飼料中產(chǎn)毒性霉菌之生長(zhǎng)與控制

　　　一、前 言

　　長(zhǎng)久以來，人類對(duì)霉菌懷著亦敵亦友之矛盾心態(tài);有益性霉菌在食品加工， 制藥、污染防治等扮演著不可或缺的角色，但產(chǎn)毒性霉菌其所產(chǎn)生之二次代謝產(chǎn)物-霉菌毒素，對(duì)畜產(chǎn)業(yè)者而言，是頗為敏感且棘手之問題。據(jù)估計(jì)全世界谷物在采收前后約25%受到霉菌毒素之污染，而臺(tái)灣因地狹人稠，土地價(jià)昂，牲畜飼用所須之谷物，自給率低，大部份均仰賴進(jìn)口。由谷物自田間采收經(jīng)儲(chǔ)藏到制成飼料，期間毒素產(chǎn)生之問題，須加以認(rèn)識(shí)并謀求對(duì)策。

　　動(dòng)物所采食飼料過程有可能采食到霉菌毒素，故霉菌毒素污染亦是相當(dāng)重要之公共衛(wèi)生問題。

　　二、霉菌生長(zhǎng)之條件

　　當(dāng)谷物或飼料中含可利用之營(yíng)養(yǎng)分在適當(dāng)之溫度、水活性及氧氣條件下，霉菌即可生長(zhǎng)。

　　1. 營(yíng)養(yǎng)分

　　霉菌生長(zhǎng)須碳源與氮源，完整之谷粒在結(jié)構(gòu)上有纖維素或多酯類(polyesters) 可供保護(hù)碳、氮源。若谷粒完整時(shí)，霉菌之生長(zhǎng)慢。谷物在加工過程中所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破碎或裂縫，使得核仁(kernels)喪失玉米軸的纖維素屏障;此外，無論是田間或儲(chǔ)藏時(shí)的蟲害，更會(huì)加速連霉菌的生長(zhǎng)。Bullerman et al. (1984)指出玉米受干旱性緊迫(drough stress)、蟲害、機(jī)械性破損時(shí)，增加霉菌侵害的機(jī)會(huì);使霉菌在易受害的核仁內(nèi)形成侵害據(jù)點(diǎn)。飼料中霉菌之生長(zhǎng)亦使胺基酸、維生素和飼料所含代謝能量值降低等損失。

　　2.溫度

　　溫度是決定飼料或谷物中霉菌生長(zhǎng)的重要因子，雖然霉菌可以在不同溫度下存活，但其生長(zhǎng)及產(chǎn)毒所須的溫度則有一定的限度，黃曲菌屬(Aspergillus)和青霉菌屬(Penicillum)喜于溫暖情況下生長(zhǎng)而鐮刀形霉菌屬(Fusarium) 則須在較低溫。Aspergillus flavus生長(zhǎng)的適溫為36～38℃，而其范圍可自6℃～46℃，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)時(shí)，最佳的黃曲毒素產(chǎn)生量為25℃，而在7.5℃以下或高于40℃未見有毒素的生成，溫度周期性變化亦有助于黃曲毒素的產(chǎn)生，此為產(chǎn)毒菌降低毒素分解作用，因?yàn)槎舅刂a(chǎn)生與分解之間是呈一平衡狀態(tài)，而儲(chǔ)藏環(huán)境之變化會(huì)影響其最終產(chǎn)毒量。

　　玉米在谷倉(cāng)中之微環(huán)境中，因其呼吸作用之進(jìn)行，增加水分含量，并產(chǎn)生熱點(diǎn)(heat spot)，促使毒素之大量產(chǎn)生，雖可經(jīng)強(qiáng)制驅(qū)風(fēng)以減少此情形之發(fā)生，但也供應(yīng)霉菌生長(zhǎng)所須之氧氣。

