生物酶解毒技术

饲料霉菌毒素生物酶解毒技术饲料中含有丰富的营养物质，极易受到霉菌污染而发生霉变，不仅影响适口性，降低动物采食量和饲料营养价值，而且霉菌分泌的毒素会造成动物拒食、呕吐、腹泻、生长停滞、生产力下降甚至中毒死亡。另外，霉菌毒素还能通过乳汁、鸡蛋及其他产品转移到人体，对人类健康造成危害。因此，如何抑制饲料中霉菌的生长繁殖，减少饲料中霉菌毒素的含量成为饲料行业的研究热点。1霉菌毒素的危害

霉菌毒素是霉菌在生长过程中产生的由多种次级代谢产物组成的有毒物质，目前已知的霉菌毒素有300 多种，其中最常见且对人和动物危害比较严重的主要有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、烟曲霉毒素、单端孢霉烯( 族) 化合物( 包括呕吐毒素、雪腐镰菌烯醇及 T －2 毒素等) 以及伏马毒素等。其危害主要是引起动物采食量下降、饲料转化率降低、体质下降、发病率升高以及繁殖机能下降等。霉菌毒素具有广泛的致癌性( 主要是肝脏和肾脏的癌变) 、致突变、致畸性、生殖抑制以及免疫抑制等代谢干扰作用，在饲料到动物畜产品再到人的传递过程中不断浓缩，对畜牧生产、食品安全和人类的健康造成严重的危害和巨大的经济损失［1］。

预防霉菌毒素的产生是防治霉菌毒素污染的最根本措施，谷物在田间生长及籽实收获的储藏和加工等各个阶段均可能感染霉菌，且谷物和饲料均是大宗产品，很难实现全过程温度和湿度等环境条件的严格控制，所以霉菌及其毒素对谷物和饲料的污染几乎是不可避免的。据报道，全球超过 25% 的谷物不同程度

地受到霉菌毒素污染］。近年的调查结果显示，我国饲料和原料霉菌毒素超标的比例高达 60% ～70% 以上。

2常见霉菌毒素的脱毒方法

降低饲料中霉菌毒素危害的方法主要有物理法( 清洗、热处理和吸附剂法等) 、化学法( 氢氧化钙、臭氧和氨破坏等) 和生物法( 生物酶解和微生物发酵法等) 。吸附法是物理法中应用最广泛，较为成熟的一种霉菌毒素去除方法，即通过在饲料中添加可以吸附霉菌毒素的物质，并与之紧密结合，使霉菌毒素在经过动物肠道时不被动物所吸收，直接排出动物体外，从而避免了霉菌毒素对动物的危害。

目前使用较多的霉菌毒素吸附剂主要有矿物吸附剂和酵母细胞壁提取物。化学脱毒法对霉菌毒素具有一定的脱毒作用，但所用的化学物质具有一定的腐蚀性，另外，这些化学物质会破坏饲料中的营养成分而降低饲料的营养价值和适口性，因此无法在饲料生产中采用。霉菌毒素生物降解法是指微生物、植物及其代谢产生的酶与毒素作用，使其结构中毒性基因被破坏而生成无毒降解产物的过程。生物酶解毒方法因为具有对粮食无污染，有高度的专一性，不影响食品的营养价值，而且能够避免毒素的重新产生等优点，近年来已成为霉菌毒素脱毒、解毒的研究热点。

3生物酶的研究进展

计成等报道，橙色黄杆菌、分支杆菌、红串红球菌、芽孢杆菌和小诺卡氏菌, 能降解 AFB1,进一步研究确定其解毒作用为酶解作用。

Hormisch 等以荧蒽为唯一碳源，从煤田附近污染的土壤样品中分离到1 株能够同时降解荧蒽和AFB1 的分支杆菌，进一步试验证明其对黄曲霉毒素的降解是生物酶解作用。Teniola 等报道分支杆菌胞外提取物在 30 ℃与 AFB1 混合4 h 后，降解率在 90% 以上，8 小时后基本检测不到 AFB1 残留，还对胞外提取物在热处理和蛋白酶K 处理后进行了解毒效果测定，发现降解率降低了，因此认为解毒机理是酶促反应。

