丁燕玲,李孟聰,鐘名琴,陳 彤,宋素泉,羅 燕,譚 磊
(1.深圳市農產品質量安全檢驗檢測中心,廣東省市場監(jiān)督管理局食用農產品監(jiān)管重點實驗室,廣東深圳 518000;2.南京農業(yè)大學,江蘇南京 210095)
霉菌毒素是由絲狀真菌產生的小分子次生代謝產物,污染廣、毒性大,嚴重危害人類和動物健康[1-2]。霉菌毒素理化性質非常穩(wěn)定,導致其在谷物的采收、運輸、儲藏過程中長期存在。研究[3]表明,飼料及谷物原料中的霉菌毒素污染非常普遍,而且廣泛存在多種霉菌毒素共污染現(xiàn)象。
小麥、玉米、大麥等農作物是飼料生產的主要原材料,最容易受到霉菌毒素污染[4]。當前在我國污染最普遍且毒性危害嚴重的毒素主要有黃曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)、伏馬毒素B1(Fumonisin B1,F(xiàn)B1)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)及脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)等[5]。不同的霉菌毒素會攻擊的不同靶器官,從而表現(xiàn)出復雜的全身性嚴重中毒,如家禽或豬暴露于AFB1后表現(xiàn)為肝臟、生殖系統(tǒng)等的損害。此外,脾也是AFB1的靶器官。AFB1可以抑制脾細胞中白介素(IL-2)的產生,從而對動物免疫系統(tǒng)造成損害,使其更易患其他疾病[6]。FB1主要引起馬腦白質軟化病以及豬肺水腫和肝衰竭等疾病[7]。當FB1污染肉雞日糧時,肉雞采食量、產蛋量和體質量都會有不同程度的降低,同時還會引起肝壞死、胸腺皮質萎縮等疾病。ZEN 主要引起與畜禽不育有關的疾病。暴露于ZEN 的豬極易發(fā)生陰道、直腸脫垂以及流產[7]。如果日糧中含有過量的ZEN,就會引起豬的高雌激素癥、妊娠率降低等。豬采食被DON 污染的飼料后會突發(fā)嘔吐和食欲廢絕,誘導血清免疫球蛋白A(IgA)水平升高。有證據(jù)[8]表明:DON 也可以通過干擾微管動力學、抑制卵丘擴張和紡錘體畸形,導致豬卵母細胞不成熟;家禽暴露于DON 后,整體的脂質和蛋白質代謝會被破壞,從而刺激產生免疫反應。
當前世界各地都制定了嚴格的法律法規(guī)去控制霉菌毒素污染。然而受現(xiàn)有認知水平和技術的局限,霉菌毒素污染飼料現(xiàn)象仍然較普遍。而且值得注意的是,未超標水平霉菌毒素污染的飼料仍可導致動物慢性中毒[9],并可對其生產性能產生不利影響。因此,為全面了解我國近年來飼料中霉菌毒素污染的總體情況,本研究詳細分析了2010—2020年“中國知網(wǎng)”以及“奧特奇”“奧邁”等生物科技有限公司發(fā)布的我國畜禽養(yǎng)殖中谷物飼料及其原料的霉菌毒素污染調查數(shù)據(jù),以期為我國畜禽業(yè)用糧指導和霉菌毒素污染限量標準制定提供數(shù)據(jù)支持。
本研究收集了2015 年1 月至2020 年6 月“中國知網(wǎng)”以及“奧特奇”“奧邁”等生物科技有限公司發(fā)布的30 份飼料及飼用原料霉菌毒素污染調查報告(表1),對報告中涉及的地區(qū)、毒素陽性檢出率和平均值等信息和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和整理。
由于收集的調查報告時間跨度大、地區(qū)差異明顯、檢測方法不一致等,其數(shù)據(jù)不能直接用于對比分析,所以在統(tǒng)計時,先按年份將調查報告數(shù)據(jù)單獨整理匯總,對不同霉菌毒素的陽性檢出率和陽性值取平均數(shù),然后再進行縱向比較。同時,以我國劃分的七大地區(qū)為地理分布依據(jù),統(tǒng)計報告中4種霉菌毒素出現(xiàn)的地區(qū),總結霉菌毒素污染的區(qū)域分布特征。
