力??墒瞧鋵ζ渌恍┓N類的霉菌毒素的吸附能力并不是很好,比如對赭曲霉毒素#、玉米赤霉烯酮、雙乙酸基鐮刀菌醇以及O1I毒素的吸附就不是很好。這主要是因為蒙脫石或者是沸石這類黏土類礦物吸附劑的表面具有一定量的親水性負電荷,所以比較適用于對那些帶有極性基團霉菌毒素的吸附。
聚乙烯吡咯烷酮(PVPP):這類吸附劑屬于一種多孔且不溶的化合物,這種吸附劑不僅具有很好的降解霉菌毒素作用,而且其自身安全無毒,對人類和動物的健康沒有任何傷害。另外,這種吸附劑不會被動物消化或者吸收,對各種霉菌毒素的選擇性吸附能力也比較好,吸附之后便會隨著排泄物排出體外,在降解毒素的同時還保障了機體的安全。
總而言之,隨著科學(xué)技術(shù)的進步和人們生活水平的不斷提升,大家越來越重視對各種霉菌毒素的研究,現(xiàn)如今已經(jīng)出現(xiàn)了多種微生物酶制劑可以有效降解飼料當(dāng)中的各種霉菌毒素,目前應(yīng)用效果最好的主要有葡聚糖酶、植酸酶以及戊聚糖酶。但是這些吸附劑在實際應(yīng)用過程中多多少少會造成一定的污染,所以應(yīng)該研制一種更加簡便、快速、安全且可行的霉菌毒素降解方法。
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孫曉杰(1986-),女,河北豐寧人,碩士,中級畜牧師,主要從事飼料檢測工作。
劉 瀅(1983-),女,內(nèi)蒙古赤峰人,碩士,主要從事飼料檢測工作。
2016年度科技創(chuàng)新基地培育與發(fā)展工程子專項項目(編號:z161100005016086)。