霉菌毒素脱毒剂的研究进展
霉菌毒素是霉菌在生长繁殖过程中产生的有毒次级代谢产物。我国畜禽饲料的霉菌毒素污染现象较为严重,霉菌毒素在配合饲料中的检出率很高[1]。霉菌毒素不仅导致畜牧业经济损失,而且可以随食物链进入人体,严重危害人类健康。因此,开发高效、广谱、保营养的霉菌毒素脱毒剂对提高畜禽饲料质量安全、保护人畜健康具有重要的意义。
1霉菌毒素脱毒剂的种类
霉菌毒素脱毒剂主要包括2大类,即霉菌毒素吸附剂和生物酶解毒剂。霉菌毒素吸附剂根据其组分的不同可分为活性炭类、甘露聚糖类、硅铝酸盐类和生物类等[2]。在饲料中添加毒素吸附剂是目前畜禽生产中应用最为广泛的饲料霉菌毒素脱毒方法[3]。
2霉菌毒素脱毒剂作用机理
2.1霉菌毒素吸附剂作用机理
通过在动物体内与毒素结合形成复合体,使毒素经过消化道时不被动物机体吸收并随吸附剂排出体外,减少肠道对毒素的吸收量以及血液和靶器官中的毒素含量,从而减弱毒素的生物学效应。
2.2生物酶解毒剂作用机理
某些微生物和植物代谢过程中产生的酶与霉菌毒素作用,使后者结构中所包含的毒性基团被破坏,从而生成无毒降解产物。
3主要霉菌毒素脱毒剂的特点
3.1活性炭类
活性炭是最早被使用的毒素吸附剂材料[4],其是一种具有高比表面积的多孔不溶性粉末状物质,可与多种有毒药物和化学物质进行吸附。活性炭的比表面积一般可达500~2000m2/kg,较高的比表面积提高了其对有毒物质的吸附能力。研究表明,0.1%的活性炭能显著减少含10mmol/L的黄曲霉毒素B1(AFB1)饲料对肉鸡生长的影响[5]。但Kubena等[6]研究表明,添加0.5%活性炭不能缓解饲料中T-2毒素对肉仔鸡的毒性。由此可知,活性炭对霉菌毒素的吸附具有较强的选择性,而且也占据了较大的饲料体积。此外,在利用活性炭吸附毒素的同时,也会对饲料中的矿物质、维生素等营养物质进行吸附,造成其吸附能力饱和,从而失去对霉菌毒素的吸附能力。因此,在应用活性炭作为饲料霉菌毒素吸附剂时,要充分考虑利弊,合理利用[7]。
3.2甘露聚糖类
葡甘露聚糖(EGM)是分离自啤酒酵母的细胞壁,具有良好的吸附霉菌毒素的能力。该种细胞壁上有脂质、多糖、蛋白质类物质,不同物质具有不同的吸附机理[8],其在缓解畜禽霉菌毒素中毒方面具有良好的应用前景。Raju等[9]研究表明,在被黄曲霉毒素、T-2毒素和赫曲霉毒素污染的饲料中添加0.1%EGM,能缓解中毒肉鸡肝、肾肿大,增加其胆固醇、血清蛋白和血红蛋白的含量。Dvorska[10]研究结果显示,经过结构修饰的EGM可有效保护鹌鹑肝脏,使其免受黄色镰刀菌素的毒害。
3.3硅铝酸盐类
页状硅铝酸盐是常用的硅铝酸盐类饲料霉菌毒素吸附剂之一,主要包括高岭土、膨润土、蒙脱土、伊利石和层状硅铝酸盐沸石等。其不仅具有较大的比表面积和亲水性的负电荷表面,而且其结构中存在大量的天然纳米微孔,存在同质取代现象,层间带有大量可交换阳离子,适于吸附具有极性基团的霉菌毒素,如黄曲霉毒素等。研究表明,在饲料中添加0.5%~1.0%的硅铝酸盐,能有效缓解霉菌毒素对动物生长性能的抑制作用[11]。王黎文等[12]研究表明,在奶牛饲粮中添加0.5%蒙脱石,可达到吸附霉菌毒素的目的,且此时的乳体细胞数最低、乳脂率最高。但是,硅铝酸盐对某些霉菌毒素的吸附能力相对较弱,例如,由于脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)所带基团极性较弱,且亲电性差,硅铝酸盐类吸附剂较难通过电荷吸附的方式与之结合[8]。
