史 杰，李炳梅，王永梅，高素敏

1 新鄉(xiāng)市畜產品質量監(jiān)測檢驗中心，河南新鄉(xiāng) 453003

2 利津縣現代畜牧業(yè)發(fā)展服務中心，山東東營 257000

0 引言

霉菌是廣泛存在于自然界中的真菌，種類繁多。一些真菌，如曲霉菌、鐮刀菌和青霉菌等絲狀真菌在生長繁殖過程中遇到外界環(huán)境適宜的溫濕度條件，通過代謝產生霉菌毒素。霉菌毒素是一類低分子質量次級代謝產物，具有致癌性、致毒性、致畸性。目前所知，有大約300 種真菌能夠產生有毒害的代謝產物，其中，黃曲霉菌素（Aflatoxin，AF）、伏馬菌素（Fumonisins，FB）、玉米赤霉烯酮菌素（Zearalenone，ZEN）、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Trichothecenes，DON）、T-2毒素、赭曲霉菌素A（Ochratoxin A，OTA）等是畜牧養(yǎng)殖業(yè)中危害最嚴重、最常見的霉菌毒素[1]。

飼料霉菌毒素污染是一個全球性的安全問題，全球每年約有25%的谷物受到已知霉菌毒素的污染，約有2%的農作物因污染嚴重而失去營養(yǎng)及經濟價值[2]。我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)中霉菌毒素污染飼料程度也比較嚴重，新修訂的《GB13078—2017 飼料衛(wèi)生標準》將上述6 種霉菌毒素列入飼料和飼料原料監(jiān)測指標，作為判斷飼料衛(wèi)生標準。雷元培等[3]2020年，對國內各省區(qū)域的玉米、玉米副產物、小麥及麩皮、雜粕和全價飼料樣品進行檢測，AFB1檢出率在87.05%～100.00%，ZEN的檢出率在82.79%～100%，DON的檢出率在87.44%～100%；玉米中AFB1污染最嚴重，玉米副產物中ZEN污染最為嚴重。與單胃動物相比，反芻動物的飼料及其原料種類多、來源廣泛。農作物秸稈、籽粒玉米、小麥、高粱、稻谷、大麥等植物性飼料原料是奶牛的常規(guī)飼料原料，在種植、生長、收獲、加工和儲藏等過程中容易接觸多種霉菌和受到多種霉菌毒素的污染。奶牛采食霉變飼料后，肝腎器官、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等均會受到霉菌毒素的損傷，奶牛的生產性能和乳品質量也會下降。應用霉菌毒素脫毒技術解決霉菌毒素污染，降低其毒性是非常必要的。

1 幾種危害嚴重的霉菌毒素

1.1 黃曲霉毒素（AF）

AF是由黃曲霉菌、煙曲霉菌和寄生曲霉菌等菌株產生的一類理化特性和化學結構相似的次級代謝產物。其化學結構含一個氧雜萘鄰酮（香豆素）和一個雙呋喃環(huán)，易溶于丙酮和甲醇、氯仿等有機溶劑，不溶于水，遇強堿溶液（pH值9～10）很快分解，但在中性和酸性溶液中比較穩(wěn)定；無嗅、無色、無味。AF主要有B1、B2、G1、G2、M1、M2和毒醇等20 多種類型[4]。不同的AF在紫外線下發(fā)出顏色不同的熒光，其中，AFB1和AFB2（B族AF）呈現藍色光，AFG1和AFG2（G族AF）呈現綠色光，AFM1和AFM2（M族AF）呈現藍紫色。在己發(fā)現的霉菌毒素中，AF的致癌性、致毒性、致突變性、致畸性均居首位[5]。1993年，AF被世界衛(wèi)生組織（WHO）癌癥研究機構劃定為一類致癌物。其中，以AFB1的致癌性和毒性最強，對敏感動物的半致死量（LD50）為0. 294 mg/kg[6]，因此，通常把AFB1作為檢測動物飼料和食品的主要指標?！禛B13078—2017 飼料衛(wèi)生標準》規(guī)定：AFB1在“玉米加紅產品、花生餅”中的最高限量為≤50μg/kg，“其他植物性飼料原料”的最高限量≤30 μg/kg。高溫潮濕的環(huán)境下，AF主要污染玉米及其秸稈、花生秧、花生餅、豆類等飼料原料。

