劉伯承,邱美珍,王 慧,楊 俊,杜麗飛,彭苗苗
(1.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所,長沙 410131;2.湖南鑫廣安農(nóng)牧股份有限公司,長沙 410129;3.湖南省獸藥工程技術(shù)研究中心,長沙 410000)
近年來,食品和飼料原料受霉菌毒素污染嚴重,據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)估計,全球每年有25%的谷物不同程度地受到霉菌毒素的污染[1]。霉菌毒素是霉菌在基質(zhì)物上生長的過程中產(chǎn)生的次級代謝物,是一種低分子有機化合物。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的毒素有300多種,產(chǎn)毒毒菌150多種。我國地處亞熱帶地區(qū),濕度較高,在谷物玉米生長收割、飼料加工、原料運輸、儲存等過程中很容易被霉菌毒素污染。
豬飼料中危害較大的霉菌毒素有黃曲霉毒素(AFB1)、玉米赤霉烯酮(ZEN)、嘔吐霉毒素(DON)、T-2毒素、赭曲霉毒素(OTA)、煙曲霉毒素(FB1)。每種毒素的污染程度并不完全一致,百奧明(中國)在2016年5月、8月玉米普查的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),與2015年同期相比,玉米中DON、ZEN含量增加,AFB1含量相對穩(wěn)定,而且數(shù)值不高。季海霞等對2015年1~7月份全國各地458份飼料樣品檢測發(fā)現(xiàn),ZEN檢出率達100%,DON達99.78%,AFB1相對較低,DON最高值4 402.69 Mbb·kg-1,ZEN最高值為1 518.18 Mbb·kg-1[2]。龔阿瓊等研究表明,2016年我國飼料和飼料原料中AFB1污染逐漸下降,DON、ZEN的污染呈上升趨勢,表明目前DON、ZEN在飼料中的污染不容忽視[3]。本文就霉菌毒素的特征,對豬的危害以及防控方法等方面作以綜述。
1.1.1 黃曲霉毒素特性
黃曲霉素(AF)是黃曲霉菌和寄生曲霉菌分泌產(chǎn)生的次級代謝物,是霉菌毒素中毒力最強危害最大的一種,已知AF有20多種,飼料中比較常見的是B1、B2、G1和G2,其中以B1毒力最強,AF極易溶于中等極性溶劑,難溶于水,熔點約為269℃。AF屬儲存類毒素即在儲存過程中生長繁殖進而污染飼料原料和全價配合飼料,其在飼料中的污染程度主要受空氣濕度、飼料含水量和環(huán)境中溫度的影響,AF在濕度80%~85%,谷物或飼料中水分活度>0.7,溫度24~35℃條件下最適宜繁殖生長。AF具有高致癌和畸變特性,AFB1的強致癌性是因被單氧酶活化形成具有高致癌活性AFB1-8,9-環(huán)氧化物,阻礙肝臟中蛋白質(zhì)的合成,并進一步生成致癌物質(zhì),已被世界衛(wèi)生組織(WHO)認定為ⅠA級危險物。AFB1目前得到有效控制,張丞等研究表明,2009年AFB1的陽性檢出率為13.3%,較2008年檢測結(jié)果(29.3%)有所降低,AFB1為7 μg·kg-1,稍低于2008年數(shù)值(10 μg·kg-1),低于國家規(guī)定的20 μg·kg-1的飼料衛(wèi)生標準[4]。