調查報告中涉及的采樣地區(qū)主要集中在華北、華中、華南、華東等,少量涉及東北、西南的部分省區(qū)市,而針對西北地區(qū)的較少。地區(qū)分布統(tǒng)計結果(圖1)顯示:我國大部分地區(qū)存在霉菌毒素污染,以華東地區(qū)最為嚴重,4 種霉菌毒素檢出率均較高;華中、華北次之,以AFB1、DON 為主;西南地區(qū)ZEN 較為嚴重。
圖1 霉菌毒素污染地區(qū)分布
2.2.1 玉米及加工副產品 統(tǒng)計結果(圖2~3)顯示:2015 年玉米中4 種霉菌毒素均有檢出,其中FB1、ZEN、DON 的陽性均值保持在較高水平,尤其是FB1,平均值高達4 500 μg/kg。2016 年以后,玉米及副產品中霉菌毒素污染含量稍有降低,F(xiàn)B1、ZEN、DON 的陽性均值都低于2015 年。但是AFB1的陽性值和檢出率自2016 年開始驟升,并連續(xù)3 年都處于較高的污染水平。2019 年霉菌毒素檢出率稍有降低,但2020 年1—6 月玉米中4種霉菌毒素的檢出率和平均值都有升高,尤其是FB1和DON,在玉米中可100%檢出。
2.2.2 小麥及麩皮 統(tǒng)計結果(圖4~5)顯示:2015—2020 年DON 在小麥及麩皮中一直保持90%以上的極高陽性檢出率,2017、2018、2020 年甚至高達100%;AFB1、ZEN 雖然檢出率較高,但陽性均值較低,如AFB1,最高均值僅為200 μg/kg;FB1 檢出率和陽性均值波動較大,檢出率從2019年的18% 陡升至2020 年的95%,陽性均值在20~800 μg/kg 波動,年間差值較大。
圖2 2015—2020 年玉米及加工副產品中4 種霉菌毒素陽性檢出率變化
圖3 2015—2020 年玉米及加工副產品中4 種霉菌毒素檢測陽性平均值變化
圖4 2015—2020 年小麥及麩皮中4 種霉菌毒素陽性檢出率變化
圖5 2015—2020 年小麥及麩皮中4 種霉菌毒素檢測陽性平均值變化
2.2.3 豆粕 統(tǒng)計結果(圖6~7)顯示:雖然2015 年豆粕中AFB1的檢出率和陽性均值不高,但自2016 年以后,AFB1的檢出率和陽性均值一直維持在較高水平;2015—2017 年ZEN 陽性率均較高,檢測陽性均值呈逐漸上升趨勢,2018 年以后仍有近70%的檢出率,但陽性值略有下降,維持在較低水平;2020 年1—6 月豆粕中仍存在4 種霉菌毒素污染,陽性均值和檢出率較2019 年稍有波動,但變化不大。
圖6 2015—2020 年豆粕中4 種霉菌毒素陽性檢出率變化
2.2.4 全價飼料 統(tǒng)計結果(圖8~9)顯示:2015—2017 年全價飼料中4 種霉菌毒素檢出率變化不大,基本保持在90%左右;2018 年以后ZEN和DON 檢出率仍保持較高態(tài)勢,但FB1、AFB1檢出率分別在2018 和2019 年出現(xiàn)下降,但隨后又陡升至95%左右的較高水平。AFB1在2017 和2018年不僅存在高達100%的檢出率,陽性值更是維持在10 μg/kg 以上的高水平,但AFB1的嚴重污染程度在2020 年有所緩減,檢出率下降至65%,陽性均值降為2 μg/kg。
圖7 2015—2020 年豆粕中4 種霉菌毒素檢測陽性平均值變化
圖8 2015—2020 年全價飼料中4 種霉菌毒素陽性檢出率變化
圖9 2015—2020 年全價飼料中4 種霉菌毒素檢測陽性均值變化
