霉菌毒素吸附剂蒙脱石对泌乳奶牛生产性能和血清生化指标的影响

王黎文 丁 健 张建刚 林 淼 赵国琦*

(1.中国饲料工业协会，北京 100125;2.扬州大学动物科学与技术学院，扬州 225009)

霉菌毒素(mycotoxin)在玉米、干草和青贮等饲料中常可发现［1］。全世界每年约有25%的谷物不同程度地受到霉菌毒素的污染［2］。霉菌毒素可导致奶牛的采食量降低、产奶量严重下降［3］、损害奶牛的肝脏和肾脏等，某些霉菌毒素还可转移到牛奶等畜产品中引发食品安全问题。因此，消除饲料中霉菌毒素的不利影响引起极大关注。

去除饲料中霉菌毒素有机械处理、化学试剂处理和吸附剂(有机和无机吸附剂)处理等方法。前2种方法在生产中应用的较少，目前生产中主要采用铝硅酸盐类物质(如蒙脱石、沸石等)进行物理吸附［4-5］，在一些畜禽生产应用中取得了良好效果［6-7］。

国内外研究表明，添加0.5% ～1.0%的硅铝酸盐作为饲料添加剂，能有效去除饲料中霉菌毒素对动物生长性能的不利影响［8-9］。但其添加量对反刍动物，尤其是泌乳奶牛产奶性能影响方面的研究还较少［10-11］。根据农业部第1773号公告，蒙脱石正式作为一种饲料原料进入《饲料原料目录》，但并未规定它在饲料中的适宜或安全添加范围，美国FDA也只是规定在配合饲料中的添加量不超过2%。长期应用这类吸附剂可能对动物机体必需营养元素吸收和利用产生影响，研究其在饲料中的安全限量和使用规范是很有必要的。因此，本试验研究饲粮中添加不同水平的霉菌毒素吸附剂蒙脱石对泌乳奶牛生产性能及血清生化指标的影响，旨在确定其在生产中的适宜添加量，为奶牛生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用霉菌毒素吸附剂蒙脱石购自浙江三鼎生物技术有限公司，主要成分为硅铝酸钠(sodium aluminium silicate)，分子式AlNaO6Si2，纯度≥95%。

1.2 试验设计及饲养管理

试验于2011年7月至2011年9月在扬州大学实验农牧场进行。选择63头体况、胎次、泌乳天数、产奶量相近的健康中国荷斯坦泌乳奶牛，采用完全随机区组设计分为7组，每组9头，分别在基础饲粮中添加 0(对照组)、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5% 和 5.0% 的蒙脱石(干物质基础，下同)，经试验确定较高的2个剂量不可用，故实际试验设计及分组如下:

采用完全随机区组设计将45头2～4胎［(2.8 ±0.8)胎］、泌乳天数为(152 ±23)d、试验前10天平均日产奶量为(18.8±2.4)kg、体重约为550 kg的健康中国荷斯坦奶牛分为5组，每组9头，分别在饲粮中添加霉菌毒素吸附剂蒙脱石0(对照组)、0.5%、1.0%、1.5%和 2.0%。

采用全混合日粮(TMR)，每天饲喂3次(07:30、14:30和20:30)，保证饲槽中有剩料，自由饮水。预试期10 d，正试期60 d，共70 d。基础饲粮参照NRC(2001)和文献［12］配制，其组成及营养水平见表1。试验前检测奶牛饲粮中总黄曲霉毒素(包括黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素B2、黄曲霉毒素G1、黄曲霉毒素G2)的含量为3μg/kg，玉米赤霉烯酮的含量为105μg/kg(均为干物质基础)。

1.3 样品采集与指标测定

1.3.1 采食量

逐日测定并记录每头奶牛每天喂料量和剩料量，每周采集并测定1次给料和剩料的干物质含量，计算每头奶牛的日均采食量。剩料量控制在采食量的5%～10%。各营养物质含量按照实验室常规方法分析［13］。每隔10 d抽样检测饲粮中总黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮的含量，分别按照GB/T 18979—2003免疫亲和层析净化-荧光光度法和GB/T 19540—2004酶联免疫吸附法进行测定。

1.3.2 产奶量及乳成分

逐日测定并记录每头奶牛早、中、晚产奶量，计算日均产奶量。正试期每隔10 d连续3 d按照早∶中∶晚 =4∶3∶3 的比例共采集乳样 100 mL，将全天的乳样混合均匀，加入1滴重铬酸钾防腐剂，摇匀后分成2份，置于冰箱冷藏。一份使用Minor-78110型全自动乳成分分析仪测定乳糖率、乳脂率、乳蛋白质率、乳总固形物率、尿素氮、乳体细胞数等乳成分;另一份按照GB/T 18980—2003免疫亲和层析-荧光光度法测定乳中黄曲霉毒素M1的含量。