1.1.2 對豬的危害
豬是AFB1最敏感的動物之一,主要損害肝臟和影響腸道功能,AFB1通過影響脂類、碳水化合物、蛋白質(zhì)和核酸的代謝達到對酶系統(tǒng)、膜、器官的損害。飼料中長期含有低濃度的AFB1也能引起豬生長緩慢、飼料利用率降低,抑制免疫功能,影響母豬的繁殖性能,增加易感細菌性疾病。史瑩華等研究表明,AFB1(0.1mg·kg-1)極顯著降低豬日增重(12.90%)和飼料轉(zhuǎn)化率(7.54%)(P<0.01)[5]。劉春凌等研究表明,母豬采食含AFB1(0.1 mg·kg-1)的飼糧后,可引發(fā)子宮內(nèi)膜炎和乳腺水腫,體內(nèi)殘留的AFB1又可通過乳汁進入仔豬體內(nèi),最終導致仔豬的成活率下降,死亡率增加[6]。我國《飼料衛(wèi)生標準》對生長肥育豬、種豬配合飼料及濃縮飼料限量≤20 μg·kg-1。AFB1中毒一般根據(jù)攝入的時間和濃度不同,臨床癥狀有厭食、精神沉郁、黃疸、出血,小豬表現(xiàn)腹瀉,母豬乳腺快速退化等。另外AFB1能通過胎盤影響胎兒組織器官的發(fā)育。AFB1通過降低蛋白的合成,阻礙血清中補體、干擾素的形成以及抑制T淋巴細胞免疫,從而導致動物對疾病的易感性增強。此外,AFB1能降低豬的特異免疫應答,干擾疫苗接種。Cysewski等發(fā)現(xiàn)AFB1能影響豬接種豬丹毒疫苗后的免疫力[7]。另外AFB1中毒會引發(fā)多種細菌敗血病,如沙門氏菌、巴氏桿菌和丹毒絲菌等。
1.2.1 玉米赤霉烯酮特性
ZEN主要對田間生長期間的玉米、小麥等谷物污染嚴重,是一種主要由禾谷鐮刀菌產(chǎn)生的2,4-二羥基苯甲酸內(nèi)酯類化合物。純ZEN毒素為白色晶體,不溶于水、二硫化碳、四氯化碳,溶于堿性溶液、乙醚苯及甲醇、乙醇等。ZEN很耐熱,穩(wěn)定性強,在高溫的條件下不容易被降低,在谷物上的適宜繁殖溫度為16~24℃,相對濕度為85%,當環(huán)境溫度從8℃升高至24℃并且濕度較高時會大量產(chǎn)生。
1.2.2 對豬的危害
ZEN廣泛存在谷物飼料中,我國《飼料衛(wèi)生標準》對飼料及飼料原料中ZEN限量是≤500 μg·kg-1。ZEN類似雌激素作用,主要危害是影響豬的生殖功能,ZEN可以競爭性地與雌激素受體結(jié)合,使雌激素反應元件激活,造成受體二聚化,進而引發(fā)一系列擬雌激素效應,致使豬體內(nèi)生殖激素發(fā)生紊亂,最終使豬生殖系統(tǒng)受到破壞。據(jù)研究豬攝入ZEN濃度為0.1 mg·kg-1的飼料就會表現(xiàn)臨床癥狀,母豬發(fā)生ZEN中毒后表現(xiàn)出“雌激素綜合征”[8]。后備母豬ZEN中毒后最大危害是不孕、假發(fā)情、流產(chǎn)、仔豬出生重及數(shù)量下降,小豬出現(xiàn)“八子腿”和腹瀉,外陰道炎是ZEN中毒的主要臨床癥狀[9]。種公豬中毒后主要表現(xiàn)是睪丸萎縮,性欲下降,精液品質(zhì)下降,乳腺出現(xiàn)不同程度的增大。ZEN對豬的免疫抑制機能的損害目前報道較少,有待進一步研究。
1.3.1 嘔吐毒素特性
