青島農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)質(zhì)水禽研究所 王曉曉 王寶維* 王 鑫
青島康大分析檢測(cè)有限公司 逄淑梅
青島康大食品有限公司 孫 超
黃曲霉毒素(Aflatoxins,AF)是由某些存在于糧食和飼料上的黃曲霉菌(Aspergillus flavus)產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物,是最常見的一類真菌毒素,它具有很強(qiáng)的致癌、致畸和致突變的作用,對(duì)人和動(dòng)物都有很強(qiáng)的毒性(李敏等,2008;譚清華,2008)。黃曲霉多生長(zhǎng)在含水量高的作物中,如:玉米、稻谷、棉籽粕、豆類等,在溫暖潮濕的環(huán)境中大量繁殖并產(chǎn)生毒素(潘耀榮,2008;蔡雙雙,2007)。 目前,飼料中AF的污染現(xiàn)象普遍存在,已引起人們的廣泛關(guān)注(史瑩華,2007)。
AF是一類結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)相似的真菌次級(jí)代謝物,目前已發(fā)現(xiàn)有20種之多,已確定結(jié)構(gòu)的有黃曲霉毒素 B1(AFB1)、黃曲霉毒素 B2(AFB2)、黃曲霉毒素M1(AFM1)等18種,它們的基本結(jié)構(gòu)中都含有二呋喃環(huán)和氧雜萘鄰?fù)?,前者為其毒性結(jié)構(gòu),后者可能與其致癌有關(guān)(馬志科,2009)。
1.1 對(duì)實(shí)質(zhì)器官的損害 在AF中,已知毒性大小的排列順序?yàn)锳FB1>AFM11>AFG1>AFB2>AFG,AFB1是已知最強(qiáng)的經(jīng)口致癌物質(zhì),以損壞動(dòng)物肝臟為主要特征。AF是一種毒性極強(qiáng)的肝毒素,對(duì)所有動(dòng)物都可引起肝損傷,還對(duì)腎臟等其他多種組織器官也能造成嚴(yán)重?fù)p壞。豬只中毒的主要表現(xiàn)為:肝小葉中央靜脈周圍肝細(xì)胞凝固性壞死和出血,肝臟顯著結(jié)節(jié)性增生,膽囊水腫,黏膜下肌層和漿膜下積液,最終常因嚴(yán)重肝臟出血而死亡。在家禽中毒早期肝臟先萎縮,隨著時(shí)間延長(zhǎng),脂肪在肝臟沉積并出現(xiàn)明顯的肝腫大。牛AF中毒時(shí),除肝臟損傷外,皮膚對(duì)光敏感,下顎水腫,下痢,有時(shí)還出現(xiàn)嚴(yán)重的角膜結(jié)膜炎。奶牛臨床特征是消化機(jī)能紊亂、神經(jīng)癥狀和流產(chǎn);剖檢見肝變性、壞死和纖維化硬變(高景喜等,2008)。
1.2 致癌、致畸、致細(xì)胞突變 AF具有致癌、致畸和致突變作用,其毒性是砒霜的68倍,是氰化鉀的10倍(陳麗玲和劉汝文,2006)。長(zhǎng)期食入含有AF的飼料可使動(dòng)物發(fā)生肝癌,AFB1是蛋白質(zhì)合成的有效抑制劑,能夠影響原始細(xì)胞發(fā)育和胎兒的分化,從而發(fā)揮致畸作用。AF暴露與P53基因突變一致,AFB1解毒酶變異、AFB1加成物、P53基因突變與肝癌發(fā)生有關(guān)(陸東東,2001)。據(jù)報(bào)道,黃曲霉毒素B1對(duì)大鼠致肝癌的強(qiáng)度要比二甲基亞硝胺高75倍,比二甲基偶氨苯高900倍,人的原發(fā)性肝癌也很可能與AF有關(guān)(馬文奎,2009)。
1.3 抑制免疫機(jī)能 AF主要作用于細(xì)胞免疫,AF能與DNA和RNA結(jié)合,并對(duì)其合成有抑制作用,AF影響蛋白質(zhì)合成,可能是抑制機(jī)體免疫機(jī)能的主要原因之一。AFB1通過(guò)不同方式作用于淋巴組織而影響免疫功能,主要引起胸腺萎縮和發(fā)育不良,使火雞體內(nèi)干擾素產(chǎn)生延遲、淋巴因子的激活延遲、淋巴細(xì)胞生成減少。AFB還影響肝臟和巨噬細(xì)胞功能,從而抑制補(bǔ)體(C4)的產(chǎn)生。黃曲霉毒素對(duì)仔豬免疫機(jī)能也有影響,從而使仔豬對(duì)其他疾病的抵抗力也相應(yīng)降低(王榮梅等,2010;陳興樣和黃克和,2002)。AF對(duì)豬體的毒性作用取決于攝入量,當(dāng)飼料中含有相當(dāng)數(shù)量的AF時(shí),會(huì)出現(xiàn)臨床癥狀,豬長(zhǎng)期攝入少量的AF,雖不會(huì)出現(xiàn)明顯的中毒癥狀,但能損害豬體的免疫機(jī)能,從而引起豬體對(duì)其他疾病的抵抗力下降,引起繼發(fā)性傳染病,影響生產(chǎn)繁殖。
