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飼料中霉菌毒素的研究進展

來源: 賽爾畜牧網  點擊:15588次 發布時間:2014-07-28

  1 前言  
  霉菌毒素是農作物或動物性蛋白因霉菌而產生的有毒代謝產物,對人和動物具有廣泛的毒性作用,人或動物食入被霉菌毒素污染的食物或飼料后就會引起霉菌毒素中毒。霉菌種類繁多,約12萬多個種,其中能產生毒素的有170余種,它們廣泛存在土壤、空氣、水及腐敗有機物上,范圍遍及全世界。據聯合國糧農組織(FAO)統計,全球每年大約有25%的農作物不同程度地受到霉菌毒素的污染,約有2%的農作物因污染嚴重而失去飼用價值,每年由此造成的經濟損失可達數千億美元。我國受霉菌毒素污染的情況更為嚴重,中國農科院畜牧所的一項調查表明,配合飼料中不同程度霉菌毒素的污染達80%以上,每年由霉菌毒素造成的直接經濟損失達500億以上。由此可見,霉菌毒素污染已成為影響飼料業發展的一大危害,如何認識和防控霉菌毒素已經成為能否解決飼料安全的突出問題。  
  2 霉菌毒素產生原因  
  在飼料生產過程中,飼料原料、生產工藝、管理等任何一個環節的不合理都可能導致霉菌毒素的產生。  
  2.1 原料飼料原料霉菌毒素感染主要發生在田間收割和儲藏過程中。在田間,植物受霉菌感染的因素很多,包括土壤的水分、播種收割的時期、植病的發生、雜草、鳥類及害蟲等。在儲藏過程中,飼料倉庫潮濕、鼠害嚴重,庫區未經常清掃和定期消毒、堆垛不合理、庫存時間過長、運輸時受到雨淋、曝曬等都容易引起霉變。此外,飼料原料受霉菌感染的程度也與其的成熟度、顆粒的完整度等有較大關系,成熟度差及破損粒較多的原料易受霉菌的侵染。石永峰等人關于玉米破碎粒和整粒谷物中串珠鐮孢菌B1毒素的含量的研究表明,碎粒及其它谷物廢料中的霉菌毒素含量是整粒谷物的30倍~500倍。  
  2.2 加工工藝生產顆粒料過程中,如果設備選擇不當,或使用過程中調整校對不準確,導致顆粒料冷卻時間不夠或風量不足,使得產品水分含量及料溫過高,這樣的產品裝袋后易發生霉變。未定期清理飼料管道中積存的物料,形成霉積料,脫落后進入成品倉和包裝袋,可以導致整批顆粒料霉變。  
  2.3 管理因素飼料和原料的長期存放,或是存儲地點通風不暢、環境潮濕都易導致霉菌毒素產生。此外,運輸過程中日曬、雨淋也容易引起飼料和原料的霉變。  
  3 霉菌毒素的危害  
  使用含有霉菌毒素的飼料,將導致畜禽采食量下降、生產性能降低,嚴重者可直接導致畜禽死亡。  
  3.1 霉菌毒素對豬的傷害:改變飼料的養分組成;降低動物對養分的利用率;霉菌毒素誘發多種動物疾病;動物組織器官受損,主要危害腎臟、肝臟、生育器官;胚胎的致死率、流產比例增加,外陰道炎,乳房腫大,奶水減少,哺乳仔豬抵抗力下降,母豬淘汰率增加,利用年份減少,公豬精液質量下降;免疫系統功能受到干擾,表現免疫力低下、疫苗不能正常發揮作用,對疾病易感性高;動物采食量下降,胃腸道炎癥,生長速度下降。  
  3.2 霉菌毒素對家禽影危害:產蛋率、受精率下降;降低日增重和飼料報酬;口腔潰瘍,拒食;角色蒼白,蛋黃及皮膚色素差,頭部脫毛,羽毛松亂;免疫機能下降,死亡率增加。  
  3.3 霉菌毒素危害機理:
