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      飼料真菌毒素對(duì)養(yǎng)豬生產(chǎn)的危害及常見脫毒吸附劑的應(yīng)用

      2023-09-20 01:28:20尹思琪
      養(yǎng)豬 2023年1期
      關(guān)鍵詞:鋁酸鹽吸附劑毒素

      尹思琪,郭 旗,韓 杰

      (沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)院,遼寧 沈陽 110866)

      前言

      糧食及有關(guān)農(nóng)副產(chǎn)物對(duì)各種動(dòng)物來說都是很好的能量及蛋白資源。 但是這些糧食在生長(zhǎng)、運(yùn)輸或儲(chǔ)存過程中溫濕度控制不適當(dāng)?shù)臈l件下,會(huì)導(dǎo)致真菌大量生長(zhǎng)繁殖代謝產(chǎn)生有毒的次級(jí)代謝產(chǎn)物—真菌毒素[1]。 這種物質(zhì)一經(jīng)生成就很難被去除,對(duì)人類和動(dòng)物的健康構(gòu)成極大的潛在威脅,還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。 真菌毒素是各種菌類的混合產(chǎn)物,對(duì)其最敏感的作物如玉米,大麥、小麥、燕麥、以及黑麥等,皆是畜禽飼料的主要成分,其產(chǎn)毒種類多達(dá)150 多種,最常見的有嘔吐霉素(DON),玉米赤酶烯酮(ZEA),赭曲霉毒素(OTA),伏馬霉素B1(FB1),黃曲霉毒素B1(AFB1) 等。 這些真菌毒素可導(dǎo)致飼料口感變差,品質(zhì)降低。 食用真菌毒素污染的飼料,不僅會(huì)降低豬的繁殖性能,嚴(yán)重者甚至可能引起豬自身免疫抑制能力降低,從而造成其肝臟和腎臟的損傷,極大程度地減少了養(yǎng)豬生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

      真菌毒素每年造成的損失數(shù)以億計(jì)[2],是當(dāng)前畜牧業(yè)發(fā)展中亟待解決的科學(xué)問題。 在歐洲1200 個(gè)飼料樣本中至少一種真菌毒素的檢出率即可達(dá)到95.5%,2 種或2 種以上的真菌毒素檢出率達(dá)86.1%。 雷元培(2022) 利用免疫親和柱-HPLC 技術(shù)對(duì)2019—2020 年全價(jià)配合飼料中的AFB1、ZEN、DON 進(jìn)行了全面的分析,發(fā)現(xiàn)AFB1、ZEN、DON 在全價(jià)配合飼料中的檢出比例都很高[3]。 同年,張勇(2022) 通過對(duì)1 025 件樣本抽樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn),受真菌毒素污染的飼料占99.51%,其中含有1 種真菌毒素的樣品25 份,占比2.44%;含有2 種真菌毒素的樣品74 份,占比7.22%;含有3 種真菌毒素921 份的樣品中,占比89.85%。 其中,DON 和ZEN 污染較為嚴(yán)重,尤其是玉米、小麥及小麥麩含量最多[4]。 因此,在生產(chǎn)過程中,無論是飼料生產(chǎn)企業(yè)還是養(yǎng)殖業(yè),都應(yīng)該始終對(duì)真菌毒素的污染情況保持高度重視,在對(duì)飼料真菌毒素進(jìn)行有效防控的同時(shí),還要強(qiáng)化對(duì)真菌毒素的防治,從源頭上有效維護(hù)畜禽健康,保證食品安全供給。

      目前,在飼料中添加吸附劑是最高效且應(yīng)用最廣泛的脫毒辦法,大大降低了真菌毒素對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)的損害。 根據(jù)其組分的不同可將真菌毒素吸附劑分為活性炭、硅鋁酸鹽類吸附劑、生物活性吸附劑以及高分子材料等。 并介紹目前廣泛應(yīng)用的吸附劑在豬飼料真菌毒素脫除中的應(yīng)用情況,對(duì)比各種吸附劑應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和不足,并對(duì)真菌毒素的防控及吸附劑的開發(fā)與研究進(jìn)行了展望,以期為全面了解真菌毒素對(duì)養(yǎng)豬生產(chǎn)的危害以及采用吸附法脫除豬飼料真菌毒素提供參考。