1.2 玉米赤霉烯酮（ZEN）

ZEN最早在赤霉病的玉米作物上發(fā)現，是由木賊鐮刀菌、禾谷鐮刀菌、雪腐鐮刀菌、燕麥鐮刀菌等產生的甾體霉菌毒素，是一種二羥基苯酸的內脂結構，化學結構式為C18H22O5，難溶于水，易溶于堿性溶液，耐120 ℃高溫。由于ZEN通過與雌激素受體（ER）競爭性的結合，使ER發(fā)生二聚化，進而激活雌激素反應元件產生擬雌激素效應，具有雌激素活性，可引起雌性畜禽發(fā)生雌性激素綜合征，因此，ZEN也是一種主要損害奶牛生殖系統(tǒng)的雌激素霉菌毒素。此外，ZEN還具有DNA損傷毒性、細胞凋亡毒性、免疫抑制毒性和氧化損害毒性等[7]。鐮刀菌主要存在于霉變的高粱、玉米、小麥和小米等谷物，在適宜的溫濕度下滋生?！禛B13078—2017飼料衛(wèi)生標準》中規(guī)定“玉米及其加工產品”最高限量為≤0.5 mg/kg，其他植物性飼料原料最高限量為≤1 mg/kg。

1.3 赭曲霉毒素 A（OTA）

OTA是曲霉屬和青霉屬等產毒真菌的次生代謝產物，無色結晶化合物，其化學分子式為C20H18O6NCl，OTA不易降解，穩(wěn)定性強，難溶于水，易溶于有機溶劑，廣泛存在于飼料和飼料原料中，對畜禽肝腎、神經和免疫系統(tǒng)均有毒性、致癌、致畸和致突變等危害。異香豆素部分是OTA的主要毒性基團，苯丙氨酸部分的羧基和氯基是其毒性的主要原因[8]?！禛B13078—2017 飼料衛(wèi)生標準》中規(guī)定“谷物及其加工產品”和“配合飼料”的最高限量均為≤100 μg/kg。

1.4 脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）

DON化學名為3A，7A，15-三羥基-12，13-環(huán)氧單端孢霉-9-烯-8-酮，分子式為C15H20O6，屬單端孢霉烯族化合物，是黃色鐮刀菌、禾谷鐮刀菌、燕麥鐮刀菌等產毒真菌的次級代謝產物。DON是一種霉菌毒素，通常由鐮刀菌屬產生，并經常在谷物中檢測到。該化合物在高濃度時表現出免疫抑制特性，在低濃度時表現出免疫刺激作用。這種霉菌毒素的其他作用包括下調參與蛋白質合成、增殖、核糖體蛋白質和線粒體的基因。《GB13078—2017 飼料衛(wèi)生標準》中規(guī)定DON“植物性飼料原料”最高限量為≤5 mg/kg和“其他精料補充料、配合飼料”的最高限量均為≤3 mg/kg。

1.5 T-2 毒素

T-2毒素是單端孢霉烯族毒素之一，主要由鐮孢菌屬等多種真菌，為白色針狀結晶物，易溶于甲醇、乙醇、丙醇等極性溶劑。T-2毒素具有強的細胞毒性，是A類單端孢霉烯族化合物中毒性最強的一種[9]?！禛B13078—2017 飼料衛(wèi)生標準》中規(guī)定T-2毒素在“植物性飼料原料”最高限量為≤0.5 mg/kg。

1.6 伏馬毒素（FB）

FB由輪狀鐮孢菌、串珠鐮刀菌、多譽鐮刀菌等其他鐮孢菌種產生的次級代謝產物，是一類由不同的多氫醇和丙三羧酸組成結構類似的雙酯化合物[10]。已發(fā)現有11 種伏馬毒素，其中，FB1、FB2是污染玉米、小麥和高粱等農作物最常見的兩種毒素，在天然污染的玉米中以FB1量最多，約占FB總量的70%[11]。《GB13078—2017 飼料衛(wèi)生標準》中規(guī)定F（B1＋B2）“玉米及其加工產品、青貯飼料等飼料原料”最高限量為≤60 mg/kg，反芻動物精料補充料最高限量為≤50 mg/kg。