　　3.氧氣

　　霉菌為絕對(duì)好氧性菌(obligate aerobic organism)，故其增殖和生長(zhǎng)可以在無氧狀況下被控制，但由于設(shè)備昂貴，故不切實(shí)際。霉菌可以在氧氣濃度低至4%時(shí)仍可行呼吸作用，降低氧氣量，增加二氧化碳量可以抑制霉菌之活動(dòng)及產(chǎn)毒?；蚴褂玫?dú)馓畛涔葌}(cāng)至99%以上時(shí)，有排除水分及氧氣達(dá)到防霉之效果。

　　4.水活性

　　當(dāng)谷物水分含量超過13～14%，相對(duì)濕度(RH)80～85%時(shí)極適于霉菌之增殖。以水活性(Water activity, Aw)來表示基質(zhì)水分(substrate moisture)，更能充分表示環(huán)境中水分之分布情形。水活性乃指谷物或飼料中之水分在一定溫度下，具有一定之水蒸氣壓(water vapor pressure)，其值與該溫度下純水之飽和水蒸氣壓值之比;或在一定溫度下，密閉谷倉(cāng)中，達(dá)到平衡時(shí)的相對(duì)濕度之百分之一。

　　水活性=谷物中水分之蒸氣壓(t℃)/純水之水蒸氣壓(t℃)

　　=平衡相對(duì)濕度/100

　　而霉菌可在不同水活性下生長(zhǎng)，有些霉菌如紅曲菌(Monasus sp.) 可在Aw 0.62時(shí)生長(zhǎng)。谷物中水分的移動(dòng)是提供水分之另一來源，當(dāng)谷物較外圍環(huán)境溫度低或高時(shí)，由于谷倉(cāng)內(nèi)之通風(fēng)使水分產(chǎn)生移動(dòng)或凝集。因此飼料或谷物儲(chǔ)藏于安全濕度，當(dāng)水分重凝集時(shí)，霉菌會(huì)再生長(zhǎng)。而淀粉質(zhì)或蛋白質(zhì)谷物經(jīng)粉碎后，若飼料暴露在80%RH時(shí)，谷物表面水分由11%會(huì)經(jīng)再水合作用(rehydration)升到18%。原料由作物生長(zhǎng),收割到粉碎制成飼料霉菌隨其共生排毒之相互關(guān)系. 在質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中有6 SIGMA (百萬分之3.4不良率之品控管理)之方式進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn), 毒素管理也應(yīng)運(yùn)用此概念來操作.

　　三、防霉劑及特異性毒素酶制劑的使用

　　近年來各種防霉劑被應(yīng)用于飼糧中以為控制霉菌生長(zhǎng)及防止霉菌毒素之形成。而防霉劑之作用取決于其在基質(zhì)的分散度及穿透能力。使用丙酸及龍膽紫，具有延遲黃曲毒素產(chǎn)生及Aspergillus parasiticus芽孢生成之作用，且以丙酸之防霉效果優(yōu)于丙酸鈣。丙酸除可有效抑制霉菌外，對(duì)大腸桿菌群(coli form)及沙氏桿菌之增殖亦有抑制作用。但使用此類有機(jī)酸因腐蝕性強(qiáng)，對(duì)操作人員頗具危險(xiǎn)性，利用α-射線作為替代性防霉劑，可符合經(jīng)濟(jì)及安全之需求。

　　四、吸附劑的使用

　　防霉劑使用之最佳時(shí)機(jī)，應(yīng)屬谷物采收直后之儲(chǔ)藏，由美國(guó)船運(yùn)至臺(tái)灣卸貨后，再行添加時(shí)效上有所不及，防霉劑使用增加成本負(fù)擔(dān)，且對(duì)谷物中已存在之霉菌毒素并無降解(degradation)作用。另外，雖可用氨化法(ammoniation)將之去毒，但此法尚未經(jīng)美國(guó)食品藥物管理局(FDA)核準(zhǔn)使用。