  (1)霉菌毒素的毒性危害作用有一個共同點,那就是免疫抑制。一般認為,其作用機理可能是霉菌毒素與機體DNA和RNA結合,抑制其合成進而影響機體蛋白質合成,從而降低動物免疫力。
  (2)霉菌毒素通過改變細胞膜的結構,誘導脂類發生過氧化反應。霉菌毒素通過改變抗氧化劑的濃度,影響抗氧化酶的活性,從而誘發細胞的過氧化反應。
  (3)霉菌毒素誘導細胞程序性死亡。霉菌毒素通過直接影響關鍵酶或通過改變細胞中抗氧化劑與氧化劑之間的平衡,尤其是降低細胞中還原性谷胱甘肽濃度,激發細胞程序性死亡。  
  4 霉菌毒素的檢測方法  
  污染飼料的霉菌毒素主要有以下幾種有:黃曲霉毒素B1、赭曲霉毒素、單端霉曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、丁烯酸內酯、紅色青霉素、黃綠青霉素等,其檢測方法各異。  
  4.1 黃曲霉毒素B1(ATFB1)  
  黃曲霉毒素B1是當今世界上發現最強的致癌物質之一,直接對人類、動物的生命安全構成危害。許多國家已對黃曲霉毒素B1的限量標準進行提高,并逐漸成為國際貿易中的技術壁壘。目前,在食品及飼料ATFB1的國家檢測標準中提出了三種測定方法,即薄層層析法、液相色譜法和酶聯免疫吸附法。薄層層析法是檢測ATFB1最常用方法,也是我國測定食品及飼料中ATFB1國家標準檢測方法,該法設備簡單、易于普及,為國內外廣泛使用,但該法樣品前處理繁瑣,且提取和凈化效果不夠理想,影響檢測的精確度。液相色譜法可同時分離多種黃曲霉毒素,操作簡便,定量精確,適于大批量樣本分析,但由于儀器昂貴,未能廣泛應用。酶聯免疫吸附法是通過抗黃曲霉毒素B1抗體與酶標抗原、待測抗原的競爭免疫反應以及酶的催化顯色反應相結合來檢測ATFB1的含量,前處理簡單,靈敏度與前兩種相當或更高,具有更廣闊的應用前景。  
  4.2 T-2毒素  
  T-2毒素是常見的污染田間作物和庫存谷物的主要毒素.目前,主要的檢測方法為液相色譜法、氣相色譜法及免疫法。液相色譜-質譜聯用技術由于不需要針對T-2毒素進行衍生化處理,具有較高的靈敏度和特異性,目前已成為包括T-2毒素在內的單端孢霉烯族真菌毒素的最為廣泛的分析檢測方法。免疫法、酶聯免疫吸附分析法具有樣品前處理簡單快速方便、特異性和靈敏度高、不需要昂貴的儀器設備等特點,比較適合推廣普及。T-2毒素的免疫檢測方法由衛生部食檢所于1991年建立,方法最低檢出量為1ng/ml,敏感范圍為4ng/ml~1000ng/ml。  
  4.3 脫氧雪腐鐮刀茵烯醇(DON)  
  DON又名嘔吐毒素,是一種有很強細胞毒性、胚胎毒性、一定致畸性、弱致癌性且影響免疫系統的真茵毒素。DON經對甲基苯甲醛噴霧后呈黃色,衛生部食檢所于1986年建立了DON薄層層析檢測方法,1992年建立了免疫檢測方法,方法最低檢出量為5ng/ml,敏感范圍為5ng/ml~1000ng/ml,該法已批準為國家標準。小麥、面粉、玉米及玉米粉中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇限量標準已于1996年9月1日頒布實施,最高允許量1000g/kg。  
  4.4 玉米赤霉烯酮(ZEN)  