关于重组酶生物降解 AFT 的研究非常少，目前仅有 2 种 AFT 重组酶的相关报道。一种来源于白腐真菌的真菌漆酶，其在黑曲霉中表达的重组漆酶( 118 U/L) 能降解55% 的AFB1; 来源于真菌假密环菌的黄曲霉毒素解毒酶在毕赤酵母中的重组酶( 1.76 U/g) 仅降解25.52% 的AFB1。尽管重组酶生物降解AFT 的研究很少、解毒效率不高，但因可提高酶的产量，因此重组酶的研究受到关注。

Tang Y 等分离出的菌株 SM04 的 M1 上清液可高效降解 ZEN，Acinetobacter sp． SM04 的降解能力来源于氧化酶组分和过氧化物酶组分的共同作用。目前已纯化得到该过氧化物酶，过氧化物酶组

分能催化 H2O2 氧化降解 ZEN。过氧化物酶的最适 pH 值和最适温度分别为 9.0 和70 ℃，具有很强的耐碱性。氧化酶和过氧化物酶组分的作用机制及产物分析尚在研究中。

OTA 分子结构中苯丙氨酸基团一般被认为是使母体化合物产生复杂毒力的基团毒性基团被酶解破坏，其毒性可降低或去除。研究发现，来源于牛肝菌属的羧肽酶 A( CPA) 、来源于酿酒酵母的羧肽酶 Y( CPY) 及来源于黑曲霉的脂肪酶能生化转化 OTA［。

BBSH797 是欧洲食品安全局有史以来首次认可的霉菌毒素酶解技术，能够有效降解单端孢霉烯族毒素中的环基苯，且代谢物无毒，效果明显。百奥明公司最新研发的烟曲霉毒素降解酶产品 FUMzyme，其活性成分为纯酶，能快速有效降解烟曲霉毒素。

4霉菌毒素生物酶研究降解存在的困难及前景展望

一些研究证明了霉菌毒素是可以通过酶降解的，并且在温和的条件下酶降解不会产生其他有毒产物。陈仪本提出应用生物学方法降解毒素的技术关键在于: 筛选出能产高活性解毒酶的菌株、在原料中创造一个有利于酶促反应的含水微环境，这涉及到酶工程、基因工程等研究手段，因此该方法目前仍停留在理论阶段。食用真菌虽有较好的解毒效果，但起作用的真菌酶多源于胞内，产量极低，操作过程需要破碎真菌细胞或菌丝体，程序繁琐，容易破坏酶的活性，因此限制了其在实际生产中的应用。

另外，目前的研究多是针对单一霉菌毒素，但饲料中往往存在多种霉菌毒素的污染。在实际中若运用各种生物酶对霉菌毒素进行降解，不同酶的最适作用条件不同，因此无法同时对一批饲料进行完全脱毒。

生物酶具有较强的选择性，分解某一步可能形成毒性更高的毒素。目前已报道的具有降解 ZEN 能力的各菌株，发现各菌株主要的降解机制主要分为 4 种途径: 途径一为酯水解机理，从粉红粘帚菌中分离出的内酯水解酶 ZHD101 和zes2，主要通过作用于内酯键来降解 ZEN。但酯键的水解并不能完全降解ZEN，该反应仍然可逆，ZHD101 将部分 ZEN 降解成为β－ ZOL，β－ ZOL 仍具有雌激素毒性。途径二为醇化机理，ZEN 内酯环 C’- 6 上的羰基上加氢生成玉米赤霉烯醇( ZOL) ，包括异构体α－ ZOL 和β－ ZOL，α－ ZOL 的雌激素毒性比 ZEN 要大很多，β－ ZOL 的雌激素毒性小于 ZEN。

由于生成的产物均具有毒性，视为无效脱毒。

生物酶降解条件比较苛刻，酶促反应要求一定的pH 值、温度等温和的条件。体重低于 30 kg 的猪胃部 pH 值大约是 4，体重大于 30 kg 的猪胃部 pH 值大约是 2.5。胃的强酸性环境可能造成生物酶变性而失去活性。又如可降解ZEN 的菌株SM04，起作用成分为过氧化物酶，其最适pH 值和最适温度分别为9. 0 和70 ℃。而家畜体内pH 值最高的部位在回肠，约为8，家畜的正常体温 ( 牛 38.5 ～ 39.5 ℃，马 37.5 ～38.5 ℃，猪 38.5 ～40 ℃) 体内环境不能为过氧化物酶提供最适酶解条件。

生物酶本质是蛋白质，受加工过程中的高温制粒及剧烈震荡等因素影响使得蛋白质变性而失去活性，而对这些条件的精确设定，在很大程度上增加了脱毒成本。