      1 真菌毒素污染的飼料對(duì)豬的危害

      1.1 嘔吐毒素

      嘔吐毒素(Vomitoxin,DON),又稱脫氧鐮刀菌烯醇,是一種主要由鐮刀菌產(chǎn)生的B 型毛烯。 DON 主要污染小麥和玉米,是世界上最常見的真菌毒素之一。 美國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)和技術(shù)理事會(huì)估算,真菌毒素影響了全世界25%的谷物生產(chǎn),包括許多基本食品和動(dòng)物飼料。 我國(guó)學(xué)者侯楠楠(2020) 對(duì)山東、河南、江蘇、東北4 個(gè)區(qū)域進(jìn)行采樣調(diào)查,發(fā)現(xiàn)其檢出率達(dá)93.22%,是近幾年來我國(guó)飼料工業(yè)中檢出最高的一類毒素[5]。 由于DON 可以影響動(dòng)物生產(chǎn)力、人類健康和國(guó)際貿(mào)易,因此它也是食品工業(yè)面臨的一個(gè)主要問題。 例如,長(zhǎng)期暴露于低劑量的DON 可改變下丘腦、小腦和額葉皮層的神經(jīng)遞質(zhì)的濃度,導(dǎo)致厭食綜合征,降低體重并引起免疫毒性,而急性暴露于高劑量可導(dǎo)致腹瀉、嘔吐、白細(xì)胞增多、循環(huán)休克,最終導(dǎo)致死亡。 豬是對(duì)該毒素最為敏感的動(dòng)物,它的毒性是其他動(dòng)物的100 ~200 倍,在體內(nèi)吸收迅速,一般在服用毒物后30 min 內(nèi)就可以達(dá)到血漿濃度的峰值,導(dǎo)致豬的最小嘔吐劑量為0.1 ~0.2 mg/kg。 DON 暴露后,首先引起的主要副作用是采食量下降,并伴隨惡心、嘔吐、腹瀉、厭食和消化道出血,造成體重下降、流產(chǎn)、死胎、弱仔等。 該毒素還具有細(xì)胞毒性,可使機(jī)體蛋白質(zhì)的合成受到抑制。 陳繼發(fā)(2016) 等研究發(fā)現(xiàn),斷奶仔豬日糧DON超標(biāo),低劑量(1 mg/kg≤DON <2 mg/kg) 時(shí)精神沉郁、體重減輕、生長(zhǎng)緩慢;高劑量(DON≥2 mg/kg) 則引起嘔吐腹瀉等胃腸炎癥狀[6]。 陳明洪 (2012) 用一定量的 DON(3.4 mg/kg)污染日糧,可使育肥豬的皮厚、膘厚、胴體直長(zhǎng)和胴體斜長(zhǎng)分別下降5.80%、5.90%、0.60%和2.80%;還有研究顯示,飼喂DON (14 mg/kg) 污染日糧,10 ~20 min即可使育肥豬出現(xiàn)焦慮、嘔吐等癥狀。 飼料源性DON 不僅對(duì)商品豬造成危害,還會(huì)導(dǎo)致母豬不孕、死胎、弱胎流產(chǎn),公豬精液品質(zhì)降低等[7]。 通過以上多種研究得出,DON 毒性較強(qiáng),因此在今后的動(dòng)物飼養(yǎng)過程中,要嚴(yán)格把控飼料品質(zhì),以防對(duì)養(yǎng)豬生產(chǎn)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

