奶牛养殖中霉菌毒素的危害及其防控方法研究进展

孙瑞涛，郑 飞，王 蕾，刘大森（东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150030）

霉菌在生长繁殖过程中产生的次级代谢产物被称之为霉菌毒素，常见于土壤、谷物、饲草和青贮饲料中，分布范围十分广泛。目前，已经被发现的霉菌毒素有300多种，按照产毒霉菌的种属不同分为曲霉菌属、青霉菌属、镰孢菌属、麦角菌属；按照霉菌毒素产生的地方分为田间霉菌毒素和仓储霉菌毒素。在众多霉菌毒素中，黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、T-2 毒素、烟曲霉毒素对畜禽的危害较大[1]。饲料被霉菌毒素污染后，营养价值会降低、适口性变差，奶牛采食后会引起免疫、繁殖以及生产性能的下降，并严重危害肝脏和肾脏的正常功能[2]。奶牛瘤胃内生存着数量多且丰富的微生物，某些霉菌毒素会在奶牛瘤胃内被微生物降解转化成低毒或无毒的物质，这使得奶牛对霉菌毒素的耐受性强于猪、家禽等单胃动物，但瘤胃微生物对某些霉菌毒素的降解率较低或者会将其转化为毒性更大的代谢物，这严重威胁奶牛的健康以及畜产品安全[3]。据联合国粮农组织（FAO）的调查报告显示，全世界每年有占总产量1/4的谷物因受到不同程度、不同种类霉菌毒素的污染而失去食用价值，由此造成的经济损失高达数千亿美元[4]。2017年上半年，我国饲料及其原料中黄曲霉毒素B1的检出率为87.8%，而玉米赤霉烯酮、呕吐毒素的检出率高达95%以上[5]，说明霉菌毒素污染情况十分严重。由此可见，防止霉菌污染饲料及原料、抑制霉菌在饲料中的生长繁殖、降低饲料中霉菌毒素的含量已经成为饲料行业必须关注和亟需解决的问题。本文就饲料中霉菌毒素对奶牛的危害及其防控方法展开论述，为降低霉菌毒素对奶牛危害、提高养殖场的经济效益提供理论参考。

1 霉菌毒素的污染环节

1.1 田间 田间霉菌毒素的污染主要由前一茬作物秸秆上的霉菌繁殖产生，土壤表面的秸秆以及一些残留物是霉菌生长繁殖的主要场所，作物因干旱、缺肥、种植密度过大，以及害虫传播、机械收割损伤、收获时间不适宜等容易受到霉菌的感染，从而滋生出霉菌毒素。田间产生的霉菌毒素主要有玉米赤霉烯酮、烟曲霉毒素、呕吐毒素、T-2毒素[6]。

1.2 仓储 饲料原料中的水分含量与霉变有密切关系。有研究表明，入库时饲料原料的水分含量超过15%，在储藏时霉菌就会在其中快速生长繁殖，水分含量在17%～18%时，霉菌最容易繁殖产生毒素[7]。饲料原料在仓库储存时，仓库内的温湿度也是影响饲料是否霉变的关键因素。大多数霉菌生长繁殖的适宜温度是20～30 ，适宜相对湿度是80%～90%，所以如果仓库内通风干燥不合理，霉菌就会利用饲料原料中的蛋白质、糖类、脂肪等营养物质为养分进行生长繁殖，进而产生霉菌毒素[8]。饲料原料在仓库的储藏时间也与霉变存在一定的关系。储存时间越久，饲料受霉菌毒素污染的可能性越大，二者呈正相关关系[7]。仓储时容易产生的霉菌毒素有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素等[6]。

