石寶明教授：飼料霉變對豬的危害及防控技術(shù)研究進展

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導(dǎo)讀：飼料容易發(fā)生霉變，這是全世界飼料行業(yè)和動物生產(chǎn)者都面臨的困擾之一。霉變飼料中的各種營養(yǎng)物質(zhì)遭到破壞，飼料的營養(yǎng)質(zhì)量下降，甚至完全失去其利用價值。畜禽采食了霉變的飼料后，毒素會在動物體內(nèi)蓄積，造成畜禽中毒甚至死亡，給飼料企業(yè)及養(yǎng)殖戶造成巨大的經(jīng)濟損失。同時霉菌毒素及其代謝產(chǎn)物在畜產(chǎn)品中的殘留，可通過食物鏈對人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。為此，本期特邀東北農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生導(dǎo)師石寶明教授以“飼料霉變對豬的危害及防控技術(shù)研究進展”為題，分析目前防霉劑、脫霉劑和解霉劑在豬生產(chǎn)上使用的優(yōu)缺點，從理論和實踐上提出飼料霉變防控建議和應(yīng)對策略。
全文已在《飼料工業(yè)》2022年第15期刊出。

霉菌毒素是霉菌在基質(zhì)上生長繁殖的過程中產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物。目前在飼料中常見的霉菌毒素有黃曲霉毒素B1（AFB1）、赭曲霉毒素（OTA）、嘔吐毒素（DON）、T-2毒素（T-2）、玉米赤霉烯酮（ZEN）、伏馬毒素（FUM）[1]。霉菌毒素普遍存在于含淀粉的飼料或飼料原料中，許多霉菌在谷物的生長、收獲、儲藏，飼料加工以及運輸和銷售的各個環(huán)節(jié)中都有可能代謝和產(chǎn)生出大量的霉菌毒素。霉菌可以通過判斷食物或飼料是否發(fā)霉進行鑒別，并且可經(jīng)過高溫或日曬去除。霉菌毒素?zé)o色無味、看不見、聞不著，肉眼難以判斷其在飼料中的含量和是否超標(biāo)。霉菌毒素化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定、耐高溫[如黃曲霉毒素在237~306 ℃才會被分解；赭曲霉毒素A的熔點是169 ℃；伏馬毒素B1也比較穩(wěn)定（100~120 ℃）][2]。另外，雖然霉菌毒素對高強度的紫外線較敏感，但照射效果很難達到預(yù)期[3]。

1、霉菌毒素污染現(xiàn)狀

眾多文獻和媒體連續(xù)多年報道了飼料中霉菌毒素污染的狀況，并已經(jīng)產(chǎn)生共識，即全世界飼料和動物生產(chǎn)者都面臨著飼料原料或動物日糧被霉菌毒素污染的困擾。我國南方氣候潮濕，霉菌容易滋長，霉菌毒素威脅尤其嚴(yán)重。周長路[4]對東北地區(qū)飼料霉變情況進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)霉菌毒素污染大量存在，北方地區(qū)亦不能忽視。如果按照舊版飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 13078—2007）計算，玉米中ZEN、DON和FUM的超標(biāo)率分別為55.00%、41.76%和26.67%，其中ZEN污染最嚴(yán)重，但是如果按照最新的飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 13078—2017）計算，則DON沒有超標(biāo)（見表1）。同樣，按舊版衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)計算，玉米DDGS中ZEN污染最為嚴(yán)重，超標(biāo)率達75%；但是按新標(biāo)準(zhǔn)計算，ZEN超標(biāo)率不到10%，DON和FUM也沒有超標(biāo)。

新版飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 13078—2017）提高了飼料原料中霉菌毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)，使飼料原料出現(xiàn)霉菌毒素超標(biāo)現(xiàn)象的概率降低。但是需要注意的是，豬配合飼料中霉菌毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)較低（見表2），雖然原料中的霉菌毒素含量符合飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但是配合飼料中可能會出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。如豬配合飼料中DON和FUM的限量標(biāo)準(zhǔn)分別是1 000 μg/kg和5 000 μg/kg，根據(jù)玉米的檢測結(jié)果來看，雖然原料符合新衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但是豬配合飼料中DON和FUM有可能會出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。同樣的問題是仔豬配合飼料ZEN限量為150 μg/kg、青年母豬100 μg/kg、其他豬250 μg/kg，需要注意的是玉米DDGS在母豬飼料中添加量過高，可能引起母豬配合飼料ZEN超標(biāo)。

