饲料中玉米赤霉烯酮的危害和脱毒方法研究进展

福建畜牧兽医第38卷第6期2016年
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饲料中玉米赤霉烯酮的危害和脱毒方法研究进展
吴先斌福建金新农饲料有限公司福建南平353000
摘要玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)是一种具有类雌激素活性的霉菌毒素,有较强毒性,给畜牧生产及人类健康造成极大威胁。

本文对ZEN的生殖毒性、免疫毒性、肝肾毒性及其可能的作用机理,以及ZEN脱毒方法研究进展进行综述。

关键词玉米赤霉烯酮危害脱毒
文献标识码:A文章编号:1003-4331(2016)06-0026-03
Research progress of hazard and detoxication method of zearalenone in the feed
Wu Xianbin
(Fujian Jin Xinnong Feed Co.Ltd.,Nanping353000)
Abstract 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 zear⁃alenone,and the research progress of detoxication method of zearalenone are also reviewed.
Key words Zearalenone Disadvantage Detoxication
玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)广泛存在于
霉变的谷物包括玉米、大麦、燕麦、小麦、稻谷和高粱
中,被认为是真菌污染物中最常见的一种镰刀菌毒
素[1]。

ZEN属于生物毒素,具有类雌激素样作用,动物采食过量被ZEA污染的饲料后会造成动物体内
生殖激素紊乱,引起流产、死胎等,对繁殖机能造成
严重影响;此外,还会导致免疫抑制、肝肾损伤和生
长性能下降等;ZEN还可通过食物链在人体中蓄
积,给人类健康造成极大的危害[2]。

总之,ZEN给饲料产业、畜牧生产和食品工业带来巨大的经济损失。

ZEN的去除包括物理方法、化学方法以及生物降解等方法,该方面的研究成为国内外相关领域的热点。

本文对ZEN的危害及近年来脱毒方法的研究进展作一综述。

1玉米赤霉烯酮的危害
1.1生殖毒性ZEN及其代谢产物会诱发动物真菌毒素中毒症,ZEN对动物生殖毒性影响的研究较多,且其危害基本已经达成共识,其中猪对ZEN最敏感,也是受ZEN损害最常见的动物。

当母猪日粮中含有较高剂量的ZEN时会对母猪受孕、排卵、胚胎定植等产生不利影响,表现出“雌激素综合征”,导致母猪出现一系列的生殖障碍,如诱发外阴红肿甚至外阴阴道炎、直肠和阴道垂脱、发情间隔延长、假孕、卵巢畸形、流产和死胎等[3]。

体外细胞试验表明
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ZEN会显著降低猪卵母细胞成熟速率并抑制卵巢颗粒细胞的活性,其机理可能与卵母细胞膜多不饱和脂肪酸的脂质过氧化作用有关[4]。

此外,ZEN可能诱发引发母猪雌激素亢进症,造成子宫内腺体萎缩、内膜充血及宫壁增生等。

ZEN结构上与动物内源性雌激素相似,因此表现出弱雌激素活性,α-玉米赤霉烯醇(α-ZOL)与母猪子宫内膜的雌激素受体有较高的亲和力,能通过与雌激素受体(ER)竞争性相结合,导致受体发生二聚化,形成的复合物与DNA模板结合,调节子宫靶基因转录和蛋白质的合成。

这表明ZEN可能通过雌激素受体介导的途径造成动物体内生殖激素紊乱,从而破坏动物生殖发育系统。

除此之外,有研究表明ZEN可引起雌性大鼠的无卵性不育且不受甲胎蛋白的影响,这表明ZEN的作用机制与雌激素可能并不完全一致。

近来,有研究表明ZEN可能通过上调Caspase-3和Caspase-8的表达而引起子宫内膜细胞凋亡[5]。

可见,ZEN引起繁殖障碍的机理可能主要与雌激素受体介导途径、氧化损害途径、细胞凋亡等有关,针对ZEN及其代谢产物毒性的作用机制尚需进一步研究。

1.2免疫毒性饲料中ZEN可降低动物对传染性疾病的抵抗力,进而导致慢性感染。

研究发现,日粮中添加1.0mg/kg ZEN显著降低仔猪血小板、淋巴细胞比率、血红蛋白含量、CD4+和CD8+的比例、血清IgG含量和21d仔猪血清猪瘟抗体水平,表明ZEN 降低了机体的细胞免疫和体液免疫机能[6]。

ZEN可以显著降低小鼠体内淋巴细胞数量及免疫球蛋白水平,同时引起脾指数和胸腺指数下降,抑制淋巴细胞的形成,诱导细胞的凋亡,对小鼠有明显的免疫毒性,降低其机体免疫机能[7]。

据此分析,ZEN可能对胸腺和脾有直接的毒性影响。

潘顺叶等研究发现, ZEN会引起细胞Cleaved-Caspase3、Cleaved-Cas⁃pase9、Fasl和Fas蛋白表达量的升高,推测ZEN可能通过线粒体途径和死亡受体途径诱导CTLL-2细胞凋亡[8],这表明ZEN还可以通过诱发淋巴细胞发生凋亡,造成动物免疫功能的降低。

同时ZEN能通过刺激植物凝集素和有丝分裂原抑制T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖,进而影响机体的免疫机能。

总之,ZEN会对免疫细胞和器官产生毒害及不利影响,降低机体免疫功能,其原因可能与多种作用机理有关。

1.3肝肾损伤ZEN在体内经过肠肝循环后通过肾脏排出体外,因此,肝脏和肾脏也是ZEN的靶器官。

研究发现,小鼠日粮中添加40mg/kg ZEN后可观察到肝局灶性坏死、肾小管上皮肿胀及颗粒变性等,引发小鼠肝肾组织退行性变化,引起肝肾功能紊乱[7]。

同时ZEN能与细胞质雌激素受体结合后进入细胞核,导致染色体异常,进而干扰细胞内DNA以及蛋白质的合成,对细胞产生毒害作用[9],这可能与ZEN的细胞毒性有一定关系。

