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高潮 郑云峰 王祖平 陆克文
上海邦成生物科技有限公司
饲料中霉菌毒素是由真菌在谷物或饲料上生长繁殖过程中产生的次级代谢产物，根据霉菌毒素污染途径可将霉菌毒素分为二类: 第一类是田间毒素，是指农作物在收割前，霉菌作为病原菌侵染作物而产生的毒素，如玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、T －2毒素以及伏马菌素等; 第二类是仓储毒素，是指谷物或饲料在贮藏过程中被霉菌侵入而产生的毒素，如黄曲霉毒素和赭曲霉毒素等。饲料发生霉变不仅降低营养价值，影响适口性，导致畜禽采食量下降，而且霉菌产生的毒素会造成动物生长停滞、免疫力降低和生产性能下降，甚至是中毒死亡，造成巨大经济损失。另外，霉菌毒素可以通过肉、蛋、奶及其制品的形式被人类摄取，成为人类健康的安全隐患。
目前，为了防止饲料中霉菌毒素对畜禽造成的危害，主要通过向饲料中添加霉菌毒素脱毒剂来达到清除霉菌毒素的目的。对于质量较优的饲料可以降低添加量，主要起到预防和保健的作用，对于霉变的饲料可以根据饲料霉变程度酌情增加添加量。随着科学技术的不断更新，霉菌毒素脱毒剂也在不断更新，朝着更加高效广谱和更加环保的方向发展。文章将近年来霉菌毒素脱毒剂的发展进行综述，了解霉菌毒素脱毒剂的发展趋势。
1传统脱毒方法
传统脱毒方法主要包括 2 种处理方式，第一种是采用碱或氧化剂对饲料进行脱毒处理，如石灰水或氨水浸泡和氧化剂 (过氧化氢、氯气及漂白粉等) 氧化。这种方法虽然对脱毒有一定效果，但是在脱毒的同时破坏了饲料中的营养成分以及饲料的适口性，而且碱或氧化剂的使用也给畜禽带来潜在的危害。所以，现在饲料工业中几乎不采用。第二种是对霉变饲料进行剔除、热处理以及紫外线辐射处理，一方面饲料霉变与含有毒素也是不能等同的概念，饲料霉变不一定产毒，饲料含有霉菌毒素多少通过眼观也无法判断，并且大部分毒素分子很稳定，脱毒率也不高; 另一方面这种处理使得饲料生产成本急剧增加，饲料行业也多不采用。
2矿物质吸附脱毒
随着人们对矿物质进行研究，发现一些矿物质具有吸附霉菌毒素的功能，激起很多学者专家的兴趣。矿物质脱毒剂主要包括硅铝酸盐和活性炭等，利用较大的比表面积对霉菌毒素进行化学吸附或物理吸附来达到去除霉菌毒素的目的，避免被动物胃肠道吸收。
硅铝酸盐类，如蒙脱石、沸石、硅藻土、膨润土及高岭土等，因具有较大的比表面积，同时层间具有电负性，层外具有正电性的结构，对霉菌毒素具有一定的选择性吸附作用，尤其是对极性强的毒素分子，如黄曲霉毒素，一度成为研究霉菌毒素吸附剂的热点，最早可追溯到上世纪 70 年代。Miazzo等研究黄曲霉毒素 B1 (AFB1) 对肉鸡危害时发现，饲喂含有 2. 5 mg/kg AFB1 的饲料会使肉鸡肝肿大、发黄并变脆，当饲料中添加 3‰的蒙脱石后，肉鸡的中毒症状有所减轻，说明硅铝酸盐类产品确实对AFB1 具有一定的清除作用。Kubena 等研究指出，黄曲霉毒素与硅铝酸盐在吸附过程中在 30 min 即可达到吸附平衡。因此硅铝酸盐类吸附剂不仅对黄曲霉毒素具有特异性吸附，同时在很短的时间内即可达到吸附平衡，尤其适合消化道较短的禽类。
活性炭是黑色粉末状的无定形碳，具有巨大的比表面积，可达 500 ～ 3 500 m2/g，在体外试验中，活性炭表现出较好的吸附脱毒作用。Bonna 等利用活性炭来吸附水貂饲料中黄曲霉毒素，结果表明，添加组的水貂病死率比未添加组降低了 50%，并且水貂的病死时间也延长了。Avantaggiato 等通过体外胃肠模型研究活性炭在脱毒方面的效果，添加量为2%时，可以使小肠对玉米赤霉烯酮的吸收率从32%下降到 5%，吸附效果显著。同时，很多专家学者也报道活性炭类吸附剂特异性较差，容易吸附饲料中营养物质，当达到饱和时失去对毒素的吸附作用。