另外，目前飼料原料中多種霉菌毒素共存的現(xiàn)象很普遍、污染面很廣[5]、形勢嚴(yán)峻[6]，高達91.36%的飼料及原料受到兩種及以上霉菌毒素污染[7]。Ma等[8]在對2016—2017年來自中國不同省份的1 569份飼料進行分析后發(fā)現(xiàn)被兩種或三種霉菌毒素同時污染的樣品達75%以上。并且豬飼料原料的霉菌毒素污染具有一定的規(guī)律性、地域性和季節(jié)性，還與原料的使用具有相關(guān)性[9]。

2、霉菌毒素對豬的危害

霉菌毒素的毒性很強，如黃曲霉毒素被WTO定義為一類致癌物，毒性是砒霜的68倍。飼料中霉菌毒素一旦超標(biāo)對豬的危害很大，輕則毒素在臟器殘留、生長受阻和飼料利用率下降，重則使豬臟器受損、免疫受阻，更嚴(yán)重的則發(fā)生厭食、致病甚至死亡。霉菌毒素對動物器官和機體組織具有特殊的靶向危害性。AFB1中毒易出現(xiàn)肝臟病變[10]。OTA中毒易出現(xiàn)腎臟病變[11-13]。T-2導(dǎo)致豬出現(xiàn)嘔吐、厭食和壞死性出血性胃腸炎[14-16]。ZEN中毒影響母豬繁殖性能，外陰出現(xiàn)紅腫[17-21]。
付建超[22]在研究AFB1對仔豬的危害后發(fā)現(xiàn)，AFB1污染日糧（372.8 μg/kg）對豬生產(chǎn)性能沒有顯著影響，但在肝臟、腎臟中大量殘留，降低血液中紅細胞、白細胞、單核細胞和中性粒細胞含量。常思穎[23]在飼糧中添加0.5~2.0 mg/kg的ZEN后發(fā)現(xiàn)，隨著日糧中ZEN水平增加，仔豬陰戶面積增大、略有紅腫，雌激素水平升高，血液中雌二醇、卵泡雌激素、黃體生成素和孕酮水平顯著提高，同時仔豬血液中谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶活性顯著增加，且肝臟中ZEN殘留增加。張園園[17]用ZEN含量為2.77 mg/kg的飼糧飼喂妊娠母豬，發(fā)現(xiàn)ZEN能夠?qū)е伦訉m和胎盤細胞凋亡，卵巢增生，妊娠70 d窩胚胎數(shù)減少2.17個，個體胚胎重減少0.04 kg；初生仔豬窩活仔數(shù)減少3.33頭，個體重減少0.11 kg；21日齡窩斷奶仔豬數(shù)減少3.67頭，個體重減少1.72 kg；生長育肥豬出欄時個體日增重減少70 g。

3、飼料霉變防控技術(shù)

針對解決ZEN污染這個復(fù)雜的全球性難題，眾多科學(xué)工作者從體外、消化道和肝臟三個層次進行了抑霉、脫霉、解霉方面的研究工作，也可以理解為構(gòu)建三條防線解決或緩解飼料中霉變的危害。①在體外消滅。在采食前創(chuàng)造良好的貯藏條件，控制溫度和濕度，防止飼料原料或配合飼料中霉菌生長和繁殖?？梢圆捎梅烂箘ㄈ绫岬龋┓乐癸暳习l(fā)霉。還可以選育抗霉性能較好的種子，以及對種子進行轉(zhuǎn)基因[24]。②消滅在消化道，主要在消化道內(nèi)通過吸附劑、微生物、酶解等脫霉手段來實現(xiàn)。③消滅在肝臟，是通過解毒劑提高體內(nèi)代謝酶活性，分解霉菌毒素。

