国内饲料及饲料原料中呕吐毒素的消减技术

徐国栋，李峰

（1.天津市动物疫病预防控制中心天津300402；2.辉瑞国际贸易（上海）有限公司江苏南京210036）

国内饲料及饲料原料中呕吐毒素的消减技术

徐国栋1，李峰2

（1.天津市动物疫病预防控制中心天津300402；2.辉瑞国际贸易（上海）有限公司江苏南京210036）

饲料工业和畜牧业生产中的饲料霉变是全球面临的难题，中国也因此造成了严重的经济损失，霉菌毒素含量过高的饲料是不安全饲料，最受关注的霉菌毒素包括了黄曲霉毒素（AFB）、玉米赤霉烯酮（ZEN）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON，又称呕吐毒素）、伏马毒素B1（FB1，又称烟曲霉毒素）、赭曲霉毒素（OTA）等，其中以DON的检出率最高。

在养殖场环节，饲料及其原料中DON的消减方法可分为包括物理法、生物法、功能营养素法、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON，又称呕吐毒素）等，但至今仍没有更确实有效的方法用于饲料中DON的去除，故笔者对近年来国内关于DON降解的研究和应用效果进行整理，以期为养殖实践提供较可行的思路。

1　物理法

1.1过筛法消减DON的效果

过筛法是通过过筛选择种皮完好的整粒玉米或其它谷物作为饲料原料，将易受霉菌感染的风化粒、破碎粒、粉末、种皮和杂质等剔除。姜淼等证实该方法可以消减包括DON在内的、高于整谷粒中数倍到数十倍的霉菌毒素含量。笔者曾调查了21家猪场用该法去除饲料原料霉菌毒素的效果，发现过筛确实能有效降低包括DON在内的霉菌毒素，猪群出现霉菌毒素中毒的征候群能明显减轻。

1.2去皮法消减DON的效果

谷料去皮后可以去除其表面的大量毒素。例如姬建生等曾证实DON主要分布在小麦种皮表面，将面粉与麸皮分离后，大量DON浓集于麸皮中。但值得注意的是麸皮恰是饲料中的常规组分，是消减霉菌毒素时应重点关注的原料，只有生产高端饲料时才有可能考虑去皮消减DON等毒素的效果。

1.3辐射法消减DON的效果

辐射法是利用紫外线或电子束等照射受霉菌及其毒素污染的饲料原料，破坏霉菌的核酸物质和蛋白质结构，最终阻止霉菌生长、产生毒素。电子束辐照法还可间接作用于水和小分子物质，使其降解产生自由基等活性成分，这些活性物质或与核内物质发生交联反应，或有效降解毒素和化学污染物。孙端阳用紫外线照射发霉玉米粒后，发现其中的霉菌和DON经历了“短时毒素失活—受紫外线刺激霉菌大量产毒—霉菌被杀灭—毒素失活”的过程。张昆用电子束辐照含DON的赤霉病小麦后，其中的DON被有效降解，展示出良好的消减效果，但辐照后产生的DON降解产物是否存在安全隐患仍属未知，且小麦品质降低。

