■馮艷忠 沈 偉 王兆山 李鳳蘭 徐會(huì)連 陳赫書(shū) 肖紹科 劉 娣

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所，黑龍江哈爾濱150102；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東青島266109；3.山東省濱州職業(yè)學(xué)院，山東濱州256603；4.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030；5.日本自然農(nóng)法國(guó)際研究中心，日本松本波田町；6.山東省梁山縣第一職業(yè)高級(jí)中學(xué)，山東梁山272605）

霉菌毒素盡管看不見(jiàn)、摸不著，但是，給人類(lèi)帶來(lái)的危害卻很大。檢測(cè)顯示，中國(guó)飼料中的黃曲霉毒素(AF)，煙曲霉毒素(FUM)、嘔吐毒素(DON)、T-2毒素、玉米赤霉烯酮(ZON)和褚曲霉毒素(OTA)的水平是北美飼料的12～20倍，飼料中的霉菌毒素嚴(yán)重傷害動(dòng)物的健康并降低生產(chǎn)性能，同時(shí)，也威脅人類(lèi)的食品安全和健康。

1 霉菌毒素的產(chǎn)生

凡是在基質(zhì)上長(zhǎng)成棉絮狀、絨毛狀或蜘蛛網(wǎng)狀菌絲體的真菌，統(tǒng)稱(chēng)為霉菌。霉菌在自然界中主要是以倉(cāng)儲(chǔ)霉菌和田間霉菌兩種形式存在。無(wú)論是在儲(chǔ)存條件下還是在田間收割都可導(dǎo)致霉菌的發(fā)生，并且霉菌可以在自然條件下越冬，在低溫條件下也可以繁殖[1]。飼料中的霉菌會(huì)不斷消耗飼料中養(yǎng)分，造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，且被霉菌污染的飼料感官性狀很差，嚴(yán)重影響動(dòng)物適口性。霉菌在污染飼料的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生霉菌毒素及其他次級(jí)代謝產(chǎn)物，這些毒素對(duì)動(dòng)物具有很強(qiáng)的毒副作用，即使在飼料中的含量很低，也會(huì)導(dǎo)致畜禽生長(zhǎng)受阻，繁殖性能降低，免疫機(jī)能下降。截止到目前的研究表明，霉菌毒素主要由3大類(lèi)真菌所產(chǎn)生，即曲霉菌屬、青霉菌屬和鐮刀霉菌屬。這些真菌產(chǎn)生的對(duì)動(dòng)物有毒害作用的霉菌毒素主要包括黃曲霉毒素(Aflatoxin)、褚曲霉毒素(Ochratoxions)、煙曲霉毒素(Fumonisin，)、玉米赤霉毒素(Zearlenone)、單端孢霉毒素；單端孢霉毒素又包括：嘔吐毒素（DON）、雪腐鐮刀菌烯醇、T-2毒素和雙乙酸基藨草烯醇(DAS)等。

BIOMIN公司2011年對(duì)來(lái)自亞洲和北美洲731個(gè)地區(qū)的飼料原料、食品、肉制品、DDGS等進(jìn)行分析（見(jiàn)表1）。從數(shù)據(jù)可以看出，在亞洲、南美洲、北美洲、歐洲、非洲等地區(qū)都有霉菌毒素的發(fā)生和存在，尤以亞洲最為嚴(yán)重，亞洲霉菌毒素的污染率高于北美洲，而且，亞洲樣本霉菌毒素的含量是北美洲含量的數(shù)倍到數(shù)十倍。同時(shí)，BIOMIN公司對(duì)2010年7月到9月同一飼料樣本中霉菌毒素的含量變化進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明,2010年7月份到9月份霉菌毒素含量增加，說(shuō)明，僅3個(gè)月時(shí)間霉菌毒素增長(zhǎng)30%～62%不等，變化之快讓人觸目驚心[2]。所以，飼料中霉菌毒素造成的免疫抑制難以實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)豬，導(dǎo)致豬病多發(fā)，成為豬的萬(wàn)病之源。

