全球性的霉菌毒素问题
2005年07月22日 07:41 来源：饲料行业信息网
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引言
到目前为止，已知世界上有10000多种真菌。有幸的是，大部分都是对人类有益的，它们可用来生产面包，芝士，抗生素等。大约有50多种真菌对畜禽和人类是有害的，它们可产生毒素，总称为霉菌毒素。霉菌毒素是真菌在代谢饲料和饲料原料中的营养物质过程中所产生的代谢产物。
真菌在大田作物上产生霉菌毒素，称为“大田毒素，镰刀菌毒素”；在贮存过程中产生的毒素称为“贮存毒素，黄曲霉毒素，赭曲霉毒素”，或即是大田毒素，又是贮存毒素。霉菌毒素主要由曲霉菌，镰刀菌，青霉菌和麦角菌产生。当条件适宜时，这些真菌生长在大田的作物上，收获时，贮存期间或在饲料加工期间就会产生霉菌毒素。世界上没有一个地方可以躲过这些无声的杀手。霉菌毒素对动物生产性能和人类健康的负面影响是极大的（Devegowda等, 1998a）。根据联合国粮农组织（FAO）资料，世界上约有25%的谷物不同程度地受到霉菌毒素的污染。
每年由霉菌毒素所造成的经济损失上百万美元。这里面对农作物生产者，动物养殖者和食品生产者的影响最大。
影响食品和饲料的霉菌毒素
· 黄曲霉毒素Aflatoxins和Cyclo piazonic acid（肝毒素，免疫抑制）
· 赭曲霉毒素Ochratoxin和桔青霉毒素Citrinin（肾毒素，痛风）
· T-2毒素T-2 toxin和蛇形菌毒素Duacetixyscripenol（口腔溃烂，食欲不振，皮肤和胃肠道发炎）
· 伏马菌毒素Fumonisins和串珠镰刀菌毒素Moniliformin（神经学疾病，肝脏受损）
· 呕吐毒素Vomitoxin和萎蔫酸Fusaric acid（拒食，皮肤毒素）
· 玉米赤霉烯酮Zearalenone（假冒的雌激素，繁殖机能紊乱）
（Devegowda等, 1998b）
影响饲草的霉菌毒素
生物碱Ergot alkaloids
葚孢霉毒素Sporidesmin
羊茅草毒素Fescue toxin
震颤素Tremorgens
展青霉毒素Patulin，呕吐毒素Vomitoxin
玉米赤霉烯酮Zearalenone
霉菌毒素对动物生产性能和健康的影响
霉菌毒素对动物表面和生理的影响主要是降低采食量，抑制生长，降低饲料转换效率。霉菌毒素的中毒症因霉菌毒素的种类而有区别。黄曲霉毒素，这一最普遍存在的霉菌毒素导致肝脏受损，抑制动物生长。T-2毒素导致家禽口腔溃疡。赭曲霉毒素导致动物肾脏受损。家禽和猪对赭曲霉毒素较敏感，而奶牛则具有较高的耐受性，这是因为瘤胃微生物的生物转化作用。呕吐毒素，通常又称“拒食因子”，主要影响猪和其他动物。
玉米赤霉烯酮
玉米赤霉烯酮主要由graminearum镰刀菌 和roseum镰刀菌 产生。由于玉米赤霉烯酮的
假冒雌激素作用，它主要破坏动物的繁殖功能。对于牛和羊而言，该霉菌毒素的中毒症临床症状为乳房肿大，奶产量降低，阴道流出物，连续发情，不育，流产。
猪，尤其是年轻母猪对日粮中的玉米赤霉烯酮极为敏感，导致严重的繁殖机能障碍，包括假妊娠，产仔数减少，乳房肿大，连续发情；极端的例子是，母猪阴道和直肠脱落（表1）。
表1. 玉米赤霉烯酮 － 假冒雌激素的霉菌毒素
后备母猪和母猪：
---------------------------------------------------
* 阴部红肿
* 假妊娠
* 乳房肿大
* 阴道和直肠脱落
---------------------------------------------------
伏马菌毒素
伏马菌毒素主要由moniliforme镰刀菌 和proliferatum镰刀菌 产生，最具毒性的是伏马菌毒素B1。伏马菌毒素存在的范围很广，从粟到谷物到水果香蕉。由于伏马菌毒素对动物和人类健康所存在的严重影响，通常是食品和饲料业主要担心的霉菌毒素。