表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(DM basis) %

1.3.3 血清生化指标

文章中我们仅讨论针对共识机制的攻击方式，并不考虑例如双花攻击、日蚀攻击、整数溢出攻击、分布式拒绝服务（DDoS）等针对区块链其余部分的攻击方式。白帽汇安全学院列举了5种针对共识机制的攻击方式[12]，部分攻击方式仅针对部分共识算法。

正试期开始后的第20、40、60天于晨饲后3 h利用真空采血管进行尾根静脉采血，采集量为5 mL。于3 500 r/min离心15 min，制备血清样品，使用全自动生化分析仪测定血清中总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、甘油三酯(TG)、葡萄糖(GLU)、总胆固醇(CHO)和磷酸盐浓度。

1.4 数据处理与统计分析

试验数据采用 SPSS 16.0统计软件的 oneway ANOVA程序进行方差分析，差异显著者采用Duncan氏法进行多重比较，结果以平均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 饲粮和乳中霉菌毒素含量

由表2可知，本试验所用的奶牛饲粮中含总黄曲霉毒素(3.32±0.16)μg/kg，玉米赤霉烯酮(106.70±8.15)μg/kg。根据我国对霉菌毒素的相关限量标准，奶牛饲粮中黄曲霉毒素B1含量不得高于10μg/kg，玉米赤霉烯酮含量不得高于0.5 mg/kg。因此，本试验整个过程中奶牛饲粮中的霉菌毒素含量在安全范围以内。

表2 饲粮中霉菌毒素含量(干物质基础)Table 2 Mycotoxin contents in diets(DM basis) μg/kg

各组乳中均未检测到黄曲霉毒素M1，可能是由于乳中不含黄曲霉毒素M1或者其含量低于检出限(0.1μg/kg)。根据规定，鲜乳中黄曲霉毒素M1的不得高于0.5μg/kg，因此，各组乳均在安全范围内。

2.2 蒙脱石对奶牛生产性能的影响

由表3可知，经7 d试验，与对照组相比，2.5%组日均采食量下降 17.0%(P ＜0.05)，产奶量下降23.2%(P ＜0.05);5.0%组日均采食量下降14.4%(P ＜0.05)，产奶量下降 26.4%(P ＜0.05)。这表明蒙脱石添加量高于2.5%时，对奶牛生产起到显著不利影响。从奶牛的安全角度考虑，这2个试验组没有继续进行下去，实际试验设计的蒙脱石添加量最大为2.0%。

表3 蒙脱石对试验前7天奶牛日均采食量和产奶量的影响Table 3 Effects of montmorillonite on ADFI and milk yield of dariy cows in the first 7 days of the experiment kg/d

由表4可知，饲粮中添加不同水平的霉菌毒素吸附剂蒙脱石，饲料转化效率无显著变化(P＞0.05)。蒙脱石添加量为0.5%时，奶牛有较高的日均采食量、产奶量和4%标准乳产量。蒙脱石添加量高于0.5%时，奶牛的日均采食量、产奶量和4%标准乳产量逐渐下降，但添加0.5% ～2.0%的蒙脱石，奶牛的日均采食量、产奶量与对照组相比均无显著差异(P＞0.05)。此外，0.5%组的日均采食量显著高于1.5%和2.0%组(P＜0.05)，产奶量显著高于2.0%组(P＜0.05)。4%标准乳产量以0.5%组最高，显著高于其余各组(P＜0.05)，以2.0%组最低，显著低于对照组和 0.5%组(P ＜0.05)。

表4 蒙脱石对奶牛日均采食量、产奶量和饲料转化效率的影响Table 4 Effects of montmorillonite on ADFI，milk yield and feed efficiency of dairy cows

2.3 蒙脱石对奶牛乳成分的影响

表5 蒙脱石对奶牛乳成分的影响Table 5 Effects of montmorillonite on milk composition of dairy cows