      1.2 玉米赤霉烯酮

      玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEA) 是一種危害極大的真菌毒素,是由禾谷鐮刀菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物,呈白色結(jié)晶狀,具有疏水性,在水中不溶解,但可溶于堿性溶液等特性。 其耐熱性較高,在農(nóng)作物中的含量不會(huì)因高溫貯藏或加工而下降。 玉米、小麥、大豆等谷物中ZEA 的檢出率為45%[8],主要侵害畜禽的生殖系統(tǒng),每年造成百億以上的經(jīng)濟(jì)損失,對(duì)我國(guó)飼料行業(yè)和畜牧行業(yè)健康發(fā)展造成了極大影響。 其代謝產(chǎn)物具有肝毒性、血液毒性、免疫毒性和基因毒性。 該真菌與雌激素結(jié)構(gòu)相似,可與雌激素受體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合,引起畜禽生殖功能紊亂,造成生育率下降,死胎率升高,精子質(zhì)量下降等[9]。 豬是最容易感染ZEA的家畜之一,敏感劑量大于50 ~100 mg/kg,可誘發(fā)生殖道病變,使排卵、受孕、著床以及新生胎兒的生長(zhǎng)受到不同程度的影響[10]。 在豬中,ZEA 污染1.5 mg/kg 飼料水平后3 ~7 d出現(xiàn)雌激素綜合征的最初跡象。 繆忠明(2012) 等對(duì)繁殖狀態(tài)母豬ZEA 中毒時(shí)的臨床表現(xiàn)進(jìn)行了研究,結(jié)果主要表現(xiàn)為病豬精神不振,食欲降低,妊娠母豬早產(chǎn)、流產(chǎn),當(dāng)飼料種ZEA 含量在6 ~9 mg/kg 時(shí),胚胎發(fā)育終止;分娩母豬難產(chǎn),產(chǎn)弱仔、死胎;斷奶母豬異常發(fā)情等癥狀[11]。 Szele E (2011) 等研究發(fā)現(xiàn),3 ~5 月齡斷奶仔豬受ZEA 侵害尤為嚴(yán)重,攝入1 ~3 mg/kg 該真菌污染的日糧可誘發(fā)外陰紅腫、陰門外翻,并伴有卵巢病變,發(fā)生雌激素綜合征,嚴(yán)重時(shí)可見陰道或肛門脫垂[12],繼發(fā)陰道脫垂占中毒豬的30% ~40%,繼發(fā)子宮和肛門脫垂占中毒豬的5% ~10%。 當(dāng)公豬飼料中ZEA 濃度高于30 mg/kg 時(shí),會(huì)引起睪丸萎縮,性欲降低,精子活性不足、畸形率高,包皮水腫,發(fā)情周期紊亂等。 因此,在未來養(yǎng)豬生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)該毒素進(jìn)行重點(diǎn)預(yù)防。

      1.3 赭曲霉毒素A

      赭曲霉毒素A (Ochratoxins A,OTA) 是由曲霉和青真菌種類的真菌產(chǎn)生的次生有毒代謝物,是一種在世界上廣泛分布的真菌毒素,為絲狀真菌,具有雙絲分生孢子特征。 主要由真菌赭曲霉和疣狀青霉在谷物、谷物產(chǎn)品和其他植物衍生產(chǎn)品(如草藥、香料、葡萄等) 的儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生,在自然界中分布最廣、毒性最強(qiáng)。 它被認(rèn)為是強(qiáng)效腎毒素、免疫毒素、胚胎毒素、致癌物和致畸劑。 當(dāng)其劑量<0.1 mg/kg,無臨床表現(xiàn);劑量為0.2 ~4 mg/kg 為中毒水平,中毒時(shí)腎臟為第一靶器官,導(dǎo)致腎間質(zhì)纖維化,近曲小管擴(kuò)張,上皮細(xì)胞壞死,飲水增多,尿量增加以及血清尿素氮(BUN) 升高,急性暴漏時(shí)還可出現(xiàn)肝臟、胃腸道等組織器官的細(xì)胞毒性。 研究發(fā)現(xiàn),通過熱處理OTA 污染的飼料,其對(duì)豬等畜禽的毒性作用并沒有減弱,因此,該真菌毒素具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。 由于OTA 具有脂溶性,當(dāng)動(dòng)物采食被其污染的飼料后,容易造成毒素在體內(nèi)蓄積且不易代謝,可對(duì)動(dòng)物及動(dòng)物產(chǎn)品造成嚴(yán)重威脅。 在養(yǎng)殖動(dòng)物中,豬對(duì)OTA 特別敏感。Martins H M (2012) 等調(diào)查發(fā)現(xiàn),豬飼料中OTA 的污染率可達(dá)6.94%[13]。 阮棟(2016)將36 頭斷奶仔豬隨機(jī)分為三組并給予不同劑量的OTA,結(jié)果顯示飼料中該真菌的添加斷奶仔豬生長(zhǎng)性能顯著降低[14]。 劉瑞玲(2018)等稱,如育肥階段長(zhǎng)期攝入被污染飼料會(huì)導(dǎo)致豬肉胴體等級(jí)降低[15]。 以上研究表明,豬感染OTA 后不僅具有很強(qiáng)的腎毒性,還會(huì)降低食欲及日增重。

