飼料中玉米赤霉烯酮的危害和脫毒方法研究進(jìn)展

吳先斌

福建金新農(nóng)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(jìn)展

吳先斌

福建金新農(nóng)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(lèi)雌激素活性的霉菌毒素，有較強(qiáng)毒性，給畜牧生產(chǎn)及人類(lèi)健康造成極大威脅。本文對(duì)ZEN的生殖毒性、免疫毒性、肝腎毒性及其可能的作用機(jī)理，以及ZEN脫毒方法研究進(jìn)展進(jìn)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(rèn)為是真菌污染物中最常見(jiàn)的一種鐮刀菌毒素[1]。ZEN屬于生物毒素，具有類(lèi)雌激素樣作用，動(dòng)物采食過(guò)量被ZEA污染的飼料后會(huì)造成動(dòng)物體內(nèi)生殖激素紊亂，引起流產(chǎn)、死胎等，對(duì)繁殖機(jī)能造成嚴(yán)重影響；此外，還會(huì)導(dǎo)致免疫抑制、肝腎損傷和生長(zhǎng)性能下降等；ZEN還可通過(guò)食物鏈在人體中蓄積，給人類(lèi)健康造成極大的危害[2]。總之，ZEN給飼料產(chǎn)業(yè)、畜牧生產(chǎn)和食品工業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。ZEN的去除包括物理方法、化學(xué)方法以及生物降解等方法，該方面的研究成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文對(duì)ZEN的危害及近年來(lái)脫毒方法的研究進(jìn)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(chǎn)物會(huì)誘發(fā)動(dòng)物真菌毒素中毒癥，ZEN對(duì)動(dòng)物生殖毒性影響的研究較多，且其危害基本已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，其中豬對(duì)ZEN最敏感，也是受ZEN損害最常見(jiàn)的動(dòng)物。當(dāng)母豬日糧中含有較高劑量的ZEN時(shí)會(huì)對(duì)母豬受孕、排卵、胚胎定植等產(chǎn)生不利影響，表現(xiàn)出“雌激素綜合征”，導(dǎo)致母豬出現(xiàn)一系列的生殖障礙，如誘發(fā)外陰紅腫甚至外陰陰道炎、直腸和陰道垂脫、發(fā)情間隔延長(zhǎng)、假孕、卵巢畸形、流產(chǎn)和死胎等[3]。體外細(xì)胞試驗(yàn)表明

ZEN會(huì)顯著降低豬卵母細(xì)胞成熟速率并抑制卵巢顆粒細(xì)胞的活性，其機(jī)理可能與卵母細(xì)胞膜多不飽和脂肪酸的脂質(zhì)過(guò)氧化作用有關(guān)[4]。此外，ZEN可能誘發(fā)引發(fā)母豬雌激素亢進(jìn)癥，造成子宮內(nèi)腺體萎縮、內(nèi)膜充血及宮壁增生等。ZEN結(jié)構(gòu)上與動(dòng)物內(nèi)源性雌激素相似，因此表現(xiàn)出弱雌激素活性，α-玉米赤霉烯醇（α-ZOL）與母豬子宮內(nèi)膜的雌激素受體有較高的親和力，能通過(guò)與雌激素受體（ER）競(jìng)爭(zhēng)性相結(jié)合，導(dǎo)致受體發(fā)生二聚化，形成的復(fù)合物與DNA模板結(jié)合，調(diào)節(jié)子宮靶基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成。這表明ZEN可能通過(guò)雌激素受體介導(dǎo)的途徑造成動(dòng)物體內(nèi)生殖激素紊亂，從而破壞動(dòng)物生殖發(fā)育系統(tǒng)。除此之外，有研究表明ZEN可引起雌性大鼠的無(wú)卵性不育且不受甲胎蛋白的影響，這表明ZEN的作用機(jī)制與雌激素可能并不完全一致。近來(lái)，有研究表明ZEN可能通過(guò)上調(diào)Caspase-3和Caspase-8的表達(dá)而引起子宮內(nèi)膜細(xì)胞凋亡[5]。可見(jiàn)，ZEN引起繁殖障礙的機(jī)理可能主要與雌激素受體介導(dǎo)途徑、氧化損害途徑、細(xì)胞凋亡等有關(guān)，針對(duì)ZEN及其代謝產(chǎn)物毒性的作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