DON是由禾谷鐮刀菌產(chǎn)生的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇,是單端孢霉烯族毒素B類中主要成員。DON是污染小麥、玉米、大麥等谷類作物籽粒的重要毒素,是一種無色針狀結(jié)晶,其易溶于水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮和乙酸乙酯,不溶于正己烷、丁醇、石油醚。其熔點為151~152℃,具有較強的熱抵抗力,加熱>110℃才被破壞,121℃高壓加熱25 min僅少量破壞,低溫高濕是DON生長和產(chǎn)毒的條件[10]。
1.3.2 對豬的危害
豬對DON非常敏感,公豬要比母豬更敏感,中毒后會出現(xiàn)嘔吐、拒食、伴有腸炎和腹瀉等臨床癥狀,生長育肥豬攝入DON濃度14 mg·kg-1的日糧10~20 min后,會出現(xiàn)嘔吐、焦慮和磨牙癥狀[11]。我國飼料衛(wèi)生標準規(guī)定豬、犢牛、泌乳期動物配合飼料中限量≤1 mg·kg-1。DON對豬的采食量和生長速度影響較大,李艷芝等研究表明,DON含量為0~14 mg·kg-1中,飼糧中每增加DON 1 mg·kg-1,生長肥育豬的采食量即減少6%,在DON>10 mg·kg-1時即完全拒食[12]。DON有較強的免疫抑制作用,主要作用機理是抑制蛋白質(zhì)的合成,影響快速生長組織和免疫器官,增加傳染病的易感性。
1.4.1 T-2毒素特性
T-2毒素屬單端孢霉烯族毒素A類,是A類中最強的一種毒素,主要由擬枝鐮孢菌和梨孢鐮孢菌所產(chǎn)生,在基質(zhì)物上最適宜產(chǎn)毒溫度5~7℃,濕度60%~80%。T-2純品為白色針狀結(jié)晶物,熔點約為151℃,不易揮發(fā),不溶于水和石油醚,在丙酮、醋酸鹽、氯仿、甲醇、乙醇、丙二醇中溶解度很高。該毒素性質(zhì)穩(wěn)定,耐熱和抗紫外線很強,生產(chǎn)和加工過程中高壓滅菌很難滅活。王敏輝等研究表明,T-2毒素在200~210℃時滅菌30~40 min或者在次氯酸鈉-氫氧化鈉溶液中浸泡4 h才可以滅活[13]。
1.4.2 對豬的危害
T-2主要作用于細胞分裂旺盛的組織器官,其可抑制蛋白質(zhì)和DNA的合成,造成骨髓、胸腺、肝、脾、淋巴結(jié)、胃腸黏膜等損傷,豬在攝入該毒素后主要破壞腸道黏膜,影響腸道消化功能。有研究表明,豬的安全計量≤0.5 mg·kg-1,我國規(guī)定T-2毒素在豬配合飼料中的限量為1 mg·kg-1。豬中毒主要臨床表現(xiàn)為口腔與腸道黏膜潰瘍和壞死,引起嘔吐、腹瀉,能使血管壁通透性增強,血管擴張,引起全身各器官出血,嚴重降低飼料利用率和生產(chǎn)性能。T-2毒素具有親脂性,能降低腸道黏膜吸收能力,影響脂溶性VA、VD、VE、VK的吸收。Makowska等研究表明,T-2毒素在胃腸道的兩段腸神經(jīng)叢中均可導致胃腸神經(jīng)細胞和神經(jīng)纖維的百分比增加,低劑量的T-2毒素也會對生物體產(chǎn)生影響[14]。T-2可以抑制白細胞和補體C3的產(chǎn)生,減少抗體和免疫球蛋白,從而影響機體免疫功能,能通過胎盤影響胎兒組織器官的發(fā)育和成熟,還可激活內(nèi)分泌系統(tǒng),間接地抑制免疫功能[15]。
1.5.1 赭曲霉毒素特性
