馬 甜,李宗帥,張啟冉,趙興緒,3,張 勇,3*
(1.甘肅農業(yè)大學 動物醫(yī)學院,甘肅 蘭州 730070;2.甘肅省動物生殖生理及繁殖調控重點實驗室,甘肅 蘭州 730070 ;3.甘肅農業(yè)大學 生命科學技術學院,甘肅 蘭州 730070)
霉菌毒素(mycotoxins)主要指霉菌在其所污染的食品中產生的有毒代謝產物,是最常見的低分子量食品污染物之一[1]。霉菌毒素可在農作物大田收獲時形成,貯存條件不適宜,高溫、干旱和潮濕的環(huán)境均可促進作物中霉菌毒素的產生和生長。這些常見毒素會在生產、收獲、儲存和加工的不同階段通過食物鏈進入動物體和人體內,對機體造成嚴重損害,如機體急性、中度或慢性中毒,損害肝腎健康,甚至危害其他組織等[2]。玉米赤霉烯酮(ZEA)是由鐮刀菌屬真菌產生的一種具有免疫毒性、肝毒性和異種效應的真菌毒素[3],對多種生物均具有雌激素樣作用[4]。ZEA經常出現在以谷物為基礎的產品中,如小麥、高粱、玉米青貯飼料、大豆、啤酒和玉米油等[5-6],這些被污染的農產品不僅會對動物和人類造成危害,而且會帶來巨大的經濟損失。對ZEA污染的各種生物液體進行研究發(fā)現,ZEA會通過食物攜帶一同被攝入體內,機體吸收毒素及其代謝物后,ZEA循環(huán)于動物或人類血液、尿液和牛奶(包括女性母乳)等生物液體中[7]。Mauro等的研究表明,ZEA存在于肥胖婦女的血清中,正常體重女性身體中ZEA水平較低,這一結果闡明ZEA的存在可能與肉類攝入和身體質量指數有關[8]。在肝臟中,ZEA誘導組織發(fā)生病變,進而發(fā)展為肝癌[9]。Rai等[10]認為,肝臟是ZEA分布的主要器官,在肝損傷的情況下,ZEA可引起血清轉氨酶和膽紅素水平升高。農業(yè)是我國國民經濟的基礎,而畜牧業(yè)是我國農業(yè)的重要支柱產業(yè),畜牧業(yè)的健康發(fā)展對我國人民的生活水平、農牧民的收入來源以及人們的健康至關重要。我國規(guī)定飼料及其產品中ZEA的限量為0.1~1.5 mg/kg[11],人食用的糧食中ZEA含量不能超過60 μg/kg[12]。長期以來,人們對霉菌毒素缺乏正確的認識,忽視了食品和飼料中霉菌毒素的毒性作用,這對畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和人類的健康構成威脅,會造成不可彌補的危害。因此,嚴格控制飼料中ZEA的含量對動物的健康養(yǎng)殖和人類的健康生活都非常重要。本文采用高效液相色譜法以及玉米赤霉烯酮快速檢測試紙2種方法對飼料中ZEA的含量進行檢測,對比2種檢測方法所得結果,從而了解甘肅定西、張掖等地養(yǎng)殖場飼料中ZEA的污染狀況及程度,為廣大養(yǎng)殖戶制定科學有效的飼料貯存措施提供參考。
1.1.1 材料與試劑 在甘肅通渭、臨洮、永昌、張掖4個市(縣)不同養(yǎng)殖場隨機采集飼料樣品共計48份,包括玉米、麩皮、豆粕、精料及玉米秸稈青貯飼料等。玉米赤霉烯酮標準品(Sigma)、甲醇(純度≥99.5%)、乙腈(純度≥99.9%)、超純水。
1.1.2 試驗儀器 YP1002N電子天平(上海精科有限公司)、F120型粉碎機(北京永光明醫(yī)療儀器廠)、KQ-300DE型數控超聲波清洗儀(昆山舒美超聲儀器有限公司)、RE-6000旋轉蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)、SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵(鄭州儀器有限公司)、YLD-2000恒溫干燥箱(上海恒科學儀器有限公司)、Agilent 1290超高效液相色譜儀(FLD檢測器)、濾器(0.22 μm)、玻璃進樣瓶(2 mL)、離心管。
