黃曲霉毒素在畜禽養殖中的危害及生物降解的探討

梁樹錦

摘要：目前，已知的霉菌毒素有400多種，對家畜危害較大的毒素包含嘔吐毒素（DON）、赭曲霉毒素（OTA）等等。黃曲霉毒素（AF）主要是黃曲霉菌、寄生曲霉菌等多種真菌在生長過程中產生并分泌的一類次生代謝產物。黃曲霉毒素主要污染玉米、花生、大米、棉籽、高粱等農作物，給飼料產業、食品產業、畜牧業帶來巨大的影響。使飼養畜禽的生產性能及人類健康受到嚴重威脅。目前，黃曲霉毒素的脫毒方法包括物理去毒法、化學去毒法、生物去毒法，其中，生物去毒法近年來得到了人們廣泛的關注。文章對黃曲霉毒素的危害及生物降解的研究進展進行綜述。

關鍵詞：黃曲霉毒素；危害；生物酶；生物降解

黃曲霉毒素主要是黃曲霉菌、寄生曲霉菌、赭曲霉菌、特異曲霉菌等多種真菌生長過程中產生并分泌的一類結構相似的代謝產物。到目前發現并能確定結構的種類有B1、B2、G1、G2、M1、M2等近20種。其中，黃曲霉毒素B1是目前發現的毒性最強的真菌毒素之一，且具有致癌、致畸和致突變性。黃曲霉毒素是二呋喃氧雜萘鄰酮的衍生物，分子結構由一個二呋喃環和一個氧雜萘鄰酮（香豆素環）組成，M1是黃曲霉毒素B1在體內經過羥化而衍生成的代謝產物。黃曲霉毒素的主要分子型式含 B1，B2，G1，G2，M1，M2等，前者是毒素的毒性結構，后者與致癌有關。來自美國農業經濟學的統計顯示，黃曲霉毒素每年至少給美國畜牧業帶來10％的經濟損失，主要是由于食用黃曲霉毒素污染的飼料造成的。而生物降解法作為一種安全、高效、環保的方法，近年來受到人們的廣泛關注。

1 黃曲霉毒素的危害

黃曲霉毒素對豬的危害性很大，它主要損害免疫系統。對肝臟也有損害，主要引起豬肝壞死，導致豬胚胎死亡、豬先天性缺陷、腫瘤，亦可導致機體出現神經癥狀。另有研究表明，豬飼料中黃曲霉毒素污染與亞臨床蹄葉炎、卵巢囊腫有直接正相關。黃曲霉毒素能夠使細胞周期紊亂，其通過抑制蛋白質、脫氧核糖核酸（簡稱DNA）和核糖核酸（簡稱RNA）的合成實現的。黃曲霉毒素還能直接作用于核酸合成酶，抑制信使核糖核酸（mRNA）的合成，進一步抑制DNA的合成。研究表明，黃曲霉毒素B1（簡稱為AFB1）被細胞色素P450酶氧化成代謝物AFB1-8、9-環氧化合物，其與鳥嘌呤N7共價結合，在目標細胞中形成AFB1-N7-鳥嘌呤化合物，從而使核苷酸上的G 被 T 取代，DNA被修復、損傷、突變，最后導致癌變。黃曲霉毒素作用的靶器官主要是肝臟。

動物采食量、體質、發病率以及繁殖機能都會受到黃曲霉毒素的影響，而動物食用被黃曲霉污染的飼料或農作物發生中毒的事件時有發生。早在1960年英國發生的10萬多只火雞死亡的“火雞黃曲霉毒素病”，就是因為食用含黃曲霉毒素的食物引起的。不同的動物對黃曲霉毒素敏感度不同。黃曲霉毒素對幾乎所有的家禽都有影響，高水平攝入時可導致死亡，低水平有害。如雞食用黃曲霉毒素能降低其抗應激能力，使蛋重減輕，蛋殼不堅硬，產蛋量降低。鴨比雞更敏感，特別是雛鴨。霉菌毒素對豬影響也比較大，若母豬誤食含黃曲霉毒素的食物，會引起胎兒畸形，降低產仔數或產死胎等，嚴重時還會導致母豬流產，而公豬誤食含黃曲霉毒素的飼料會出現性欲下降，影響精液質量。若是奶牛食用黃曲霉毒素其生產性能和體質都會降低，而且牛奶中的代謝產物黃曲霉毒素M1，直接危害人體健康。雖然肉牛對黃曲霉毒素的耐受力較豬和家禽高，但采食黃曲霉毒素污染嚴重的飼料或農作物也可導致生長速度下降，料肉比增高，而犢牛在某些情況下可引起嚴重的直腸痙攣，脫肛。黃牛急性中毒可導致死亡。