1.4吸附法消减DON的效果

目前可用于消减DON的吸附剂可分为：硅铝酸盐类、葡甘露聚糖类、活性炭类、腐殖酸及其盐类和它生物材料。

1）硅铝酸盐类吸附剂:含有硅铝酸盐的黏土有膨润土（又称蒙脱石、蒙托石、班脱土）、高岭土、沸石粉、绿坡缕石和海泡石等。当前养殖生产中应用较普遍的是具黏塑性的蒙脱石类脱霉剂，其优点是具有较大的比表面积和亲水性负电荷表面，适于吸附具有极性基团的霉菌毒素（如AFB），但对基团极性较弱的DON则难以通过电荷吸附方式结合。故主要用来吸附饲料原料及饲料中的AFB，有证据表明膨润土在吸附霉菌毒素的同时还吸附了维生素和氨基酸等营养物质或抗生素。王金全等发现13种不同市售吸附剂中，某些硅铝酸盐对AFB或ZEN的吸附效果良好，但所有吸附剂对DON都没有显著吸附效果。即便经不同方法对此类物质改性后，其吸附DON试验结果也不一致，例如吴延兵将葡聚糖、甘露聚糖和长链脂肪酸胺盐（CP）作为修饰剂，对作为吸附基的膨润士和沸石等进行改性，体外试验发现改性矿物质吸附剂对DON的吸附效果反而较改性前下降。但王政等用十六烷基三甲基溴化铵对自然蒙脱石进行改性后，体外试验观察到在不同pH值和不同温度下，改性蒙脱石对DON的吸附能力变得强且吸附速率较高。此外，万晶用改性的方法构建DON高效吸附剂FH-FCC（主要成分为复合碳化蒙脱土和改性蒙脱土），经动物实验发现该混合物能有效减轻断奶仔猪因DON中毒所致负面影响。

2）葡甘露聚糖：酵母细胞壁源或植物源性的葡甘露聚糖对霉菌毒素有亲和性，可以通过氧键、离子键和疏水作用力等吸附霉菌毒素。酯化葡甘露聚糖（EGM）作为有孔的功能性碳水化合物，被认为可以同时吸附（结合）不同类型的霉菌毒素，具有添加量低、在胃肠道内稳定性高，排出后易被降解等优点。但该类吸附剂对DON的吸附效果是有争议的，例如体内外试验发现酵母源葡甘聚糖不能防止DON对仔猪生长速度和例料采食量的抑制作用，即便是改性的酵母源葡甘露聚糖对DON的吸附效果也不理想，齐娟等则证实用不同方法合成的酯化葡甘露聚糖（EGM）对DON的吸附力有差异，其中磷酸化EGM对DON的吸附力最强。值得注意的是改性葡聚糖仍有吸附营养素的可能。或许植物源EGM消减DON前景较好，朱连勤等通过体外实验证实植物源EGM可以在培养基质中吸附DON，阻滞DON对小鼠脾细胞的毒性作用，有效扭转脾细胞的损伤程度。李华等进一步通过小鼠体内对抗实验证实植物源EGM能有效吸附消化道中的DON，最终使DON所致小鼠生产性能、免疫功能、抗氧化功能等指标低下得到全面缓解。

3）活性炭：活性碳是是最早被用作毒素吸附剂的物质，比表面积大，可对多种有害药物或化学物质进行吸附。其惰性表面对非极性有机物吸附性较强，所以可以吸附极性较弱的DON。尽管国外有研究认为活性炭能够完全阻止DON自肠道进入猪体内，但因此类物质易被营养物质饱和、缺乏更多的体内实验证据等原因，很少被用做饲料霉菌毒素吸附剂，而更多的被用于急性中毒。竹材的热解产物竹炭吸附性能优良，从竹炭生产中得到的竹醋液具有抗真菌和杀菌功能，蒋竹英发现在仔猪基础饲粮中添加竹炭和竹醋液后，DON中毒所致血常规和血清生化指标异常、部分抗氧化指标异常、小肠黏膜损伤和吸收功能障碍等病理损伤均得以缓解，由此认为基础饲粮中添加竹碳和竹醋液能有效缓解DON对仔猪的损伤。

4）腐殖酸钠：腐殖酸钠是腐殖酸的钠盐，可以通过化学方法对褐煤、草煤、风化煤褐煤、泥炭等加工制得，其吸附力、络合力和鳌合力较强，具有易取材、低价格和无残留的优点。国外有研究认为腐殖质因不能降低动物血液中DON的含量而推断该类物质不是DON的有效吸附剂，但叶盛群发现腐殖酸钠对自然霉变玉米和近似动物肠液中DON的脱毒率分别为29.07%和14.41%，尽管低于对AFB1、ZEN的脱毒率，但去毒除作用都很稳定，并推测脱毒机理可能是非物理性吸附作用。

