飼料微生物脫毒技術(shù)的研究進(jìn)展與再認(rèn)識(shí)

楊立杰，姜淑貞

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東　泰安　271018）

飼料微生物脫毒技術(shù)的研究進(jìn)展與再認(rèn)識(shí)

楊立杰，姜淑貞

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東泰安271018）

霉菌毒素嚴(yán)重威脅著畜禽和人類的安全，并在畜禽飼料和人類食品中普遍存在。為了更系統(tǒng)地了解飼料中霉菌毒素的微生物脫毒機(jī)制，文章著重對(duì)近幾年國內(nèi)外微生物脫毒技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，旨在希望人們對(duì)微生物脫毒技術(shù)的作用機(jī)制有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，并為實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的畜產(chǎn)品生產(chǎn)提供參考。

霉菌毒素；微生物；降解脫毒；復(fù)合脫毒

霉菌毒素的污染在飼料及飼料原料加工過程中普遍存在。世界糧農(nóng)組織調(diào)查報(bào)告顯示，全球每年受到霉菌毒素污染的作物約占25%。就亞太地區(qū)每年生產(chǎn)飼料1.6億t計(jì)算，按25%比例推算，受到霉菌毒素污染的就有4 000萬t，可造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100億美元［1］。而我國大部分地區(qū)，尤其是氣候潮濕的長江以南，飼料及多種農(nóng)作物加工產(chǎn)品受霉菌毒素污染嚴(yán)重。因此，重新認(rèn)識(shí)并積極探索霉菌毒素的脫毒技術(shù)研究就成為了畜牧工作者今后工作的重中之重。

1　霉菌毒素的危害

霉菌毒素對(duì)畜牧業(yè)的威脅主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：首先，霉菌污染畜禽飼料發(fā)生霉變產(chǎn)生毒素，從而使飼料適口性及其營養(yǎng)價(jià)值大打折扣；另一方面，飼料霉變產(chǎn)生的霉菌毒素，會(huì)導(dǎo)致畜禽機(jī)體中毒、畸形甚至癌變。

盡管研究者們提出了多種物理、化學(xué)脫毒方法，但考慮到脫毒成本及脫毒過程產(chǎn)生的抗?fàn)I養(yǎng)因子等副產(chǎn)物，故真正能夠應(yīng)用于生產(chǎn)的更是少之又少。目前使用最廣泛的吸附劑脫毒法能夠最大程度地除去大部分毒素的毒性，但是吸附劑會(huì)攜帶大量毒素排放到環(huán)境中，對(duì)我們賴以生存的家園造成嚴(yán)重的污染。于是，高效環(huán)保、成本低廉脫毒技術(shù)的研究已是迫在眉睫，微生物脫毒技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2　微生物脫毒

霉菌毒素的微生物降解，是指通過特異性篩選某類微生物或酶類，在其次級(jí)代謝產(chǎn)物或分泌的降解酶參與下，完成對(duì)霉菌毒素毒性基團(tuán)破壞并產(chǎn)生無毒降解產(chǎn)物的過程；其特異性強(qiáng)、安全高效率的特點(diǎn)，詮釋著生物解毒的新方向［2］。

2.1酵母脫毒

人們對(duì)酵母脫毒的研究要追溯到20世紀(jì)80年代。最初，研究者嘗試采用被玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEA）污染的玉米發(fā)酵產(chǎn)生酒精，檢測結(jié)果表明酒精中并沒有出現(xiàn)ZEA，由此人們逐漸翻開了酵母脫毒的新篇章。研究結(jié)果表明，酵母發(fā)酵被ZEA污染的玉米，毒素檢出量為原始毒素含量的1/10；另有報(bào)道顯示，以赭曲霉毒素A（Ochratoxin A，OTA）和伏馬菌素（Fumonisin，F(xiàn)UM）B1、B23種毒素為基質(zhì)，添加酵母菌株進(jìn)行發(fā)酵8 d，3種毒素檢出量分別為之前的87 %、72 %和83 %［3］。盡管研究證實(shí)酵母發(fā)酵能夠使毒素降解，但目前對(duì)其脫毒的具體機(jī)制尚不十分明確。研究表明，酵母細(xì)胞壁脫毒能力要明顯強(qiáng)于酵母全成分［4］，而酵母細(xì)胞壁的脫毒能力源自β-葡萄糖（β-glucose）、甘露聚糖（glucomannan）、糖蛋白（glycoprotein）等自身含有的功能性碳水化合物，酵母細(xì)胞壁脫毒主要起到吸附劑作用，并不能將毒素降解［5］，這與之前的實(shí)驗(yàn)報(bào)道并不吻合，推測酵母脫毒并不是單一的細(xì)胞壁作用，可能存在某種蛋白酶發(fā)揮作用。近期研究成果表明，β-葡聚糖可使酚氧化酶體系活化，進(jìn)而將飼料中的霉菌毒素分解，起到毒素生物降解的效果。盡管酵母脫毒尚不能達(dá)到最理想的效果，但其潛在的巨大應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)毋庸置疑。