赭曲霉毒素(OTA)是由多種曲霉和青霉菌產(chǎn)生的一類二級代謝產(chǎn)物,赭曲霉毒素有很多種,其中以赭曲霉毒素A毒性最強,分布最廣,被國際癌癥研究機構(gòu)分類為2b級潛在的人類致癌物質(zhì)。OTA是無色結(jié)晶粉末狀化合物,微溶于水,易溶于有機溶劑,耐熱、穩(wěn)定,在加工過程中不易破壞,發(fā)酵對OTA有明顯的降解作用。
1.5.2 對豬的危害
OTA毒性較大,其作用機理是抑制蛋白質(zhì)的合成,減少RNA合成和DNA結(jié)合物的形成,主要危害豬的腎臟功能,造成腎周水腫、僵硬,臨床上常常出現(xiàn)飲水量增加、尿頻,導致豬生長遲緩和飼料利用率降低[15]。此外,還可引起豬只的肝臟受損、導致神經(jīng)中毒、胃潰瘍等。另外OTA對公豬精液品質(zhì)有一定影響。OTA能抑制B、T淋巴細胞介導的免疫反應,能減少IgG、IgA和IgM等免疫球蛋白,造成豬尤其是青年豬免疫抑制,增強對疫病的易感性。研究表明,低劑量OTA能增加豬感染圓環(huán)病毒的風險[16]。Muller等研究表明,飼料中OTA濃度達20~50 mg·kg-1時可減少豬的白細胞和淋巴細胞數(shù)量,且升高嗜中性粒細胞總數(shù),減弱嗜中性粒細胞吞噬作用[17]。我國對OTA在配合飼料中的限量為≤100 μg·kg-1。
1.6.1 煙曲霉毒素特性
FB1又稱伏馬毒素(FB),是由輪枝鐮刀菌、串珠鐮刀菌和層生鐮刀菌等所產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物。目前已知的衍生物有7種,其中FB1廣泛污染飼料及飼料原料,約占FB總量的70%,最適宜產(chǎn)生的溫度是15~25℃[18]。FB1特別耐高溫,穩(wěn)定性強,在飼料加工過程中損失很少,易溶于水和甲醇等,不溶于氯仿和己烷等有機溶劑。
1.6.2 對豬的危害
FB1中毒的主要臨床表現(xiàn)為肺水腫、肝中毒和免疫抑制作用。研究表明,在日糧中添加FB140 mg·kg-1能增加仔豬肺質(zhì)量,進而導致肺出現(xiàn)水腫[19]。飼料中FB1一般限量標準≤10 mg·kg-1,另外FB1還可以抑制脂肪合成的功能,破壞各器臟的脂肪分布。FB1對豬的生產(chǎn)性能影響主要是降低生長速度和飼料利用率。于新友等研究表明,F(xiàn)B11 mg·kg-1會降低豬生長速率8%,10 mg·kg-1的FB1則可降低11%[11]。豬中毒后典型癥狀是肺水腫,時間過長進而引起肝臟受損,懷孕母豬中毒后表現(xiàn)流產(chǎn)、死胎。FB1可損害免疫系統(tǒng),造成免疫抑制,影響疫苗抗體水平,造成免疫失敗。
豬對霉菌毒素非常敏感,微濃度含量的霉菌毒素能給豬帶來亞健康,增強疾病易感性。其主要降低肥豬生長速度和母豬繁殖生產(chǎn)效益。霉菌毒素對豬產(chǎn)生的毒害作用因毒素含毒量、喂飼時間、品種、年齡及其他霉菌毒素是否并存表現(xiàn)程度不同??刂泼咕舅匚廴緫撝饕龊梅烂古c脫毒兩方面。
為防霉應該定期對采購的飼料原料做霉菌毒素檢測,確定霉菌毒素的污染程度和種類以便更好地選擇脫毒劑;定期做好飼料原料的水分含量檢測,一般要求<13%,并對飼料生產(chǎn)前的原料和生產(chǎn)后成品料做采樣檢測;飼料加工過程中控制好水分、蒸汽溫度,及時清理料倉和管道中的結(jié)塊,確保飼料原料及成品料儲存車間要通風、干燥,做好濕度檢查管理;根據(jù)季節(jié)及儲存時間在飼料生產(chǎn)加工中加入防霉劑,如丙酸、丙酸鹽、雙乙酸鈉、苯甲酸、山梨醇等可抑制霉菌毒素。
