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    水产饲料中的真菌毒素
    发布时间:2013-7-25 16:54:24   阅读数:2132   
    水产饲料中的真菌毒素 
        霉菌是某些丝状真菌的俗称,自然界有200多种,一般都能使包括粮食、饲料在内的多种物质霉变。某些霉菌能产生毒素,对人类及畜禽、鱼类等都能产生严重的危害。这些毒素称之为真菌毒素(mycotoxins)。虽然至今人们对真菌毒素引起鱼病的机理还不是十分透彻,但总的说来,霉变的水产饲料或饲料中某些成分霉变就意味着至少有一种真菌毒素存在。
        1 常见毒素及其致病机理
    1.1 黄曲霉毒素 黄曲霉毒素是首先被发现的真菌毒素,实际上是指一组毒素,其化学组成相似,主要有黄曲霉毒素B1、B2、G1及G2等17种之多,其中以黄曲霉毒素B1量大也最毒。黄曲霉毒素可溶于三氯甲烷、醇类和丙酮,难溶于水,易被碱和氧化剂分解,溶液中的黄曲霉毒素还易被紫外光分解。
      在水分>14 %、温度合适、相对湿度>70%时,在合适的碳水化合物和氧的条件下黄曲霉易于生长,黄曲霉毒素对有鳍鱼类的危害包括:生长慢,贫血,减低血凝性能而容易碰伤,肝脏及其他器官被破坏,免疫力严重下降,死亡率增加等。对虹鳟而言,若受到长期低浓度黄曲霉毒素B1(AFB1)的毒害,将引起肝肿瘤。虹鳟是对黄曲霉毒素最敏感的鱼类之一,对一条重50g的鱼而言其半数致死量(LD50值)为500~1000μg。严重中毒的症状是肝脏损害,鳃呈灰白色,红血球减少。但黄曲霉毒素对热水鱼如鲶鱼则不太敏感。在美国Auburn大学曾做过一次AFB1对鲶鱼的毒性试验。他们分别用口服及腹部注射(Intraperitoneol,IP)法,剂量为12g。口服试验结果使鲶鱼反胃,并将胃容物吐了出来。在对AFB1去毒之后,反胃现象即大减。如果将AFB1进行腹部注射,对鲶鱼的LD50为11.5mg。中毒后的鱼鳃、肝及其他器官都特别灰白,而血红蛋白浓度只达到对照鱼的10%。此外,组织伤害也很严重,如肠粘膜脱落,肠部、胰泡细胞及消化腺坏死等等。有人曾用含0、100、500、2000及10000 μgAFB1的饲料喂养10周,测试鲶鱼的亚急性中毒,发现只有在最高浓度下才有毒性症状,如血球比率、血红蛋白及血球减少,甚至肝细胞坏死,肾肿大等。
        1.2 赭曲霉毒素 赭曲霉毒素包括7种结构类似的化合物,其中以赭曲霉毒素A毒性最大,也是霉变饲料中最常见的毒素。赭曲霉毒素A主要危害肾,如肾肿大,也能使肝肿大。对虹鳟的试验表明,其对赭曲霉毒素A的半数致死量(LD50值)为4.7mg
        1.3 镰刀菌毒素 镰刀菌毒素对鱼类的毒性至今尚未研究清楚,但对其他动物的研究结果可作参考。据报道认为最有害的是玉米赤霉烯酮单端孢霉烯族化合物。玉米赤霉烯酮是唯一的曲霉菌产生的植物源雌激素,主要中毒症状为雌激素中毒症,引起不孕或流产。而在镰刀菌毒素中单端孢霉烯族化合物也是主要由镰刀菌产生的,目前此类化合物已发现60多种,从粮食和饲料中分离到的有4种,它们是呕吐素(DON)、雪腐镰刀菌烯醇、T-2毒素和DAS。这些化合物的中毒症状主要是大出血,红细胞减少,凝血差,免疫力下降,死亡率高。
       1.4 环匹克尼酸(Cyclopiazonic 