表1 BIOMIN 2011年第一季度亞洲和北美洲的霉菌毒素調(diào)查報(bào)告[2]

2 霉菌毒素的特點(diǎn)與分類(lèi)

霉菌毒素是真菌產(chǎn)生的具有毒害作用的物質(zhì)，廣泛存在于植物上和土壤等介質(zhì)中，其中，主要存在于谷物，飼草和青、黃儲(chǔ)飼料中。在大田收獲時(shí)農(nóng)作物遭遇陰雨、潮濕等惡劣氣候時(shí)可產(chǎn)生大量的霉菌毒素，在儲(chǔ)存不夠優(yōu)良的非適宜和非正常條件下，即使是收獲后的農(nóng)作物也可繼續(xù)感染真菌和產(chǎn)生霉菌毒素。當(dāng)環(huán)境濕度＞70%，溫度在24℃左右最適霉菌生長(zhǎng)。需要指出的是：高濕低溫更適合霉菌毒素產(chǎn)生；這些霉菌毒素物質(zhì)對(duì)飼料和家畜都會(huì)造成影響[3-4]。

2.1 黃曲霉毒素的毒性及危害

黃曲霉毒素(Afla)是高毒性和高致癌性毒素,是由黃曲霉菌屬(Aspergillus)微生物產(chǎn)生。黃曲霉毒素是由兩個(gè)不等的二氫呋喃妥因環(huán)組成的化合物，均為二呋喃香豆素(Difuranocoum)的衍生物，已發(fā)現(xiàn)18種結(jié)構(gòu)衍生物。糧食中污染的黃曲霉毒素只有黃曲霉毒素B1、B2、G1和G24種，其中AFTB1毒性最大。這些霉菌毒素的命名主要是根據(jù)其在紫外線(xiàn)下發(fā)出的顏色不同而命名，AFB1和AFB2發(fā)出的熒光顏色為藍(lán)色光，而AFG1和AFG2發(fā)出黃綠色的光。常見(jiàn)的四大類(lèi)黃曲霉毒素對(duì)所有動(dòng)物的肝臟都有很大的損傷性和原發(fā)毒性，尤其是黃曲霉毒素B1的毒性最強(qiáng)，是氰化鉀毒性的10倍，是砒霜毒性的68倍，黃曲霉毒素的毒性排列順序依次是 B1＞G1＞B2＞G2，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)把AFB1確定為人和家畜均有致病性的I類(lèi)致癌物。在日常飼料中的黃曲霉毒素的污染主要以AFB1數(shù)量最多，毒性最大，因此，在我國(guó)飼料質(zhì)量監(jiān)督中以AFB1作為黃曲霉毒素污染的指標(biāo)[5]。

研究表明，動(dòng)物飼料中黃曲霉毒素含量高，動(dòng)物疫病流行就越廣泛。黃曲霉毒素對(duì)動(dòng)物的危害主要表現(xiàn)在對(duì)動(dòng)物多種器官的損傷和對(duì)動(dòng)物多個(gè)系統(tǒng)的破壞，造成動(dòng)物的免疫系統(tǒng)的高度破壞和降低動(dòng)物免疫力，降低動(dòng)物對(duì)病原的抵抗力，導(dǎo)致動(dòng)物易于感染多種疾病，因而加重了動(dòng)物疫病的傳播，特別是人畜共患病的傳播，對(duì)公共衛(wèi)生造成極大威脅。仔豬飼料中的黃曲霉毒素應(yīng)控制在5 μg/kg以下，否則，可能導(dǎo)致仔豬采食高濃度的黃曲霉毒素污染的飼料后會(huì)表現(xiàn)出嘔吐或更嚴(yán)重的中毒現(xiàn)象，嚴(yán)重者甚至死亡。