1.2.1 高效液相色譜法檢測飼料中的玉米赤霉烯酮
1.2.1.1 樣品提取。稱取100 g飼料樣品于恒溫干燥箱中過夜烘干,粉碎成末,稱取25 g置于250 mL錐形瓶中,加入100 mL 90%乙腈充分振蕩,置于超聲波清洗儀10 min(溫度55 ℃,頻率60 Hz),抽提50 mL濾液濃縮蒸發(fā)至干燥(溫度55 ℃,60 r/min),甲醇溶解,置于恒溫干燥箱烘干,再次溶解,0.22 μm濾膜過濾樣品,吸入玻璃進樣瓶待測。
1.2.1.2 色譜條件。色譜柱:Agilent XDB C18柱(250 mm×4.6 mm,5 m);柱溫:30 ℃;流動相:甲醇,溶液體積分數為70%,流速1 mL/min,進樣量20 μL;熒光檢測器:激發(fā)波長為274 nm,發(fā)射波長為440 nm。
1.2.1.3 標準曲線。ZEA標準品用甲醇分別稀釋至50 ng/mL、125 ng/mL、250 ng/mL、500 ng/mL、1 000 ng/mL,進樣量為20 μL,根據濃度與峰面積的關系繪制標準曲線。建立一元線性回歸方程,其中X為ZEA的濃度,Y為峰面積。
1.2.2 快速試紙條檢測飼料中玉米赤霉烯酮
1.2.2.1 樣品處理。粉碎飼料樣品,稱取1 g于4 mL離心管中,加入2 mL樣品提取液(70%甲醇-單蒸水)振蕩15 min,靜置2~5 min,25 μL上清液與100 μL樣品稀釋液(PBST)混勻,進行試紙檢測。
1.2.2.2 試紙檢測。水平放置檢測卡,取待檢溶液100 μL,置于試紙條加樣孔,靜置5~10 min,判定結果。
按照以上方法,測得ZEA標準品和飼料樣品的液相色譜圖(圖1、圖2),其中橫坐標代表時間,縱坐標代表峰高。由圖1、圖2可知,待測樣品出峰時間10 min左右,且峰形良好。
圖1 ZEA標準品色譜圖
圖2 飼料樣品色譜圖
根據濃度與峰面積的關系繪制標準曲線(圖3),建立一元線性回歸方程:Y=0.089 8X+0.491 4,相關系數R2=0.997 3,其中X為ZEA的濃度(ng/mL),Y為峰面積。由標準曲線可知,ZEA在50~1 000 ng/mL范圍內線性關系良好。
圖3 ZEA標準曲線
不同地區(qū)6個養(yǎng)殖場隨機采集的飼料中ZEA檢出結果見表1。ZEA的總檢出率為75.00%,其中21份飼料中ZEA含量超出國家標準(500 μg/kg),12份飼料未測出ZEA。
表1 飼料中ZEA檢測結果
將所測結果根據地區(qū)進行統(tǒng)計,不同地區(qū)養(yǎng)殖場飼料中的ZEA檢測結果如圖4、圖5所示。所采集樣品地區(qū)中,張掖市ZEA檢測陽性率最高,為50.00%,其次為定西地區(qū)2個縣,分別為臨洮縣45.45%、通渭縣44.44%。
圖4 不同地區(qū)ZEA檢測結果
圖5 不同地區(qū)ZEA檢測陽性率
將所測結果根據飼料種類進行統(tǒng)計,不同種類飼料中ZEA檢測結果如圖6、圖7所示。所檢測飼料中,玉米及其副產品受ZEA污染率最高,為72.73%,其次為微貯飼料及精料,其他原料如麩皮等均檢測出ZEA污染。
圖6 不同種類飼料ZEA檢測結果
圖7 不同飼料ZEA檢測陽性率
隨機抽取12種飼料樣品,包括玉米、豆粕、精飼料等,使用玉米赤霉烯酮快速檢測試紙條對飼料樣品進行檢測,通過對比發(fā)現所得結果與高效液相色譜法所測結果一致。其中9種飼料檢測結果為陰性(ZEA≤500 μg/kg),3種飼料檢測結果為陽性(ZEA>500 μg/kg)。
