飼料中玉米赤霉烯酮的危害和脫毒方法研究進展

吳先斌

福建金新農飼料有限公司福建南平353000

飼料中玉米赤霉烯酮的危害和脫毒方法研究進展

吳先斌

福建金新農飼料有限公司福建南平353000

玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN）是一種具有類雌激素活性的霉菌毒素，有較強毒性，給畜牧生產及人類健康造成極大威脅。本文對ZEN的生殖毒性、免疫毒性、肝腎毒性及其可能的作用機理，以及ZEN脫毒方法研究進展進行綜述。

玉米赤霉烯酮危害脫毒

玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN）廣泛存在于霉變的谷物包括玉米、大麥、燕麥、小麥、稻谷和高粱中，被認為是真菌污染物中最常見的一種鐮刀菌毒素[1]。ZEN屬于生物毒素，具有類雌激素樣作用，動物采食過量被ZEA污染的飼料后會造成動物體內生殖激素紊亂，引起流產、死胎等，對繁殖機能造成嚴重影響；此外，還會導致免疫抑制、肝腎損傷和生長性能下降等；ZEN還可通過食物鏈在人體中蓄積，給人類健康造成極大的危害[2]。總之，ZEN給飼料產業、畜牧生產和食品工業帶來巨大的經濟損失。ZEN的去除包括物理方法、化學方法以及生物降解等方法，該方面的研究成為國內外相關領域的熱點。本文對ZEN的危害及近年來脫毒方法的研究進展作一綜述。

1 玉米赤霉烯酮的危害

1.1 生殖毒性ZEN及其代謝產物會誘發動物真菌毒素中毒癥，ZEN對動物生殖毒性影響的研究較多，且其危害基本已經達成共識，其中豬對ZEN最敏感，也是受ZEN損害最常見的動物。當母豬日糧中含有較高劑量的ZEN時會對母豬受孕、排卵、胚胎定植等產生不利影響，表現出“雌激素綜合征”，導致母豬出現一系列的生殖障礙，如誘發外陰紅腫甚至外陰陰道炎、直腸和陰道垂脫、發情間隔延長、假孕、卵巢畸形、流產和死胎等[3]。體外細胞試驗表明

ZEN會顯著降低豬卵母細胞成熟速率并抑制卵巢顆粒細胞的活性，其機理可能與卵母細胞膜多不飽和脂肪酸的脂質過氧化作用有關[4]。此外，ZEN可能誘發引發母豬雌激素亢進癥，造成子宮內腺體萎縮、內膜充血及宮壁增生等。ZEN結構上與動物內源性雌激素相似，因此表現出弱雌激素活性，α-玉米赤霉烯醇（α-ZOL）與母豬子宮內膜的雌激素受體有較高的親和力，能通過與雌激素受體（ER）競爭性相結合，導致受體發生二聚化，形成的復合物與DNA模板結合，調節子宮靶基因轉錄和蛋白質的合成。這表明ZEN可能通過雌激素受體介導的途徑造成動物體內生殖激素紊亂，從而破壞動物生殖發育系統。除此之外，有研究表明ZEN可引起雌性大鼠的無卵性不育且不受甲胎蛋白的影響，這表明ZEN的作用機制與雌激素可能并不完全一致。近來，有研究表明ZEN可能通過上調Caspase-3和Caspase-8的表達而引起子宮內膜細胞凋亡[5]。可見，ZEN引起繁殖障礙的機理可能主要與雌激素受體介導途徑、氧化損害途徑、細胞凋亡等有關，針對ZEN及其代謝產物毒性的作用機制尚需進一步研究。

