技術交流
計成教授 中國農業(yè)大學
陳峰副教授 上海交通大學生命科學與技術學院
潘安老師 武漢金華農生物營銷部
編者按：霉菌毒素污染已經成為全球畜禽飼料和人類食品安全的嚴重威脅因素之一，選擇合適的霉菌毒素脫毒劑是預防和治療動物霉菌毒素中毒癥的重點。然而，并不是所有的霉菌毒素吸附劑或結合劑都是同等有效，許多在市場上流通的類似產品可能不利于其他營養(yǎng)物質的利用。目前，生物降解霉菌毒素作為一種安全有效的脫毒方法，日益成為行業(yè)關注和研究熱點，鑒于此，《新飼料》雜志與百奧明飼料添加劑(上海)有限公司合作在2009年第11期開辦“特別關注”欄目，主題為“霉菌毒素與生物脫毒研究進展”，邀請行業(yè)內權威專家共同探討，以供科研人員及飼料工作者參考。
目前，大量的研究及現(xiàn)場生產案例表明飼料及其原料中不可避免地存在霉菌毒素污染，對動物和人類健康產生威脅，克服霉菌毒素對動物和人類的影響，首先要從預防入手，防止原料被霉菌所污染。但是，只有黃曲霉毒素基本上是在谷物收獲后的倉儲期產生，加強倉儲條件和管理可以降低黃曲霉毒素污染的發(fā)生率。而單端孢菌霉烯毒素（嘔吐毒素、T-2毒素）、玉米赤霉烯酮、煙曲霉毒素等這些毒素是當作物還在田間生長時由鐮刀霉菌產生的，對這些毒素的預防難有成效，因此必須采用有效的脫毒手段來消除這些霉菌毒素的影響。對霉菌毒素的脫毒，已經嘗試過的方法很多，比如漂洗法、密度沉降法、氨處理、石灰石處理、射線照射等等。但是因為這些方法費時費力，會破壞飼料營養(yǎng)成分，甚至可能造成更大的霉菌毒素或者其他有毒物質污染，因此在實際生產中并不可行。而比較可行的方法是在飼料中添加針對霉菌毒素的添加劑，包括霉菌毒素吸附劑和采用其他方式脫毒的脫毒劑。
用于物理吸附的物質主要是鋁硅酸鹽類的礦物吸附劑（Huwig等，2001），鋁硅酸鹽如沸石、蒙脫石、硅藻土、高嶺土等，因為具有較大的比表面積和離子吸附能力，對霉菌毒素有一定的吸附能力。不過，天然鋁硅酸鹽礦物吸附力小，效率低，占飼料容量大，對營養(yǎng)物質有一定吸附，因而直接用于飼料效果不好。
目前，有許多科學家在進行分離具有降解霉菌毒素能力的微生物方面的研究工作，將霉菌毒素進行生物轉化變成無毒的產物而脫毒，是一種全新的脫毒技術。這種技術的先進性在于：①這種方法能將毒素徹底分解而不會有毒性物質殘留。采用吸附法脫毒時毒素雖然與吸附劑結合而被排出動物體外，不會對動物造成損害，但是因為毒素分子非常穩(wěn)定而不會被破壞，它們會在畜舍內或者土壤中蓄積，并且在一定的溫度濕度和酸堿條件下會從吸附劑中解離出來而變成游離的毒素分子，人或者動物接觸或食入這些毒素后又會產生危害。而生物轉化法則將毒素分子轉化成無毒的產物，無殘留，不會對環(huán)境造成有害影響；②這種脫毒方法特異性高，只針對霉菌毒素起作用而不會破壞飼料和原料中的其它成分，不會降低飼料的營養(yǎng)價值。生物轉化是通過酶的催化而進行的，酶的催化作用具有高度的專一性，一種酶只能催化一個或者一類反應的發(fā)生；③生物轉化法對玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素、T-2毒素和赭曲霉毒素特別有效，而吸附劑只能吸附黃曲霉毒素。
霉菌毒素對農作物的污染給世界工業(yè)、飼料工業(yè)和畜牧業(yè)生產帶來了一系列不容忽視的問題。據聯(lián)合國糧農組織(FAO)估計,全世界每年約有25%的農作物受到霉菌毒素的污染，這是一筆極大的浪費。因此解決霉菌毒素污染谷物糧食和動物飼料是一個世界性難題。
