王曉佳

(撫順市農(nóng)業(yè)特產(chǎn)學校，撫順 113123)

隨著畜牧業(yè)穩(wěn)步發(fā)展和壯大，全球對玉米、小麥、大豆及其制品的需求呈現(xiàn)穩(wěn)定增長趨勢。動物飼料安全也逐漸變得更加重要，其中霉菌毒素是最重要的危害之一。霉菌毒素污染可能發(fā)生在收獲前，即作物生長期間，也可能發(fā)生在收獲后，即飼料加工、包裝、配送和儲存期間[1]。一般情況下，長時間在高溫高濕條件下儲存不當?shù)霓r(nóng)作物、谷物，容易發(fā)生霉菌生長和霉菌毒素污染[2]。在飼料加工過程中，大多數(shù)霉菌毒素在化學和熱化學上都是穩(wěn)定的。由于動物飼用了受污染的飼料，霉菌毒素也可以通過肉類、蛋類、牛奶等動物產(chǎn)品進入人體，危害人類健康[3]。因此，許多國際公共衛(wèi)生組織和政府機構，如美國食品和藥物管理局(FDA),世界衛(wèi)生組織(世衛(wèi)組織)、聯(lián)合國糧食農(nóng)業(yè)組織(FAO)和歐洲食品安全局(EFSA)都重點關注食品和飼料中的霉菌毒素污染問題[2]。

1 霉菌毒素的種類

在動物飼料方面，霉菌毒素主要以黃曲霉毒素、伏馬菌毒素、赭曲霉毒素、單端孢霉烯族毒素、玉米赤霉烯酮為主要種類。

1.1 黃曲霉毒素

黃曲霉毒素主要由黃曲霉、寄生菌產(chǎn)生，在少數(shù)情況下由黑曲霉產(chǎn)生，通常存在于土壤和各種有機質中[4]。黃曲霉菌組包含多種不同的毒素，但含量最多的只有以下四種:黃曲霉毒素B1(AFB1)、黃曲霉毒素B2(AFB2)、黃曲霉毒素G1(AFG1)、黃曲霉毒素G2(AFG2)[5]。黃曲霉菌的代謝產(chǎn)物為黃曲霉毒素M1(AFM1)和黃曲霉毒M2(AFM2)，也被認為是該類重要污染物[6]。其中:黃曲霉毒素B1（AFB1）是含量最豐富、毒性最強的黃曲霉毒素[7]，常被認為是天然產(chǎn)生的最強致癌物。

黃曲霉毒素的真菌主要生長在多種飼料和食物上，如谷物(玉米、大米、大麥、燕麥和高粱)、花生、棕櫚仁、干肉干、玉米麩粉、磨碎的堅果、開心果、杏仁、核桃和棉籽等[2]。在家畜健康方面，長期接觸低水平的黃曲霉可導致家畜功能性和結構性肝臟病變，甚至癌癥。動物中毒的臨床癥狀包括胃腸道功能障礙、貧血、黃疸、出血以及生產(chǎn)性能的整體下降，如飼料轉化率降低、產(chǎn)蛋或產(chǎn)奶量減少、胴體品質下降、抵抗力降低，易受環(huán)境影響和微生物侵襲等[8]。據(jù)報道，1960年在英國發(fā)現(xiàn)火雞X病導致10萬只幼火雞死亡，其病原體與黃曲霉毒素有關[9]。喂食被AFB1污染飼料的哺乳期動物所產(chǎn)的奶也會被其單羥基衍生物AFM1所污染。有報道表明，當奶牛飼用含黃曲霉B1的飼料后12～24h，可以在牛奶中檢測到黃曲霉毒素M1，且牛奶中AFM1的濃度與原料飼料中AFB1的水平相關[10]。AFM1也可以在某些乳制品中檢測到，如奶酪，其濃度高于原料奶，因為AFM1具有熱穩(wěn)定性，與酪蛋白結合良好，不受制奶酪過程的影響[11]。

1.2 伏馬菌毒素

伏馬菌毒素（FBs）是一類非熒光真菌毒素，于1988年被發(fā)現(xiàn)，通常被歸類為鐮刀菌毒素。在目前已知的16個伏馬菌素類似物中，B系列伏馬菌毒素是其中最重要的一類，它包括伏馬菌毒素B1、伏馬菌毒素B2、伏馬菌毒素B3和伏馬菌毒素B4[12]。伏馬菌毒素B1(Fumonisin B1,FB1)是伏馬菌毒素中最主要、毒性最強的，被認為可能是人類致癌物[13]。