本研究對收集到的2015—2020 年的30 份調查報告,主要從樣品種類、檢測方法、毒素種類以及地區(qū)等方面進行了統(tǒng)計比對。絕大多數(shù)調查報告從飼用原料(一般包括玉米、小麥、豆粕等)和飼料兩方面入手,但也有小部分報告只側重調查飼料原料或動物飼料。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),近6 年來的霉菌毒素調查報告,涉及FB1的檢測數(shù)據(jù)并不多。但統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),F(xiàn)B1在玉米和飼料都存在極高的檢出量,陽性檢出率也有逐年上升的傾向,這提示要盡快加強對FB1的重視,定期監(jiān)測FB1污染情況。此外調查報告中涉及的采樣地區(qū)主要集中在華北、華中、華南、華東等地區(qū),少量涉及東北、西南的部分省區(qū)市,而針對西北地區(qū)的較少??偨Y發(fā)現(xiàn),我國各省區(qū)市普遍存在霉菌毒素污染,其中華東地區(qū)最為嚴重,4 種霉菌毒素檢出率均較高;華中、華北次之,西南地區(qū)ZEN 污染嚴重。然而,因為大多數(shù)報告中未指明污染飼料谷物或樣品的具體來源地,所以不能進一步總結污染較嚴重的具體省區(qū)市,從而無法提供飼料生產公司材料選購的具體指導建議。
統(tǒng)計4 種霉菌毒素偏好污染的谷物原料發(fā)現(xiàn),玉米中FB1、DON 污染有逐漸加劇趨勢。玉米作為畜禽養(yǎng)殖主要的能源谷物,極易受霉菌毒素侵襲[41]。此結果強調要重點關注玉米的霉菌毒素污染。小麥及其副產品更容易受DON 污染,這可能是因為小麥收獲期特定的氣候條件(較高的相對濕度和頻繁的降雨)和收獲后不適當?shù)墓芾碓斐傻腫42]。因此,需要付出更多的努力來避免小麥中DON 污染,在實際生產工作要更加重視谷物及飼料的管理工作。豆粕是所有谷物原材料及飼料中相對安全的一類,受霉菌毒素侵襲污染的比例較低。本研究統(tǒng)計結果與文獻[43]結論基本一致,即豆粕中霉菌毒素的檢出率一般在70%左右,間或有90%以上。然而全價飼料因為組成的復雜性和保存管理手段有限,其霉菌毒素污染更為嚴重,AFB1、FB1、ZEN、DON 均存在較高的檢出率和陽性值,因此采取高效的管理手段和創(chuàng)新飼料加工工藝,防范霉菌毒素侵襲迫在眉睫。
目前我國預防和控制谷物原材料及飼料霉菌毒素污染主要從三方面入手:(1)防止霉菌毒素暴露;(2)去污;(3)加強法規(guī)監(jiān)管和教育[44]。對于原則(1),可以通過盡早收獲和充分干燥的農業(yè)手段來預防。不過因為我國谷物材料獲得渠道過于廣泛以及原則(1)對于儲存管理的嚴格要求,大多數(shù)飼料生產公司更傾向于選擇可行的現(xiàn)代技術,減少谷物及飼料的霉菌毒素污染量[45]。發(fā)酵是一種利用微生物代謝活動進行霉菌毒素低毒或無毒轉化的技術,價格低廉、易于加工,是目前最為通用可靠的霉菌毒素去污技術。在高壓下長時間蒸煮,也是減輕霉菌毒素污染的一種較為可行的技術手段。另外最新提出的抗毒素生物防治真菌為霉菌毒素的預防和控制提供了全新的思路。最后,通過教育干預和修訂法律法規(guī),培育食品安全觀念,也是當下控制霉菌毒素污染的一種主流意識。目前我國企業(yè)在嚴格執(zhí)行法規(guī)的實踐中,能基本做到有效預防并控制谷物原材料及飼料生產鏈中霉菌毒素的污染,使動物養(yǎng)殖和食品安全得到了更多保障。
調查發(fā)現(xiàn):我國大部分地區(qū)的飼料及其原料中普遍存在霉菌毒素污染,其中華東地區(qū)最為嚴重,4 種霉菌毒素檢出率均較高,華中、華北地區(qū)次之;霉菌毒素污染存在谷物偏好傾向,其中玉米中FB1、DON 污染有逐漸加劇趨勢,小麥及其副產品更容易受DON 污染,而豆粕中霉菌毒素的檢出率較低;全價飼料中4 種霉菌毒素污染嚴重,檢出率和陽性值普遍較高。總之,我國飼料中霉菌毒素污染仍處于一個較危險的水平,未來有必要加強對各類霉菌毒素的了解和長期監(jiān)控,以便更有力地保障畜禽養(yǎng)殖發(fā)展和食品安全。