黃曲霉毒素中毒后的動(dòng)物表現(xiàn)出肝臟損傷癥狀，表現(xiàn)出明顯的臨床癥狀，解剖可見(jiàn)肝臟腫大，膽汁分泌減少，顯微鏡下觀察可見(jiàn)肝小葉纖維化，造成肝變性、出血、壞死，影響DNA、RNA合成與復(fù)制，抑制細(xì)胞分裂、蛋白質(zhì)和脂肪合成與線(xiàn)粒體代謝，破壞溶酶體的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致動(dòng)物致癌和畸形性等。孟昭赫等研究表明，豬采食AFB1含量810 μg/kg的日糧，117 d后體重開(kāi)始下降，血清堿性磷酸酶、轉(zhuǎn)氨酶、異檸檬酸脫氫酶活性下降，球蛋白濃度升高，血液白蛋白、肝糖元、肝維生素A濃度下降，以至于肝細(xì)胞變性、產(chǎn)生再生結(jié)節(jié)，膽管腫大增生出現(xiàn)纖維化。

研究成果進(jìn)一步顯示，霉菌毒素危害作用主要表現(xiàn)在對(duì)免疫器官的損傷和對(duì)免疫系統(tǒng)的破壞，以及強(qiáng)烈抑制免疫應(yīng)答，動(dòng)物使用疫苗以后造成免疫抑制，使動(dòng)物處于被感染的環(huán)境之中，可能造成動(dòng)物混合感染多種疾病，免疫力下降；對(duì)動(dòng)物采食被黃曲霉毒素污染的飼料后，黃曲霉毒素能快速降低肝臟和血液中多種維生素及微量礦物質(zhì)元素的濃度，抑制飼料消化酶活性，飼料轉(zhuǎn)化率降低。這是目前我國(guó)動(dòng)物生產(chǎn)中普遍存在而又被養(yǎng)殖戶(hù)忽略的問(wèn)題。

研究表明，黃曲霉毒素是對(duì)動(dòng)物免疫系統(tǒng)抑制作用最強(qiáng)的毒素，也是對(duì)動(dòng)物凝血系統(tǒng)破壞作用最強(qiáng)的毒素，黃曲霉毒素對(duì)各種動(dòng)物均具有較高敏感性，低劑量可以導(dǎo)致動(dòng)物的肝損傷，高劑量可使動(dòng)物器官癌變致死。動(dòng)物對(duì)AFB1的敏感性順序：鴨＞雞＞豬＞犢牛＞肥育豬＞成年牛＞綿羊。所以，體重小于30 kg的仔豬配合日糧中黃曲霉毒素總量要小于20 μg/kg，30～60 kg體重的育肥豬配合日糧中黃曲霉毒素總量要小于50 μg/kg，體重大于60 kg體重的育肥豬配合日糧中黃曲霉毒素總量要小于100 μg/kg，而母豬和后備母豬的配合日糧中的黃曲霉毒素總量要小于100 μg/kg；世界衛(wèi)生組織(WHO)和世界糧農(nóng)組織所屬的食品法典委員會(huì)(CAC)規(guī)定人類(lèi)食品和動(dòng)物飼料中黃曲霉毒素總量（AFT）最大允許量小于15 μg/kg；美國(guó)聯(lián)邦政府法律規(guī)定：①奶牛飼料中的AFT總量不得超過(guò)20 μg/kg；②其它動(dòng)物飼料中的AFT總量不得超過(guò)300 μg/kg。

黃曲霉毒素性質(zhì)非常穩(wěn)定，在溫度268～269℃時(shí)才可以將其毒性破壞。在pH值3～7的溶液中較穩(wěn)定，在pH值1～3的強(qiáng)酸溶液中才稍有分解，在pH值9～10的NaOH溶液中形成鈉鹽而快速分解，但在酸性條件下又會(huì)恢復(fù)原來(lái)結(jié)構(gòu)。在5%次氯酸鈉溶液、氨水中，以及二氧化硫、氯氣等形成的強(qiáng)氧化劑能夠完全破壞黃曲霉毒[6]。