    acid) 除了上述我们已熟知的真菌毒素以外,目前越来越引起人们重视的是环匹克尼酸(CPA)。CPA是由曲霉菌及青霉菌的几个菌种产生的,经常与黄曲霉毒素同时出现。据报道,CPA比黄曲霉毒素更频繁地(测试样中有52%)出现在被曲霉菌污染的花生上。一般认为,这种霉菌与黄曲霉联系在一起。有人从饲料和食品中分离出大量青霉菌,从中鉴定了20种真菌毒素,而其中最多的是CPA。在美国,曾有人研究过CPA与AFB1对鲶鱼的急性与亚急性毒性试验。鲶鱼分别用含亚急性中毒浓度的饲料(0、100、500、2000或10000μg)喂养10周,然后对试验鱼进行体重测量及中毒症状评估。他们发现,最高剂量的AFB1使体重减轻及红血球降低,而在低剂量时则无影响。但是,CPA则不同了,在低剂量100μg时即明显减低了生长速率,达到最高剂量时则使消化腺坏死。为测定LD50,将体重为19g的鱼苗以剂量0、2.4、2.8、3.2、3.6、4.0和7.0 mg进行腹部注射(IP)然后观察96h。结果表明,IPLD50对CPA为2.82 mg,而对AFB1则为 11.5mg,CPA症状为神经中毒,中毒鱼类表现严重的痉挛,而且在注射后30 
    min内死亡,但被试鱼体内器官并无变化。按照这些数据,对鲶鱼而言,CPA比黄曲霉毒素更毒。这二种毒素在相似条件下经常同时发现,据认为CPA是美国南方生产的饲料最严重的污染物。
       1.5 其他微生物毒素 除上述几种毒素外,还有如呕吐毒素及桔霉素等。它们对热血动物的病理已经阐明,但对鱼类尚未知。某些霉菌只是破坏饲料中的营养成分,例如细菌中的假单孢菌属及曲霉属能把叶酸中的谷氨酸与蝶酸分离出,造成叶酸缺乏症,这就是鲶鱼的营养性贫血的原因。
        1.6 商品水产饲料中的真菌毒素 在美国历史上曾发生大量鳟鱼中毒的事故,后来才知道是饲料中棉籽粉受黄曲霉毒素污染的结果。大约有三分之一鲶鱼饲料中用玉米,在美国东南部各州生产的玉米常遭霉损,有高浓度的霉菌毒素。但是黄曲霉毒素不大可能使鲶鱼发生亚急性中毒(大约需要6000μg)。但由于CPA是经常与黄曲霉毒素同时存在的,而且确实在鲶鱼饲料中发现了能致其亚急性中毒的CPA。
         2 霉菌产生的原因
     人所共知,干燥的粮食或制品是很难产生霉菌的,因此湿度是产生霉菌最重要的因素。水产饲料中湿度主要有三个来源:1)饲料组分中的水分;2)加工过程中带进去的水分;3)储藏环境中潮湿空气的侵袭。研究表明,除湿度之外,粮食颗粒的完整性也是关键。当达到一定湿度时,玉米粒被磨碎之后,其霉变速度至少比整粒玉米大五倍。在饲料加工过程中主要有两道工序会影响饲料的湿度:1)磨碎工序:在磨碎过程中产生热量,将引起潮气的迁移,从而加剧霉变。特别在天气冷时,温差造成水汽冷凝使谷粉壁上有水汽凝结。2)压制过程:饲料在压制工序常有蒸气混进,通过模具压制成型之后,需冷却,以散去热气并减少湿度。一般说来,在压制过程中会增加湿度约3%~5 %,如果在成型冷却时未能除去,将会使饲料易于霉变。如果未经冷却就储存起来,过剩的热量还保留着,则在储存容器壁上会产生凝结水珠,会加重霉变。
        3 霉菌对水产饲料的影响
        3.1 脂肪的分解 据研究,饲料中脂肪分解的主要原因是霉菌的作用,比对蛋白质及碳水化合物的影响严重得多。玉米中的脂肪由于霉变造成的损失大约在5%~25 %范围内,不同类型的霉菌破坏的程度也不相同。
        3.2 蛋白质的水解 这个过程进行得较慢,氨基酸破坏不太明显。霉变将使饲料中蛋白质损失,也使氨基酸含量降低,尤其是赖氨酸和精氨酸的降低更严重。