马是对伏马菌毒素最敏感的动物。伏马菌毒素中毒症有“马脑白质软化病”，“猪肺水肿病”，“禽高死亡率或有毒饲料综合症”，等。
FDA和欧盟所规定的动物饲料中霉菌毒素的限制值由表2，3和4所示。
表2. 欧盟规定：黄曲霉毒素和赭曲霉毒素的最高限量
|
总黄曲霉毒素 |
4 ppb |
|
黄曲霉毒素 B1 |
2 ppb |
|
赭曲霉毒素 A |
5 ppb |
表3. 欧盟规定：DON（呕吐毒素）的最高限量
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*蛋鸡和种鸡 |
1000 ppb |
|
肉鸡 |
1500 ppb |
|
猪 |
500 ppb |
|
肉牛 |
1000 ppb |
表4. FDA规定：黄曲霉毒素和DON的最高限量
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黄曲霉毒素 |
20 ppb |
|
呕吐毒素（DON） |
1 ppm（猪，犊牛和奶牛） |
|
|
5 ppm（4月龄以上的肉牛） |
在动物养殖生产中很容易观察到霉菌毒素中毒症的症状，但对霉变饲料样品进行分析则有可能察觉不到霉菌毒素的存在。这是因为饲料取样不当，分析误差，或存在其他未知的霉菌毒素。这种情况给畜禽养殖业带来极大的经济损失。
动物产品中霉菌毒素的残留：对人类健康的影响
霉菌毒素不仅仅只存在于饲料中，或只破坏动物的生产性能，实际上，许多饲料中的霉菌毒素还能转移到动物的肉，蛋和奶产品中。奶中的黄曲霉毒素为黄曲霉毒素M1，是黄曲霉毒素的代谢产品之一。美国的法规规定，牛奶中黄曲霉毒素M1水平必须小于0.5 ppb（表5），也就是说在1吨牛奶中黄曲霉毒素M1的水平不得超过500微克。西欧的法规更严格，他们规定牛奶中黄曲霉毒素M1的水平不得超过0.05 ppb。饲料中的黄曲霉毒素以65－100:1的转化率转移到牛奶中。美国FDA规定动物饲料中的黄曲霉毒素不得超过20 ppb（Devegowda等, 1998b ）。
表5. 牛奶中黄曲霉毒素M1的法规规定
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国家和组织 |
法规规定 |
|
FDA |
0.5 ppb |
|
欧盟 |
0.05 ppb |
|
巴西（进口牛奶） |
0.1 ppb |
综上所述，霉菌毒素或单独，或协同起来对动物造成破坏性的作用，这些破坏作用包括：
· 降低采食量，降低生产性能；
· 免疫抑制（降低抗体滴定值）
· 抗病力减弱，对疾病的敏感性增高
· 组织器官受损（肝脏，肾脏，繁殖器官，等）
· 繁殖机能受损（受精率下降，外阴阴道炎，屡配不孕，流产，乳房肿大等）
· 由于畜产品中的霉菌毒素残留给人类健康造成威胁
霉菌毒素的控制
中和霉变饲料中霉菌毒素的最有效方法就是在这些霉菌毒素被肠道吸收之前将它们吸附并形成无活性的物质。饲料生产商和畜禽养殖者常问的问题是：“用哪种霉菌毒素吸附剂最有效？”。一个“理想的”的霉菌毒素吸附剂应具备以下特点：
§ 具有吸附不同种类霉菌毒素的能力；
§ 在饲料中的使用量低，且有效；
§ 能在饲料中迅速均匀地混合；
§ 在制颗粒料，膨化料和饲料贮存期间具有热稳定性，耐高温；
§ 对饲料中的其他营养成分，如维生素，微量元素或抗生素等无不良影响；
§ 在广泛的pH范围内具有很高的稳定性；
§ 随动物粪便排出后可经生物降解。
营养修饰方案
通常所采用的保护动物免遭霉菌毒素侵袭的营养调节方案 有：在霉变日粮中使用高水平的蛋氨酸，硒和复合维生素，以及使用含有叶绿素衍生物，天门冬氨酰氨酸甲酯的某些植物和中草药复方，也有很好的效果。
中草药霉菌抑制剂