由于黃曲霉毒素在飼料原料中廣泛存在，飼料儲(chǔ)存過(guò)程中又可產(chǎn)生新的霉菌毒素，所以單純?cè)陲暳现刑砑庸桎X酸鹽等常見(jiàn)的吸附劑，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足去除飼料中黃曲霉毒素需要的，特別是在單一使用吸附劑脫毒的情況下，因?yàn)槲蕉舅氐耐瑫r(shí)也會(huì)導(dǎo)致吸附大量的營(yíng)養(yǎng)物，所以選擇性使用抗黃曲霉毒素的產(chǎn)品是保證高質(zhì)、高效脫毒的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，部分真菌能降解黃曲霉毒素，但同時(shí)也能產(chǎn)生毒素，一些動(dòng)物真菌性疾病就與感染部分真菌有關(guān)，所以實(shí)際生產(chǎn)中很少考慮用真菌進(jìn)行脫毒。研究顯示部分真菌酶對(duì)黃曲霉毒素具有脫毒效果，但是，真菌酶多源于胞內(nèi)，屬于胞內(nèi)酶，產(chǎn)量極低，提取純化較困難，因此，限制了對(duì)酶學(xué)特性和后續(xù)重組酶的深入研究，而細(xì)菌繁殖周期短，胞外酶又容易分離純化、易于外源分泌表達(dá)，且部分細(xì)菌自身又具有較好的益生性和抗逆性，適合在實(shí)際生產(chǎn)中開(kāi)發(fā)應(yīng)用。因此，探索和篩選能降解黃曲霉毒素的細(xì)菌，對(duì)其能夠較好降解黃曲霉毒素的酶進(jìn)行分離純化，并對(duì)降解酶基因進(jìn)行克隆和外源分泌表達(dá)，所以，生物降解霉菌毒素這一行之有效、成本低廉的方法，將是我們今后研究的重點(diǎn)領(lǐng)域和方向。

2.2 單端孢霉烯族毒素

單端孢霉烯族毒素（Trichothecenes）主要由鐮刀菌在低溫條件下產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物，自然界中廣泛存在，多見(jiàn)于長(zhǎng)久儲(chǔ)藏的糧食作物中，誤食后易導(dǎo)致嚴(yán)重疾病甚至死亡。單端孢霉烯族毒素被分成4個(gè)亞類(lèi)，其中A類(lèi)和B類(lèi)最為重要。A類(lèi)單端孢霉烯族毒素主要由擬枝鐮孢菌和梨孢鐮孢菌所產(chǎn)生，包括 T-2毒素、HT-2毒素、鐮孢菌酸（NEO）和雙乙酸基藨草烯醇（DAS）；B類(lèi)單端孢霉烯族毒素主要由黃色鐮孢菌和禾谷鐮孢菌產(chǎn)生，包括脫氧雪腐鐮刀菌烯醇毒素（嘔吐毒素，DON)及其3-乙?；?5-乙?；苌铩⒀└犳呔┐迹∟IV）和鐮孢菌烯酮-X(Fusarenon-X，F(xiàn)X)[2]。這些毒素中以A型T-2毒素和B型嘔吐毒素為最常見(jiàn)。

單端孢霉烯族毒素對(duì)動(dòng)物、人類(lèi)都具有毒性，能夠造成嘔吐、腹瀉、刺激皮膚、拒食、惡心、神經(jīng)障礙和流產(chǎn)等多種急性和慢性疾病[7]。此外，高劑量的單端孢霉烯族毒素能夠快速減少白細(xì)胞的數(shù)量[8]。調(diào)查證明中國(guó)飼料樣本中超過(guò)70%被DON污染（顧薇，2003）。低劑量的嘔吐毒素（DON）可以造成動(dòng)物生產(chǎn)性能和免疫機(jī)能下降，高劑量的DON毒素則引起動(dòng)物急性死亡 (Prelusky等,1994)；T-2毒素能刺激和損傷體表皮膚和臟器黏膜，造成口腔、胃、腸道等消化道黏膜潰瘍與壞死，導(dǎo)致豬嘔吐和腹瀉；T-2毒素進(jìn)入血液后表現(xiàn)出細(xì)胞毒作用，損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，破壞血管壁的完整性，導(dǎo)致血管壁通透性增強(qiáng)，血管擴(kuò)張、充血，引起全身多個(gè)器官出血、壞死。