        3.3 破坏维生素 霉菌生长需要维生素,也破坏维生素,包括维生素A、D、E、K、B1、B2、B12、烟酸、泛酸、吡哆酸及生物素等。上面提到的假单孢菌属及曲霉属能把维生素M(叶酸)分解成谷氨酸与蝶酸,造成营养性贫血就是一个例子。
        3.4 饲料适口性差 除了影响营养成分之外,霉菌还使饲料结块,变色、变味,适口性变差。鱼类拒绝食用霉变饲料,造成严重的营养不良后果,特别是对鱼苗及幼鱼更为明显。
        4 预防水产饲料霉变的措施
        4.1 总的说来,保持水产饲料的新鲜度是一系列防止霉变措施的根本出发点。因此,加工之后的饲料,要尽可能在短期内用掉,这样霉变及生成毒素的可能性可大大降低。表1表明,随着饲料储藏时间的延长,黄曲霉毒素含量也随之增加。表1饲料储存时间与黄曲霉毒素含量之关系储存时间(d)采样数黄曲霉毒素含量(μg)
    1~51327.9
    6~10648.0
    11~152010.7
    16~20627.9
        4.2 在运输过程中保持水产饲料新鲜度也很重要。在储存容器器壁附近的饲料,由于湿度变化,加上相对存储时间也较长(一般处在器壁附近的饲料都较迟被取走),因之更加容易造成湿度迁移和霉变的增长。为解决此类问题,最好用两个饲料仓库,这样,一个仓库完全用空后可以彻底清洗之后再装载新饲料。
       4.3 饲料在加工及运输过程中,有可能与上一批残留饲料相互接触,残留饲料易霉使新的饲料也传染上霉菌,要重视清洗饲料加工及运输系统,清除残留物。
        5 真菌的控制
      在一定的温度、pH及湿度条件下,霉菌能在很多物质上繁殖和代谢,产生有毒的物质,被称为真菌毒素。控制真菌毒素的方法一般有两种,一是设法破坏这些相当稳定的化合物,二是抑制或消除它们的生长。
       5.1 破坏法 真菌毒素沉积在谷粒表面,进入内部是很困难的,除非磨成粉之后,一般将这些毒素破坏或清除掉,需要比较高的代价,例如将玉米烤熟,以降低毒素,但耗能大,需要加热至145~160 
    ℃,维持30~60 min才行。而且经处理后,营养成分也会改变,况且还不能将毒素污染全部清除。
      其他方法包括直接化学法,常用氨法。在实验工厂中,被污染的玉米用水处理使湿度达到18 %左右,然后用氨气熏蒸,在25 
    ℃或稍高温度下处理两周。然后将玉米干燥至湿度达1 %左右,以除去氨气。对此法目前尚有争论,美国政府至今未批准使用。
        5.2 抑制法 这里是指抑制霉菌而不是抑制产生的毒素。抑制霉菌的生长有多种方法,采用霉抑制剂就是方法之一。
        5.2.1 常用的霉抑制剂种类有:有机酸类:丙酸,山梨酸,苯甲酸,醋酸等;有机酸盐类:丙酸钙,山梨酸钾;有机染料:龙胆紫(gentian 
    violet)等;无机盐类:硫酸铜等;
       5.2.2 影响霉抑制剂功效的因素:1)抑制剂在饲料中的分布均匀性。2)霉抑制剂必须与霉直接接触,否则无效。3)霉抑制剂的载体颗粒必须足够小,以使每个饲料颗粒都能与之接触。一般说来,霉抑制剂颗粒越小,效果越佳。4)饲料中的蛋白质或矿物添加剂如大豆粉、鱼粉、石灰等将会降低丙酸的抑菌效果,对其他有机酸也可能会有影响。这些物质将自由酸转化为相应的盐类,使抑菌活性降低,但如果在饲料中加进脂肪类物质则可强化有机酸的活性,这可能是由于增加了它们在饲料颗粒中的渗透性之缘故。5)在某一段时间内有抑制霉菌的活性,如果要延长抑制时间,必须用高浓度的抑制剂才行。6)压片型饲料最适合使用霉抑制剂,因为在压制过程中,温度越高抑制效果越好。可是,一旦压片饲料中霉的活性开始出现,则霉菌很快就繁殖起来,比未压片的饲料更易霉变。