3.1 防霉劑
飼料防霉劑是指能降低飼料中微生物的數(shù)量、控制微生物的代謝和生長、抑制霉菌毒素的產(chǎn)生，防止飼料在貯存期營養(yǎng)成分損失，防止飼料霉變并延長貯存時間的飼料添加劑[25]。目前主要應(yīng)用的防霉劑主要分為化學(xué)防霉劑、中草藥防霉劑和復(fù)合防霉劑三類。化學(xué)防霉劑主要包括丙酸鹽、丙酸、甲酸、乙酸、乙酸鹽類等。丙酸為無色液體，在國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛，其具有揮發(fā)性，使其用量低、見效快，但其揮發(fā)性也使丙酸具有不易運輸儲存、防霉時間短等缺點，丙酸鹽則避免了這些缺點，具有穩(wěn)定性好、刺激性小等優(yōu)點。甲酸優(yōu)缺點與丙酸相似。有報道表明，脫氧乙酸具有光熱穩(wěn)定性、廣譜抗菌性，對霉菌亦有良好的抑制作用[26]。雖然飼料防霉劑目前應(yīng)用廣泛，但是其防霉效果受諸多因素影響，并不能完全控制霉菌毒素對飼料的污染[26]。所有飼料原料不可能都添加防霉劑來防控霉菌，其防霉劑及其混合工藝將大大增加原料成本。此外防霉劑適口性也較差（如山梨酸和山梨酸鹽類具有微臭味）。另外，防霉劑很難對所有致霉微生物都有抑制作用[27]，而且對動物存在毒性作用，比如防霉劑脫氫醋酸鈉低劑量時使小鼠采食量降低，高劑量可引起組織臟器出血[28]。

3.2 脫霉劑
脫霉劑是指一類吸附、清除飼料中霉菌毒素物質(zhì)的總稱，其主要包括吸附劑、酶解脫毒劑、微生物脫毒劑。
3.2.1 吸附劑
霉菌毒素吸附劑是指與霉菌毒素形成復(fù)合物，使毒素經(jīng)過消化道時不被吸收，直接隨著吸附劑排出體外的物質(zhì)，可分為有機吸附劑和無機吸附劑。目前市場上有機吸附劑主要以酵母細胞壁提取物為主，其主要富含葡甘露聚糖聚合物，實現(xiàn)對霉菌毒素的吸附。在模擬胃液環(huán)境中添加酵母細胞壁，30 min后使AFB1濃度下降了將近20%，180 min后降低了80%[29]。此外殼聚糖、水蘇糖、木聚糖等有機吸附劑被證明對霉菌毒素具有吸附作用。付建超[22]發(fā)現(xiàn)殼聚糖本身對AFB1的吸附率較低（10%），但將殼聚糖改性成納米殼聚糖，極大提高了霉菌毒素吸附能力，其吸附率超過50%。
霉菌毒素?zé)o機吸附劑主要是指富含硅鋁酸鹽的一類物質(zhì)（如沸石、活性炭、蒙脫石、硅藻土、膨潤土、高嶺土等）。陳麒[30]發(fā)現(xiàn)麥飯石作為霉菌毒素吸附劑具有很大潛力。麥飯石又稱長壽石、健康石、礦泉藥石，二氧化硅（SiO2）、氧化鋁（Al2O3）兩者共占70%以上，有特殊的多孔海綿狀結(jié)構(gòu)（2 600~2 800個孔/cm2），1 g麥飯石的表面積達到幾百平方米，是同量活性炭的20 000倍，具有強烈的靜電引力和化學(xué)吸附性。付建超[22]的試驗顯示，麥飯石體外對AFB1具有很強的吸附能力，其體內(nèi)試驗也表明在AFB1污染的日糧中添加1%的麥飯石在一定程度使上肝臟、腎臟中毒素的殘留量降低。
但吸附劑在實際應(yīng)用中也存在幾個重要缺陷：
①大部分無機吸附劑對ZEN的吸附效果不理想。由于水合硅鋁酸鹽帶負電荷，黃曲霉毒素帶正電荷，所以無機吸附劑對黃曲霉毒素具有非常好的吸附效果。但是無機吸附劑對ZEN和OTA等帶負電荷、極性不強的霉菌毒素吸附效果不理想。陳麒[30]的研究亦表明，普通麥飯石對ZEN的吸附效果不理想，吸附率不到25%。但是經(jīng)過季銨鹽改性過的麥飯石則對ZEN具有很好的吸附效果，其吸附率達到90%以上。
②體外有效并不能保證體內(nèi)有效。體內(nèi)試驗表明ZEN污染的飼糧中添加改性麥飯石可以部分恢復(fù)肝臟的抗氧化狀態(tài)，降低肝臟中的ZEN水平[31]。陳麒[30]經(jīng)體內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)，改性麥飯石顯著降低豬陰戶面積，ZEN和改性麥飯石互作效應(yīng)對孕酮作用顯著，改性麥飯石還顯著降低了肝臟中丙二醛含量和ZEN殘留。
③大部分吸附劑在吸附霉菌毒素的同時，也對養(yǎng)分有吸附作用。部分霉菌毒素吸附劑并不是專一性地吸附霉菌毒素，還會與日糧中維生素[32]、礦物元素或藥物結(jié)合。杜鵑[33]發(fā)現(xiàn)麥飯石對鐵和硒的吸附能力很強，吸附率分別達到50.9%和52.6%，但對鎘的吸附能力更強，吸附率達到79.9%。
3.2.2 酶解脫毒劑
酶解法主要是選用某些酶，利用其降解作用，使霉菌毒素被破壞或降低其毒性。與物理學(xué)和化學(xué)方法相比，酶的降解處理法對飼料營養(yǎng)成分的損失和影響較少。但在實際應(yīng)用中，還存在許多問題。首先，酶的作用是專一性的，它具有高度的選擇性，但正是由于它的專一特性（一種酶只能處理一種霉菌毒素），這就使酶的使用大大受限；目前還沒有證據(jù)證明酶解法可以解決所有的霉菌毒素的毒性；其次，酶對飼料加工過程中的高溫十分敏感，極易失活；胃腸道的溫度與復(fù)雜的環(huán)境，包括變化的pH，是否適合該種酶的作用條件；最后是在利用酶降解霉菌毒素的毒性時，某些霉菌毒素需要一套完整酶系才能徹底降解其毒性，有些毒素在體內(nèi)的初級代謝產(chǎn)物反而毒性更強。
3.2.3 微生物脫毒
許多研究者已經(jīng)從自然界中分離出可以降解霉菌毒素的微生物。薛貝貝[34]以香豆素為唯一碳源在各類飼料原料微生物中分離出的一株黑曲霉（ND-1）能降解AFB1，且這種降解過程是酶促降解。Lee等[35]從發(fā)霉玉米樣品中分離出一株命名為LN的菌株，其有很高的ZEN去除能力，LN接種到ZEN污染的玉米粉培養(yǎng)基中36 h后，ZEN濃度降低92%。楊雪[36]從ZEN攻毒的三元豬糞便中篩選得到3株ZEN降解菌，分別為SY-3、SY-14和SY-20，對ZEN的體外降解率高達98%。SY-3為奇異變形桿菌，去除ZEN主要由胞外物質(zhì)發(fā)揮主導(dǎo)作用，其次為細胞壁吸附，胞內(nèi)物質(zhì)作用最小。SY-14和SY-20均為枯草芽孢桿菌，SY-14主要通過胞內(nèi)物質(zhì)降解ZEN，SY-20主要通過胞內(nèi)物質(zhì)和細胞壁降低ZEN的含量。
但到目前為止，微生物對霉菌毒素的降解大多是通過體外試驗測定的，氧氣、高溫高濕、胃酸、膽汁酸等都會影響微生物的活性。同時這些微生物本身是否對動物的健康構(gòu)成威脅、能降解哪些霉菌毒素，它們降解霉菌毒素的產(chǎn)物是否具有毒性以及微生物的脫毒機制都有待進一步的研究。
3.3 解霉劑（見圖1、圖2）