1.4 降低畜禽的生產(chǎn)性能 AF中毒常見于幼齡的雞、鴨和火雞,特別是以2~6周齡的雛雞和幼鴨敏感性最高(馮梅菊,2008)。AF對(duì)家禽生產(chǎn)性能的影響主要是:動(dòng)物采食量降低,家禽生長(zhǎng)緩慢,日增重以及飼料轉(zhuǎn)化效率降低(馬志科,2009)。被霉菌污染的飼料,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量降低,散發(fā)霉味,飼料感官性質(zhì)惡化,適口性差,家禽的體重和采食量下降。飼喂霉變飼料,母豬產(chǎn)仔率明顯下降,所產(chǎn)仔豬的弱仔數(shù)和死亡數(shù)相對(duì)升高。徐建雄(2003)報(bào)道,給1日齡肉雞飼喂含AF 0.75 mg/kg的日糧,28 d后即發(fā)現(xiàn)雞體增重和采食量顯著下降。給肉雞飼喂含AF 1 mg/kg的日糧,飼喂到7 d或14 d時(shí),肉雞生長(zhǎng)未受到明顯影響,飼喂到21 d時(shí),肉雞增重和采食量顯著下降??梢娭滤懒克揭韵碌腁F,對(duì)肉雞生長(zhǎng)的影響是長(zhǎng)期連續(xù)攝入毒素在體內(nèi)蓄積的結(jié)果。
AF是一種高毒性、高誘變性和高致癌性的化合物,家畜的敏感順序?yàn)樽胸i >犢牛 >育肥豬(馬文奎,2009)。斷奶仔豬飼喂含AF 0.5 mg/kg的日糧28 d,采食量降低31%,日增重降低30%(李盛唐和何穎,2008;徐運(yùn)杰和方熱軍,2008)。
AF對(duì)仔豬的危害最大,死亡率較高。AF可降低淀粉酶及蛋白酶、脂肪酶在消化碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和各種核酸時(shí)的作用,破壞消化酶的活性,阻礙機(jī)體對(duì)基本營(yíng)養(yǎng)物的吸收,造成豬體消化機(jī)能紊亂,食欲減退,營(yíng)養(yǎng)不良,貧血,增重減緩和生長(zhǎng)發(fā)育停滯等。
1.5 破壞代謝功能 AF可引起脂類水平上升。中毒的豬表現(xiàn)出肝細(xì)胞的脂肪浸潤(rùn)和脂肪沉積,這是脂肪溶解能力下降,脂類代謝受干擾的結(jié)果。毒素能使DNA和RNA的前體進(jìn)入細(xì)胞核,干擾蛋白質(zhì)的合成,造成抗體生成受阻和血凝因子水平降低。由于毒素引起消化酶合成減少,因而導(dǎo)致養(yǎng)分的消化和吸收水平降低,也使氨基酸的吸收受到干擾。由于毒素在肝臟中蓄積降低了肝微粒體葡萄糖-6-磷酸酶的活性,造成肝臟機(jī)能紊亂,從而使血清中乳酸脫氫酶、天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、總膽紅素指標(biāo)明顯升高。
1.6 損害生殖功能 AF中毒后會(huì)引起母豬流產(chǎn),產(chǎn)弱仔、死胎和木乃伊胎,產(chǎn)仔數(shù)減少,仔豬成活率降低(劉春凌等,2009)。母豬的卵巢畸形,子宮黏膜對(duì)雌性激素感受性受到抑制。AF還能導(dǎo)致子宮擴(kuò)張、腫脹及卵巢萎縮等癥狀,引起母豬發(fā)情周期延長(zhǎng)、繁殖力下降,公畜睪丸萎縮,雌性化。
AF測(cè)定方法有薄層色譜法(TLC)、高效液相色譜法(HPLC),酶聯(lián)免疫法(ELASA)和放射免疫法(RIA)等。
2.1 薄層層析法 薄層層析法(TLC)是測(cè)定AF的經(jīng)典方法,其原理是將樣品經(jīng)過(guò)提取、柱層析、洗脫、濃縮、薄層分離后,在波長(zhǎng)365 nm紫外光下產(chǎn)生藍(lán)紫色或黃綠色熒光,并根據(jù)其在薄層上顯示的最低檢出量來(lái)確定其含量。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) “食品中AFB的測(cè)定”以及美國(guó)藥典都采用了TLC法(單向或雙向展開)檢測(cè)。
