霉菌毒素的危害及其吸附劑在飼料中的應用

東北農業大學動物營養研究所 蘇斌朝 王連生 單安山＊ 白會新

霉菌毒素廣泛存在于各種飼料及飼料原料中，是霉菌的次生代謝產物。目前已知的約有200種，在飼料衛生上比較重要的霉菌毒素就有：黃曲霉毒素、雜色曲霉毒素、赭曲霉毒素、單端孢霉毒素類（如T-2毒素、HT-2毒素）、玉米赤霉烯酮、丁烯酸內酯、豆類絲核菌素等（于炎湖，1996）。

霉菌毒素每年造成的損失數以億計，嚴重危害著畜禽生產，已經成為飼料業亟須解決的問題之一。敖志剛（2008）的調查報告中指出，在其調查的全部225個樣品中，黃曲霉毒素、赭曲霉毒素、T22毒素、玉米赤霉烯酮、煙曲霉毒素和嘔吐毒素的檢出率分別為92.1%、95.1%、93.4%、91.2%、88.5%和99.1%。

1 常見霉菌毒素及其危害

1.1 黃曲霉毒素 黃曲霉毒素 （aflatoxin，AF）是一類主要由黃曲霉 （aspergillus flavus）和寄生曲（aspergillus parasiticus）真菌產生的次級代謝產物，具有極強的毒性。根據熒光顏色的不同，黃曲霉毒素分為黃曲霉毒素B1、B2（藍色熒光），G1、G2（綠色熒光），其中以黃曲霉毒素 B1（AFB1）的毒性最強（Sumit等，2010）。不同物種、性別對AF的敏感性不同，通常雄性動物更易感（Maurice，2002）。AF的危害表現在多個方面：（1）降低動物的采食量和日增重，影響生產性能。研究表明，日糧中添加AFB1，肉雞從第三周開始減少采食量，第五周開始體重降低（Jindal，1994）。（2）抑制免疫機能，增強動物對疾病的易感性。將巨噬細胞暴露在不同濃度黃曲霉毒素的環境下，發現了細胞的減少和損傷，并表現出劑量效應（Neldon，1992）。（3）致畸、致癌、致突變（戴玉瑞，2009）。 體外實驗發現，AF為0.1～10000 ng/mL，可抑制豬淋巴細胞的合成（Pang 等，1994）。 （4）抑制核酸的合成，間接影響生物大分子的合成及發揮正常的生物學功能（馮建蕾，2005）。

1.2 嘔吐毒素 嘔吐毒素，又名脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON），是一種由鐮刀菌屬等產生的毒性代謝產物，屬于單端孢霉烯族化合物。現已證實，包括禾谷鐮刀菌、擬枝鐮刀菌、梨孢鐮刀菌等多種鐮刀菌株以及頭孢菌屬、漆班菌屬、木霉屬等菌株都可產生該毒素 （Marasas等，1984）。研究表明，DON具有急慢性毒性作用，可引起豬食欲減退或廢絕，嘔吐，體重下降，流產，死胎和弱仔，抑制免疫機能和降低機體抵抗力（Swamy等，2002）；具有細胞毒性作用，產生翻譯抑制作用，并且可以抑制蛋白質的合成 （James，2007）。此外，DON還具有免疫毒性，它既是一種免疫抑制劑，又是一種免疫促進劑，其作用與劑量有關 （鮑淑青，2007）。

1.3 玉米赤霉烯酮 玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEA）是由鐮刀菌產生的一種類雌激素樣真菌毒素。它最重要的毒害作用是產生生殖毒性，降低免疫力。研究表明，它具有很強的生殖毒性和致畸作用，能引起生殖器官變形和功能的改變，如引起母豬外陰陰道炎，降低胚胎存活率和胎兒初生重（Michel和 Jean，1994）。 此外，它還能刺激雌激素受體的轉錄，作為類固醇等的受體替代物干擾內分泌（Gremmels，2007）。 ZEA 已被證明具有基因毒性，曾導致體外培養的牛淋巴細胞DNA加和物的形成（Lioi等，2004）。同時，它還可能誘發腫瘤，而且也具有血液和免疫毒性方面影響，對人和動物的健康存在極大的危害（鄧友田，2007）。