2.3 玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮(縮寫(xiě)ZEA)又稱(chēng)F-2毒素，首先從有赤霉病的玉米中分離得到[9]。玉米赤霉烯酮產(chǎn)毒菌主要包括禾谷鐮刀菌、黃色鐮刀菌和三線(xiàn)鐮刀菌等[10]。這些毒素對(duì)玉米、小麥、大米、大麥、小米和燕麥等谷物具有很強(qiáng)的污染性[11]。其中玉米的陽(yáng)性檢出率為45%，小麥的檢出率為20%。玉米赤霉烯酮的耐熱性較強(qiáng)，110℃下處理1 h才被完全破壞[12]。

作物和動(dòng)物飼料中ZEA的濃度可從每千克幾微克到276 mg，人類(lèi)可食谷類(lèi)中 ZEA污染濃度在0.001 5～175 mg/kg之間[13]。此外，玉米赤霉烯酮理化特性較穩(wěn)定，在食品加工過(guò)程中，不會(huì)隨著加工工藝的改變而受到降解[14]。

玉米赤霉烯酮是雌激素強(qiáng)度的1/10，可造成雌性動(dòng)物的雌激素水平提高，從而影響動(dòng)物的生殖生理，產(chǎn)生類(lèi)似雌激素過(guò)多的癥狀，即生殖器官的功能和形態(tài)變化，各種動(dòng)物對(duì)玉米赤霉烯酮的敏感程度依次是：豬、牛和禽，青年母豬對(duì)玉米赤霉烯酮的敏感性最強(qiáng)[15]。玉米赤霉烯酮可以導(dǎo)致家畜出現(xiàn)急、慢性中毒，急性中毒癥狀為家畜的神經(jīng)系統(tǒng)和心臟、腎臟、肝和肺等臟器造成毒害，動(dòng)物表現(xiàn)為貧血、出血、血細(xì)胞破裂與黃疽、腸道水腫、腸黏膜出血、肝、脾腫大出血、心內(nèi)外膜出血，血液凝固不良等，毒害的最根本的原因是導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)亢奮，臟器出血，從而導(dǎo)致家畜死亡，同時(shí)對(duì)家畜的繁殖系統(tǒng)和消化系統(tǒng)也可造成較大的影響。在慢性中毒時(shí)，癥狀為腹積水，淋巴結(jié)腫大、充血、甚至蒼白等，主要是影響母畜的繁殖系統(tǒng)，可導(dǎo)致死胎、流產(chǎn)和木乃伊胎的出現(xiàn)[16]。

研究資料證明，ZEA能與雌激素受體結(jié)合，形成難以分離的結(jié)合體，使部分雌激素失去和雌激素受體結(jié)合的機(jī)會(huì)而影響動(dòng)物發(fā)情，此外，還能導(dǎo)致淋巴細(xì)胞溶解、降低T細(xì)胞和B細(xì)胞的活性，抑制細(xì)胞免疫和體液免疫、抗體效價(jià)降低，出現(xiàn)免疫抑制，導(dǎo)致免疫麻痹，致使免疫力降低。ZEA是甾類(lèi)合成和代謝酶的競(jìng)爭(zhēng)底物，是內(nèi)分泌的分裂劑[17]。還有研究表明，ZEA與類(lèi)固醇激素具有同源性，它可作為重要的轉(zhuǎn)錄因子參與生物轉(zhuǎn)化的全過(guò)程，嚴(yán)重干擾動(dòng)物的內(nèi)分泌[18]。