2.2 高效液相色譜法 高效液相色譜法具有高效、快速、準(zhǔn)確性好、靈敏度高、重現(xiàn)性好、檢測(cè)限低等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)在食品、飼料和中草藥材AF測(cè)定中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。樣品經(jīng)提取、凈化后,選擇適宜的流動(dòng)相通過(guò)高效液相色譜柱,使多種AF同時(shí)分離出來(lái),用熒光檢測(cè)器檢測(cè)。Manetta(2005)采用了溴化吡啶作為柱后衍生劑,HPLC結(jié)合熒光檢測(cè)器測(cè)定牛奶和奶酪中的AFM1的含量,該方法靈敏度達(dá)到1~5 ng/kg,在實(shí)現(xiàn)快速、自動(dòng)化的前提下達(dá)到精確和準(zhǔn)確測(cè)定AFM1的含量。
2.3 親和柱高效液相色譜法 親和柱高效液相色譜法(IAG~HPLC)方法具有快速、高效、靈敏、準(zhǔn)確、方便、安全、易于推廣等優(yōu)點(diǎn),因此是目前最為先進(jìn)的一種分析方法,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)已將該法列為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法。該方法的原理是利用抗原抗體的特異性吸附特性,親和柱只能特異性、選擇性地吸附AF而其他雜質(zhì)則順利通過(guò)柱子,然后再利用洗脫液將AF洗脫下來(lái)。該方法簡(jiǎn)化了樣品的前處理過(guò)程,同時(shí)利用高效液相色譜進(jìn)行定量和定性,可以同時(shí)測(cè)出AF的總量和AFM1、AFB1、AFB2、AFG1、AFG2 含量。 李佐卿等(2005)采用IAG-HPLC快速測(cè)定牛奶和奶粉中的 AFM1、AFB1、AFB2、AFG1、AFG2 的含量。
2.4 競(jìng)爭(zhēng)性酶聯(lián)免疫吸附法 ELISA法是在免疫學(xué)和細(xì)胞工程學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種微量檢測(cè)技術(shù)。其原理是將已知抗原吸附在固態(tài)載體表面,洗除未吸附抗原,加入一定量抗體與待測(cè)樣品(含有抗原)提取液的混合液,競(jìng)爭(zhēng)培養(yǎng)后,在固相載體表面形成抗原抗體復(fù)合物。洗除多余抗體成分,然后加入酶標(biāo)記的抗球蛋白的第二抗體結(jié)合物,與吸附在固體表面的抗原抗體結(jié)合物相結(jié)合,再加入酶底物。在酶的催化作用下,底物發(fā)生降解反應(yīng),產(chǎn)生有色物質(zhì),通過(guò)酶標(biāo)檢測(cè)儀測(cè)出酶底物的降解量,從而推知被測(cè)樣品中的抗原量。蔡正森等(2004)對(duì)ELISA法和HPLC法測(cè)定糧油食品中AF含量進(jìn)行了比較。
AF脫毒方法一般有物理脫毒法、化學(xué)脫毒法等。生物降解脫毒法是通過(guò)某些微生物的生物轉(zhuǎn)化作用,破壞霉菌毒素的化學(xué)結(jié)構(gòu),降低霉菌毒素的毒性。大量研究表明,乳酸菌、枯草桿菌和醋酸菌具有較強(qiáng)的降解AF的能力(王寧等,2009)。
3.1 物理方法 用于AF脫毒處理的物理方法有:熱處理、微波、紫外線、漂洗、溶劑提取、脫胚處理(主要用于玉米脫毒)和吸附添加劑。生產(chǎn)中常采用的方法是在日糧中添加吸附劑來(lái)吸附動(dòng)物消化道內(nèi)的AF,阻止機(jī)體對(duì)毒素的吸收,從而降低毒素對(duì)動(dòng)物體的危害和毒素在動(dòng)物產(chǎn)品中的殘留,常用的吸附劑有水合硅酸鈉鈣鹽、沸石、膨潤(rùn)土、黏土、蒙脫石、活性炭等。