韩建鑫等报道灌喂ZEN可导致小鼠肝脏谷草转氨酶与谷丙转氨酶显著升高,丙二醛(MDA)显著升高[10],这可能是由于ZEN进入小鼠体内后会造成肝脏、肾脏细胞结构功能损伤,进而诱发炎症反应,造成肝细胞氧化损伤。

在动物生产中也发现,低剂量ZEN显著降低蛋鸡和仔猪血清中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性,同时显著升高血清MDA的浓度[11]。

可见ZEN会造成动物的氧化损伤,这可能也是导致动物肝肾损伤的原因之一。

2玉米赤霉烯酮的脱毒方法
生产中常用的控制饲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剂、霉菌毒素吸附剂及辐射、加热加压、微波处理、清洗原料等方法来预防或减少霉菌的产生,降低饲料原料中玉米赤霉烯酮的含量;(2)采用化学试剂如强酸、强碱等与ZEN产生化学反应,破坏其化学结构,使毒性基团失活,从而转化为低毒或无毒的物质;(3)采用酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等有益微生物降解饲料中的玉米赤霉烯酮。

2.1物理方法物理脱毒方法包括挤压加热、水洗法、剔除法、吸附法等。

通过挤压、热处理,可以减少谷物及饲料中ZEN的含量。

近年来研究较多的ZEN 物理控制技术主要是防霉剂和霉菌毒素吸附剂。

与其他物理脱毒方法相比,在饲料中添加防霉剂和霉菌毒素吸附剂,因操作简单、方便、效果好,得到了广泛的应用。

丙酸盐类是使用较多的防霉剂之一,有机酸及其盐和酯类如富马酸及其酯类、苯甲酸及其盐、山梨酸及其盐等也是常见的防霉剂。

此外,硅铝酸盐类如蒙脱石、凹凸棒石、碱炼、酵母细胞壁、β-D-葡聚糖都可以作为霉菌毒素吸附剂有效地脱除ZEN[12]。

对天然硅铝酸盐类吸附剂的改性处理,如季铵盐改性麦饭石、季铵盐改性蒙脱石、十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱石也可以改善吸附剂的脱毒效果。

研究发现在断乳仔猪日粮中添加4g/kg表面活性剂改性蒙脱石能够改善ZEN诱导的免疫毒性[6]。

日粮添加0.15%焙烧改性蒙脱石能够降低ZEN感染的蛋鸡血清中LDL、胆固醇和尿酸的浓度,提高血清抗氧化酶活性、降低血清MDA含量[13]。

2.2化学方法对ZEN的化学处理方法主要有酸处理、碱处理、氧化剂或其他化学物质处理等。

有研
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究发现,将污染的玉米使用10%过氧化氢在80℃条件下处理16h,能够降解玉米中83.9%的ZEN[14]。

也有报道指出,在乙腈水溶液中的臭氧能够在15s内将20μg/mLZEN完全清除[15]。

辐射是一种有效的降解农产品中化学污染物的方法,研究表明γ-射线对ZEN具有降解作用,而且当60Coγ-射线辐照剂量为4kGy时,ZEN的降解率可达99%[16]。

化学脱毒法虽然脱毒快速,但存在诸多弊端,同时使用化学法容易造成二次污染且大规模使用价格昂贵,因此,化学脱毒法在实际生产中使用范围并不广。

2.3生物降解脱毒传统的物理和化学脱毒对ZEN的脱毒效果不彻底,存在一定的缺陷。

近年来,生物降解技术控制ZEN的研究越来越多,这些微生物菌株既有细菌(如杆菌和球菌),也有霉菌和酵母菌等。

葛婵婵等采用菌株与毒素共培养的方法筛选出同温层芽孢杆菌和短小芽孢杆菌,通过胞外酶的酶促降解对ZEN产生一定程度的脱毒效果[15]。

另有研究发现黏膜乳杆菌、红球菌、芽孢杆菌等也可以起到降解或清除ZEN的作用[13]。

酵母菌或其代谢时产生的酶与玉米赤霉烯酮发生作用,并使其分子结构中毒性基团被破坏,从而生成无毒代谢产物,进而可以有效控制饲料中的ZEN含量[16]。

2.4其他饲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质也能够有效缓解ZEN 对动物造成的损伤。

研究发现日粮中添加原花青素对ZEN中毒小鼠肝脏及肾脏氧化损伤有一定的保护作用[10]。

牛至、玫瑰草和香茅精油等具有广谱抑菌作用的植物精油能够显著抑制合谷镰刀菌的生长,降低ZEN产生[17]。

另外通过转基因技术,对能够降解ZEN的有关酶基因进行克隆后,再转导到适合的载体中进行转化,直接植入农作物中或者应用到更适于生产的微生物,也可以达到控制ZEN污染的目的[18]。

3小结
ZEN是饲料原料中常见的霉菌毒素,能够对动物产生生殖毒性、免疫毒性、肝肾损伤等,从而降低生产性能。

生产中常用硅铝酸盐、酵母细胞壁、酯化葡聚糖等霉菌毒素吸附剂来控制ZEN。

传统的物理和化学方法脱毒不彻底,具有一定的局限性;采用酵母菌、芽孢杆菌等生物降解技术控制ZEN,前景广阔;具有多种生物活性物质的植物源性饲料添加剂也能够缓解ZEN对动物的毒性损伤。

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