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脱霉剂这些年挖了那么多坑,不了解这些,你还是会被坑!

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发表于 2018-6-21 10:56:21 | 显示全部楼层 |阅读模式

  霉菌毒素是霉菌自然代谢的产物,至今已发现500多种霉菌毒素。在谷物、饲料中常见多种霉菌毒素共同存在,并且不同霉菌毒素之间存在加性或协同作用会使霉菌毒素的毒力大大增强,导致霉菌毒素从免疫力,生殖,消化等多方面来影响动物的生产性能。

  目前霉菌毒素吸附剂种类繁多,市场上竞争激烈,免不了概念盛行,让大家不知所从,但是如果根据主要成分,不外乎可以分为三类:第一,硅铝酸盐类,包括沸石、蒙脱石等黏土类吸附剂,主要成分为氢氧化硅铝酸钠钙,其吸附效果与层间结构、表面积、离子极性等密切相关。超大的表面积与静电吸附力,能强力吸附具有离子极性的霉菌毒素,尤其是高极性霉菌毒素,如黄曲霉毒素;第二, 有机类,如活性炭、木质素和酵母细胞壁提取物—β-葡甘露聚糖。有机类吸附剂选择性吸附低极性霉菌毒素,如玉米赤霉烯酮、烟曲霉毒素、呕吐毒素、T2 毒素等;第三,酶或生物降解类,目前有研究报道了乳酸菌、醋酸菌、面包酵母菌、酿酒酵母菌、米曲霉和枯草芽孢杆菌等对黄曲霉毒素有降解作用。

  那么,这三大类霉菌毒素吸附剂到底如何选择呢?我们不妨从吸附作用和吸附原理上来进一步了解一下。

  一、硅铝酸盐类

  铝硅酸盐如沸石、蒙脱石、硅藻土、高岭土等,因为具有较大的表面积比和离子吸附能力,对霉菌毒素有一定的选择吸附能力。硅铝酸盐类主要有以下几种:

  1、高岭土

  高岭土具有延展性,但吸附能力比较差,因此一般用来作为制造瓷器的原料,很少用来做霉菌毒素吸附剂。

  2、沸石粉

  沸石粉的结构特殊像是蜂巢状,能够有效的吸附进入其蜂巢结构并带有正价的分子,例如矿物质(铜铁锌锰镁)及氨(NH3+及NH4+)。沸石粉能够有效的吸附带正极的分子,因此我们日常生活中所使用的滤水器的滤心就含有沸石粉,用来处理硬水中的矿物质。

  3、膨润土

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  又称为班脱土,1898年美国地质学者Knighl在美国怀俄明州落基山河附近发现,由于产地为“ Fort Beton ”,因而取名班脱土(Betonite)。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产,尤其是钠盐的膨润土吸水后会膨胀,形成胶状。膨润土有吸附性和阳离子交换性能,做净化脱色剂、粘结剂、触变剂、悬浮剂、稳定剂、充填料、饲料、催化剂等,广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域,饲料业最初利用膨润土的这个特性来改量粒料品质,或是用作抗结块剂。

  将铝硅酸盐矿物用于霉菌毒素吸附的研究最早始于20世纪70年代(Masimango et al,1978; Mumpton and Fishman,1977),人们发现膨润土能够吸附带有极性的黄曲霉菌毒素,由此开始做为霉菌毒素吸附剂。目前更多的是关于吸附黄曲霉毒素的研究(Kubena et al,1990;Huff等,1992;Ledoux et al,1999;Huwig et al,2001;Girish及Devegowda et al,2004)。膨润土吸附霉菌毒素主要是基于其具有亲水性的负电荷表面,适于吸附带有极性基团的霉菌霉素,如对黄曲霉毒素B1有较好的选择性吸附能力(Ramos and Hernández et al,1997;Philips, 1998;王彦波等,2002;齐德生等,2002)。不同的黏土类脱霉剂对黄曲霉毒素的吸附率存在差异,在黄曲霉毒素B1的吸附试验中,未处理的膨润土、水合钙膨润土、水合钠膨润土、水合钠钙膨润土的吸附能力分别是67.39%,55.51%,80.83%和68.55%(Chaturvedi et al, 2002)。