2　生物法

2.1微生物生存竞争作用

生物间的生存竞争在自然界中非常普遍，某些微生物与霉菌的营养竞争和空间竞争，这将影响霉菌的生长、增殖及其毒素的产生。此外，张柏林等认为乳酸菌与产毒真菌竞争的同时，还可以通过细胞壁成分与霉菌毒素结合，从而吸附、清除毒素，例如崔彦召等发现奶牛日粮中中加入乳酸菌发酵64 d后，日粮中的DON含量降低，但不同乳酸菌剂消减DON效果存在着差异，还推测能消减DON的原因与乳酸菌产生细菌素杀灭或抑制镰刀菌相关。再如何敏自猪肠道内容物中分离到的植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌在体外试验中显示出较强的DON降解能力，通过“细菌培养时间-DON含量”的量效关系变化，推测这两株细菌对DON的降解机理主要与菌体DON吸附有关。

2.2生物酶降解

生物酶降解霉菌毒素的原理是利用微生物产生的代谢产物或胞内（外）酶分解霉菌毒素的毒性基团，最终产生无毒降解产物。例如DON属单端孢霉烯族毒素，其毒性基团C12，13-环氧基可被某些微生物产生的环氧酶分解为低毒或无毒产物。当前，国内分离到的产DON降解酶微生物主要有细菌和霉菌。

熊凯华自玉米和小麦及土壤样品中、自DON选择压力下家鸡和BALB/C小鼠肠道中，均未筛选到可以清除DON的菌株，推测DON降解菌可能未存在于样品中，或是某些DON降解菌不适合于体外培养。计成等对鲶鱼体内分离的产DON降解酶细菌（不动杆菌、假单胞菌、白色杆菌和短稳杆菌）进行了研究，结果发现4株菌的混合物对DON的完全去环氧化时间（96 h）短于各单一菌对DON的作用时间（360 h）。程波财用间接竞争ELISA法自59株乳酸菌和芽孢杆菌中筛选出枯草芽孢杆菌ZZ和地衣芽孢杆菌DY，两株菌对DON的降解率分别为98%和30.7%，比较而言，枯草芽孢杆菌上清液中的65～75℃间热敏物质对热更敏感，该物质在DON的降解过程中发挥了主要作用。徐剑宏等利用富集驯化培养的方法，自土壤和麦穗样品中分离到一株德沃斯氏菌，该菌对饲料中DON的降解率可达75.47%，但降解产物的结构不清，是否具有毒性有待研究。

何成华等自土壤中分离到以DON为唯一碳源的塔宾曲霉，命名为NJA-1，体外转化试验发现该菌的胞内水解酶系具有DON水解活性，转化产物分子量比DON大18.1（DON的分子量为296.3），饲料中添加该菌后，昆明小鼠因DON中毒导致的增重减少、饲料转化率降低及其它病理指标得到明显改善。此后，赵俊廷对NAJ-1菌产环氧化物水解酶（EH）的培养环境和诱导条件进行了优化，所得优化菌体的初酶液对DON的生物转化显著提高（转化率达70～80%，比优化前提高11.2%），对降解产物分析发现初酶液可能将DON转化成几种不同的物质，此外还发现菌体悬浮液对DON的直接转化率可达95.6%，推测该株霉菌对DON的转化作用除产EH酶外，还可能存在菌体内部结构的生物转化作用。李亚菲等以DON作为唯一碳源，对洛阳市周围农田、垃圾场、水沟边土壤及瘤胃内容物等共55份样品进行初筛，得到对DON具有较强降解能力的青霉属菌株（Ma-1-4），该菌对DON的降解率为46%，推测低于以往文献报道中降解率的原因与菌株不同有关，且仍存在着DON被降解后的产物是否仍有毒性问题。计成等认为通过酶工程和基因工程等方法，将筛选获得的微生物有效成分进行高效生产是一个生物学途径。