2 常用吸附劑及其吸附機理

吸附包括物理吸附和化學吸附兩類，物理吸附的作用力是范德華力，吸附速度快、可逆、多層、無選擇性；化學吸附有原子或分子的電子轉移、交換，形成化學健，吸附熱大、有選擇性、不可逆、速度慢（周巖民，2009）。具有吸附作用的物質稱為吸附劑，其特點為比表面積大、選擇性吸附能力強、表面和孔結構適宜、不與介質發生化學反應等。飼料中常用的吸附劑有硅鋁酸鹽類吸附劑、酵母細胞壁及其提取物、活性炭等。

2.1 鋁硅酸鹽類 鋁硅酸鹽是粘土類霉菌毒素吸附劑的主要化學成分。因其具有不飽和負電荷及陽離子交換能力，故可以捕獲、吸附和固定毒素，降低腸道對毒素的吸收，降低毒害作用（史瑩華，2005）。可作為霉菌毒素吸附劑的粘土主要有沸石、蒙脫石、高嶺土、硅藻土等 （盧永紅等，2005）。齊德生（2002）指出，沸石和蒙脫石都具有巨大的比表面積和永久負電荷，有較大表面積且能產生較大的靜電引力，使其具有巨大的吸附能力，易結合極性分子，如黃曲霉毒素，卻不易吸收極性不強的嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮。普通鋁硅酸鹽在使用中常需要改造（因其吸附力低，尤其是膨潤土和沸石）。此外，霉菌毒素的單一吸附特性、體內與體外試驗不總是相關（Abdel等，2002）、結合毒素的穩定性不高及吸附營養物質或干擾其吸收等成為鋁硅酸鹽類吸附劑的主要缺陷。

2.2 酵母細胞壁及其提取物 近年來研究發現，酵母細胞壁及其提取物可以吸附霉菌毒素來提高動物健康。酵母細胞壁的重要提取物包括β-葡聚糖和蛋白質結合物（糖蛋白）以及甘露寡糖。其中，糖蛋白可以通過氫鍵和分子間作用結合霉菌毒素形成復合物，阻礙腸道的吸收；甘露寡糖可以通過螯合霉菌毒素起到保護作用。目前，研究較多的是葡甘露聚糖（glucomannan，GM），它是釀酒酵母細胞壁的活性提取物，呈現出多種和脂類物質不同的吸鍵、離子鍵、疏水鍵（Huwig 等，2001）。

2.3 活性炭 活性炭是一種具有高比表面積的多孔不溶性粉末狀物質，其比表面積可達到500～3500 m2/g。活性炭的吸附作用完全是色散力，表面呈惰性，其對非極性有機物吸附性較強，能吸附霉菌毒素（齊德生，2002）。近年來的研究發現，活性炭的吸附作用具有非特異性，在吸附霉菌毒素時，也會吸附其他營養物質。

2.4 復合型霉菌毒素類 在生產實踐中，霉菌產生的毒素通常為多種，而單一吸附劑對霉菌毒素的吸收表現為單一性。為了開發廣譜霉菌毒素吸附劑，經過一定配比和特殊制作工藝制成的復合型霉菌毒素吸附劑逐步成為研究熱點。如鋁硅酸鹽類吸附劑易吸附黃曲霉毒素，酵母細胞壁及其提取物易于吸附玉米赤霉烯酮及嘔吐毒素，將鋁硅酸鹽類和酵母細胞壁提取物配合出復合型吸附劑可能有效地解決吸附劑廣譜吸附的問題。復合型吸附劑的作用力往往是非常復雜的，依配制方法和材料而異。

3 常用吸附劑在飼料中的應用

3.1 鋁硅酸鹽類 李娟娟等（2010）發現，水合鋁硅酸鹽（HSCAS）在不同的酸堿環境中結合AFB1的速率和穩定性都非常好，可以顯著降低AFB1對肉仔雞的危害。齊德生（2004）研究表明，利用季銨鹽改性蒙脫石對AFB1的吸附量最高達