  玉米赤霉烯酮是由禾谷鐮刀菌等菌種產生具有雌激素作用的真菌毒素,能造成動物急慢性中毒,引起動物繁殖機能異常甚至死亡,可給畜牧場造成巨大經濟損失。目前,對ZEN的檢測方法主要有:薄層色譜測定方法、高效液相色譜法和酶聯免疫吸附測定法。我國于2005年將薄層色譜法列入其國標檢測方法,最低檢測量為20ng。薄層色譜法對實驗室儀器設備要求低,一般的實驗室即可實施,但此方法操作煩雜,耗時,測定時用目測半定量,主觀影響較大,靈敏度不高,此方法需大量接觸ZEN標準品,浪費毒素,又不利于保護操作者的健康,不適用于檢測大批樣品的實際需要。高效液相色譜法具有準確度高、靈敏性強、可微量測定等優點,是歐盟國家目前玉米赤霉烯酮毒素檢測最常用的方法,昂貴的設備和對樣品中毒素較高純度的要求,導致檢測周期長,成本高,無法滿足大批量樣品快速篩選的需要,所以在我國使用受到限制。  
  4.5 赭曲霉毒素A(OTA)  
  它是由多種生長在糧食(小麥、玉米、大麥、燕麥、黑麥、大米和黍類等)、花生、蔬菜(豆類)等農作物上的曲霉和青霉產生的。至今已有11個國家制訂了食品(1g/kg~50g/kg)和動物飼料(100g/kg~1000g/kg)中OTA的限量標準。我國尚無糧食中OTA的限量標準,其檢測方法也僅限于薄層色譜法和ELISA法,薄層色譜法為半定量法,ELISA法尚未經儀器法驗證。  
  5 存在的問題  
  中國是世界第一養殖大國,養殖業受霉菌毒素影響首當其沖,據不完全統計中國養殖業由此造成的損失每年都在500億以上。而近年來廣泛流行的動物疫情與飼料中霉菌毒素造成免疫抑制有很大的關聯,飼料中霉菌毒素已正式被歐美國家認定為動物疫情源頭。我國霉菌毒素的認識和防控主要存在以下幾方面問題。  
  5.1 相關法律法規不完善,到目前為止在霉菌毒素方面只有黃曲霉毒素列在法令里,而其他霉菌毒素并沒有明確的法律法規。即便是對黃曲霉毒素的限定,各國的標準也是不統一的,這種法律法規必然難以適應當今的國際性貿易,一個全球性的統一的霉菌毒素標準的建立刻不容緩。  
  5.2 傳統的霉菌毒素檢測技術已經難以滿足生產一線需求,使得生產單位在面對各種原材料霉菌污染時一直處于滯后控制的被動局面。目前社會所公認并廣泛使用的霉菌毒素檢測技術主要有:一類是生物學檢測法,包括種子發芽試驗、嘔吐試驗和皮膚毒性試驗等,但是檢測結果的時效性很差;另一類是理化檢測法,薄層色譜法(TLC)和高效液相色譜法(HPLC)。TLC雖然簡便,但靈敏度差;HPLC雖然靈敏度高,但樣品處理煩瑣,操作復雜,儀器昂貴,標準品耗用大。還有一類是利用免疫化學原理開展的實驗室快速檢測法,如ELISA方法——-即酶聯免疫法,由于種種條件的限制也難以滿足生產一線現場快速檢測的要求。  
  5.3 我國霉菌脫毒技術尚處于不成熟狀態,對霉菌毒素、去毒方法研究較晚,還沒有較為清楚系統的認識。廣泛為人所接受并使用的物理、化學和生物學方法降解和吸附飼料中霉菌毒素,很難在飼料中大量、有效并且低成本的實現。 
  6 建議  
  霉菌毒素能夠通過食物鏈對人類健康造成重大威脅,在實際生產中我們要對其危害要有清晰的認識,積極采取措施從多種途徑多種角度入手,減少霉菌毒素對動物健康及生產性能的不利影響。我國對霉菌毒素的研究起步較晚,我國飼料衛生標準GB13078-2002年才第一次對飼料中的黃曲霉B1有了安全限量標準,2007年才對嘔吐毒素公布了限量標準。我國許多養殖業生產者對霉菌毒素給生產造成的危害認識不足,存在著片面的甚至錯誤的觀點,它給生產造成的無形損失也是十分驚人的。針對我國實際生產狀況,現提出以下幾點建議。  