      1.4 伏馬霉素B1

      伏馬菌素B1(Fumonisin B1,F(xiàn)B1) 是屬于伏馬菌素的成員,是毒性最強(qiáng)的真菌毒素之一,主要由增殖鐮刀菌和黃萎鐮刀菌產(chǎn)生,是一種耐熱穩(wěn)定的水溶性真菌毒素,不易被破壞。 FB1在世界范圍內(nèi)造成了廣泛的污染,主要存在于玉米、大米、小麥及其產(chǎn)品中,對(duì)動(dòng)物構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)。 目前,它已被證明會(huì)引起氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡。其作用機(jī)制是抑制神經(jīng)鞘氨醇的轉(zhuǎn)化或干擾神經(jīng)鞘磷脂的合成[16],對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生嚴(yán)重毒性。 研究表明,豬對(duì)FB1最為敏感,當(dāng)真菌劑量<10 mg/kg,無臨床表現(xiàn);>20 mg/kg 可中毒。 臨床表現(xiàn)為食欲減退、呼吸道綜合征、豬水腫綜合征等,并伴有肝臟和胰臟損傷[17]。另有研究表明,免疫細(xì)胞是FB1毒性作用的重要靶標(biāo),以72.10 μg/mL 濃度暴露15 h 后,豬淋巴細(xì)胞的細(xì)胞活性降至其原始水平的50%。 根據(jù)幾項(xiàng)研究,需要超過100 mg/kg FB1 的飼料水平,才能獲得豬等動(dòng)物技術(shù)干擾的初步跡象。

      1.5 黃曲霉毒素B1

      黃曲霉毒素(Aflatoxin,AF) 是由不同真菌菌株產(chǎn)生的次生代謝物,如黃曲霉和寄生曲霉,具有親水性,廣泛存在于各種作物中,如谷物、油籽、堅(jiān)果和香料。 在化學(xué)方面,黃曲霉毒素是雙呋喃香豆素化合物,包括B1、B2、G1、G2、M1和M2,其中“B” 和“G” 表示AFs 在紫外光下的藍(lán)色和綠色熒光,“M” 代表這些毒素在牛奶中被首次發(fā)現(xiàn)。 黃曲霉毒素B1(AFB1) 在AFs 中最常見,也被認(rèn)為比其他AFs 具有更高的毒性,被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC) 列為第1 組的最有效的自然致癌物。由于氣象條件、環(huán)境因素和不當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)實(shí)踐(如不正確的作物收獲和儲(chǔ)存) 的綜合作用,會(huì)促進(jìn)AFB1 的擴(kuò)散,在氣候濕熱地區(qū)造成更大危害。 李孟聰(2021) 等調(diào)查了2020 年廣東省196 份動(dòng)物飼料,該真菌存在的超標(biāo)污染達(dá)15% ~20%[18]。 慢性中毒是黃曲霉中毒的常見形式,它是由于在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)消耗相對(duì)少量的這些有毒化合物而引起的。 肝臟是AFB1的首要靶器官,被稱為肝毒素或肝臟致癌劑,具有相當(dāng)大的生物活化能力。 豬攝入0.8 ~3.0 mg 污染飼料后一個(gè)月內(nèi),即可發(fā)生病變,肝損傷會(huì)導(dǎo)致維生素A、E 缺乏,免疫機(jī)能降低,出現(xiàn)繁殖與呼吸綜合征、流感、支原體肺炎等病癥。 該毒素對(duì)豬危害極大,仔豬最為嚴(yán)重,母豬妊娠期采食AFB1污染的飼料,分娩25 d 后通過乳汁感染仔豬致其中毒,表現(xiàn)為精神不振、腹瀉,嚴(yán)重者抽搐、麻痹而死;育肥豬食欲減退或廢絕、體溫降低;后備母豬發(fā)情周期延長(zhǎng),屢配不孕,生產(chǎn)性能降低;妊娠母豬生殖系統(tǒng)破壞,出現(xiàn)流產(chǎn)、異常發(fā)情、配種率低等癥狀,嚴(yán)重危害母豬繁殖性能[19]。 因此,在豬養(yǎng)殖過程中,應(yīng)加強(qiáng)飼料管理與保護(hù),一旦發(fā)生AFB1中毒立即采取相應(yīng)措施控制病情。