2 霉菌毒素的危害

2.1 黄曲霉毒素 黄曲霉毒素是由曲霉菌属中的黄曲霉和寄生曲霉在高温（25～30 ）高湿（80%～90%）环境下快速生长繁殖所产生的次级代谢产物，极易污染饲料，其污染的饲料种类主要是花生饼粕、干酒糟及其可溶物（DDGS）、棉籽粕和青贮饲料等[9-10]。在所有的黄曲霉毒素中，黄曲霉毒素B1对奶牛危害最大，其毒性是氰化钾的10倍，是砒霜的68倍[11]，污染饲料的也主要是黄曲霉毒素B1。长期给奶牛饲喂被黄曲霉毒素污染的饲料，对肝脏损伤最大，会引起肝脏病变、充血以及出血；其次是破坏机体的免疫系统，使奶牛易感染疾病，还会引起奶牛的采食量和产奶量下降，繁殖性能降低、体细胞数增加等[12]。当奶牛摄入1～10 μg/mL的黄曲霉毒素B1时，体内的瘤胃微生物只能降解不到10%的黄曲霉毒素B1，而剩余的未被降解的黄曲霉毒素B1会在奶牛体内经羟基化转化为毒性较低的毒素通过全身循环系统代谢到牛奶以及尿液中。奶牛采食的饲料中黄曲霉毒素B1的含量越高，奶中黄曲霉毒素M1的含量也会随之升高，二者呈正相关关系[14]。我国对饲料中黄曲霉毒素B1的浓度进行了严格的限定：玉米、花生饼（粕）、棉籽饼（粕）、菜籽饼粕中不高于50 μg/kg；豆粕不高于30 μg/kg；奶牛精料补充料中不高于 10 μg/kg[15]。

2.2 玉米赤霉烯酮 玉米赤霉烯酮是由镰刀菌属的霉菌在高温（25 左右）低湿（22%～25%）的环境中生长繁殖分泌产生的，主要损害动物的生殖系统。奶牛长时间摄入被玉米赤霉烯酮污染的饲料后，会引起母牛阴户发炎肿胀、受胎率降低，成功受孕后胚胎发育受到影响、极容易造成孕牛流产等，种公牛的精液品质下降，造成奶牛繁殖机能障碍。有研究表明，给奶牛饲喂玉米赤霉烯酮含量为5～75 mg/kg的饲料后，15～30 d可引起奶牛阴户肿胀；12 mg/kg 即可引起怀孕母牛发生流产；25 mg/kg可导致奶牛的受胎率由87%降低到62%[16]。并且玉米赤霉烯酮进入瘤胃后，90%会被瘤胃微生物转化为玉米赤霉烯醇，其毒性比玉米赤霉烯酮更强[17]。我国饲料卫生标准规定奶牛饲粮中的玉米赤霉烯酮含量不得高于0.5 mg/kg[15]。

2.3 其他毒素 一般认为，健康奶牛对赭曲霉毒素、呕吐毒素、T-2毒素以及烟曲霉毒素具有较高的耐受性，是因为健康奶牛瘤胃内蕴含的瘤胃微生物会将摄入的毒素转化成低毒或无毒的代谢物。奶牛采食受赭曲霉毒素污染的饲料后，赭曲霉毒素随食糜进入瘤胃，瘤胃微生物会将其转化成为无毒的α-赭曲霉毒素，因此，赭曲霉毒素只对瘤胃未发育健全的犊牛或瘤胃异常的病牛有危害[18]。有研究表明，奶牛采食呕吐毒素含量分别为2.1、6.3、8.5 mg/kg的日粮，3周后干物质采食量、日产奶量以及乳成分与对照组相比无明显变化[19]。这是因为瘤胃微生物很快将呕吐毒素转化为低毒的去环氧－脱氧雪腐镰刀菌烯醇，其毒性只是呕吐毒素的1/54[20]，对奶牛的危害几乎可以忽略不计，并且会随着粪尿排出体外，牛奶中几乎检测不到呕吐毒素。同样，瘤胃微生物也能将T-2毒素和烟曲霉毒素降解转化成低毒或无毒的化合物，不会对奶牛产生不利影响。