1.2 免疫毒性飼料中ZEN可降低動(dòng)物對(duì)傳染性疾病的抵抗力，進(jìn)而導(dǎo)致慢性感染。研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加1.0 mg/kg ZEN顯著降低仔豬血小板、淋巴細(xì)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(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫機(jī)能[6]。ZEN可以顯著降低小鼠體內(nèi)淋巴細(xì)胞數(shù)量及免疫球蛋白水平，同時(shí)引起脾指數(shù)和胸腺指數(shù)下降，抑制淋巴細(xì)胞的形成，誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡，對(duì)小鼠有明顯的免疫毒性，降低其機(jī)體免疫機(jī)能[7]。據(jù)此分析，ZEN可能對(duì)胸腺和脾有直接的毒性影響。潘順葉等研究發(fā)現(xiàn)，ZEN會(huì)引起細(xì)胞Cleaved-Caspase 3、Cleaved-Caspase 9、Fasl和Fas蛋白表達(dá)量的升高，推測(cè)ZEN可能通過(guò)線粒體途徑和死亡受體途徑誘導(dǎo)CTLL-2細(xì)胞凋亡[8]，這表明ZEN還可以通過(guò)誘發(fā)淋巴細(xì)胞發(fā)生凋亡，造成動(dòng)物免疫功能的降低。同時(shí)ZEN能通過(guò)刺激植物凝集素和有絲分裂原抑制T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的增殖，進(jìn)而影響機(jī)體的免疫機(jī)能。總之，ZEN會(huì)對(duì)免疫細(xì)胞和器官產(chǎn)生毒害及不利影響，降低機(jī)體免疫功能，其原因可能與多種作用機(jī)理有關(guān)。

1.3 肝腎損傷ZEN在體內(nèi)經(jīng)過(guò)腸肝循環(huán)后通過(guò)腎臟排出體外，因此，肝臟和腎臟也是ZEN的靶器官。研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)小鼠肝腎組織退行性變化，引起肝腎功能紊亂[7]。同時(shí)ZEN能與細(xì)胞質(zhì)雌激素受體結(jié)合后進(jìn)入細(xì)胞核，導(dǎo)致染色體異常，進(jìn)而干擾細(xì)胞內(nèi)DNA以及蛋白質(zhì)的合成，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用[9]，這可能與ZEN的細(xì)胞毒性有一定關(guān)系。韓建鑫等報(bào)道灌喂ZEN可導(dǎo)致小鼠肝臟谷草轉(zhuǎn)氨酶與谷丙轉(zhuǎn)氨酶顯著升高，丙二醛（MDA）顯著升高[10]，這可能是由于ZEN進(jìn)入小鼠體內(nèi)后會(huì)造成肝臟、腎臟細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能損傷，進(jìn)而誘發(fā)炎癥反應(yīng)，造成肝細(xì)胞氧化損傷。在動(dòng)物生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)，低劑量ZEN顯著降低蛋雞和仔豬血清中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）的活性，同時(shí)顯著升高血清MDA的濃度[11]。可見(jiàn)ZEN會(huì)造成動(dòng)物的氧化損傷，這可能也是導(dǎo)致動(dòng)物肝腎損傷的原因之一。