2 霉菌毒素對奶牛養(yǎng)殖業(yè)的危害

奶牛飼料原料中的玉米、小麥、稻谷、作物秸稈、苜蓿等植物性飼料，從田間生長、收割到儲藏、加工各環(huán)節(jié)都存在AF的污染風險，并可以感染多種真菌菌株，產生多種霉菌毒素。而多種霉菌毒素通常會產生協(xié)同效應，從而對動物的免疫和健康造成更嚴重的毒性影響。一般來說，溫度、干旱、潮濕、蟲害、疾病等可以對植物造成物理損害或干擾植物生長的因素，都可能使作物更易受到AF污染。在氣候方面，干燥和高溫條件有利于AF污染的生長，而溫暖和潮濕條件有利于成熟后的污染。FB、ZEN、T-2、DON容易在田間侵入作物莖葉和籽實；大部分霉菌在溫度20～30 ℃、相對濕度70%～80%環(huán)境中生長滋生，如果儲藏環(huán)境高溫、潮濕和飼料含水量較高，飼料就會發(fā)生霉變。

霉菌毒素破壞飼料營養(yǎng)物質，降低其適口性，導致奶牛采食量下降以及出現消化機能和繁殖障礙，影響奶牛泌乳量和乳品質。霉菌毒素對動物身體的毒性程度主要取決于毒素的類型、數量、暴露時間以及動物的健康狀況、性別、年齡、品種和其他因素。長期飼喂低濃度霉變飼料會導致奶牛慢性中毒，造成肝臟損傷，肝臟出血、病變，破壞免疫系統(tǒng)，形成免疫抑制，而飼喂高濃度霉菌毒素則引起急性中毒甚至死亡。奶牛中毒早期的癥狀主要表現為食欲不振、嗜睡、消瘦、血尿、嘔吐、腹瀉。筆者曾解剖數例中毒死亡的奶牛，發(fā)現多處器官病變，肝臟腫大，外觀色澤發(fā)暗，表面布滿出血點；消化道糜爛出血，真胃內淤血、水腫，黏膜大面積潰瘍糜爛，小腸黏膜腫大出血、粘連嚴重，與車玉媛等[12]的文獻報道一致。

當反芻動物攝入AF時，體內細胞DNA和RNA合成并與酶相互作用的能力受到抑制[13]。AF通過破壞瘤胃微生物的生長和功能，降低了奶牛的生產性能[14]。AFB1具有基因毒性、免疫毒性、致畸、致癌、致突變等毒性作用。其毒性機制包括誘導氧化應激、細胞毒性和DNA損傷。ZEN是一種雌激素性鐮刀菌毒素，被歸類為植物雌激素或真菌雌激素。其化學結構類似于天然雌激素，允許其與雌激素受體位點結合，導致雌激素性增強，因此，奶牛ZEN中毒最常導致生殖系統(tǒng)紊亂[15]。Coppock[16]研究發(fā)現，小母牛采食含有1.5 mg /kg ZEN及1.0 mg /kg DON的玉米后，會在2～5 d內頻繁發(fā)情，與卵巢周期不同步，母牛在懷孕的第2～3個月也會有行為發(fā)情，即特發(fā)性陰道炎。AF對公牛精子、受精能力和植入前胚胎發(fā)育也有負面影響。Komsky-Elbaz等[17]報道，AFB1降低了公牛的精子活力，降低質膜完整性，同時也降低了精子的線粒體膜電位和DNA完整性。10 μM AFB1可能導致精子中345 個基因的差異表達，這些基因參與細胞途徑，如胚胎和胎盤發(fā)育、細胞周期、DNA修復、組蛋白修飾和信號通路；也可通過誘導活性氧（ROS）的過量產生，損害卵母細胞和胚胎的著床前發(fā)育[18]。AFM1是AFB1的羥基化代謝產物，可在奶牛食用污染飼料后在牛奶中檢出。由于AFM1的毒性作用，即使在低濃度下，AFM1也會導致致癌性、致突變性、遺傳毒性、致畸性和免疫抑制。哺乳期奶牛攝入受污染的飼料后，AFB1在肝臟中被部分代謝和生物轉化為AFM1，然后被排泄到牛奶中。由于其熱穩(wěn)定性，AFM1不能被普通食品加工程序降解或破壞。因此，牛奶及其乳制品中的AFM1殘留被視為嚴重的公共衛(wèi)生問題[19]。