      2 吸附劑在真菌毒素的應(yīng)用

      研究結(jié)果表明,飼料及其原料中不可避免地存在真菌毒素的污染,已經(jīng)對(duì)動(dòng)物健康造成嚴(yán)重危害。 目前最有效、最常用的控制真菌毒素的方法,就是在飼料或飼料原料中添加真菌毒素吸附劑,常見的吸附劑有活性炭、硅鋁酸鹽、酵母細(xì)胞壁、乳酸菌、高分子材料等,其中硅鋁酸鹽類吸附劑的應(yīng)用最為廣泛。

      2.1 活性炭

      活性炭是有機(jī)材料通過熱解而形成的一種不溶性的多孔粉末,因自身較大的比表面積(500 ~3 500 m2/g),使其對(duì)真菌毒素具有較強(qiáng)的吸附能力[20]。 自19 世紀(jì)以來,它一直作為解毒劑來預(yù)防中毒,也是最早被使用的毒素吸附劑,可使真菌毒素失活。 在吸附過程中,活性炭作為一種非消化吸附劑,被認(rèn)為是預(yù)防口服毒素有害或致命影響的最重要方法之一。在水溶液中,它能有效地吸附大部分真菌毒素,如OTA、DON、ZEA 等,且pH 不影響毒素的吸附。 研究顯示,活性炭的選擇吸附能力較差,在吸附毒素的同時(shí),還會(huì)吸附礦物質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),尤其是在飼料中其含量比真菌毒素高得多時(shí),導(dǎo)致其微孔結(jié)構(gòu)飽和,從而失去吸附真菌毒素的能力,同時(shí)也降低了飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。 有研究表明,活性炭對(duì)胃腸道中的細(xì)菌及其毒素也有一定影響: 1) 蛋白質(zhì)、胺和氨基酸的吸附;2) 消化道酶的吸附,以及細(xì)菌外切酶的吸附;3) 通過趨化性,與可移動(dòng)的細(xì)菌結(jié)合;4) 生物炭與革蘭氏陰性菌的選擇性定植可能導(dǎo)致內(nèi)毒素釋放減少,因?yàn)楫?dāng)革蘭氏陰性菌死亡時(shí),這些毒素可以直接被定植的生物炭吸附。 使用生物炭的主要優(yōu)勢(shì)是其“腸內(nèi)透析” 屬性,也就是說,已經(jīng)吸附的親脂性和親水性毒素可以從血液中清除。 邵建忠(2015) 等研究發(fā)現(xiàn),在單獨(dú)喂給DON 后,豬血液中該毒素檢測(cè)水平提高,隨后用房室模型(compartmental model) 計(jì)算真菌毒素在體內(nèi)的動(dòng)力學(xué)參數(shù),結(jié)果顯示活性炭能夠徹底防止DON 的吸收[21]。 Cavret S (2009) 等發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH 為3 ~8 時(shí),活性炭可吸附90%以上的DON[22]。 斷奶仔豬FB1 中毒時(shí),活性炭無吸附效果[23]。 將吸附劑作用于ZEA 污染飼料會(huì)導(dǎo)致飼料變黑,加大生產(chǎn)成本,該方法并不常用。 Decker W J (1980) 等首次提出了在中性pH 的條件下,活性炭能夠在體外吸附AFB1[24]。 此外,和體外吸附試驗(yàn)相比,活性炭在動(dòng)物體內(nèi)對(duì)真菌毒素的吸附作用并不理想,具有一定的局限性。

      Bin 389:有“小葛蘭許”之稱,是南澳跨產(chǎn)區(qū)赤霞珠和西拉混釀,用釀造Bin707和葛蘭許用過的橡木桶來陳釀。

      在飼料中添加活性炭可有效去除DON 和AFB1,不常用于ZEA 脫毒,對(duì)FB1無作用。因其成本低、簡(jiǎn)單易得、穩(wěn)定性強(qiáng)等等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。

      2.2 硅鋁酸鹽類吸附劑

      硅鋁酸鹽類附劑包括皂土、沸石、蒙脫石等,由于其帶負(fù)電荷的高表面積、孔隙體積、膨脹能力和較高的陽離子交換能力,可以將霉菌毒素結(jié)合或吸附到它們的層間空間、外表面及邊緣。 這些物質(zhì)部分或完全有效地抵消食用受污染飼料家畜的霉菌毒素的毒性作用,在畜牧生產(chǎn)中用于減少動(dòng)物與霉菌毒素接觸而發(fā)生中毒的風(fēng)險(xiǎn)。