3高分子聚合物吸附脱毒
目前在霉菌毒素吸附剂方面应用的高分子聚合物主要包括 2 类，一类是天然高分子聚合物，如酵母细胞壁提取物和腐殖酸等，另一类是人工合成的高分子聚合物，如消胆胺和交联聚乙烯比咯烷酮(PVPP) 等。
酵母细胞壁是由酿酒酵母经过细胞破壁、酶解、分离提纯和干燥等工艺精制而成，主要由甘露寡糖和 β － 葡聚糖组成，含有少量的蛋白质、脂肪和矿物质。Swamy 等利用酵母细胞提取物来吸附呕吐毒素和 F － 2 毒素等镰刀菌毒素，达到比较好的效果，与对照组相比，猪血清中的免疫球蛋白水平没有明显降低。Zaghini 等在黄曲霉毒素污染的蛋鸡饲料中添加 0. 11%甘露低聚糖，显著降低了胃肠道对黄曲霉毒素的吸收以及对肝造成的危害。腐殖酸是指动植物体病死之后，经过长期的物理、化学和生物作用而形成的复杂有机物，化学结构复杂，其相对分子质量为 100 ～ 100 万，带有羧基、酚基和酮基等活性基团，正是由于腐殖酸具有较大的内表面积和活性基团所以对霉菌毒素具有显著的吸附效果。Ghahri 等研究表明，腐殖酸可以显著降低黄曲霉毒素对肉仔鸡的危害，同时对提高生产性能和免疫水平有很大的促进作用。
消胆胺，又称考来烯胺，是一种季胺类阴离子交换树脂，常用于增加肠道中胆酸的排泄，减少机体对胆固醇的吸收，降低血液中胆固醇和低密度蛋白的含量。Avantaggiato 等通过体外胃肠模型模拟猪小肠对小麦中污染玉米赤霉烯酮的吸收情况及消胆胺在脱毒方面的效果，研究表明，消胆胺以 2% 的添加量加入时，可以使小肠对玉米赤霉烯酮的吸收率从 32%下降到 16%，显著减少了对毒素的吸收。PVPP，白色粉末，具有一定的吸湿性，是一种不溶性高分子极性多孔的两性化合物，很多研究表明，对霉菌毒素有很好的吸附效果。Celik 利用PVPP 来消除黄曲霉毒素对肉鸡免疫抑制的影响，并将血液中 T － 淋巴细胞和脾浆细胞数作为评价指标，结果表明，PVPP 显著降低了黄曲霉毒素对肉鸡的免疫抑制作用。
4微生物降解脱毒法
近年来，国内外学者在研究如何消除霉菌毒素时，逐渐将研究目光从传统霉菌毒素吸附材料转移到利用微生物发酵来达到脱毒的产品。微生物在霉菌毒素脱毒上的应用主要体现在 2 个方面，一是微生物菌体本身对霉菌毒素具有一定的吸附作用; 二是微生物在发酵过程中产特异性的酶对霉菌毒素有降解作用。
微生物菌体对毒素的吸附作用，主要是指微生物菌体细胞壁通过非共价键的形式和毒素分子结合在一起，其中疏水作用和静电力是维持这种结合的主要作用力。微生物细胞壁表面结构决定吸附哪种毒素分子和吸附容量，因此，不是每一种微生物对霉菌毒素都有吸附作用，需要通过菌种筛选来获得。张建梅等人采用体外试验，将 AFB1 的质量浓度调整为 2 μg/g 时，添加 1. 2‰的生物脱霉剂 (主要为活性嗜酸乳杆菌、嗜酸乳杆菌细胞壁和水合硅铝酸盐)，可吸附 98. 34% 的 AFB1。Hernandez －Mendoza 等从不同来源筛选出对 AFB1 有吸附效果的8 株干酪乳杆菌，其中吸附效率最高的菌株是 Lactoba-cillus casei L30，吸附率达到49.2%，在对菌体 － 毒素复合物的稳定性研究发现，复合物较稳定，通过多次水洗只有0.6% ～9.2%的黄曲霉毒素被解吸。
Lee 等对 Lactobacillus rhamnosus GG、L. rhamnosusLC －705 和 Propionibac ﹣ terium freudenreichii subsp. 3株细菌灭活前后对 AFB1 吸附和解吸的动力学进行了研究，发现菌体对 AFB1 的吸附率与 AFB1 的质量浓度呈正相关，灭活菌体对 AFB1 的解析率要低于活菌体。可能热处理仅改变了菌体表面的特性而没有暴露新吸附位置，在疏水性和 AFB1 吸附率之间也没有明显的相关性。