目前,測定糧食類食品和飼料中玉米赤霉烯酮的方法主要有薄層色譜法(Thin layer chromatography,TLC)[13]、氣相色譜法(Gas chromatography,GC)、高效液相色譜法(High performance liquid chromatography,HPLC)、免疫化學檢測法[14]和生物傳感器法[15]等,其中最常用的方法是高效液相色譜法。薄層色譜法、氣相色譜法對儀器設備和實驗人員操作技術要求較高[16],高效液相色譜法是目前國內外公認的、權威的一種檢測真菌毒素的方法[17],但所需的設備價格高昂,檢測過程繁瑣,因此不適合養(yǎng)殖場和飼料廠等基層使用[18]??焖僭嚰垪l檢測法所需時間較短,僅憑肉眼觀察即可檢測出樣品中ZEA含量是否超標,可適用于基層檢測,缺點是無法檢測出超標ZEA的具體含量,對于青貯草和黃貯草等吸水性較強的飼料無法檢測[19]。因此,快速、準確和簡便檢測ZEA的方法對養(yǎng)殖場檢測人員而言尤為重要。
本試驗使用高效液相色譜法和試紙條法檢測甘肅省不同地區(qū)養(yǎng)殖場飼料中玉米赤霉烯酮的含量,結果表明,6個養(yǎng)殖場采集的48份飼料中,21份ZEA含量超出國家標準(500 μg/kg),12份未檢測出ZEA,ZEA的總檢出率為75.00%。檢測超標的飼料樣品中,8份均為玉米或其副產品,7份為微貯飼料,其余為其他原料。根據這些養(yǎng)殖場所處地區(qū)環(huán)境及飼料貯存條件探究其原因可能有以下幾點:一是部分養(yǎng)殖場飼料存放倉庫較為簡易,尤其張掖、定西等地夏季氣溫較高,高溫環(huán)境不利于飼料貯存,易導致霉菌污染;二是采樣過程中發(fā)現,有些養(yǎng)殖場所存放飼料的袋口未密封,易受潮滋生霉菌,有些需要密封貯存的微貯飼料未進行有效密封;三是玉米等在碾碎加工過程中會產生大量熱量,樣品采集過程中發(fā)現,養(yǎng)殖場未經攤晾便將碾碎的玉米集中堆放于倉庫中,導致熱量無法散出,從而受到污染。目前,對于ZEA中毒基本無有效的解毒藥。針對ZEA污染飼料的防控,可以根據不同的飼料種類完善貯存方法,定期檢測并銷毀污染源。根據試驗結果和不同飼料的物理特性,對養(yǎng)殖場飼料的貯存提出以下幾點建議:第一,從源頭控制,選擇優(yōu)質飼料原料。在飼喂過程中,玉米和豆粕等易受污染的原料占比較多。因此,選擇優(yōu)質原料可以減少霉菌的產生。第二,改善飼料的貯存方法。科學的貯存方法可以避免飼料霉爛變質,減少飼料營養(yǎng)成分損失,從而有效提高飼料的利用價值和養(yǎng)殖場的經濟效益[20]。存放飼料的空間盡量保持通風干燥,避免下雨受潮;若為堆疊放置的飼料,可在底部鋪上木板或其他材料以防霉變。第三,控制飼料的貯存時間。養(yǎng)殖場所購買存放的飼料應在有效期限內盡快使用,防止因放置過久而霉變。辛明等[21]對牛羊顆粒飼料進行了相關品質指標檢測,結果表明,貯存時間延長,飼料中的霉菌數呈上升趨勢,貯存時間為60 d以內時,飼料各項指標均表現優(yōu)異。第四,控制水分及濕度。有數據表明,常溫倉庫內貯存飼料時要求空氣的相對濕度在70%以下,飼料的水分含量不超過12%,以便延長飼料貯存時間[22]。陳保君等[23]測定了在高溫條件下溫度對不同含水量飼料的影響,結果表明,在高溫環(huán)境下,飼料中營養(yǎng)成分發(fā)生變化,水分和溫度對飼料有顯著影響(P<0.05)。第五,應用物理或化學法防霉除菌。在飼料中添加脫霉劑、抗氧化劑等,以便延長飼料貯存時間[24]。第六,建議養(yǎng)殖場根據實際情況,定期對所購進或生產的飼料及其原料進行檢測,防止陳玉米等劣質原料的使用所帶來的危害。
所采集的樣品中,ZEA的總檢出率為75.00%,其中玉米及其副產品所受ZEA污染最嚴重,其次為微貯飼料及精料。科學正確的飼料貯存方法對養(yǎng)殖場的發(fā)展至關重要,飼料質量無法提高,畜禽健康就無法保障,進而影響肉制品品質,危害人類的健康。建議養(yǎng)殖場在采購飼料、飼料原料及存放飼料時,多注意存儲方法及控制污染源頭,并在日常管理工作中定期檢測飼料中霉菌毒素的污染情況,防止霉菌毒素對養(yǎng)殖場造成危害。