      硅鋁酸鹽是指同時(shí)含有鋁鹽和硅酸鹽的物質(zhì),是最大和最重要的一類黏土礦物,即最豐富的巖礦物群,基本結(jié)構(gòu)單元由二氧化硅四面體和鋁八面體組成。 大多數(shù)關(guān)于使用吸附劑緩解真菌中毒的研究都集中在硅鋁酸鹽上。 其機(jī)理是它們提供了一個(gè)大的和特異性的結(jié)合表面,也提供了電荷選擇性,立體結(jié)構(gòu)內(nèi)帶有大量可交換陽離子和天然納米微孔,形成負(fù)電荷吸附中心從而吸附其表面或?qū)娱g空間內(nèi)的毒性物質(zhì)。 我國(guó)擁有世界60%的硅鋁酸鹽礦藏,成本低廉,容易得到,是目前應(yīng)用最為廣泛的脫毒劑。

      皂土,又稱膨潤(rùn)土、膨巖土,是以蒙脫石為主要成分的非金屬礦產(chǎn),具有較大的比表面積,可吸附ZEA、AFB1、OTA 等真菌毒素,其中對(duì)AFB1的效果尤為突出。 Vila -Donat P(2020) 等發(fā)現(xiàn),飼料中皂土的濃度達(dá)到0.20%即可吸附90%的ZEA 和FB1[25]。 宋新春(2007) 等研究表明,在豬飼料中加入皂土可提高其生長(zhǎng)速度,改善腸道環(huán)境,降低肉料比。 飼料中加入皂土還可以使游離棉酚的毒性減弱[26]。 Schell T C (1993) 等將1%的鈉性皂土加入豬飼料中來測(cè)定其對(duì)微量元素的潛在作用,結(jié)果顯示,皂土對(duì)豬體內(nèi)K、Cu 和Mn等元素的代謝沒有影響;對(duì)Ca、Zn 和P 的代謝影響較??;可減少M(fèi)g 和Na 的吸收;但不影響肝臟和血清中微量元素的濃度[27]。

      沸石是富含鉀離子的水合硅鋁酸鹽,具有結(jié)晶結(jié)構(gòu),可吸附AFB1、FB1等真菌毒素[28]。Haile T (2010) 等發(fā)現(xiàn)沸石具有抗微生物劑的作用,其原因可能是將沸石加入飼料中可減少動(dòng)物環(huán)境的水分,使微生物減少[29]。 在20 世紀(jì)80 年代天然沸石就已廣泛地應(yīng)用于促進(jìn)動(dòng)物健康和生產(chǎn),對(duì)飼料轉(zhuǎn)化率及生長(zhǎng)率均有一定改善。

      蒙脫石是一種層狀結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽物質(zhì),也是膨潤(rùn)土的組成成分。 具有環(huán)保、吸附效率高等優(yōu)點(diǎn),因此受到廣泛的應(yīng)用與研究。 史瑩華(2007) 將蒙脫石納米復(fù)合物加入AFB1 污染的豬飼料中,使該真菌在豬體組織中的殘留量顯著減少,提高了實(shí)驗(yàn)豬的生產(chǎn)性能,甚至使動(dòng)物的肝臟功能得到了改善[30]。 由于天然蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)會(huì)使其活性點(diǎn)位暴露減少,使用劑量增大,且其親水性和疏油性不利于吸附弱極性有機(jī)物,同時(shí)還會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)造成一定程度的損耗,對(duì)霉菌毒素的定向選擇性較差。 因此,采用有機(jī)改性、無機(jī)改性、熱改性、酸改性等方法對(duì)蒙脫石進(jìn)行改性,即在其原有功能(化學(xué)吸附、物理吸附等) 的基礎(chǔ)上,強(qiáng)化表面積、層間距及表面活性,提升對(duì)弱極性毒素的吸附性能。 其中,最有效的方法為表面活性劑插層法,有效提升了其選擇性和吸附性。