在原料上不能從源頭杜絕霉菌毒素的產(chǎn)生。脫毒劑不能完全脫毒，外源解毒劑受到體內(nèi)環(huán)境的影響，內(nèi)源解毒劑的解毒途徑和機理尚不明確，因此通過提高肝臟本身對毒素的解毒能力來達到去除霉菌毒素的作用很有意義。霉菌毒素在體內(nèi)代謝分為三個階段：第一階段生物氧化，主要參與的酶為Ⅰ相代謝酶（CYP450、FMO3）；第二階段是結(jié)合作用，主要是Ⅱ相代謝酶（SULT2A1、UDTs、GSTs）參與；第三階段是由Ⅲ相代謝酶（P-糖蛋白、OATP2、MRPs）催化的修飾和排泄。

在正常情況下，霉菌毒素可以在肝臟的Ⅰ相代謝酶和Ⅱ相代謝酶的作用下進行生物轉(zhuǎn)化，而Ⅰ相代謝酶和Ⅱ相代謝酶基因表達受到孕烷受體（PXR）和組成型雄甾烷受體（CAR）的調(diào)控[37]。CAR和PXR兩種核受體參與體內(nèi)和外來毒物的代謝。但霉菌毒素侵入豬機體后，PXR和CAR介導(dǎo)的信號通路如何協(xié)調(diào)作用以及解毒能力尚不清楚。有研究表明，核受體PXR和CAR可以被一些生物活性物質(zhì)（如維生素C）所激活[38-39]。因此，深入了解豬PXR和CAR介導(dǎo)的信號通路在霉菌毒素解毒中的作用，研究和利用生物活性物質(zhì)→核受體→Ⅰ、Ⅱ相代謝酶和轉(zhuǎn)運蛋白→ZEN解毒途徑，不但可以更好地理解霉菌毒素在體內(nèi)代謝的分子機制，而且為建立霉菌毒素在體內(nèi)代謝的有效干預(yù)措施、強化動物自身解毒體系提供新思路和試驗依據(jù)，為解決飼料霉變問題開辟一條新途徑（見圖1）。

