饲料中霉菌、霉菌毒素研究及防控措施
2011-04-13杨新岗和玉丹王根虎郑云林
杨新岗,和玉丹,王根虎,郑云林,2*
(1.美国艾格菲实业有限公司,南昌 330003;2.江西农业大学动物科技学院,南昌 330006)
霉菌属真菌的一部分,具有细胞壁,无根、茎和叶的分化,不含叶绿素,寄生或腐生生活。霉菌毒素(Mycotoxins)专指由植物易感真菌产生的对人或家畜产生毒害作用的次生代谢产物。霉菌毒素具有很强的毒害作用,主要表现在其致畸变性、致癌性(特别是肝脏和肾脏的癌变)、雌化和免疫抑制作用。除此之外,霉菌繁衍会消耗饲料中的营养成分,降低饲料营养价值,产生的霉菌毒素和其他代谢产物引起动物拒食、饲料转化率下降、体质下降、患病率上升,生殖能力下降等,对畜牧业生产和人类食品安全造成重大危害。
1 饲料中的霉菌
1.1 霉菌种类
饲料作物易感染的产毒真菌主要有曲霉菌(Aspergillus spp.)、青霉菌(Penicillium spp.)、镰刀霉菌(Fusarium spp.)和麦角菌(Claviceps spp.)等。根据感染源可将这些真菌分为“田间/植物病源真菌”和“贮存/腐败真菌”两大类。前者是指植物在生长期内感染的能引起某种病变的致病菌,如麦角菌、镰孢菌和交链孢霉菌等,后者主要包括如曲霉菌和青霉菌等。由于饲料作物在田间和贮藏阶段都可能感染霉菌,故植物性饲料不可避免地携带一些霉菌,霉菌在环境适宜的情况下会快速繁衍,产生毒素。
1.2 霉菌产生毒素条件
环境温度和基质的水分活力是真菌定植和产毒的重要条件,当水分活力在0.80~0.85,温度合适,霉菌将大量繁殖。各种真菌的适宜生长条件和地域分布有明显联系。曲霉菌喜温暖、潮湿的环境,常见于热带和亚热带;青霉菌主要出现在温带;镰刀菌的分布则非常广泛。
2 饲料中的霉菌毒素
2.1 霉菌毒素种类
现已报道约有200种真菌产生300多种毒素,在食物和饲料中常见的、对人和动物健康造成潜在危害的毒素约20种,主要有黄曲霉毒素(Aflatoxins)、赭曲霉毒素(Ochratoxins)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone)、单端孢霉烯(Trichothecenes)和麦角毒素(Ergots)等。
2.2 检测方法
许多资料已证明,食物和饲料中的各种霉菌毒素直接或间接对人和动物具有毒害作用,并且霉菌毒素所产生毒害作用的特征是不明显的。准确的确定病理条件和疾病,首先要确定饲料、食物、组织或液体样品中毒素的种类和准确含量。由于霉菌毒素产生的基质不同,并且毒素的化学结构和性质各不同,给霉菌毒素的准确检测带来很大的困难。目前霉菌毒素测定方法主要包括薄层色谱法(TLC)、高效液相色谱法(HPLC)、酶联免疫吸附法(ELISA)、高效液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS)、气相色谱-质谱分析联用法(GCMS)、毛细管电泳法等。
2.3 毒素危害
霉菌毒素的毒性表现多样,黄曲霉毒素B1(AFB1)、赭曲霉毒素A(OTA)和烟曲霉毒素B1(FB1)具有强烈的致癌作用;赭曲霉毒素、橘青霉毒素(Citrinin)和卵孢霉毒素(Oosporeine)对肾脏产生明显的毒害;FB1、OTA和T-2毒素产生免疫抑制作用;FB1毒害动物的神经系统;玉米赤霉烯酮(ZEN)具有雌激素样作用,与雌激素受体不可逆结合,引起动物繁殖机能障碍。AFB1、OTA和FB1还有致畸性和免疫抑制作用。黄曲霉毒素M1(AFM1)、AFB1和OTA不仅危害动物,还在畜产品及动物内脏器官中大量沉积,直接危害人类健康。
3 霉菌及霉菌毒素的控制方法
3.1 霉菌的控制方法