Shahin 从酸奶、原料奶及奶酪中分离出 12 株乳酸菌，并研究各分离菌株对 AFB1 的吸附能力，结 果 表 明，Lactococcus lactis 和 Sterptococcus ther-mophilus 吸附效果最明显，达到 54. 35% 和 81.0%，而对 灭 活 的 菌 体 来 说，吸 附 率 达 到 86. 1% 和100%，说明灭活菌体对吸附 AFB1 效果比活菌体更好。但 Fuchs 等人从 30 种乳酸菌筛选出的 2 株对赭曲霉毒素 A 和棒曲霉毒素有明显吸附能力，研究发现活的菌体对赭曲霉毒素 A 和棒曲霉毒素的吸附率要高于灭活后的菌体。不同的研究者对分离的有效菌株高温灭活前后对毒素的吸附能力强弱结论不
一，这可能跟具体菌株和毒素结构有关，不同的菌株表面结构不同，高温灭活后是否会增加新的吸附位置也不一样，加上毒素结构不同，吸附的作用力也有所差异，最终导致试验结果的不一致性。微生物发酵产酶对毒素进行降解，主要是通过酶的降解作用将毒素分子转化成低毒或无毒物质，其优点在于特异性强、无营养物质吸附和不会造成对饲料的污染，并且避免了霉菌毒素的二次污染。刘大岭等从假密环菌中提取的粗酶液可以使样品中 AFB1 含量降低 80%，经证明粗酶液中有效成分是一种胞内酶。他们将这种酶进行分离纯化，克隆得到其基因序列，并成功转化到毕赤酵母表达系统中，进行高效表达。
中国农业大学计成研究小组利用香豆素和黄曲霉毒素结构上的相似性，假设能够降解香豆素的微生物就有可能降解黄曲霉素，开创以香豆素培养基初步筛选微生物，该方法操作过程安全，准确度高。关舒和李俊霞等应用香豆素对来自动物粪便和发霉粮食与饲料以及土壤中的 199 株细菌进行初筛，再以 AFB1 为底物进一步筛选，得到 26 株有降解活力的菌株，其中有 9 株降解率达到 75% 以上，经鉴定，分别为嗜麦芽窄食单胞菌、橙红色黏球菌、克雷伯氏菌、短波单胞菌、霍氏肠杆菌、短状杆菌、纤维菌、枯草芽孢杆菌和炭疽芽孢杆菌。Guan 等经试验证明上述 9 株细菌中嗜麦芽窄食单胞菌和橙红色黏球菌对黄曲霉毒素的降解是生物酶解作用，对橙红色黏球菌进一步研究发现胞外代谢产物有很强的降解黄曲霉毒素能力，而活细菌和胞内提取物降解能力很低，经 SDS － PAGE 电泳确定该降解酶的相对分子质量在 25 ～60 kDa。Teniola 等分离了 4 株具有降解 AFB1 能力的细菌，其中 Ｒhodo-coccus erythropolis 和 Mycobacterium fluoranthenivorans
2 株的胞外提取物对 AFB1 的降解率在 90% 以上，该提取物经热处理和蛋白酶 K 处理对黄曲霉毒素的降解率显著降低，说明胞外提取物的有效成分是一种酶。Cho 等分离到一种枯草芽孢杆菌亚种可以对玉米赤霉烯酮进行有效降解，在液体环境中可以将1 mg/kg 的玉米赤霉烯酮 24 h 降解 99%，在固体发酵 48 h 之后可以将 0. 25 mg/kg 的玉米赤霉烯酮降解率超过 95%。Vekiru 等选用一种毛孢子酵母降解玉米赤霉烯酮，经液质联用证实，该酵母可以将玉米赤霉烯酮开环化，转化成无毒化合物。
5展望
霉菌毒素种类众多，而且毒素分子结构和理化性质均有较大差异，现有霉菌毒素脱毒剂无法达到对多种霉菌毒素均具有显著的吸附效果，同时存在对营养物质的吸附问题。未来霉菌毒素脱毒剂的发展主要包括 3 个方向: 一是矿物质后续改性处理，提高对非极性或弱极性毒素分子的吸附; 二是新型高分子聚合物的合成，接枝不同的活性基团，达到对不同毒素的特异性吸附; 三是微生物及其发酵产生的酶，选择动物有益菌作为筛选对象，安全、高效和环保，是一种绿色霉菌毒素脱毒剂。随着科技的不断发展，一定会有大量的霉菌毒素脱毒剂涌现出来，最终实现霉菌毒素脱毒剂广谱性和特异性的统一。
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