傳統(tǒng)的物理和化學的霉菌毒素去毒方法中有很多能成功地破壞霉菌毒素，但是要么成本太高，要么產生有毒的副產物或者使營養(yǎng)物質的質量發(fā)生嚴重的變化；目前廣泛使用的吸附劑法也不能徹底去除黃曲霉毒素的毒性，只是使毒素隨吸附劑排到環(huán)境中，嚴重影響了生態(tài)環(huán)境的安全。
因此，霉菌毒素污染的控制急切需要一種高效率、特異性強、以及對飼料和環(huán)境沒有污染的技術。霉菌毒素生物降解的過程是指毒素分子的毒性基團被微生物產生的次級代謝產物或者所分泌的胞內、胞外酶分解破壞，同時產生無毒的降解產物的過程；毒素生物降解是一種化學反應的過程，不是對毒素的物理性吸附作用，代表了生物解毒的新方向，且生物酶催化方法具有專一性強、轉化效率高的特點。
目前國內外眾多研究者已經發(fā)現(xiàn)包括細菌、真菌及酵母菌在內的大約上千種微生物能夠降解霉菌毒素，其研究主要集中在以下三個方面：①采用微生物競爭性抑制霉菌毒素在農產品收獲前產生；②采用發(fā)酵工程技術降解產品中的霉菌毒素；③利用霉菌毒素超標的糧食發(fā)酵生產工業(yè)酒精和燃料酒精。
總而言之，生物脫毒劑的研究任重而道遠，雖然已經有很大的研究進展，但是離實際生產應用還有一定的距離，且其解毒機制不明確，有待于進一步研究。
目前霉菌毒素脫毒劑主要有三類作用方式：第一類是通過物理吸附的方式，即霉菌毒素吸附劑，這也是目前最常見的脫毒劑；第二類是通過生物降解的方法，即通過微生物或酶來降解毒素；第三類則是通過藥物(如中草藥或植物成份)提高動物的抗毒或排毒能力。霉菌毒素吸附劑通過物理吸附來去除霉菌毒素，這是目前飼料市場上較為成熟、較可行的一種毒素脫毒方法。目前用于物理吸附的物質主要是鋁硅酸鹽類和酵母細胞壁成份。
對天然的鋁硅酸鹽進行改性后可以改善它對霉菌毒素的選擇性吸附能力，如水合鋁硅酸鈉鈣對黃曲霉毒素B1有較好的選擇性吸附能力。研究表明水合鋁硅酸鈉鈣對其它幾種主要的霉菌毒素吸附能力不是很理想，對鋁硅酸鹽類表面基團或電荷分布進行適當改性之后，可以改善其對其它霉菌毒素的吸附能力。
酵母或酵母細胞壁成份也作為霉菌毒素吸附劑使用。試驗結果表明，酵母細胞壁對玉米赤霉烯酮有較好吸附，在這一點它比鋁硅酸鹽類吸附劑有優(yōu)勢，但它對黃曲霉毒素的吸附又不如水合鋁硅酸鹽。
此外，研究者和生產者也在不斷地探索新的霉菌毒素吸附劑。如陰離子交換樹脂消膽胺，可以吸附赭曲霉毒素A和玉米赤霉烯酮。交聯(lián)聚乙烯基吡咯烷酮可以吸附玉米赤霉烯酮。本實驗室在最近研究發(fā)現(xiàn)一株有極強的玉米赤霉烯酮脫毒能力的細菌，初步判定它是通過細胞壁吸附來脫毒的，且吸附能力大大強于一般的酵母細胞壁，進一步的研究仍在進行當中。
通過生物降解是近些來較為熱門的研究領域，已經有越來越多的細菌被發(fā)現(xiàn)與霉菌毒素的脫毒有關，更深入的研究可能會發(fā)現(xiàn)更高效的細菌或酵母。本實驗室另發(fā)現(xiàn)了一株細菌可以將赭曲霉毒素A降解成另一種化合物，新產物的毒性得以大大降低，目前正在對該菌株進行深入研究，以期找到相關的酶和基因。生物降解的主要問題在于，降解后的產物是否能做到完全無毒？如果這一點不能解決，相關研究也只能停留在實驗室研究階段。
植物提取物(中草藥)中有許多成份都可以提高動物肝臟的解毒能力，這給我們一些啟示。我們生產的脫毒劑可以加入這些成份，以直接提高動物的解毒能力。
遺憾的是，由于中草藥研究的復雜性，這方面還缺少極有說服力的研究論文。