控制饲料中霉菌的繁殖,首先要严把原料采购关,杜绝霉变原料入库;控制仓库的温度、湿度,注意通风,做好对仓库边角清理工作,防止原料在储存过程中变质;控制饲料加工、配制、运输等环节,控制饲料的储存环境,尽量缩短储存时间,防止饲料在禽舍中发霉变质。
合理使用饲料防霉剂,饲料防霉剂应具备抑制霉菌生长,但对动物无毒的特点。目前,常用的防霉剂主要有机酸,如丙酸、山梨酸、苯甲酸、乙酸、脱氢醋酸和富马酸等;有机酸盐及其酯,如丙酸盐、山梨酸钠(钾)、苯甲酸钠和富马酸二甲酯等;复合防霉剂。有机酸防霉效果较好、但腐蚀性较大;有机酸盐防霉效果较有机酸差,且必须在有一定的水分和pH的条件下才能进行,但腐蚀性小;复合防霉剂防霉效果作用强、腐蚀性小。
3.2 霉菌毒素去除方法
预防霉菌污染,在高温高湿季节和热带地区是很困难的,而且一些自然灾害(如虫害、鼠害、天气骤变等)也是无法避免的。所以,霉菌毒素对谷物和饲料的污染是不可避免的。据报道,全世界约有25%的谷物不同程度地受到霉菌毒素污染。调查结果显示,我国饲料和原料污染霉菌毒素超标的比例高达60%~70%以上[1]。因此,必须对已污染的饲料进行脱毒处理,降低其对人和动物的危害。
目前对霉菌毒素脱毒处理方法主要有机械脱毒、生物脱毒、化学脱毒和物理脱毒等。机械脱毒主要采用筛选的办法将霉变饲料从中剔除掉,费时、费力,且效率低下。生物脱毒法主要包括酶解法和微生物发酵。酶解法是选用某些酶来对霉菌毒素进行降解破坏,由于酶大多不耐热容易失活,而且成本高,很难达到理想效果。有报道显示,采用微生物降解法可将霉菌毒素降解为无毒或低毒产物,但该方法比较缓慢,对营养物质破坏比较严重[2]。
化学脱毒法是采用化学试剂将霉菌毒素分解,常用的化学品有酸、碱(氨、氢氧化钠)、氧化剂(过氧化氢、臭氧)、还原剂(硫代硫酸、糖)、氯、盐和甲醛等,该方法常与物理脱毒法同时使用。氨水或氨气能使玉米、花生饼、棉籽及其饼粕中黄曲霉毒素降低99%,且是不可逆的脱毒过程[3]。在美国一些地方允许用氨处理被黄曲霉毒素污染的棉籽产品和玉米,该法能够降低被污染的玉米中黄曲霉毒素浓度。但处理后的饲料中残留的AFLB1仍高于欧洲的最大容许剂量(5 μg·kg-1),且仍有致畸作用[4]。
物理吸附脱毒法是在饲料中添加霉菌毒素吸附剂,通过在胃肠道内将毒素吸附在吸附剂上随粪便排出体外,从而减少霉菌毒素对动物的毒害作用。Phillips从38种主要的硅铝酸盐中筛选出与AFLB1亲和力高的水和硅铝酸盐(HSCAS),其能够有效减轻黄曲霉毒素中毒症,但对ZEA、OTA、T-2毒素和呕吐毒素(DON)效果不明显[5-7]。活性炭对T-2毒素有一定的吸附性,能降低牛奶中的AFM1,体外能吸附水中的FB1和OTA,但不能缓减其体内毒性[8-10]。
吸附剂在体外或体内结合霉菌毒素的能力与本身物理化学性质有关。理想的吸附剂应具备吸附不同种类霉菌毒素的能力;使用量低且有效;能在饲料中迅速均匀地混合;加工制粒、膨化、储存期间有较强的稳定性;对维生素、微量元素,药物及其他营养物质无吸附作用;在宽pH范围内具有较高的稳定性,排出后应能被生物降解;本身应不含污染物。研究证实,一些霉菌毒素吸附剂对黄曲霉毒素有很好的吸附作用,但是目前对可吸附其他霉菌毒素的吸附剂的需求与日俱增。
4 小结
目前大家对霉菌毒素的危害已达成共识,然而霉菌毒素种类多样,并且毒素的化学结构和性质各不同,对霉菌毒素的准确检测带来很大困难。目前的检测方法大部分都不能被普通养殖户或饲料厂广泛采用,因此还要不断改进和研究更加简便快捷的检测方法。另外,应该把好原料采购关,采取有效的控制霉菌及其毒素产生的措施来防止霉菌的滋生,对已经发霉的原料选用合适的霉菌吸附剂,尽量减少霉菌毒素对畜牧业生产和人类健康造成威胁。
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