3 霉菌毒素脫毒技術

3.1 物理吸附

在飼料中添加黏土礦物或礦物吸附劑是養(yǎng)殖場和飼料工業(yè)廣泛采用的處理霉變飼料的方法。礦物吸附劑作為一種非營養(yǎng)添加劑添加到動物飼料中，可以防止結塊形成（抗結塊劑和凝固劑），結合或減少霉菌毒素，提高動物的生產性能。礦物吸附劑包括膨潤土、沸石、蒙脫土和水合鋁硅酸鈉鈣鹽，由于其帶負電荷（比如沸石一種微孔鋁硅酸鹽，是帶負電荷的礦物質之一，能像磁鐵一樣吸吸附帶正電荷的毒物，包括自由基、突變的細胞、重金屬及其他毒素）和表面積孔隙體積大、較強的膨脹能力和離子交換能力，且可以通過化學修飾進一步提高霉菌毒素的吸附能力，能夠結合或吸附霉菌毒素到它們的結構空間、外表面和邊緣，以降低接觸霉菌毒素的風險，因此在畜牧生產中廣泛使用。然而，這些吸附劑也可能對動物造成不良影響，如飼糧中添加2.5%和5.0%蒙脫石的豬出現了肝臟組織學變化，包括腫脹、空泡和囊泡變性，且與對照組相比，抗氧化能力、谷胱甘肽過氧化物酶和平均日采食量均受到嚴重影響[20]。

酵母細胞壁（YCW）主要成分是碳水化合物，屬于一組低聚糖，主要包括β-葡聚糖和甘露寡糖（MOS）。據估計，YCW含有85%～90%的寡糖，相當于1，3-β-葡聚糖（30%～50%）、1，6-β-葡聚糖的分子（5%～10%）、甘露糖蛋白（30%～40%）和甲殼素（1.5%～6.0%），能夠與特定霉菌毒素（如AF、OTA和ZEN）發(fā)生吸附反應，改善畜禽腸道健康，提高生產性能[21]。

3.2 生物降解

生物降解霉菌毒素是一種非?？尚械娘暳蟽艋椒?。物理方法和化學方法在去除霉菌毒素的同時，也可以去除或破壞營養(yǎng)物質。近年來，微生物降解技術因具有高效、低毒、特異性強、不損傷營養(yǎng)物質的處理潛力，被廣泛應用于食品和飼料行業(yè)。Chen等[22]從自然發(fā)酵泡菜中分離篩選出的淀粉芽孢桿菌（WF2020）在37～45 ℃，pH為8.0環(huán)境下能有效降解1～8μg /mL的AFB1，由于淀粉芽孢桿菌（WF2020）具有合成活性化合物、缺乏毒力基因、對多種抗生素敏感等優(yōu)點，被認為是一種潛在的益生菌。Imade等[23]研究了山東玉米地分離的肺炎克雷伯菌GS7-1菌株在ZEN上的降解能力，發(fā)現ZEN去除率隨pH值的增加而增加；當pH值從5增加到8時，ZEN去除率從61.3%增加到100%；隨著培養(yǎng)時間的增加，ZEN在96 h時被完全降解，降解效果增加。肺炎克雷伯菌GS7-1降解ZEN的最低和最高溫度分別為28 ℃和60 ℃。此外，菌株GS7-1的發(fā)酵物上清液可以使ZEN含量降低100%。Zheng[24]從驢腸食糜中分離到一株具有較強OTA 解毒能力的糞產堿菌ANSA176，在37 ℃條件下，12 h內可將97.43%的1 mg/mL OTA降解為赭曲霉毒素α（OTα），而OTα毒性僅為OTA的1/500。

3.3 化學脫毒

化學脫毒方法主要有堿處理法、酸處理法、氨處理法及有機溶劑（如95%乙醇、90%乙酮等）處理法等，是在飼料中添加強酸、強堿或氧化劑使霉菌毒素轉化為無毒的物質。例如，在室溫下用3～5 mol/L的鹽酸處理AF，可使其減少78.0%和99.6%，在氫氧化鈉溶液中則可以迅速水解生成溶于水的鄰位香豆素鈉鹽，進而水洗去除[25]。化學脫毒方法效果比較明顯，但是其對飼料有腐蝕性，破壞營養(yǎng)成分，降低畜禽的適口性，因此，在實踐中應用較少，一般用于嚴重霉變難以脫毒的飼料。

4 小結

霉菌毒素是奶牛養(yǎng)殖中威脅飼料安全、奶牛健康和乳品質量的重要風險因子。目前我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)存在霉菌毒素污染飼料的情況比較嚴重，應重視這方面的綜合防控工作，在飼料及飼料原料生產、加工、飼喂等各環(huán)節(jié)預防霉變發(fā)生，應用脫霉技術最大程度減少霉菌毒素的危害。物理吸附法和生物脫毒法具有獨特的脫毒技術優(yōu)勢，前景廣闊，值得技術研究開發(fā)和推廣。