      HSCAS (蒙脫石鈣粘土) 是常用于動(dòng)物飼料中的抗結(jié)塊劑。 HSCAS 已被證明作為一種腸吸附劑,緊密和選擇性地結(jié)合動(dòng)物胃腸道中的AFs,降低其生物利用度和相關(guān)毒性。 有證據(jù)表明,AFs 可能在HSCAS 粒子上的多個(gè)位點(diǎn)發(fā)生反應(yīng),特別是層間區(qū)域,但也可能在邊緣和基面發(fā)生反應(yīng)。 其表面吸附AFB1的其他機(jī)制可能涉及AFB1與層間陽離子(尤其是Ca)或各種邊緣位點(diǎn)金屬的螯合或相互作用。HSCAS 對(duì)AFs 相當(dāng)有效,但不能防止DON 的毒性作用。

      其他硅鋁酸鹽吸附劑還包括高嶺土、蒙德土、海泡石、蛭石、活性白土等,它們對(duì)真菌也有一定的吸附作用。 Li 等(2020) 通過對(duì)我國(guó)河南、河北以及湖南的海泡石樣品作為AFB1的吸附劑,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)自河南的海泡石吸附效果最優(yōu)[31]。

      目前硅鋁酸鹽類吸附劑應(yīng)用最廣,成本低且易得,對(duì)AFB1D 的吸附效果尤為突出。 改性后的蒙脫石對(duì)弱極性毒素的吸附能力得到大幅提升,其作用機(jī)理還有待進(jìn)一步研究探討。

      2.3 生物活性吸附劑

      生物活性吸附劑主要包括酵母細(xì)胞壁、乳酸菌以及植物基化合物等。 其機(jī)理是將真菌毒素黏附于細(xì)胞壁上,從而達(dá)到飼料脫毒的目的,應(yīng)用前景廣泛。

      酵母細(xì)胞壁的主要成分包括β -葡聚糖和甘露寡糖(MOS) 等兩種功能性多糖,均占細(xì)胞壁30%左右的干重。 其性質(zhì)穩(wěn)定,可耐受動(dòng)物胃酸,且對(duì)飼料高溫制作過程有很強(qiáng)的耐受力,所以廣泛應(yīng)用于動(dòng)物飼料生產(chǎn)及養(yǎng)殖業(yè)中[32]。 其吸附毒素的主要有效成分為葡聚糖,Karaman M (2005) 等發(fā)現(xiàn),該成分可有效緩解AFs 污染,但對(duì)DON 的作用不明顯,其脫毒效果僅是活性炭的37% ~57%[33]。 MOS 可利用其氫鍵、離子鍵以及疏水鍵等來吸附ABF1、ZEA 等真菌毒素,減輕或消除對(duì)動(dòng)物的毒害作用。 研究表明,在發(fā)霉的玉米飼料中加入0.05% ~0.15%的酵母葡聚糖,可緩解霉玉米飼料對(duì)組織器官的損害,使血清指標(biāo)和器官指數(shù)恢復(fù)到正常水平。 常順華(2010) 發(fā)現(xiàn)在仔豬霉變飼料中添加EGM 可使仔豬日增重提高,飼料比重降低,適宜劑量為2%[34]。

      乳酸菌(LAB) 可以通過抑制玉米青貯飼料的活性來改善玉米青貯飼料的發(fā)酵。 LAB 因其各種益生菌功能而受到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用,例如抗氧化劑,可調(diào)節(jié)宿主腸道屏障,提高宿主免疫力等。 乳酸菌已被證明可以有效地緩解真菌毒素對(duì)動(dòng)物機(jī)體免疫系統(tǒng)的損害,同時(shí)減少炎癥反應(yīng)。 El-Nezami H (2002) 等發(fā)現(xiàn)鼠李糖乳桿菌等可定植在宿主腸道中有效地吸附真菌毒素,在濃度為20 μg/mL 的溶液中即可清除80% 以上的AFs[35]。 真菌毒素吸附后,乳酸桿菌對(duì)腸上皮細(xì)胞的粘附能力下降,因此乳酸桿菌與真菌毒素結(jié)合可以很容易地隨糞便排出體外,為宿主提供保護(hù)。 因此,LAB 被認(rèn)為是去除AFB1 的有效生物學(xué)方法。 滅活的乳酸菌效果更佳[36]。