业已发现，某些中草药和中草药的提取物具有抑制霉菌生长和毒素产生的作用。大蒜，洋葱，姜黄等水溶性提取物具有抗真菌的活性，可抑制黄曲霉毒素的产生。尽管这些活性物质在一定的范围内具有抑制霉菌的作用，但要常规地运用到生产实践中去还有一定的难度。
霉菌毒素去毒的化学方法
可有效地使霉菌毒素去毒或失活的化学物质有：氨气，亚硫酸钠，过氧酸，碱和气体。然而，大多数的化学去毒方法都不具有实际操作的可行性，尤其是在考虑安全和饲料适口性的情况下。
矿物质粘土的应用
研究者们对具有吸附霉菌毒素能力的许多化学物质进行了检验和比较，但很少具有商业上的使用价值。它们是膨润土，沸石和硅铝酸盐，而其中硅铝酸盐吸附霉菌毒素的效果较好。这些粘土类吸附剂在动物体内具有结合和吸附霉菌毒素的活性。当遇水饱和时，这些吸附剂分子的表面可吸引霉菌毒素结构中功能性的极性原子，并与其表面结合，使霉菌毒素从消化道中分离出来，从而阻止了霉菌毒素进入动物的血液循环系统。饲料中使用1.0%（10kg / 吨饲料）的水合硅铝酸钙钠（HSCAS）可明显地排除黄曲霉毒素对鸡，猪和牛所造成的不利影响。
但是，这些粘土类霉菌毒素吸附剂存在许多缺点，它们使用量高，吸附霉菌毒素的种类很有限。这些粘土类的吸附剂随粪便排出动物体外后，由于不能降解，给环境造成很大的破坏。它们主要对吸附黄曲霉毒素有效，而对下列霉菌毒素无效，或效果很有限。：
呕吐毒素，玉米赤霉烯酮（Orr等, 1988）
T-2毒素（Kubena等, 1998，Dvorska和Surai，2001）
赭曲霉毒素（Huff等，1992）
蛇形菌毒素DAS（Kubena等，1993）
羊茅草毒素（Chestnut等，1992）
使用量较高的粘土会降低饲料中微量元素，如锰，锌和镁（Chestnut等，1992）；氯（Scheideler, 1993）；铜和钠（Kramer, 1993）的利用率。
天然和有机的霉菌毒素吸附剂
研究人员经过大量的试验，研制开发了一个使用量低且有效，天然的霉菌毒素吸附剂 － 酯化葡配甘露聚糖（EGM），它是由酵母（Saccharomyces cerevisiae 1026）细胞壁提取而来的。经过在世界不同国家动物体内和体外的试验，包括家禽，猪和奶牛的试验，结果证明酯化葡配甘露聚糖可有效地吸附不同种类的霉菌毒素。由于EGM的多孔特点，表面积大，有利于于快速高效的吸附霉菌毒素，因此使用量低。
体内试验：
Mahesh和Devegowda（1996）就酯化葡配甘露聚糖（EGM）和Novasil（水合硅铝酸钙钠产品，HSCAS）对霉变鸡饲料中黄曲霉毒素的吸附效果进行了比较研究。两者在最高使用量的情况下，可吸附饲料中80% 以上的黄曲霉毒素，但酯化葡配甘露聚糖的使用量则比Novasil低得多（表5a）。
表5a. EGM和HSCAS对吸附霉变鸡饲料中黄曲霉毒素的效果比较
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HSCAS使用量mg |
EGM使用量mg | ||||
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黄曲霉毒素 ppb |
100 |
200 |
400 |
12.5 |
25 |
50 |
|
50 |
78 |
81 |
82 |
76 |
76 |
84 |
|
100 |
80 |
78 |
85 |
78 |
78 |
85 |
|
200 |
88 |
82 |
88 |
79 |
79 |
87 |
研究证明，酯化葡配甘露聚糖EGM可有效地吸附不同种类的霉菌毒素。体外研究发现，EGM可吸附玉米赤霉烯酮达75%；黄曲霉毒素达92%；伏马菌毒素达59%（Trenhlom等, 2000）。德国Hohenhein大学Volkl 和Karlovsky（1998）将EGM与另外3种粘土产品吸附玉米赤霉烯酮的效果进行对比。他们发现，EGM在添加后的10分钟内可吸附约70%的玉米赤霉烯酮（图1）。
体内试验（家禽）