3 防控方法

3.1 预防霉菌毒素的污染 预防霉菌毒素污染饲料必须从源头进行控制，可以通过深耕的方式将已经感染霉菌毒素的作物秸秆埋入地下，减少地表霉菌毒素的数量，培育抗霉菌的作物品种、及时灌溉施肥、合理安排种植密度、适时收割、收割时选择晴朗天气、尽可能减少收割时的机械损伤等措施也可以有效预防田间霉菌毒素的污染。饲料原料入库之前可通过晾晒、烘干等方式降低其中的水分含量，以防水分含量过高引起霉变问题。高温高湿的存储环境很容易滋生霉菌，并大量繁殖产生毒素，因此要保持仓库内的干燥以及良好的通风；饲料在仓库中的储存时间越长越容易发生霉变，因此要保证先入库的饲料先出库。在饲料原料中添加防霉剂可以形成酸性环境或破坏霉菌的细胞壁，达到防止饲料霉变的目的。选择防霉剂要保证对动物没有危害，而且能对多种霉菌起到抑制效果，丙酸及其盐类是饲料行业常用的防霉剂[7]。

3.2 生物降解 霉菌毒素之所以具有高毒性主要是其分子结构中有毒性基团。生物降解是指某些微生物及其代谢产生的酶直接作用于霉菌毒素的毒性基团，将其破坏或消除，使有毒的化合物转化成为无毒的代谢产物。有研究表明，白腐真菌分泌的真菌漆酶以及真菌假密环菌分泌的黄曲霉毒素解毒酶能降解黄曲霉毒素B1，降解率分别为55%和25.52%[21-22]。Gao等[23]筛选出了1株枯草芽孢杆菌，可以高效降解黄曲霉毒素，其发酵液能降解80%以上的黄曲霉毒素B1，对黄曲霉毒素G1和M1的降解率分别为86%和52%。粉红黏帚霉[24]（Gliocladium roseum）以及其分泌的内酯水解酶[25]（lactonohydrolase）、解毒毛孢酵母[26]（Trichosporon mycotoxinivorans）均能降解玉米赤霉烯酮，通过对玉米赤霉烯酮分子结构中的酯环开环，使之转化成无毒的非雌激素类化合物 。从鲶鱼肠道内容物中分离筛选出来的几种细菌（AcinetoBacter sp.，Pseudomonas poae，LeucoBacter aridicollis，EmpedoBacter Brevis）组成的混合物C133[27]以及从牛瘤胃液分离出的优杆菌[28]（EuBacteriumsp.）都可以降解呕吐毒素，使其转化为低毒的化合物（去环氧－脱氧雪腐镰刀菌烯醇）。生物降解赭曲霉毒素的细菌有乳杆菌（LactoBacillus sp.）、醋酸钙不动杆菌（AcinetoBacter calcoaceticus）等。地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌既能降解玉米赤霉烯酮，也能对赭曲霉毒素起到降解效果。目前，在生物降解中，利用霉菌降解毒素会造成二次污染，真菌降解可能会引发真菌性疾病，食用真菌和生物酶的分离纯化困难，酶活损失较大，因此在实际生产中都不适合应用。而细菌由于生长周期短，能产生较多的胞外酶，且分离纯化简单、酶活损失低，比较适合应用于实际生产中。所以，目前生物降解的主要研究热点是筛选和分离能降解霉菌毒素的细菌。