2 玉米赤霉烯酮的脫毒方法

生產(chǎn)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(lái)預(yù)防或減少霉菌的產(chǎn)生，降低飼料原料中玉米赤霉烯酮的含量；（2）采用化學(xué)試劑如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等與ZEN產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，破壞其化學(xué)結(jié)構(gòu)，使毒性基團(tuán)失活，從而轉(zhuǎn)化為低毒或無(wú)毒的物質(zhì)；（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(guò)擠壓、熱處理，可以減少谷物及飼料中ZEN的含量。近年來(lái)研究較多的ZEN物理控制技術(shù)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(jiǎn)單、方便、效果好，得到了廣泛的應(yīng)用。丙酸鹽類(lèi)是使用較多的防霉劑之一，有機(jī)酸及其鹽和酯類(lèi)如富馬酸及其酯類(lèi)、苯甲酸及其鹽、山梨酸及其鹽等也是常見(jiàn)的防霉劑。此外，硅鋁酸鹽類(lèi)如蒙脫石、凹凸棒石、堿煉、酵母細(xì)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(duì)天然硅鋁酸鹽類(lèi)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(fā)現(xiàn)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(dǎo)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(xué)方法對(duì)ZEN的化學(xué)處理方法主要有酸處理、堿處理、氧化劑或其他化學(xué)物質(zhì)處理等。有研

究發(fā)現(xiàn)，將污染的玉米使用10%過(guò)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(bào)道指出，在乙腈水溶液中的臭氧能夠在15 s內(nèi)將20 μg/mLZEN完全清除[15]。輻射是一種有效的降解農(nóng)產(chǎn)品中化學(xué)污染物的方法，研究表明γ-射線對(duì)ZEN具有降解作用，而且當(dāng)60Co γ-射線輻照劑量為4 kGy時(shí)，ZEN的降解率可達(dá)99%[16]。化學(xué)脫毒法雖然脫毒快速，但存在諸多弊端，同時(shí)使用化學(xué)法容易造成二次污染且大規(guī)模使用價(jià)格昂貴，因此，化學(xué)脫毒法在實(shí)際生產(chǎn)中使用范圍并不廣。

2.3 生物降解脫毒傳統(tǒng)的物理和化學(xué)脫毒對(duì)ZEN的脫毒效果不徹底，存在一定的缺陷。近年來(lái)，生物降解技術(shù)控制ZEN的研究越來(lái)越多，這些微生物菌株既有細(xì)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(yǎng)的方法篩選出同溫層芽孢桿菌和短小芽孢桿菌，通過(guò)胞外酶的酶促降解對(duì)ZEN產(chǎn)生一定程度的脫毒效果[15]。另有研究發(fā)現(xiàn)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(shí)產(chǎn)生的酶與玉米赤霉烯酮發(fā)生作用，并使其分子結(jié)構(gòu)中毒性基團(tuán)被破壞，從而生成無(wú)毒代謝產(chǎn)物，進(jìn)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(zhì)也能夠有效緩解ZEN對(duì)動(dòng)物造成的損傷。研究發(fā)現(xiàn)日糧中添加原花青素對(duì)ZEN中毒小鼠肝臟及腎臟氧化損傷有一定的保護(hù)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(zhǎng)，降低ZEN產(chǎn)生[17]。另外通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，對(duì)能夠降解ZEN的有關(guān)酶基因進(jìn)行克隆后，再轉(zhuǎn)導(dǎo)到適合的載體中進(jìn)行轉(zhuǎn)化，直接植入農(nóng)作物中或者應(yīng)用到更適于生產(chǎn)的微生物，也可以達(dá)到控制ZEN污染的目的[18]。

3 小結(jié)

ZEN 是飼料原料中常見(jiàn)的霉菌毒素，能夠?qū)?dòng)物產(chǎn)生生殖毒性、免疫毒性、肝腎損傷等，從而降低生產(chǎn)性能。生產(chǎn)中常用硅鋁酸鹽、酵母細(xì)胞壁、酯化葡聚糖等霉菌毒素吸附劑來(lái)控制ZEN。傳統(tǒng)的物理和化學(xué)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(shù)控制ZEN，前景廣闊；具有多種生物活性物質(zhì)的植物源性飼料添加劑也能夠緩解ZEN對(duì)動(dòng)物的毒性損傷。

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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