3.4生物吸附剂类
生物吸附剂类包括活性益生菌、水合铝硅酸盐和益生菌细胞壁等,对霉变饲料具有非常显著的脱毒效果。张建梅等[13]研究了生物吸附剂对AFB1的吸附作用,同时检测了发霉饲料中添加生物吸附剂后,家畜粪便中AFB1的排出率。结果显示,在AFB1的浓度为2μg/g的饲料中添加1.20‰的生物脱毒剂,可吸附98.34%的AFB1。全收粪试验结果显示,在霉变饲料中加入1.00‰的生物脱毒剂,被吸附的AFB1随粪便的排出率为50.44%,加入2.00‰的生物脱毒剂时,AFB1的排出率为72.30%。Haskard等[14]的研究显示,经热处理后的乳酸杆菌(L.rhamnosusGG)具有较强的AFB1结合能力,经过5次洗涤后,有79%的AFB1与该菌株紧密结合,仅有21%的AFB1被冲洗脱落。水合铝硅酸盐和AFB1的结合能力也较强,该类吸附剂中存在负电荷区域,可与AFB1紧密结合。由于机体不吸收水合铝硅酸盐,因此结合的霉菌毒素可被其快速带出体外。生物脱毒剂综合了有机吸附和物理吸附特性,对畜禽饲料中的霉菌毒素具有较强的吸附能力。
3.5生物酶解毒剂
生物酶解毒剂具有高度专一性,无污染、不影响饲料的营养价值,避免霉菌毒素重新生成等特点,生物酶脱毒方法已成为近年来霉菌毒素脱毒、解毒的研究热点。运用生物学技术降解霉菌毒素的关键在于应在原料环境中创造一个含水的、有利于酶促反应的微环境,并且能筛选出产高活性解毒酶的菌株。但该过程涉及了基因工程、酶工程等科学方法,因此目前该方法仍停留在理论阶段。食用真菌虽有较好的解毒效果,但发挥作用的真菌酶多源于胞内,产量极低,且操作过程需要破碎真菌细胞或菌丝体,程序繁琐,容易破坏酶的活性,因此限制了其在实际生产中的应用。另外,目前的研究多是针对单一霉菌毒素,但是畜禽饲料通常被多种霉菌毒素所污染。在同时利用多种生物酶对霉菌毒素进行降解时,由于不同生物酶的最适脱毒条件存在较大差异,因此无法同时发挥不同种类的生物酶对霉变饲料的最佳脱毒效果[15]。
4小结
目前,吸附剂在畜禽饲料霉菌毒素脱毒方面应用广泛,但普遍存在缺陷:①吸附特性单一,不能同时吸附霉变饲料中存在的不同类型的霉菌毒素。②添加量较大,占据过大的饲料配方体积,导致饲料中的营养比例失衡,并且影响适口性。③吸附霉菌毒素的同时,也吸附了饲料中的矿物质、维生素等营养成分,影响了营养物质的吸收。因此,研究高效(添加剂量少)、广谱(能吸附多种霉菌毒素)、保营养(尽量避免吸附饲料中的维生素、矿物质营养)的霉菌毒素脱毒剂十分紧迫。
(1.瑞普(天津)生物药业有限公司,陈光明,刘建军,刘桂兰,王莹,刘爱玲;2.内蒙古农业大学兽医学院,张七斤)
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