3.3 物理降解

3.3.1 吸附脱毒 吸附法是指在饲料或原料中添加活性炭、硅铝酸盐类（蒙脱石、膨润土等）以及葡甘露聚糖等吸附剂，这些吸附剂能与霉菌毒素稳定结合，从而降低动物胃肠道对霉菌毒素的吸收率，使之随食糜直接排出动物体外。Avantaggiato等[29]通过体外试验模拟胃肠环境研究不同添加量的活性炭对玉米赤霉烯酮的吸附效果，结果表明添加量为2%时，小肠对玉米赤霉烯酮的吸收率与对照组相比降低了27%，说明活性炭的吸附效果良好。但是体外体内的试验结果存在差异，体内的试验结果表明，活性炭并不能有效防止畜禽霉菌毒素中毒[30]。这可能是由于活性炭既能吸附霉菌毒素，也能吸附饲料中的营养成分，容易吸附饱和。梁晓维等[31]研究蒙脱石对人工胃液或肠液中黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮以及T-2毒素的吸附作用，发现蒙脱石对黄曲霉毒素B1的吸附率高达96.8%，其次是T-2毒素，吸附率为38%，对玉米赤霉烯酮的吸附率在10%以下，吸附效果较差。酵母细胞壁中可以提取出来一种功能性多糖——葡甘露聚糖，它可以通过氢键和范德华力的双重作用与多种霉菌毒素稳定结合，形成多糖-霉菌毒素复合物，动物肠道对其无法吸收，这样霉菌毒素就能顺利通过肠道排出体外，大大降低了霉菌毒素对动物的危害。葡甘露聚糖吸附剂也能减少和控制黄曲霉毒素输送到牛奶中。由于活性炭在动物体内对霉菌毒素的吸附效果差，葡甘露聚糖的价格昂贵，所以实际应用比较少，而硅铝酸盐类对黄曲霉毒素B1的吸附效果好，同样吸附其他毒素，但吸附效果较差，因此，可以对硅铝酸盐类进行改性或使用复合吸附剂，以扩大其吸附范围，增强其吸附效果。目前，如何改性硅铝酸盐类以及几种吸附剂之间如何复合搭配是研究的重点。

3.3.2 辐照降解 辐照降解霉菌毒素的原理是利用电离辐射产生的高能射线作用于霉菌毒素，使其分子结构发生变化，从而改变其原有的毒理特性，使之转化成无毒或低毒的化合物。朱佳廷等[32]研究γ射线辐照对稻米中黄曲霉毒素B1降解效果，发现在6 kGy时，黄曲霉毒素B1的降解率可达到84%，10 kGy时，高达98%。罗小虎等[33]利用电子束辐照被黄曲霉毒素B1污染玉米，发现辐照剂量为15 kGy时，黄曲霉毒素B1的降解率在40%，辐照剂量增加到50 kGy时，降解率能达到90%。迟蕾等[34]研究γ射线对玉米中赭曲霉毒素A的降解效果，发现辐照剂量从4 kGy增加到10 kGy时，赭曲霉毒素的降解率提高了39%。以上研究均表明，霉菌毒素的降解率与辐照剂量之间存在正相关关系。目前，关于辐照技术降解黄曲霉毒素的研究较多，而且降解效果都比较好，并且辐照对饲料的营养成分影响非常小，具有广阔的应用前景，但是辐照降解其他霉菌毒素的相关研究还比较少，所以辐照技术对霉菌毒素的脱毒效果仍需要进行更深入的研究。

3.4 化学降解 在饲料中添加化学物质（如臭氧、铵盐、氨水、单乙胺氢氧化钙）可以降解某些霉菌毒素，这种方法称为化学降解，但是这些化学物质只对某一种霉菌毒素有降解作用，无法同时对多种霉菌毒素产生降解效果，而且化学品容易残留在饲料中，无法进行有效清除，会对饲料的适口性以及安全性产生不利影响，进而危害到动物的健康，所以无法投入到实践生产中。

4 小 结

饲料中霉菌毒素的污染情况十分严重，已经大大影响了奶牛养殖业的发展以及人类健康，引起了人们的高度重视。目前，防止饲料被霉菌污染以及降低饲料中霉菌毒素的含量是饲料行业亟待解决的难题。由于动物采食了被霉菌毒素污染的饲料导致畜产品残留霉菌毒素，所以必须从源头上降低霉菌毒素对饲料的污染，严格把控饲料的生产、加工、运输、储藏等各个环节，并采用生物、吸附以及辐照等方法降低饲料中的霉菌毒素的含量，这样才能更好地保证奶牛以及人类的健康。