伏馬菌毒素通常會污染玉米粒，也可出現(xiàn)在高粱、小麥、大麥、大豆、蘆筍、無花果、紅茶和藥用植物中[2]。在美國伏馬菌毒素污染了80%的收獲玉米。2014年，中國從山東省采集的98.1%的玉米產(chǎn)品樣品中檢測出FB1、FB2和FB3。由于攝入被伏馬菌毒素污染的飼料導致馬的腦白質軟化綜合征，主要癥狀為嗜睡、失明、進食量減少，最終導致抽搐和死亡。當用污染的玉米飼喂豬時，伏馬菌毒素會引起肺水腫，其癥狀通常包括采食量減少、呼吸困難、虛弱、發(fā)紺和死亡[14]。伏馬菌毒素主要作用于肝臟和腎臟，對實驗動物產(chǎn)生嚴重毒性[15]。由于伏馬菌毒素有親水性，不易在動物組織中沉積，所以牛奶中沒有攜帶伏馬菌毒素，食用動物組織中積累的FB1也較少[16]。

1.3 赭曲霉毒素

1965年在南非發(fā)現(xiàn)的赭曲霉毒素（OTA）是由赭曲霉、疣狀青霉和其他青霉屬菌產(chǎn)生的一組相關化合物。其中最重要的毒素是赭曲霉毒素A(OTA)[17]。赭曲霉毒素污染主要與干燥不足或儲存不當有關，并且在受污染飼料中的分布往往是非常不均勻的。

在玉米、小麥、大麥、面粉、咖啡、大米、燕麥、黑麥、豆類、豌豆和混合飼料等多種農(nóng)產(chǎn)品中都發(fā)現(xiàn)了赭曲霉毒素，特別是在葡萄酒、葡萄汁和葡萄干中[18]。赭曲霉毒素還會污染動物制品，如肉類和牛奶，并可在人奶中發(fā)現(xiàn)。由于動物的腎臟是赭曲霉毒素主要靶器官，所以赭曲霉毒毒素與動物的腎毒性效應有關。有報道表明,赭曲霉毒素A與豬和家禽腎病有關[19]。高劑量的該毒素還可引起肝損傷和腸及淋巴組織壞死[20]。OTA還可引起人和動物的免疫毒性、基因毒性、神經(jīng)毒性、致畸性和胚胎毒性[21]。OTA通過降低飼料轉化率來影響動物的生產(chǎn)力，還可能降低蛋雞的產(chǎn)蛋量[22]。由于OTA是脂溶性的，它傾向于在動物組織中積累，特別是豬[23]。由于其結構與必需氨基酸苯丙氨酸相似，OTA會干擾腎臟和肝臟的苯丙氨酸羥化酶活性，從而抑制適當?shù)牡鞍踪|合成。OTA還會抑制RNA和DNA合成[24]。由于反芻動物瘤胃微生物區(qū)系能降低赭曲霉毒素，所以反芻動物對赭曲霉毒素不太敏感。然而，OTA已被確定對牛奶生產(chǎn)具有負面影響[15]。

1.4 單端孢霉烯族毒素

單端孢霉烯菌毒素（TRCs）大部分是由鐮刀菌屬產(chǎn)生，也有一些由頭孢菌屬、真菌屬、水蘇菌屬和木霉菌屬產(chǎn)生。這是一大類真菌代謝物，包含150多種結構相關的化合物，從化學上分為四類(ABCD)[26]。其中A類和B類最重要。A-TRCs主要由HT-2和T-2毒素組成，B-TRCs常以脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)以及其衍生物3-乙酰脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(3-AcDON)、15-乙酰脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(15-AcDON)和雪腐鐮刀菌醇(NIV)為代表[27]。HT-2和T-2雖然不是很普遍，但在A-TRCs中毒性最強[28]。