人食用含有黃曲霉毒素的食物或者食用在飼料到動物傳遞并不斷濃縮的含黃曲霉毒素的畜產品會對健康造成嚴重的危害。人如果長期食用含有低水平黃曲霉毒素的食物，會不同程度的損傷其肝臟，肝臟、腎形礦脈和心臟脂肪過多和嘔吐、腹痛、肺水腫、驚厥痙攣、昏迷、大腦水腫而死亡是黃曲霉毒素中毒綜合病癥的特征。人的年齡、性別、營養狀況以及肝炎會影響對黃曲霉毒素的敏感度。

2 常見黃曲霉毒素的脫毒方法

目前，市場上常用的降解黃曲霉毒素的方法主要有物理方法、化學方法和生物方法。

（1）物理去毒法包括水洗法、挑除法、吸附法、加熱法、輻射法等。水洗法是一種經濟安全的方法，黃曲霉毒素不溶于水，所以水洗法不理想，且干燥成本高，而黃曲霉毒素在農作物中分布不均勻挑除法作用不明顯，電離輻射技術是一種有效降解黃曲霉毒素的方法，但強射線會破壞物質的營養結構，吸附法在物理法中應用最廣泛，較為成熟的一種霉菌毒素去除方法，黃曲霉毒素是剛性共面結構，易被吸附。目前，使用較多的吸附劑主要有礦物吸附劑（水合硅鋁酸鈣鈉鹽、蒙脫石、膨潤土、黏土、沸石、活性炭）和酵母細胞壁提取物。吸附法具有不破壞物質營養結構，且毒素在動物體內不被吸收直接排出體內的優點，但效果不穩定不徹底，受環境影響大。

（2）化學去毒法包括氫氧化鈣、次氯酸、二氧化氯氧化和氨破壞等，可使黃曲霉毒素遭到破壞或鈍化其化學結構。常用的化學去毒方法有氨處理、堿處理等。其脫毒效果較好，但化學物質具有一定的腐蝕性會破壞營養成分，成本較高。

（3）生物去毒法包括吸附去毒和降解去毒兩方面。對毒素具有吸附作用的微生物主要有細菌和酵母菌，其活性部位都是細胞壁。較物理化學方法而言避免了對營養成分的大量損失，又具有解毒效率高，特異性強等，由于吸附過程是可逆的，菌體培養時間過長時還會向基質中釋放一部分毒素，所以去毒效果不穩定。生物降解法的優點是高度專一性，不影響食品的營養價值和口感，而且還能有效避免毒素重生。生物降解法的缺點是在實際使用中存在一定的局限性，酶的濃度和作用環境不易控制等。

3 黃曲霉毒素生物降解的研究進展

黃曲霉毒素降解菌包括真菌和細菌兩大類。真菌包括樹狀指孢霉、少根根霉、莖點霉、糙皮側耳、黑曲霉、假蜜環菌、綠色木霉、不明毛霉、栓菌屬、米曲霉菌等對黃曲霉毒素有一定的降解作用，但降解時間較長且不完全。能降解黃曲霉毒素的細菌有類棒菌狀諾卡氏菌、分枝桿菌、紅串紅球菌、嗜麥芽窄食單孢菌、橙紅色黏球菌、施氏假單胞菌、紅色棒狀桿菌屬和枯草芽孢桿菌、克雷伯菌、短波單孢菌、霍氏腸桿菌、短狀桿菌、纖維菌、炭疽芽孢桿菌、蔬菜芽孢桿菌、萎縮芽孢桿菌、彎曲乳桿菌等。