　　使用各種吸附劑以吸附已存在于谷物或飼料中之霉菌毒素似乎是最后一道防線，利用吸附劑對(duì)霉菌毒素以特異性或非特異性吸附作用以降低其對(duì)畜禽之危害。研究發(fā)現(xiàn)沸石、膠粘土(bentonite)，漂白土(bleaching clay)等吸附劑可以除去于脂肪中及仔豬之T-2 toxin和Zearalenone 之危害。此類吸附劑有一共同特征;均為鋁硅酸鹽之化合物，使其具有離子交換之能力。

　　Philips et al. (1987,1988)于生體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)明礬(aluminas)、沸石、硅石、葉硅酸鹽和經(jīng)化學(xué)修飾葉硅酸鹽能與水溶液中黃曲毒素B1 (AFB1)結(jié)合并移除，且以經(jīng)化學(xué)修飾之葉硅酸鹽效果最佳。近來甚多報(bào)告指出水合鈉鈣鋁硅酸鹽(hydrated sodium calcium alumino silicate, HSCAS)用以改善黃曲毒素對(duì)畜禽之毒害作用，如在乳牛、豬、雞、羊等。此種選擇性之化學(xué)吸附劑可在胃腸道內(nèi)與黃曲毒素緊密結(jié)合形成穩(wěn)定的HSCAS-aflatoxin復(fù)合物，從而降低黃曲毒素之生物可利用性(bioavailability)，據(jù)估計(jì)每毫克HSCAS可與483nm的AFB1結(jié)合。HSCAS 之吸附作用僅對(duì)黃曲毒素呈特異性吸附，對(duì)T-2 toxin，赭曲毒素A(ochratoxin A)、Diacetoxyscirpenol等均無吸附效果。其可能之機(jī)制為黃曲毒素B或G系列(AFB1，B2，B2a，G1，G2，G2a)含有β-酮內(nèi)酯環(huán)(β-ketolactone)或α-雙內(nèi)酯環(huán)(α-bislactone)有較佳的吸附性，且黃曲毒素之β-carbonyl系統(tǒng)與HSCAS邊位(edge site)之金屬離子形成穩(wěn)定化合物。此外，HSCAS對(duì)日糧中Zn的利用率有降低作用，但對(duì)磷、錳、維生素A及B2之利用無影響，對(duì)體內(nèi)礦物質(zhì)代謝也有些微影響。利用基因克隆生產(chǎn)特殊酶制劑方法是最新之方法可以達(dá)到高效與迅速降解毒素之效果。

　　五、營(yíng)養(yǎng)分增強(qiáng)(Nutrient enriched)

　　日糧中增加離胺酸、甲硫胺酸，或提高蛋白質(zhì)含量可增加肝臟解毒能力，促使AFB1轉(zhuǎn)化無毒代謝物。另外，飲水添加抗生素與維生素混合物或提高葉酸、維生素A及E，對(duì)黃曲毒素之危害均有改善作用。但無法由維生素之增加而改善黃曲毒素所誘發(fā)之脂肪肝。

　　六、結(jié) 論

　　霉菌廣泛存在是不爭(zhēng)之事實(shí)，而水合性、氧氣、溫度、營(yíng)養(yǎng)分是其生長(zhǎng)的要因，任何能破壞四項(xiàng)要因之方法，均可用以控制霉菌的繁衍，故谷物正確倉(cāng)儲(chǔ)之管理對(duì)霉菌之生長(zhǎng)是必須。減少谷物運(yùn)輸過程中機(jī)械性的傷害，以減少破碎粒與夾雜物的百分率，因破碎粒和夾雜物與霉菌生長(zhǎng)有著密不可分的關(guān)系。

　　防霉劑的使用也可防患于未然，以減少毒素的產(chǎn)生。Park et al., (1988)評(píng)估用來減少黃曲毒素或去毒方法之接受性，須符合幾點(diǎn)要求：

　　(1)毒素須被非活化、破壞或移除

　　(2)不產(chǎn)生或殘余毒素于食品中

　　(3)保留產(chǎn)品之營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及飼料可接受性

　　(4)不造成飼料特性之變化

　　(5)可以催毀霉菌孢子

　　作者： 唐中耀  臺(tái)灣生百興業(yè)有限公司 廣州邁高畜牧科技有限公司