        6 霉抑制剂的选择
        6.1 合适的霉抑制剂必须满足的条件 1)高效是选择霉抑制剂首要而且是最根本的条件。2)易操作,使用方便。3)性能价格比比较高。
      实践证明,最常用的丙酸具备1)、3)两个条件,但它有腐蚀性,易溶于水,因此在操作时必须小心,而用丙酸盐会好些,而且钠盐好于钙盐,但在高湿度地区不宜使用,因容易结块。铵盐由于是液态,对颗粒料很适合。
        6.2 各种霉抑制剂的效果比较 常用的各种霉抑制剂的效果见表2。
    表2 各种霉抑制剂的效果比较(CO2试验)
    产品活性酸含量(%)饲料中活性酸含量(%)抑菌周期(周)
    丙酸钙77.50.153
    丙酸(加吸附剂)500.154
    山梨酸1000.152
    富马酸990.151
    丙酸钙650.154
      由表2可知,采用丙酸与吸附剂(通常1∶1)效果最好,而且适口性也好,对饲料消化吸收有利,特别对幼年动物更是如此。而丙酸铵也有高效特性,但由于是液体,应用和储存时设备成本要增加。
        6.3 不同丙酸盐与丙酸的综合性能比较 人们一致认为,以丙酸及其盐类为基础的霉抑制剂有其独特的优越性,无论从生理、毒性角度看都是如此。但是,在评价霉抑制剂时,除了抑菌效果外,尚要考虑霉抑制剂的成本以及每吨饲料中不同霉抑制剂产品的等效酸的成本。
      以丙酸为基础的霉抑制剂有下述附加优点:1)可减少饲料中微生物的总量,包括降低或使沙门氏杆菌减活。2)减少饲料在储存过程中由于微生物活动引起的“自热”(self-heating),从而使营养成分少受损失。3)由于酸度较低,可减少大肠杆菌数量,改善动物的生产性能。4)改善饲料的加工性能。
      有人对各种常用丙酸盐与丙酸的综合性能进行了测试。结果见表3。
    表3 不同丙酸盐与丙酸的比较(以丙酸为100计)
    霉抑制剂抑制能力腐蚀性挥发性扩散性离解性
    丙酸100100100100100
    丙酸钙403055
    丙酸铵60336070
    二丙酸铵90559090
      我们知道,丙酸盐由于化学性质不同,其抑霉效果也参差不齐。有机酸以未离解形式渗进霉菌细胞内,在细胞内离解,对细胞壁转运营养成分有干扰,从而影响霉菌的生存能力。而丙酸盐的抑制能力取决于它们的离解能力。二丙酸铵在释放自由丙酸根方面与丙酸接近。另外络合物二丙酸铵缓冲能力强于通常的盐—酸缓冲体系。在饲料储存期间有潮气时,该络合物即可离解发生效力。因此,它被认为是目前最佳选择之一。
      需要说明的是:1)霉抑制剂不是万能的,而且只有在一定条件下才能发挥它们的最大作用。如果忽视了干燥条件光靠霉抑制剂是不行的。2)引起真菌毒素的霉菌是一组不同的微生物,它们对霉抑制剂的敏感性是不相同的。某些霉菌还可能会利用某些霉抑制剂作为生长剂起相反作用,需特别注意。3)要求一种挥发性化合物具有长期抑菌作用是不现实的。它们的效果取决于它们在谷物中扩散的物理过程,因此只有充分考虑到它们的局限性,才能有效地利用它们。4)重要的是要重视饲料贮存设施的卫生和加强管理。在饲料及谷物运输和储存过程中,设备要洁净,及时清除已毁坏的谷粒,注意干燥,避免机械损害和病虫害,合适的通风,避免潮湿,定期用合适的方法检测毒素等。这样可能会增加成本,但是无论如何比起毒素污染的后果肯定是合算的。 
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