婁蕾[39]通過RT-PCR從豬肝總RNA中得到pgCAR目的片段，并將其連接到真核表達質(zhì)粒pcDNA3.1上，成功構(gòu)建真核表達載體pcDNA3.1-pgCAR；將含5個拷貝NR1的DNA結(jié)合序列和TK啟動子引入pGL3中，成功構(gòu)建熒光報告質(zhì)粒pGL3-（NR1）5-TK，并與pRL-TK組成雙熒光分析系統(tǒng)，成功建立了一種核受體CAR高通量篩選模型。通過高通量模型對眾多活性物質(zhì)進行體外篩選，發(fā)現(xiàn)維生素C、葉酸和谷甾醇對豬核受體CAR具有極顯著的激活作用（P<0.01）。蘇洋[19]進一步通過體內(nèi)試驗研究驗證：維生素C通過調(diào)控核受體及其靶基因的表達，提高Ⅰ相代謝酶基因（CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6）和Ⅱ相代謝酶基因（UGT1A1、UGT1A3、UGT1A6）的mRNA水平和蛋白質(zhì)水平，可緩解ZEN導(dǎo)致的生殖器官紅腫情況，緩解ZEN對斷奶仔豬肝臟的損傷（見圖2）[19]。這為通過營養(yǎng)調(diào)控手段緩解霉菌毒素對畜禽的危害提供了新的思路。

4、結(jié)語

有人把霉菌毒素形容為豬場利潤的“隱性殺手”，其危害是真實存在的。實際生產(chǎn)中不要對霉變嚴(yán)重的飼料存吝嗇之心。在生產(chǎn)中通過使用防霉劑、脫霉劑和解霉劑在一定程度上能緩解飼料霉變帶來的危害，但是也要客觀地分析利弊得失，過度防控所帶來的成本也是不菲的。一個豬場如果常年在飼料中添加脫霉劑，可能也得不償失。一些學(xué)者認為，豬自身具有一定解毒能力，少量霉菌毒素對豬的危害沒有媒體宣傳的那么嚴(yán)重。因此，他們認為更應(yīng)重視原料的質(zhì)量和貯存，添加防霉劑的成本不如用到購買好的原料以及改善原料的貯存條件上。因此進一步尋找既具有改善豬生長或健康狀況又能干預(yù)霉菌毒素在體內(nèi)的代謝來降低其毒性的活性物質(zhì)，同時靈活地使用防霉劑和脫霉劑，因地制宜運用三條防線，才能在預(yù)防和控制霉菌毒素危害的戰(zhàn)役中取得最理想的效果。

參考文獻及更多內(nèi)容詳見：

飼料工業(yè)，2022，43（15）：1-6

作者簡介

石寶明，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，國家萬人計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、黑龍江省杰出青年基金項目獲得者、黑龍江省頭雁團隊骨干成員、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)突出貢獻獎獲得者。現(xiàn)任東北農(nóng)業(yè)大學(xué)首席教授、動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)系主任/學(xué)科帶頭人、動物營養(yǎng)研究所副所長、畜禽養(yǎng)殖污染控制與資源化技術(shù)國家工程實驗室東北分中心主任，中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會動物營養(yǎng)學(xué)分會常務(wù)理事、黑龍江省畜牧獸醫(yī)學(xué)會動物營養(yǎng)與飼料學(xué)分會理事長、黑龍江省微生態(tài)與生物飼料專業(yè)委員會主任、中國中藥協(xié)會中獸藥與飼料專業(yè)委員會副主任委員。主要從事豬飼料營養(yǎng)價值評定與資源利用工作。先后承擔(dān)國家及省部級課題20余項，榮獲國家二等獎1項、省部級獎6項，獲國家發(fā)明專利11項。發(fā)表論文180余篇，其中在《Journal of Hazardous Materials》《Food & Function》等發(fā)表SCI論文80余篇。

來源：本文為“飼料工業(yè)”獨家稿件