2.4 赭曲霉毒素

赭曲霉毒素(OT)是一組結(jié)構(gòu)接近的霉菌毒素，主要損傷人和動(dòng)物的腎臟、肝臟等實(shí)質(zhì)性器官，從而造成免疫系統(tǒng)的破壞，同時(shí)還有致畸和致癌作用[18-19]，其毒性?xún)H次于黃曲霉毒素，在赭曲霉毒素中毒性最大，對(duì)動(dòng)物危害性最強(qiáng)的為赭曲霉毒素A[20]。OTA是一種無(wú)色結(jié)晶化合物，性質(zhì)極穩(wěn)定，微溶于水，但在極性溶劑和碳酸氫鈉溶液中易溶，在紫外線(xiàn)照射下呈現(xiàn)出綠色熒光，溶點(diǎn)較低，為134℃，其甲醇溶液在4℃冰箱中保存一年而不被分解[21]。赭曲霉毒素抗熱性強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間焙烤情況下，其毒性只能減少20%左右，蒸煮情況下不能破壞其毒性[22]。

動(dòng)物飼料中OTA的污染也非常嚴(yán)重。飼料被赭曲霉毒素污染后被動(dòng)物采食，這些毒素就會(huì)在動(dòng)物的臟器、血液和乳汁中積蓄，從而導(dǎo)致動(dòng)物性食品的毒素污染[23]。世界上很多國(guó)家為了保障人類(lèi)及動(dòng)物食品和飼料中的安全，對(duì)赭曲霉毒素的含量進(jìn)行了科學(xué)的限定。

2.5 煙曲霉毒素（FB）

煙曲霉毒素（FB）是由鐮刀菌屬在一定的溫度和濕度下產(chǎn)生的水溶性代謝產(chǎn)物，是一類(lèi)由不同多氫醇和丙三羧酸組成的結(jié)構(gòu)類(lèi)似的雙酯化合物。到目前為止，發(fā)現(xiàn)的煙曲霉毒素有 FA1、FA2、FB1、FB2、FB3、FB4、FC1、FC2、FC3、FC4和 FP1共 11 種。目前已知在糧食和飼料中的煙曲霉毒素有6種，但毒性最強(qiáng)和污染性最嚴(yán)重的主要是煙曲霉毒素B1和煙曲霉毒素B2[24]，其中 60%以上是FB1，其毒性也最強(qiáng)[25]。這些毒素對(duì)高溫具有很強(qiáng)的耐受性，化學(xué)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定[26]。

煙曲霉毒素主要是誘發(fā)肝毒性，可以提高家畜的血清膽固醇濃度。煙曲霉毒素可以導(dǎo)致家畜發(fā)生肺、肝的損傷，導(dǎo)致家畜出現(xiàn)免疫系統(tǒng)疾病和免疫抑制。同時(shí)這些毒素還可以影響飼料利用率和畜產(chǎn)品的品質(zhì)，給綠色養(yǎng)殖帶來(lái)巨大危害。當(dāng)前，煙曲霉毒素很可能是飼料中污染最嚴(yán)重的霉菌毒素。世界衛(wèi)生組織(WHO)報(bào)道，全球59%的玉米和玉米制品都受到FB1的污染。在巴西和美國(guó)，F(xiàn)B1的污染量在2～333 mg/kg之間[27]。

據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）評(píng)估的數(shù)據(jù)顯示，全世界約25%的谷物受到了霉菌毒素污染，每年平均約2%的糧食因?yàn)榘l(fā)霉變質(zhì)不能被動(dòng)物和人類(lèi)食用而廢棄，每年全世界的糧食，由于霉菌毒素污染造成數(shù)以千億計(jì)美元的損失。飼料中同時(shí)存在多種霉菌毒素，而這些霉菌毒素表現(xiàn)出相加和協(xié)同作用，給我們的飼料業(yè)帶來(lái)更大的危害，在我國(guó)由于谷物收獲季節(jié)氣候原因及儲(chǔ)存條件的制約，玉米中以黃曲霉毒素的毒害作用為主。

總之，研究去除糧食中霉菌毒素的污染是一個(gè)急需解決的世界性難題，關(guān)系到解決人類(lèi)食品安全和保障人類(lèi)健康和公共衛(wèi)生安全的大問(wèn)題，應(yīng)該引起足夠的重視。