燕麥和燕麥制品特別容易受到高濃度的T-2和HT-2污染，其次是大麥[29]。青貯飼料也經(jīng)常被污染。在動物體內它們可以抑制蛋白質和DNA的合成，削弱細胞免疫反應。還可使家畜采食量減少、血性腹瀉、大出血、口腔損傷、產(chǎn)蛋量和奶量減少、流產(chǎn)，在某些情況下甚至死亡。據(jù)報道，飼料中的T-2和HT-2會削弱豬的獲得性免疫應答，并導致家禽口腔損傷[30]。在這兩種動物中都觀察到采食量減少和體重增加[31]。較高的T-2/HT-2濃度會對蛋雞產(chǎn)蛋量和蛋殼厚度會產(chǎn)生負面影響[32]。豬對T-2/HT-2最敏感，其次是家禽。DON是毒性最小的單端孢霉烯菌毒素之一，但是發(fā)病率很高。DON對單胃動物的影響更嚴重，尤其是豬，可能導致拒食、嘔吐和厭食[20]。反芻動物是對DON最不敏感。家畜攝入低至中等水平的這種霉菌毒素會增加對病原體的敏感性，并產(chǎn)生不良表現(xiàn)[33]。

1.5 玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮（ZEN）是由鐮刀菌素產(chǎn)生，除此之外還有衍生品α-玉米赤霉烯酮和β-玉米赤霉烯酮[34]。玉米赤霉烯酮在結構上與雌性激素雌二醇相似，它通常被歸類為非甾體雌激素。這種化學特性使其具有與雌激素受體結合的能力，在人類和動物中引起與生殖障礙和高雌激素有關的不良反應[6]。

玉米、小麥、大麥、高粱和黑麥中經(jīng)常含有玉米赤霉烯酮。谷物中最高，但青貯飼料和稻草也可能含有[35]。母豬對ZEN最敏感，而家禽對其耐受性很強[36]。天然污染的飼料中含有濃度高到足以對家禽造成不利影響的ZEN的可能性很小。玉米赤霉烯酮會導致實驗室動物和家畜的生殖道發(fā)生顯著變化。在小鼠、大鼠、豚鼠和家兔中觀察到不孕、子宮和外陰腫脹、胚胎乙醇吸收增加和卵巢萎縮。牛食用含有大量玉米赤霉烯酮的飼料可能直接導致不孕、產(chǎn)奶量減少和雌激素過多。

2 霉菌毒素對畜牧行業(yè)的影響

75%～100%的飼料樣本含有一種以上的霉菌毒素，在低劑量的情況下就可能影響動物健康。大多數(shù)霉菌能夠同時產(chǎn)生多種霉菌毒素，飼料可能同時被幾種霉菌毒素污染，進而引起畜牧產(chǎn)品質量下降和飼料工業(yè)的混亂，甚至可能導致高污染作物的拒收和處理。在全球化的背景下，還會影響國際商品貿(mào)易。為了避免這些不良影響，而又無法真正的保證飼料中無霉菌毒素。一些世界范圍內的機構和組織已經(jīng)限制了動物飼料中某些霉菌毒素的可接受水平。

3 霉菌毒素的分析方法

一般來說，霉菌毒素的分析測定方法可分為色譜法、免疫化學法和“其他”方法，其中包括直接光譜法。所有這些方法中最具選擇性、靈敏度和準確性的是LC-MS/MS分析法。但是實際上應采用多種霉菌毒素的分析方法，其原因是飼料混合物中的毒素不是單一的。所以這種基于LC-MS/MS的多方法分析是重要的和必要的。Streit用多種方法在各種飼料中檢測到139種不同的(主要是真菌)次級代謝物[37]。Varga E在另一個實驗中，使用以LC-MS/MS為基礎的多方法在單個榛子樣品中可檢測出26種不同的真菌毒素[38]。為了成功的開發(fā)基于LC-MS/MS的多毒素檢測方法，需要克服幾個障礙。一是考慮到大量真菌毒素的異質性分布，應收集具有代表性的(谷物)樣本?？梢酝ㄟ^增加樣本和子樣本的大小以及減小顆粒大小來最小化樣本的可變性[39]。真菌毒素的化學性質多種多樣，從極性(例如，念珠菌雙明、雪腐菌醇)到非極性(例如，波維菌素、年生菌素)，而它們在液體溶劑中的溶解度也有很大的不同。通常，酸化水與有機溶劑(如甲醇、丙酮或乙腈)的混合物可用于在單一程序中提取大量不同的毒素[40]。應該注意的是，用一種溶劑混合物提取多種不同的化合物是一種折衷的方法，因為可以找到更適合的溶劑來測定單一分析物。此外，由于真菌毒素的化學多樣性，提取清理也會受到限制[41]。大多數(shù)現(xiàn)代方法只是在測量前稀釋原始提取物，以減少基質負荷。由于在質譜儀中只能檢測到離子，中性分析物的電離過程是一個重要的下一步，通常通過電噴霧界面實現(xiàn)。盡管電噴霧裝置功能強大且在不斷開發(fā)，但它容易受到基質效應的影響，這可能會導致信號抑制或增強[42]。補償基質效應的一種非常優(yōu)雅、高效和具有成本效益的方法是使用穩(wěn)定同位素標記真菌毒素作為內部標準[43]。進一步的可能性包括基質匹配校準，標準添加，或在仔細驗證每個基質后對回收率的測量濃度進行校正。最近的方法能夠量化各種不同食物和飼料中的大約300種真菌代謝物[44]。