目前,霉菌毒的脫毒方法主要分為以下4類:物理脫毒法、化學脫毒法、生物脫毒法、吸附法。
2.2.1 物理脫毒法
生產(chǎn)實踐中經(jīng)常采用的方法有挑除法、水洗法、暴曬法、熱處理、紫外線脫毒等物理方法。此方法對適合小批量飼料及飼料原料進行處理,但具有局限性,如去毒不徹底、保存時間短和容易再污染。
2.2.2 化學脫毒法
主要有石灰水浸泡法、氨水去毒法、蒸煮法、氧化法、浸提法?;瘜W脫毒處理對飼料中營養(yǎng)品質(zhì)和適口性有一定的影響[20]?;瘜W脫毒法中氨的效果最顯著,在玉米生產(chǎn)工業(yè)中應用廣泛。喬霞等研究表明,化學降解的主要缺點是僅對黃曲霉毒素作用較顯著,對其他霉菌毒素的作用較差,此外,化學脫毒法會有殘留的化學物質(zhì)且不能有效和經(jīng)濟地去除,易對人和動物帶來不利的影響[21]。
2.2.3 生物脫毒法
微生物降解脫毒法主要運用微生物菌體本身對霉菌毒素的吸附作用和微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的特異性酶對毒素降解[22]。目前研究較多的有乳酸菌、酶、植物提取物等,研究表明,其可對黃曲霉毒素飼料起到有較好的解毒效果。馬學會研究表明,酵母寡糖類和酵母類為主要成分的霉菌毒素吸附劑對AFB1無降解效果,而且對ZEN、DON、OTA和FB1在24 h達到各自最佳效果[23]。微生物脫毒法對動物和人類安全、健康,是近幾年研究的熱點,但此方法工藝復雜,生產(chǎn)成本高,還需要解決大批量生產(chǎn)和降低成本問題。
2.2.4 吸附法
吸附降解劑是利用離子交換的原理吸附霉菌毒素從而達到降解毒素的作用。采用吸附劑吸附簡單方便、成本低,是目前應用最廣的一種方法,常用的吸附劑有活性炭、沸石、黏土、硅鋁酸鹽、有機類等?;钚蕴亢团驖櫷翆S曲霉毒素有較好的吸附效果,研究表明,葡甘露聚糖、酯化葡甘露聚糖對ZEN、DON有較好的吸附效果[24]。常順華等研究表明,飼料添加酯化葡甘露聚糖霉菌毒素降解劑0.2%可提高仔豬日增重,降低料重比,減輕霉菌毒素對仔豬的過氧化損傷[25]。大部分研究認為,吸附劑吸附作用具有不可選擇性,也有研究認為吸附劑能吸附霉菌毒素也能吸附飼料中的氨基酸(主要是賴氨酸)、維生素、礦物質(zhì)等,對飼料的營養(yǎng)破壞影響較大[11]。
由于近幾年來飼料原料世界貿(mào)易性加大,同時全價配合飼料中多種原料的應用,霉菌毒素的污染率和主要種類出現(xiàn)了新的變化趨勢。目前霉菌毒素影響畜禽健康的研究較多,但是大部分是一種較高濃度的毒素對動物機體的影響,而飼料中一般有兩種或兩種以上的毒素并存共生,其存在有協(xié)同、加性、增效、頡頏等效應,因此在做好霉菌毒素檢測調(diào)查的基礎(chǔ)上,應該針對兩種或以上的微濃度霉菌毒素攝入對動物機體生產(chǎn)性能影響進行研究[26]。此外,霉菌毒素的吸收主要在腸道,因此研究霉菌毒素對畜禽腸道形態(tài)、腸道微生物菌群以及相關(guān)基因表達的影響,探討霉菌毒素在畜禽腸道的毒性作用機理是十分必要的。
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