真菌降解黃曲霉毒素的研究國外較多。劉大嶺等從真菌假密環菌中提取的粗酶液可使AFB1降解率達到 80％[3]。李冰篩出一株降解率達93.28%的黑曲霉[4]，并對降解條件進行了優化：5%接種量，發酵溫度為40℃，pH5.0，轉速150 r/min，發酵時間72 h且研究證明了活性物質主要是來自黑曲霉胞外的代謝產物，說明黑曲霉對AFB1的降解是降解酶的作用。陳儀本等研究發現[5]，黑曲霉菌絲體提取物也能夠降解黃曲霉毒素，而且進一步研究表明降解過程是酶促反應。真菌降解在實際應用較少因其有降解時間較長且不完全等缺點。

細菌解毒作用研究認為多源于胞外代謝產物，有報道黃曲霉毒素被橙色黃桿菌的粗蛋白質降解的降解機理可能是酶促反應[2]。國內的對細菌降解研究主要是側重于降解菌株的篩選和菌株的降解能力及條件優化。中國農業大學動物營養學國家重點實驗室2006年首先創建了香豆素培養基初步篩選微生物的方法，利用香豆素與黃曲霉毒素化學結構上的相似性，假設能夠降解香豆素的菌有可能降解黃曲霉毒素。關舒、李俊霞等通過以香豆素為唯一碳源及能源初篩、黃曲霉毒素復篩，從動物糞便、發霉食物、飼料和土壤中分離得到降解活性高于75％的9株菌株：嗜麥芽窄食單孢菌、橙紅色黏球菌、克雷伯氏菌、短波單孢菌、霍氏腸桿菌、短狀桿菌、纖維菌、枯草芽孢桿菌、炭疽芽孢桿菌[6-7]，其中來源馬來貘糞便嗜麥芽窄食單胞菌降解率為82.5％，降解率受溫度和pH的影響，蛋白激酶能抑制毒素降解反應，推測該菌降AFB1成分為酶；陳曉飛等從土壤中篩選出高活性AFB1降解菌[8]，其中，臭假單胞菌和鏈霉菌對AFB1降解率可達到65％，厚壁菌對AFB1的降解率達到45％以上；張志敏等從秦川牛內容物中分離到一株巨大芽孢桿菌降解黃曲霉毒素降解率為79％[9]；李超波從金毛羚牛糞便中篩選出施氏假單胞菌[10]，其降解率高達90.03%，其活性物質主要存在于菌體細胞，其作用受到溫度、pH值等的影響可能是一種細胞內酶；王燕等從豬腸道內容物中用香豆素篩出甲基營養型芽孢桿菌[11]，其降解率達75.25%；崔玉琦從非洲象糞便里篩出芽孢桿菌其降解率達89.55%。王寧等對橙紅色黏球菌所產降解黃曲霉毒素的胞外酶進行了初步分離純化[12]，研究解毒作用的是一種胞內酶。孫玲玉從泰山土壤中分離出高效降解率的泰山枯草芽孢桿菌[13]。計成等報道，橙色黃桿菌、分枝桿菌、紅串紅球菌、芽孢桿菌和小諾卡氏菌能降解黃曲霉毒素[1]。

4 黃曲霉毒素降解菌株

許多研究證明了黃曲霉毒素是可以通過酶降解的，能篩選出可有效降解黃曲霉毒素的酶菌株并且能實現在生產中的應用是一個研究方向（詳見表1）。

5 結語

黃曲霉毒素污染范圍廣，對動物及人類健康威脅很大，如何有效防控和降低危害是亟待解決的問題。物理法化學法本身有一些缺陷，而生物降解法有專一性、高效性、安全性的特點而受到廣泛關注。篩選出能產高活性解毒酶的菌株，用生物化學、分子生物學及基因工程等手段獲得活性蛋白單一組分，同時，對活性組分進行基因克隆及序列測定，并轉化到載體中進行高效表達以提高黃曲霉毒素解毒酶產量，開發出高純度、高活性的新型解毒酶，以及應用到實際生產是今后的主要方向。

參考文獻

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