      植物基化合物主要由植物、植物提取物以及農(nóng)林廢棄物構(gòu)成,比表面積較大,其多層多孔結(jié)構(gòu)有利于吸附真菌毒素[37],以飼料添加劑形式存在,對(duì)動(dòng)物機(jī)體無不良影響,可促進(jìn)新陳代謝。 研究發(fā)現(xiàn),制作葡萄酒過程中所產(chǎn)生的葡萄渣可以在體外吸附ZAE、AFB1、OTA以及FBs 等真菌毒素。

      2.4 高分子材料

      高分子材料如消膽胺、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、交聯(lián)聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP) 可用于真菌毒素吸附劑,是一種季銨鹽陰離子交換樹脂。 PVP 和PVPP 為多孔不溶的非離子高分子化合物,具有極性以及很強(qiáng)的吸附性和選擇性,解毒效果好,不易被動(dòng)物機(jī)體吸收,是一種安全無毒的飼料添加劑。 它的吸附性與其離子交換功能有關(guān)。 在體外實(shí)驗(yàn)中對(duì)ZEA 和OTA 的最大吸附量分別是3.0 和9.6 mg/g。Avantaggiato G (2003) 等發(fā)現(xiàn),豬采食ZEA污染飼料后引起的雌激素過高癥可用消膽胺來緩解[38]。 另外,腐植酸類物質(zhì)是廣泛存在于自然界的大分子有機(jī)物,比表面積較大,吸附、絡(luò)合、螯合能力強(qiáng),具有無殘留、無重金屬、無耐藥性等優(yōu)點(diǎn),也可用作真菌吸附劑,在畜禽上的應(yīng)用已有40 多年之久,是當(dāng)前替代化學(xué)飼料添加劑和抗生素的最佳選擇之一[39]。 腐殖酸對(duì)DON 吸附能力較強(qiáng),但在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中不能有效地降低血液中DON 濃度,所以腐殖酸不能作為飼料中DON 的脫毒劑[40]。

      2.5 復(fù)合型真菌吸附劑

      由于飼料或農(nóng)作物中往往存在多種真菌毒素,導(dǎo)致毒素之間發(fā)生復(fù)雜的混合感染,而單一的真菌毒素吸附劑具有局限性,不符合畜牧實(shí)際應(yīng)用的基本要求,因此,復(fù)合型真菌吸附劑逐漸成為近年來的研究熱點(diǎn),且在市場(chǎng)中廣泛應(yīng)用[41]。 如酵母細(xì)胞壁可吸附DON 和ZEA,硅鋁酸鹽類吸附劑可吸附AFs,將這兩種吸附劑配合使用可得到復(fù)合型吸附劑,或能達(dá)到廣譜吸附劑的作用。 Jesús 等將硅鋁酸鹽、蒙脫石和活性炭等物混合制成復(fù)合型吸附劑,對(duì)多種真菌毒素共存有良好的吸附作用。Sabater-Vilar M (2007) 將腐殖酸改性吸附劑以及植物提取物、酵母細(xì)胞壁和粘土的各種混合物用于DON 和ZEA 的體外吸附,結(jié)果顯示,復(fù)合型真菌吸附劑對(duì)ZEA 的吸附效果要比單一使用酵母細(xì)胞壁、腐殖酸好,但對(duì)DON 基本無效[42]。 目前對(duì)復(fù)合型吸附劑的研究較少,今后在飼料脫毒中的合理使用還需更進(jìn)一步研究。

      3 結(jié)論與展望

      真菌毒素種類繁多,受營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量和成本的影響,所使用的許多現(xiàn)有的理化手段凈化真菌毒素污染的農(nóng)產(chǎn)品還不夠成熟,或者受到局限,如不能有效控制,從而導(dǎo)致動(dòng)物生產(chǎn)性能降低,引發(fā)疾病,同時(shí)也會(huì)存在動(dòng)物產(chǎn)品安全隱患等問題,嚴(yán)重威脅畜牧產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 使用吸附劑作為飼料添加劑完成飼料脫毒具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。 目前對(duì)于吸附劑的使用還存在著一些問題,如吸附劑可能降低飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、吸附效率低、吸附效果不穩(wěn)定、單一吸附劑不能廣譜吸附各類真菌等問題。 因此,加強(qiáng)吸附劑對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收作用,避免營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被大量吸收,提升吸附劑的普適性是今后真菌毒素吸附劑的研究方向。

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