2.4 蒙脱石添加量对奶牛血清生化指标的影响

由表6可知，奶牛饲粮中添加不同水平的霉菌毒素吸附剂蒙脱石，对奶牛血清中总蛋白、白蛋白、球蛋白、葡萄糖、总胆固醇、甘油三酯和磷酸盐浓度均无显著影响(P＞0.05)。随蒙脱石添加量的升高，血清尿素氮浓度呈下降趋势，0.5%、1.0%、1.5%和2.0%组的血清尿素氮浓度较对照组分别下降了 5.63% 、8.74% 、12.62% 、15.15% ，且添加量为1.0% ～2.0%时，差异显著(P＜0.05)，这与乳尿素氮浓度的变化规律一致。

3 讨论

由于检测霉菌毒素的成本较高，对试验人员的操作要求也较高，奶牛场每日抽样检测饲料中霉菌毒素含量不现实，因此，目前大多数奶牛场都采用在奶牛饲粮中添加霉菌毒素吸附剂蒙脱石的办法来预防霉菌毒素的危害。本研究所用的饲粮经检测符合国家饲料安全标准要求，添加蒙脱石来验证其对奶牛的生产性能影响，在生产实践中有一定指导意义。

表6 蒙脱石对奶牛血清生化指标的影响Table 6 Effects of montmorillonite on serum biochemical indices of dairy cows

3.1 蒙脱石对奶牛生产性能的影响

硅铝酸盐类物质可减轻霉菌毒素对畜禽生长性能产生的不利影响。Phillips等［5］在饲粮中添加0.5%的水合铝硅酸盐显著减轻饲粮中含有7.5 mg/kg的黄曲霉毒素B1对来航蛋鸡及肉仔鸡的毒害，提高了生长性能。Harvey等［14］研究表明，在黄曲霉毒素含量为3 mg/kg的饲粮中添加0.5%的水合铝硅酸盐能消除黄曲霉毒素对阉猪生产性能及有关血液酶(碱性磷酸酶、谷氨转氨酶等)活性带来的不利影响。

关于硅铝酸盐类物质作为反刍动物饲料中的霉菌毒素吸附剂方面的研究也有一些报道。如Grabherr等［15］在产奶后期奶牛饲粮中添加90 g/kg合成沸石A(主要成分硅铝酸盐)，与对照相比，其日均采食量下降了48%。Grabherr等［16］研究指出，在干奶期奶牛的饲粮中添加43 g/kg的合成沸石A，与添加12和23 g/kg合成沸石A相比，日均采食量显著下降。Johnson等［17］在奶牛饲粮中添加2.0%的沸石，可以降低奶牛的产奶量和4%标准乳产量。

本研究表明，奶牛饲粮中蒙脱石添加量为0.5%时，奶牛有较高的日均采食量、产奶量和4%标准乳产量，当蒙脱石添加量高于0.5%时，奶牛的日均采食量、产奶量和4%标准乳产量逐渐下降。值得注意的是，本试验在开始时设计霉菌毒素吸附剂蒙脱石添加量还有2.5%和5.0%，但饲喂7 d后2.5%、5.0%组奶牛的日均采食量和产奶量均出现显著下降，对奶牛生产起到不利影响。从奶牛的安全角度考虑，这2个试验组没有继续进行下去，试验设计的蒙脱石添加量最大为2.0%。分析蒙脱石添加量高时造成奶牛日均采食量、产奶量下降的原因，可能为:1)饲粮因素，本试验所用的奶牛饲粮中总黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮的含量均显著低于国家标准，可以认为本研究所用的饲料是安全的。但蒙脱石不能为奶牛提供额外营养成分，因此高剂量的蒙脱石造成了奶牛饲粮中营养成分的稀释，使奶牛得不到足够的营养;2)蒙脱石的物理性质，蒙脱石属于2∶1型层状铝硅酸盐矿物，这种特殊的化学结构使其分子具有较大的膨胀性，遇水会形成面团样的黏稠结构，减缓食糜在瘤胃的流通速度，导致奶牛产生物理饱感;3)适口性因素，蒙脱石可能含有CaO等物质，遇水会发生放热反应，奶牛采食时对口腔、舌部等产生灼伤感，从而影响饲粮的适口性。

另外，本研究中，饲粮中添加霉菌毒素吸附剂蒙脱石对奶牛的饲料转化率无显著影响，与Norouzian 等［11］和 Dawn 等［18］的研究结果一致。但Katsoulos等［10］在奶牛饲粮中添加 1.25% 的斜发沸石后对产奶量没有影响，而添加到2.5%时产奶量提高。分析试验结果的差异，可能是由于奶牛采食的饲粮组成、环境的温湿度、饲料的霉变程度以及奶牛的个体有所差异。