研究结果显示，酯化葡配甘露聚糖EGM可降低单独和复合霉菌毒素：黄曲霉毒素，赭曲霉毒素和T-2毒素对肉鸡生产性能的不利影响（Raju和Devegowda, 2000）。最近的研究表明，EGM可改善血清生化和血液学指标。在含有黄曲霉毒素，赭曲霉毒素和T-2毒素的霉变肉鸡日粮中添加EGM，肉鸡体重和抗体滴定度显著改善。
苏格兰的研究者Dvorska和Surai（2001）研究了T-2毒素，沸石和EGM对生长鹌鹑抗氧化系统的影响。他们发现T-2毒素可显著地降低鹌鹑体内的抗氧化水平，促进肝脏内脂类的过氧化反应（表6）。
表6. T-2毒素，沸石和EGM对鹌鹑肝脏抗氧化水平的影响（mcg / g）
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抗氧化物质 |
对照 |
T-2毒素 |
T-2毒素＋ |
T-2毒素＋ |
|
沸石 |
霉可吸 |
|
|
|
|
µ-维生素E |
18.4a |
10.2 b |
11.2 b |
16.6 c |
|
类胡萝卜素 |
4.3 a |
2.7 b |
3.1 cb |
3.6 cd |
|
维生素C |
166 a |
101 b |
111 b |
150 a |
澳大利亚昆士兰大学的Deo博士（1999）对不同霉菌毒素吸附剂（包括EGM）在降低高粱麦角碱（SEA）对家禽生产性能不良影响方面的效果进行了评价。他们在含有高粱麦角碱的霉变家禽饲料中添加不同的霉菌毒素吸附剂。研究结果显示，EGM可挽回肉鸡因采食SEA霉变日粮所造成的28%的体重损失。
印度农业科学大学的Manoj和Devegowda （2000）对EGM改善T-2毒素对蛋鸡生产性能所造成不利影响的效果开展研究。试验发现，无论日粮中的T-2毒素水平如何（0, 0.5, 1 和2 mg/kg日粮）均导致蛋鸡产蛋量明显地降低（P< 0.05），不同日粮处理的产蛋量分别为：96.3，93.8，91.7和86%。在T-2毒素霉变的饲料中添加EGM（1 和2 mg / kg日粮）可明显地改善蛋鸡产蛋量（P < 0.05），使产蛋量分别提高至94.9，94.2 and 91.3 %
一研究用以确定EGM抵抗天然霉变饲料（黄曲霉毒素168 ppb，赭曲霉毒素8.4 ppb，玉米赤霉烯酮54 ppb和T-2毒素32 ppb）对商品肉鸡的毒性作用（Aravind等，2001）。结果发现，EGM可提高采食天然霉变日粮肉鸡的生长性能，降低 g-谷酰基转移酶（GGT）的活性 （表7）。
表7. 天然霉变日粮和酯化葡配甘露聚糖EGM对肉鸡体重和GGT活性的影响
|
处理 |
体重 g |
GGT, IU/L | ||
|
天然霉变的日粮 |
EGM % |
21日龄 |
35日龄 | |
|
－ |
－ |
1391.2b |
6.2a |
8.3a |
|
－ |
0.05 |
1441.4c |
6.0a |
8.32ab |
|
＋ |
－ |
1258.8a |
6.7b |
9.1c |
|
＋ |
0.05 |
1381.0b |
6.1a |
8.8bc |
Aravind et al.,2001
Pavicic等（2001）对EGM降低蛇形菌毒素DAS毒性的效果进行了研究。他们指出，日粮中添加EGM可显著地降低DAS抑制肉鸡增重的毒性作用（表8）。
印度农业科学大学的Murthy和Devegowda（2002）完成了一项先驱性的研究工作，他们论证了EGM在肉鸡体内的生物系统中吸附黄曲霉毒素B1的吸附率。他们在研究报告中指出，肉鸡采食添加酯化葡配甘露聚糖EGM的霉变日粮，30分钟之内，EGM可吸附日粮中55%以上的黄曲霉毒素B1。
Reddy和Devegowda在另一项研究中（2002）同样论证了EGM在肉鸡体内的生物系统中吸附T-2毒素的吸附率。他们指出，EGM对霉变饲料中T-2毒素的吸附率达32%以上。