4 霉菌毒素的防治

考慮到霉菌毒素結構的多樣性，很明顯沒有一種單一的方法可以用于飼料中霉菌毒素的滅活。因此，必須結合不同的策略，在不影響飼料質量的情況下，針對個別霉菌毒素進行針對性的治療。最著名的方法是使用的結合劑，又被稱為真菌毒素結合劑，吸附劑，或腸吸附劑。它們可以是有機(微生物)或無機(主要是粘土礦物)性質。另一種方法是“生物保護”，即使用不同的物質(藻類、植物成分等)保護動物脆弱的器官，如肝臟，增強動物的免疫系統(tǒng)。酶或微生物解毒，有時被稱為“生物轉化”或“生物解毒”利用微生物或純化的酶來分解整個霉菌毒素或將其轉化或分解為較少或無毒的化合物。

4.1 霉菌毒素腸吸附劑或粘合劑

在飼料中加入結合劑或“腸吸附劑”作為一種減少食源性真菌毒素的方法已經(jīng)受到了相當大的關注。其中使用粘土基材料進行毒素結合也并不是什么新技術。它們包括霉菌毒素腸吸附劑、粘合劑、螯合劑、攔截分子、誘捕劑、吸附劑、毒素吸附劑等。這些材料(和/或混合物)含有蒙脫石粘土、沸石、高嶺石、云母、二氧化硅、木炭和各種生物成分，還包括葉綠素、酵母產(chǎn)品、乳酸菌、植物提取物和藻類[45]。而且研究表明蒙脫石粘土是最有效的腸吸附劑[46]。

4.2 微生物及酶制劑

結合劑或腸道吸附劑的吸附效果僅限于少數(shù)真菌毒素，如黃曲霉毒素、麥角生物堿等真菌毒素，而結合劑對單端孢霉烯族毒素類的吸附效果較差[47]。另一方面，有機物質如酵母制品(灰分低于15%)對黃曲霉毒素和脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的限制小于20%。因此，其他有效解毒真菌毒素的方法是必需的。利用微生物及其酶來解毒特定真菌毒素的方法不僅適用于不可吸附真菌毒素，也適用于所有其他可從自然界中分離出相應微生物的毒素。各種細菌、酵母、真菌和酶通過轉化、切割和分解代謝而具有解毒真菌毒素的能力。這些微生物或酶必須滿足許多不同的要求，才能用于動物真菌毒素的胃腸解毒[48]。例如：A.微生物及其反應產(chǎn)物必須無毒、安全。B.高解毒反應。C.良好的工藝性能(發(fā)酵、下游加工、穩(wěn)定)。D.在飼料和飼料加工過程中具有高的穩(wěn)定性。E.對飼料(配料)無不良影響。F.胃腸道的兼容性和穩(wěn)定性。G.在胃腸道中的解毒反應必須是快速和盡可能完整的。

5 結語

了解真菌毒素的發(fā)生、種類和流行及其負面影響已成為當務之急。使用最新的分析技術，如LC-MS/MS，可以同時提高農(nóng)產(chǎn)品中多種霉菌毒素濃度的測定精度。使用霉菌毒素腸吸附劑、粘合劑、微生物及酶制劑來進行脫毒，有助于減少乃至消除霉菌毒素為畜牧生產(chǎn)帶來的危害。