3　功能性营养素法

功能性营养素法消减DON的原理是向日粮或饮水中加入功能性营养素，使动物机体对抗、清除体内霉菌毒素能力得到加强，最终使受损组织或器官得到更快修复，生存机率提高、生产性能得到改善。这类物质包括氨基酸、抗菌肽等，其中较被关注的氨基酸包括了谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸和赖氨酸，例如陈洪明将2%谷氨酸、2%天冬氨酸、1%精氨酸或1%赖氨酸添加到DON污染的日粮中，用以缓解56 kg左右肥育猪的DON中毒，结果发现氨基酸对肠道组织和肝脏的损伤修复效果较好，肠绒毛萎缩和隐窝增生减缓，但对脏器指数缓解作用不明显，且发现各项指标因不同氨基酸干预存在不同效果。伍力等用灌胃法研究了精氨酸对DON应激大鼠的干预效应，结果发现精氨酸DON中毒大鼠具有正向营养及免疫调节作用。伍力等还发现添加2%谷氨酸后DON中毒仔猪料重比下降和日增重增加，添加1%精氨酸后仔猪空肠黏膜的屏障作用得到加强、添加0.4%复合抗菌肽（主要成份为乳铁蛋白抗菌肽、植物防御素和活性酵母）后仔猪抗氧化功能得到显著提高。此外，吴苗苗等还发现谷氨酸能有效调节DON诱导的断奶仔猪肠道氧化损伤，肖昊等发现复合抗菌肽能有效减轻DON中毒仔猪的脏器损伤，使其生长性能提高、免疫和抗氧化功能改善。

4　中草药法

中草药可以通过抑制霉菌生长、增强动物机体抗毒素能力或其它未知的途径消减饲料中霉菌毒素。例如杜元杰将组方成分为黄芪、柴胡、黄芩、泽泻、五味子的“保肝护肾脱霉素”颗粒加入饲料中，用以对抗环境中或消化道途径摄入的霉菌毒素，观察到保育猪的健康状态、生长性能和饲料报酬得到明显改善。宋振帅等则将单味草药（八角、丹参或生姜）加入猪配合饲料中以观察其抗氧化作用和霉菌抑制效果，但未见有关于用中草药消减DON的专项研究。

5　多种消减技术混合法

即混合使用多种消减方法来消减霉菌毒素对动物机体的损伤。徐雪梅分别用葡甘聚糖、乙酸酐改性葡甘聚糖、葡甘聚糖与膨润土复合物作为吸附剂进行体外试验和肉仔饲喂实验，结果发现对DON的吸附效果均不理想，而杜妮将介观承载技术处理的混合物（含硅铝酸盐、EGM、草本植物提取物、霉菌毒素特效酶）保育猪饲料中，45 d后发现猪群粪便中DON平均排出量高于对照组平均排出量。

从培育抗特定种类霉菌的谷物品种、培育抗特定种类霉菌毒素的动物品种入手，是解决饲料中存在过多霉菌毒素的根本途径，但过程漫长。而上述DON消减的方法均存在或多或少的缺陷：过筛法消减霉菌毒素效果明显，但原料使用前多了一道工序；去皮法并不适用于当前国内畜牧业；辐射法虽然高效、安全、环保、经济，但穿透力较差，在实际生产中需要特殊设备，存在伤害实地操作人员的风险和饲料品质降低的隐患，很难普及应用；葡甘露聚糖类生产工艺复杂、成本较高，还会吸附营养素，使用效果尚待进一步观察；活性炭不能对毒素选择性吸附，适口性差；生物法需要对微生物的长时间培养或发酵、易污染、酶类易失活、多数微生物消减DON的确切机制尚不明了，需要进一步研究，当前很难应用于养殖实践中；营养素法只是消减DON的权宜之计；中草药能否有效对抗DON对动物的损伤仍属未知；改性硅铝酸盐法、竹炭和竹醋液法、腐殖酸钠法和多种消减技术混合法对DON的吸附效果尚需更多的实验证据；此外，上述多数消减方法无法将DON转化为不污染环境的无毒或低毒化合物。看来，在近期的生产实践中，DON的消减只能依据养殖场具体情况，在不同消减技术原理指导下有选择地使用适合本场的方法。■（编辑：赵晓松）

（略）

10.3969/j.issn.1008-4754.2016.10.006