1.2 免疫毒性飼料中ZEN可降低動物對傳染性疾病的抵抗力，進而導致慢性感染。研究發現，日糧中添加1.0 mg/kg ZEN顯著降低仔豬血小板、淋巴細胞比率、血紅蛋白含量、CD4+和CD8+的比例、血清IgG含量和21 d仔豬血清豬瘟抗體水平，表明ZEN降低了機體的細胞免疫和體液免疫機能[6]。ZEN可以顯著降低小鼠體內淋巴細胞數量及免疫球蛋白水平，同時引起脾指數和胸腺指數下降，抑制淋巴細胞的形成，誘導細胞的凋亡，對小鼠有明顯的免疫毒性，降低其機體免疫機能[7]。據此分析，ZEN可能對胸腺和脾有直接的毒性影響。潘順葉等研究發現，ZEN會引起細胞Cleaved-Caspase 3、Cleaved-Caspase 9、Fasl和Fas蛋白表達量的升高，推測ZEN可能通過線粒體途徑和死亡受體途徑誘導CTLL-2細胞凋亡[8]，這表明ZEN還可以通過誘發淋巴細胞發生凋亡，造成動物免疫功能的降低。同時ZEN能通過刺激植物凝集素和有絲分裂原抑制T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖，進而影響機體的免疫機能。總之，ZEN會對免疫細胞和器官產生毒害及不利影響，降低機體免疫功能，其原因可能與多種作用機理有關。

1.3 肝腎損傷ZEN在體內經過腸肝循環后通過腎臟排出體外，因此，肝臟和腎臟也是ZEN的靶器官。研究發現，小鼠日糧中添加40 mg/kg ZEN后可觀察到肝局灶性壞死、腎小管上皮腫脹及顆粒變性等，引發小鼠肝腎組織退行性變化，引起肝腎功能紊亂[7]。同時ZEN能與細胞質雌激素受體結合后進入細胞核，導致染色體異常，進而干擾細胞內DNA以及蛋白質的合成，對細胞產生毒害作用[9]，這可能與ZEN的細胞毒性有一定關系。韓建鑫等報道灌喂ZEN可導致小鼠肝臟谷草轉氨酶與谷丙轉氨酶顯著升高，丙二醛（MDA）顯著升高[10]，這可能是由于ZEN進入小鼠體內后會造成肝臟、腎臟細胞結構功能損傷，進而誘發炎癥反應，造成肝細胞氧化損傷。在動物生產中也發現，低劑量ZEN顯著降低蛋雞和仔豬血清中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性，同時顯著升高血清MDA的濃度[11]。可見ZEN會造成動物的氧化損傷，這可能也是導致動物肝腎損傷的原因之一。

2 玉米赤霉烯酮的脫毒方法

生產中常用的控制飼料中玉米赤霉烯酮的主要方法有：（1）采用物理措施如添加防霉劑、霉菌毒素吸附劑及輻射、加熱加壓、微波處理、清洗原料等方法來預防或減少霉菌的產生，降低飼料原料中玉米赤霉烯酮的含量；（2）采用化學試劑如強酸、強堿等與ZEN產生化學反應，破壞其化學結構，使毒性基團失活，從而轉化為低毒或無毒的物質；（3）采用酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌等有益微生物降解飼料中的玉米赤霉烯酮。

2.1 物理方法物理脫毒方法包括擠壓加熱、水洗法、剔除法、吸附法等。通過擠壓、熱處理，可以減少谷物及飼料中ZEN的含量。近年來研究較多的ZEN物理控制技術主要是防霉劑和霉菌毒素吸附劑。與其他物理脫毒方法相比，在飼料中添加防霉劑和霉菌毒素吸附劑，因操作簡單、方便、效果好，得到了廣泛的應用。丙酸鹽類是使用較多的防霉劑之一，有機酸及其鹽和酯類如富馬酸及其酯類、苯甲酸及其鹽、山梨酸及其鹽等也是常見的防霉劑。此外，硅鋁酸鹽類如蒙脫石、凹凸棒石、堿煉、酵母細胞壁、β-D-葡聚糖都可以作為霉菌毒素吸附劑有效地脫除ZEN[12]。對天然硅鋁酸鹽類吸附劑的改性處理，如季銨鹽改性麥飯石、季銨鹽改性蒙脫石、十六烷基三甲基溴化銨改性蒙脫石也可以改善吸附劑的脫毒效果。研究發現在斷乳仔豬日糧中添加4 g/kg表面活性劑改性蒙脫石能夠改善ZEN誘導的免疫毒性[6]。日糧添加0.15%焙燒改性蒙脫石能夠降低ZEN感染的蛋雞血清中LDL、膽固醇和尿酸的濃度，提高血清抗氧化酶活性、降低血清MDA含量[13]。