表8. 蛇形菌毒素DAS和酯化葡配甘露聚糖EGM对肉鸡增重的影响
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处理 |
体重 |
与对照组的差别 % | |
|
DAS ppm |
EGM % |
1- 42 日龄 | |
|
0 |
0 |
1681 |
0 |
|
0 |
0.1 |
1794 |
6 |
|
1 |
0 |
1374 |
-17 |
|
1 |
0.1 |
1678 |
1 |
试验结论： 在含有镰刀菌毒素的霉变日粮中添加EGM可改善猪大脑中去甲肾上腺素和多巴胺的水平。
墨西哥的一项母猪的研究发现（Guerrero和 Banegas，2001）EGM可抵抗玉米赤霉烯酮对母猪繁殖性能所造成的负面影响。
Harvey（2001）将EGM与其他商业性的粘土类霉菌毒素吸附剂（沸石，水合硅铝酸钙钠HSCAS）结合霉菌毒素的效果进行了对比。结果表明，采食添加酯化葡配甘露聚糖EGM日粮的仔猪日增重和饲料报酬好于其他的处理组（表9）。
表 9. 不同的霉菌毒素吸附剂对仔猪生长性能的影响（4－9周龄）
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处理 |
平均日增重g |
饲料转换效率FCR |
|
对照 |
262 |
2.02 |
|
沸石 |
273 |
－ |
|
HSCAS |
287 |
1.90 |
|
EGM |
291 |
1.83 |
J. Harvey, 2000
澳大利亚一肥育猪场在因受天气影响而霉变的谷物配制的日粮中添加EGM。他们发现，与未添加EGM处理的猪相比，肥育猪的增重和饲料利用效率均有提高。
体内试验（奶牛）：
奶牛试验证明，在含有黄曲霉毒素的霉变日粮中添加EGM（0.05%或0.5 kg / 吨日粮干物质）可降低牛奶中黄曲霉毒素的水平达58%（Whitlow等, 2000）。使用膨润土钠作为霉菌毒素吸附剂也发现了与EGM类似的结果，但使用量为11 kg/吨日粮干物质或1.1%，是EGM的22倍。研究表明，牛奶中黄曲霉毒素的水平是表明日粮中黄曲霉毒素强结合率的一个最好的标示指标，它表明肠道吸收黄曲霉毒素减少，EGM强有力地，牢牢地吸附了黄曲霉毒素，未松开。
丹麦的奶牛试验结果显示（Christensen, 2001），日粮中添加EGM后使奶牛的产奶量提高 0.5 升 / 头 / 日（表10）。
表10. 日粮添加EGM前后，奶牛产奶量的对比（丹麦奶牛场试验结果）
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奶牛群 |
添加前产奶量kg |
添加后产奶量kg |
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1 |
18.1 |
18.3 |
|
2 |
22.2 |
22.3 |
|
3 |
25.3 |
25.6 |
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4 |
22.5 |
23.1 |
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5 |
24.2 |
25.4 |
结论：霉变日粮中添加EGMS可减缓和改善霉菌毒素对奶牛产奶量的不良影响
结论
控制饲料中霉菌毒素最可行的方法是：
·对大田的饲料作物，在作物收获期间，以及饲料的加工贮存期间预防真菌的生长。
·在购买饲料原料，贮存和运输饲料时就应考虑预防霉菌毒素的问题，而不是等到动物生产性能降低后再来考虑预防，把霉菌毒素的危害水平控制在最低。
使用适宜的霉菌毒素吸附剂以获得最大的动物生产性能和最高的经济效益。
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