682.4 μg/g，且不受賴氨酸濃度、溫度及pH變化的影響，用三氯甲烷、甲醇、丙酮解吸時表現出高穩定性。夏枚生（2005）的試驗表明，酸改性坡縷石較改性前對AFB1的吸收更為顯著，有更好的去毒作用。近年來，納米技術已被應用于對霉菌毒素的吸收。史瑩華（2007）研究指出，黃曲霉毒素污染的飼糧中添加蒙脫石納米復合物后飼喂豬后，顯著降低了AFB1在豬體組織中的殘留量，明顯改善了試驗豬的生長性能，減輕甚至消除了AFB1對動物生長性能和肝臟功能等的不良影響。各種改性鋁硅酸鹽在增強吸附霉菌毒素的效率和穩定性方面大都有較大的提高，但較少涉及單一吸附特性及對營養物質的吸附研究，吸附機制也還有待深入研究和探討。

3.2 酵母細胞壁及其提取物 試驗表明，葡甘露聚糖聚合物吸附劑對DON和ZEA具有一定的脫毒作用，對其他養分無顯著副作用（Hernandez等，2009）。李華（2009）的研究指出，酯化葡甘露聚糖（EGM）能很好地吸附DON，減輕DON對小鼠的毒性損傷作用，在飼料中的最適添加劑量為0.10%。EGM可緩解AF、T–2、ZEA和DON對小鼠的毒害。常順華（2010）認為，EGM可提高仔豬的日增重，降低料重比，扭轉霉菌毒素對仔豬的過氧化損傷，在仔豬霉變飼料中的適宜添加劑量為0.2%。

3.3 活性炭 體外試驗表明，活性炭對霉菌毒素有較好的吸附脫毒作用，然而在體內得不到驗證。在吸附霉菌毒素的同時，其對飼料中的某些營養成分和藥物也有吸附作用，如活性炭對土霉素有很強的吸附能力，從而降低了營養物質的吸收和藥物的效價。此外，活性炭的吸附具有較強特異性。例如，在含有10 mmol/L AFB1的飼料中添加0.1%活性炭能夠減少AFB1對肉雞的影響（Dalvi和 Mccowav，1984）。 然而，Kubena 等（1999）研究發現，添加0.5%活性炭不能減輕仔雞日糧中T-2毒素的毒性。近年來，活性炭在吸附霉菌毒素方面的研究較少，可能在付諸實際應用時存在上述局限性。

3.4 復合型霉菌毒素類 Monica（2007）的試驗中，應用了酵母細胞壁、粘土和植物提取物的各種混合物及腐殖質、其他改性吸附劑對ZON和DON的體外吸附，結果表明，復合型吸附劑對ZON的吸附比腐殖質、酵母細胞壁顯著；所有這些吸附劑對DON的吸附效果不很理想。徐雪梅（2008）研究了各種單一及按特殊比例配制的復合型吸附劑對AFB1、ZEA、DON的吸附規律和解吸情況。結果表明，pH為2.0時，以葡甘聚糖與膨潤土復合物 （比例1∶1）對ZEA的吸附量最高，為1776 μg/g。pH為8.0時，葡甘聚糖與膨潤土復合物（比例 2∶1）對 AFB1的吸附量最高，為 217.39 μg/g。兩種pH條件下，葡甘聚糖與膨潤土復合物（比例 1∶1）對 AFB1、ZEA 的吸附率超過了單一吸附劑，解析率也較低，對DON的吸附不如AF、ZEA顯著。試驗產生的不同效果可能與動物及日糧因素有關，與復合型吸附劑中各吸附劑的種類和配比可能也有關。關于復合型吸附劑的吸附實驗缺乏系統的研究，需要更多的研究。

4 小結

研究表明，霉菌毒素可以通過吸附作用得到緩解或有效的消除。目前，其他技術手段還不成熟或者有其局限性，吸附作用因其方便、高效、易于廣泛應用等的特點而具有較強的優勢。當前存在的問題，主要表現在吸附的低效性、單一吸附劑不能廣譜吸收各類霉菌毒素、吸附效果的不穩定性、高效的吸附劑商品還不多等等，對于吸附機制等深層次的問題一直沒有得到很好的解釋，部分研究尚停留在假設和猜想方面。

因此，需要研制更多高效穩定的吸附劑并付諸應用。目前任何單一吸附劑都不能很好的解決霉菌毒素廣譜吸附的問題，根據霉菌毒素的分布和種類，選取優勢的吸附劑進行合理的改造和配伍將是未來研究的方向。此外，還需要通過深層次的吸附機理研究，確定各類吸附劑及霉菌毒素間的吸附原理以促進更多更好吸附劑的開發。

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