2.2 化學方法對ZEN的化學處理方法主要有酸處理、堿處理、氧化劑或其他化學物質處理等。有研

究發現，將污染的玉米使用10%過氧化氫在80℃條件下處理16 h，能夠降解玉米中83.9%的ZEN[14]。也有報道指出，在乙腈水溶液中的臭氧能夠在15 s內將20 μg/mLZEN完全清除[15]。輻射是一種有效的降解農產品中化學污染物的方法，研究表明γ-射線對ZEN具有降解作用，而且當60Co γ-射線輻照劑量為4 kGy時，ZEN的降解率可達99%[16]。化學脫毒法雖然脫毒快速，但存在諸多弊端，同時使用化學法容易造成二次污染且大規模使用價格昂貴，因此，化學脫毒法在實際生產中使用范圍并不廣。

2.3 生物降解脫毒傳統的物理和化學脫毒對ZEN的脫毒效果不徹底，存在一定的缺陷。近年來，生物降解技術控制ZEN的研究越來越多，這些微生物菌株既有細菌（如桿菌和球菌），也有霉菌和酵母菌等。葛嬋嬋等采用菌株與毒素共培養的方法篩選出同溫層芽孢桿菌和短小芽孢桿菌，通過胞外酶的酶促降解對ZEN產生一定程度的脫毒效果[15]。另有研究發現黏膜乳桿菌、紅球菌、芽孢桿菌等也可以起到降解或清除ZEN的作用[13]。酵母菌或其代謝時產生的酶與玉米赤霉烯酮發生作用，并使其分子結構中毒性基團被破壞，從而生成無毒代謝產物，進而可以有效控制飼料中的ZEN含量[16]。

2.4 其他飼料中添加一些具有抗氧化、抑菌等作用的植物源性生物活性物質也能夠有效緩解ZEN對動物造成的損傷。研究發現日糧中添加原花青素對ZEN中毒小鼠肝臟及腎臟氧化損傷有一定的保護作用[10]。牛至、玫瑰草和香茅精油等具有廣譜抑菌作用的植物精油能夠顯著抑制合谷鐮刀菌的生長，降低ZEN產生[17]。另外通過轉基因技術，對能夠降解ZEN的有關酶基因進行克隆后，再轉導到適合的載體中進行轉化，直接植入農作物中或者應用到更適于生產的微生物，也可以達到控制ZEN污染的目的[18]。

3 小結

ZEN 是飼料原料中常見的霉菌毒素，能夠對動物產生生殖毒性、免疫毒性、肝腎損傷等，從而降低生產性能。生產中常用硅鋁酸鹽、酵母細胞壁、酯化葡聚糖等霉菌毒素吸附劑來控制ZEN。傳統的物理和化學方法脫毒不徹底，具有一定的局限性；采用酵母菌、芽孢桿菌等生物降解技術控制ZEN，前景廣闊；具有多種生物活性物質的植物源性飼料添加劑也能夠緩解ZEN對動物的毒性損傷。

[1]陳祥興,楊維仁,張崇玉,等.鐮刀菌毒素對斷乳仔豬生長性能、小腸二糖酶活性和抗氧化能力的影響[J].動物營養學報,2015,27(6)：1875-1882.

[2]Zheng W L,Pan S Y,Wang G,et al.Zearalenone impairs the male reproductive system functions via inducing structural and functional alterations of sertoli cells[J].Environmental Toxicology and Pharmacology,2016,42：146-155.