  6.1 提高對霉菌毒素的認識,建立溯源體系。加強飼料生產企業從業人員的科學文化水平,提高其對霉菌毒素危害性的認識,建立針對性有側重點的霉菌毒素控制體系,避免花費過多精力和金錢卻得不到很好的效果。從采購、生產、儲存、運輸等環節進行控制,對每一批次飼料的原料來源、加工工藝條件、成品儲存和運輸過程加強監管,進行詳細記錄,建立可跟蹤可追溯的控制系統。  
  6.2 完善霉菌毒素相關法律法規,建立一套完整的霉菌毒素數據庫。修正國家現有的飼料毒素標準,把真正危害中國飼料工業的主要毒素黃曲霉毒素、煙曲霉毒素列入法定標準,把次要的毒素如嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、T-2毒素、DAS毒素列入參考標準,霉菌毒素限量標準盡可能與國際標準接軌,避免對外貿易過程中其他國家利用技術壁壘對我國農業造成阻礙。分季度和年度對大宗原料、飼料進行霉菌毒素批量檢測,實時監控毒素的陽性檢出率、含量水平、陽性中值。通過統計分析,總結在不同時節霉菌毒素含量隨天氣、溫度、地域差異的變化,分類設定不同區域的不同原料霉菌毒素的監控種類和毒素含量范圍,建立一套完整的霉菌毒素數據庫,為采購原料提供霉菌毒素預警,同時指導原料在配方中的合理選擇和有效搭配。  
  6.3 利用現代生物學技術,生產出一種能夠快速精準并且定量的檢測霉菌毒素產品。在現有霉菌檢測技術基礎上,應用免疫學檢測方法將便攜式霉菌毒素檢測試劑管大量投入生產,并廣泛應用于生產一線現場的快速檢測,使得霉菌毒素檢測可以快速精確并且簡便的實現。  
  6.4 建立理想霉菌毒素吸附劑模型,開發新型復合霉菌毒素脫毒劑。理想霉菌毒素吸附劑應有以下幾點特征:具有廣譜的霉菌毒素吸附特性;可以通過糞便排出霉菌毒素;可改善家畜的生產性能;能恢復機體器官功能;可以恢復免疫功能;能向動物提供必需養分;吸附劑不能促生長劑,促生長的特性可能會掩蓋霉菌毒素的中毒癥狀。理想的毒素吸附劑應具備只吸附毒素,不吸附營養物的特點。理想霉菌毒素吸附劑模型建立為今后霉菌毒素吸附劑研發指明了方向,為未來新型霉菌毒素吸附劑提供了必要條件。受地域環境和氣候條件等因素的影響,常常是多種霉菌毒素同時在飼料中出現,使得霉菌毒素引起的有害影響更加復雜。任何一種單一的吸附劑都不能將所有霉菌毒素都吸附,因為不同霉菌毒素分子有不同的理化性質,因此通過將不同類型的吸附劑進行適當配比研發出一種新的復合型霉菌毒素吸附劑是未來發展趨勢。  
  霉菌毒素對畜禽生長、畜產品及人類健康造成危害以及經濟上的重大損失,這已是無可爭議的事實。近幾年隨著原料價格不斷攀升,越來越多糧食副產物被使用,使得飼料中霉菌毒素問題愈演愈烈。因此,完善我國的飼料霉菌毒素標準體系有利于解決飼料安全問題,保障百姓健康,保護生態環境,實現飼料工業持續良性發展,提高我國飼料和畜禽產品在國內國際市場的競爭力,更加從容應對市場給我們帶來的機遇和挑戰。

 

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