2.2非產(chǎn)毒霉菌脫毒

現(xiàn)有研究結(jié)果表明，盡管部分霉菌在降解毒素過程中自身也伴隨毒素的產(chǎn)生，但其高效、環(huán)保的毒素降解模式，讓眾多研究者對(duì)霉菌在微生物脫毒方面的應(yīng)用潛力深信不疑，因而對(duì)非產(chǎn)毒霉菌脫毒機(jī)制的深入研究便成為了微生物脫毒工作的重中之重。研究者采用米曲霉、青霉、毛霉和根霉為優(yōu)勢菌群的20多種霉菌發(fā)酵某種豆制品的過程中，檢測到黃曲霉毒素B1和G1在豆制品發(fā)酵的前4周顯著增加［6］。值得注意的是，在隨后進(jìn)行的鹽水浸泡發(fā)酵階段，黃曲霉毒素水平被檢測到迅速降低，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第3個(gè)月，研究者驚喜地發(fā)現(xiàn)，其中的黃曲霉毒素幾乎完全被降解。推測在發(fā)酵實(shí)驗(yàn)后期，可能存在某種高效的霉菌毒素降解過程，這種脫毒過程一定是以自身不產(chǎn)生附加毒素為前提的高效環(huán)保的微生物脫毒機(jī)制。Varga等通過選取根霉屬（Rhizopus）不同種的55個(gè)菌株進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，存在多個(gè)能夠降解OTA、ZEA的菌株，其中某種菌株在16 d之內(nèi)，對(duì)OTA降解率能達(dá)到95%以上［7］。

近幾年來，非產(chǎn)毒霉菌對(duì)于生物脫毒所迸發(fā)出的巨大潛力，成為畜牧工作者關(guān)注的熱點(diǎn)問題。盡管對(duì)毒素的特異脫毒菌株研究并不完善，但其高效環(huán)保的脫毒機(jī)制，預(yù)示其必將成為微生物脫毒研究的必由選擇。

2.3細(xì)菌脫毒

Line等通過利用放射性同位素14C標(biāo)記對(duì)黃桿菌屬橙色黃桿菌（Flavobacterium aurantiacum）的研究表明，無論橙色黃桿菌具有生命活力與否，均可以在一定程度上完成對(duì)黃曲霉毒素的降解。由此推測其脫毒機(jī)制可能與酵母脫毒類似，一方面，細(xì)胞壁或細(xì)胞內(nèi)的某種成分可能對(duì)黃曲霉毒素起到吸附作用；另一方面，可能橙色黃桿菌自身分泌的某種物質(zhì)能與毒素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，完成對(duì)黃曲霉毒素的降解。另有研究表明，金屬微量元素的水平可能在一定程度影響黃桿菌對(duì)毒素的降解［8］，推測金屬元素競爭性抑制細(xì)胞壁等成分對(duì)毒素的結(jié)合，或者金屬微量元素水平影響了細(xì)菌的生命活性。當(dāng)然，研究者對(duì)細(xì)菌脫毒的探索并不僅限于此，類似酵母、細(xì)菌等，利用多種脫毒方法結(jié)合完成毒素降解的復(fù)合脫毒思維已經(jīng)逐漸成為了整個(gè)脫毒研究領(lǐng)域的最大熱點(diǎn)。

3　小結(jié)展望

霉菌毒素的微生物脫毒技術(shù)，作為一種安全、高效且環(huán)保的毒素降解方法，近幾年來受到大量研究者的廣泛關(guān)注。霉菌毒素微生物脫毒研究任重而道遠(yuǎn)，盡管已經(jīng)取得了豐碩的研究成果，但離實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用仍有一定的距離，且微生物脫毒機(jī)制并不十分明確，仍有待進(jìn)一步研究。

［1］ SWAMY H V L N，SMITH T K，MACDONALD E J，et al. Effects of feeding a blend of grains naturally contaminated with Fusarium mycotoxins on growth and immunological measurements of starter pigs， and the efficacy of a polymeric glucomannan mycotoxin adsorbent［J］.Journal of Animal Science，2003， 81（11）：2792-2803.

［2］ 計(jì)成.飼料中霉菌毒素生物降解的研究進(jìn)展［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012，45（1）：153-158.

［3］ ERDEI J，GULYAS E，BALOGH G， et al.Fermentation process for lipstatin and method of extracting lipstatin from a fermentation broth：US， US6844174［P］. 2005.

［4］ 陳峰，盧慶鏨，梁曉翠.食品與飼料中霉菌毒素的微生物脫毒研究進(jìn)展［J］. 飼料與畜牧：新飼料， 2009（11）：8-10.

［5］ ARAVIND K L，PATIL V S，DEVEGOWDA G，et al.Efficacy of esterified glucomannan to counteract mycotoxicosis in naturally contaminated feed on performance and serum biochemical and hematological parameters in broilers［J］. Poultry Science， 2003，82（4）：571-576.

［6］ 趙必遷，周安國.飼料中霉菌毒素的微生物脫毒研究進(jìn)展［J］.廣東飼料，2010（9）：29-31.

［7］ GHERBAWY Y，KESSELBOTH C，ELHARIRY H， et al.Molecular barcoding of microscopic fungi with emphasis on the mucoralean genera Mucor and Rhizopus［M］//Molecular identification of fungi.Springer Berlin Heidelberg， 2010： 213-250.

［8］ 龍淼，董雙，任艷苗，等.三種主要霉菌毒素的危害與微生物脫毒研究進(jìn)展［J］.動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2014，35（4）：106-109.

2016-04-20）

楊立杰（1992-），男，碩士研究生，動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)，E-mail：724832205@qq.com。

姜淑貞，副教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail： shuzhen305@163.com。