3.2 蒙脱石对奶牛乳成分的影响

本研究中，添加蒙脱石对乳中的乳蛋白质率、乳总固形物率、乳糖率等无显著影响，但添加0.5%的霉菌毒素吸附剂蒙脱石，奶牛的乳脂率显著高于对照组，乳蛋白率略高于对照组，显著高于2.0%组。与 Dschaak等［19］研究结果一致。

另外，随着吸附剂添加量的增大，乳中尿素氮浓度下降更为明显，1.5%和2.0%组的下降幅度甚至达到了8%以上。这可能是由于硅铝酸钠盐有着丰富的网孔状结构，其不仅具有巨大的外表面积，也有巨大的内表面积，其比表面积可达600～800 m2/g，有着较高的离子交换率和渗透率，有效的吸收了高浓度的氨。

乳体细胞数是衡量原料乳质量和奶牛健康状况的指标之一。当乳腺被感染或受机械损伤后，体细胞数会上升。在本研究中，与对照组相比，添加0.5%的蒙脱石，显著降低乳体细胞数，之后随着饲粮中霉菌毒素吸附剂蒙脱石添加量的增大，乳体细胞数逐渐升高，这表明0.5%的蒙脱石能够在一定程度上改善乳的质量，而添加量为1.0% ～2.0%时反而对奶牛产生应激，不能起到这一作用。

另外，根据每隔10 d对乳中黄曲霉毒素M1的检测结果，各试验组乳中均未检测到黄曲霉毒素M1，可能是由于乳中黄曲霉毒素M1的含量低于检出限(0.1μg/kg)所致。根据国家规定，鲜乳中黄曲霉毒素M1的不得高于0.5μg/kg，因此，各试验组均在安全范围内。

3.3 蒙脱石对奶牛血清生化指标的影响

血清生化指标的改变是组织细胞通透性发生改变和机体新陈代谢机能发生改变的反映。总蛋白、白蛋白和尿素氮是反映机体蛋白质代谢情况的指标，尿素氮变化较总蛋白和白蛋白敏感。血清白蛋白浓度高有利于提高动物机体的代谢水平和免疫力，血清尿素氮浓度越低，氮的利用率就越高［20］。Che等［21］研究表明，肉仔鸡饲粮受霉菌毒素污染后，其血液中白细胞数、血红蛋白浓度及血清中谷草转氨酶、谷氨转氨酶活性显著升高，红细胞数、球蛋白浓度显著下降，添加0.2%的水合铝硅酸盐后，可以改善这些状况，对肝脏产生保护作用。与Abbes等［22］研究结果一致，本研究也发现，添加0.5% ～2.0%的蒙脱石，血清中球蛋白浓度有升高趋势，说明添加霉菌毒素吸附剂蒙脱石，在一定程度上改善了机体的健康状况。

反刍动物血液中尿素氮来自于机体组织蛋白质的分解以及瘤胃壁吸收的氨氮，它是蛋白质的代谢产物，可作为动物体内蛋白质代谢状况较为准确的指标［23］。血液葡萄糖是反映动物能量代谢状况的指标，当能量摄取不足时，葡萄糖浓度下降。Ghaemnia等［24］指出，添加3%的沸石显著降低了血浆尿素氮浓度，但对葡萄糖浓度无显著影响。Katsoulos等［25］试验得出，奶牛饲粮中添加1.25%的霉菌毒素吸附剂斜发沸石对血液葡萄糖、酮体、血红蛋白浓度等不会产生不利影响。本试验结果与此相近:乳尿素氮和血清尿素氮浓度均随着吸附剂添加量的增大而降低;不同水平吸附剂试验组的血清中葡萄糖、甘油三酯和胆固醇的浓度差异不显著，说明能量代谢方面几种处理差别不大。另外，本试验还发现，奶牛饲粮中添加霉菌毒素吸附剂蒙脱石对血清磷酸盐浓度没有显著影响，这与 Ghaemnia 等［24］及 Karatzia［26］研究结果一致。但 Thilsing-Hansen等［27］发现，给干奶期奶牛每天每头饲喂0.5～1.0 kg的沸石，显著降低了血清中磷酸盐浓度。不同研究结果的差异，可能是由于影响铝硅酸盐矿物吸附霉菌毒素效果的因素较多造成的，如污染饲料的霉菌毒素种类及饲料霉变程度等，还需要进一步研究探讨。

4 结论

本试验条件下(霉菌毒素含量在安全范围内)，奶牛饲粮中霉菌毒素吸附剂蒙脱石的安全添加量为2.0%以内;为达到预防霉菌毒素目的，同时从经济成本角度考虑，推荐添加量为0.5%。

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