3.2 化學(xué)方法 在強(qiáng)堿強(qiáng)酸或強(qiáng)氧化劑等的作用下,AF結(jié)構(gòu)被徹底破壞,轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒或低毒物質(zhì)。谷物類的氨化處理也是一種有效的解毒方法,在一定條件下可以大大降低花生粕和棉籽粕中的AF,如果反應(yīng)時(shí)間足夠長(zhǎng)的話,毒素結(jié)構(gòu)的變化是不可逆的。用氨鹽或氨水處理玉米、花生餅粕、棉籽可以將其霉變水平下降約99%。
3.3 生物方法 對(duì)于不宜被吸附的AF,利用微生物的轉(zhuǎn)化作用降解AF的毒性。常用的生物系菌種有乳酸菌、黑曲菌、米根霉、葡萄梨頭菌、灰藍(lán)毛菌、橙色黃桿菌等。暢曉淵等(2009)報(bào)道,通過(guò)抑菌活性試驗(yàn),蛋白質(zhì)敏感試驗(yàn),菌株的動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)曲線測(cè)定,菌株的生理生化試驗(yàn)及16 S rRNA序列鑒定試驗(yàn),對(duì)埃及傳統(tǒng)Domiati奶酪中產(chǎn)抗AF的活性物質(zhì)進(jìn)行分離與鑒定。結(jié)果顯示,分離得到的菌株發(fā)酵上清液對(duì)多株受試真菌均有明顯抑制作用,尤其對(duì)產(chǎn)生AF的黃曲霉有很強(qiáng)的抑制效果。由此可見,許多微生物對(duì)AF的產(chǎn)生都有抑制作用或可降解AF的作用,因此可以考慮利用微生物之間的競(jìng)爭(zhēng)作用,按比例添加到飼料中,達(dá)到預(yù)防畜禽AF中毒的目的。
生物脫霉劑含有活性乳酸菌、乳酸菌細(xì)胞壁及水合鋁硅酸鹽等有效成分,對(duì)霉變飼料的脫霉效果非常顯著。張建梅等(2009)測(cè)定了生物脫霉劑對(duì)AFB1的吸附強(qiáng)度,同時(shí)采用全收糞試驗(yàn)檢測(cè)了霉變飼料添加生物脫霉劑后家畜糞便中AFB1的排出率,結(jié)果表明,將AFB1的濃度調(diào)整為2 μg/g時(shí),添加1.2‰的生物脫霉劑,可吸附98.34%的AFB1。全收糞試驗(yàn)表明,在霉變飼料中添加1‰的生物脫霉劑,被吸附的AFB1隨糞便的排出率為50.44%,添加2‰的生物脫霉劑,AFB1的排出率為72.30%。綜合體內(nèi)、體外生物脫霉劑對(duì)霉變飼料中AFB1的吸附性能,按照1‰的比例添加可以吸附飼料中不容易被肉眼察覺的微量霉菌毒素,達(dá)到預(yù)防霉菌毒素中毒目的;而對(duì)于輕度霉變飼料,添加1.5‰的生物脫霉劑,可以達(dá)到防霉脫毒的效果,預(yù)防家畜食用霉變飼料后發(fā)生中毒;中度以上能夠用肉眼發(fā)覺的霉變嚴(yán)重的飼料,應(yīng)當(dāng)將霉變飼料分散,降低霉菌毒素的濃度,再添加2‰的生物脫霉劑進(jìn)行脫毒。
3.4 營(yíng)養(yǎng)素法 維生素缺乏,可加劇AF中毒,反之便會(huì)減弱或失活。所以在配合飼料中加倍添加維生素,尤其是維生素A、D、E、K含量更需提高,可緩解AF的中毒效應(yīng)。補(bǔ)加煙酸和煙酸胺,可以加強(qiáng)谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶的活性,增加解毒過(guò)程中與黃曲霉毒素B1的結(jié)合。
AF污染的飼料不僅降低了飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性,造成畜禽的生產(chǎn)性能下降甚至死亡,給養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)巨大的損失;而且產(chǎn)生的霉菌毒素可能會(huì)在畜類產(chǎn)品中殘留,從而影響人體健康。因此,應(yīng)加強(qiáng)飼料在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、加工過(guò)程中的管理,防止飼料原料及飼料污染和霉變,盡量減少或去除飼料中霉菌及其毒素。
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