[3]Jiang S Z,Yang Z B,Yang W R,et al.Effects of feeding purified zearalenone contaminated diets with or without clay enterosorbent on growth,nutrient availability,and genital organs in post-weaning female pigs[J].Asian-Australasian Journal of Animal Sciences,2010,23(1)：74-81.

[4]賀軍宇,袁慧,李芳.玉米赤霉烯酮豬卵巢顆粒細胞的毒害及其解毒[J].中國獸醫雜志,2007,43(10)：19-20.

[5]周宏超,趙煜,楊鳴琦,等.玉米赤霉烯酮對大鼠子宮內膜細胞Caspase-3和Caspase-8表達的影響[J].中國獸醫學報, 2015,35(7)：1159-1163.

[6]姜淑貞,楊維仁,楊在賓,等.玉米赤霉烯酮飼糧添加蒙脫石對斷乳仔豬脾臟和外周血免疫指標的影響[J].中國糧油學報,2013,28(7)：60-65.

[7]Abbès S,Salah-Abbès J B,Ouanes Z,et al.Preventive role of phyllosilicate clay on the immunological and biochemical toxicity of zearalenone in Balb/c mice[J].International Immunopharmacology,2006,6(8)：1251-1258.

[8]潘順葉,王光光,范文桐,等.玉米赤霉烯酮誘導CTLL-2細胞凋亡途徑的研究[J].中國獸醫科學,2016,46(3)：398-402.

[9]姜淑貞,楊維仁,楊在賓.玉米赤霉烯酮的代謝、毒性及其預防措施[J].動物營養學報,2011,23(2)：196-202.

[10]韓建鑫,何劍斌,高鋒,等.原花青素對玉米赤霉烯酮致小鼠肝臟、腎臟氧化損傷的保護作用[J].中國畜牧獸醫, 2016,43(2)：402-406.

[11]蔡雨函,胡延春,趙黑成,等.玉米赤霉烯酮的毒性及生物降解研究進展[J].動物醫學進展,2012,33(5)：102-105.

[12]趙琳,張瑞英,蘭靜,等.γ-射線降解玉米粉中玉米赤霉烯酮的效果及降解動力學研究[J].食品工業科技,2016,37 (7)：50-60.

[13]葛文霞,柳旭偉,張文舉,等.飼料中玉米赤霉烯酮檢測及脫毒技術的研究進展[J].安徽農業科學,2016,44(1)：95-97.

[14]伍宇超,楊維仁,楊在賓,等.低劑量玉米赤霉烯酮和吸附劑對育成期蛋雞生長性能、血清生化指標和抗氧化指標的影響[J].動物營養學報,2016,28(4)：1137-1144.

[15]葛嬋嬋,熊犍,趙晨,等.降解玉米赤霉烯酮的芽孢桿菌篩選[J].糧油食品科技,2015(3)：90-94.

[16]董曼佳,楊其亞,孫偉,等.拮抗酵母菌控制玉米赤霉烯酮的研究進展[J].食品科學,2016,37(1)：230-234.

[17]李燕君,孔維軍,李夢華,等.植物精油抑制真菌及真菌毒素的研究進展[J].2016,47(11)：2011-2018.

[18]程波財,史文婷,羅潔,等.玉米赤霉烯酮降解酶基因(ZEN-jjm)的克隆、表達及活性分析[J].農業生物技術學報,2010(2)：225-230.

Research progress of hazard and detoxication method of zearalenone in the feed

Wu Xianbin
(Fujian Jin Xinnong Feed Co.Ltd.,Nanping 353000)

Zearalenone is one kind of mycotoxins with estrogenic activity,and causes great threat to animal production and human healthy.This article presents the reproductive toxicity,immunotoxicity,liver and kidney toxicity,and the toxic mechanisms of zearalenone,and the research progress of detoxication method of zearalenone are also reviewed.

Zearalenone Disadvantage Detoxication

A

1003-4331（2016）06-0026-03