  黏土类吸附剂存在一些问题,例如添加量大(5-20公斤/吨饲料),会吸附矿物质等营养成分(Chestnut等,1992 - 影响锰锌镁利用率;Moshtahian等,1991 – 影响磷的利用率;Kramer,1993 – 影响铜及钠的利用率)并且可能污染二噁英及重金属,对那些极性不强的霉菌毒素,如对玉米赤霉烯酮(Bursian et al,1992)、赭曲霉毒素A(Huff et al, 1992; Bursian et al,1992; Bauer,1994)、T-2毒素(Kubena et al, 1990)及双乙酸基草镰刀菌醇(Kubena et al,1993a)的吸附效果不佳。究其原因是黏土类吸附剂是通过霉菌毒素分子上静电荷来捕获和结合霉菌毒素的。但是玉米赤霉素和 T-2毒素等分子上不存在同极性组,因此这类结合剂对这些霉菌毒素是无效或者效果不佳的。对硅藻土的吸附性能研究表明,它对各种毒素的吸附力排序是:黄曲霉毒素B1>柄曲霉毒素>黄曲霉毒素M1>T-2毒素>玉米赤霉烯酮及赭曲霉毒素(Natour and Yousef,1998)。总而言之,铝硅酸盐类吸附剂对黄曲霉毒素有良好的吸附能力,并且有不少体内试验结果证实了这类吸附剂的实际效果(Rizzi et al,2003),但它们存在对玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素、单端孢菌素等毒素吸附能力不足的问题。

  根据以上事实,我们简单来总结一下硅铝酸盐类吸附剂的特点:

  (1)吸附黄曲霉毒素,不能同时吸附饲料中存在的多种不同类型的霉菌毒素;

  (2)有效添加量大,占用过大配方空间;

  (3)吸附霉菌毒素的同时,与饲料中的维生素、矿物质等营养成分结合,干扰营养物质利用;

  (4)可能含二噁英,重金属和其他污染物,在一定程度上污染饲料。

  二、有机类

  β-葡甘露聚糖是酵母细胞经酶解破壁以后,对细胞壁成分进行特定工艺降解提纯后获得的一种功能性碳水化合物。β-葡聚糖是高度分支的多聚体,其中大部分甚至全部残基具有α-1,2或α-1,3糖苷键连接的含有2~5个甘露糖残基的侧链,酵母细胞壁中提取的这种多糖,其特殊的结构与霉菌毒素具有高亲和力,可通过氢键、离子键和疏水作用力等实现对霉菌毒素的吸附。这种多糖可以识别不同分子结构霉菌毒素的各种位点,直接吸附或直接结合霉菌毒素。法国农业科学研究院(INRA)进行的一个多学科研究已经证实葡甘露聚糖对不同霉菌毒素的吸附反应中有氢键作用和范德华迭加互作反应(Yiannikouris等,2003,2004,2006)。

  近年来,大量的研究证明,β-葡甘露聚糖可有效的吸附不同种类的霉菌毒素,包括最常见的黄曲霉毒素,T-2毒素,玉米赤霉烯酮,呕吐毒素,伏马毒素和赭曲霉毒素等。由于β-葡甘露聚糖具有多孔的特点,其表面积巨大,有利于快速的吸附霉菌毒素,研究者们发现,1Kg的酯化葡甘露聚糖具有高达2.2万平方米的表面积与霉菌毒素接触。最新的试验结果显示,0.5Kg 酯化葡甘露聚糖吸附霉菌毒素的能力相当于8Kg 粘土类吸附剂。此外,β-葡甘露聚糖不吸附饲料中的其他成分。酯化葡甘露聚糖还具有提高谷胱甘肽转移酶活性, 减轻肝脏损伤的作用,还可以阻止因为霉菌毒素造成的多巴胺的减少,解除生长抑制。β-葡甘露聚糖的这些特点,符合了人们对理想吸附剂的要求。

  这类型吸附剂减轻霉菌毒素对畜禽伤害方面的研究也非常多。

  美国Missouri大学的研究表明,酯化葡甘露聚糖可减缓断奶仔猪因受呕吐毒素或玉米赤霉烯酮影响而造成的增重损失的。

  德国Hohenheim大学的AndreaVolkl和 PetrKarlovsky比较了酯化葡配甘露聚糖结合玉米赤霉烯酮的能力:他们发现酯化葡甘露聚糖可结合70% 的玉米赤霉烯酮,在10分钟内产生吸附作用,并保持结合状态达72小时。

  美国北卡罗莱纳州立大学的Lon Whitlow博士报道,在污染了黄曲霉毒素的奶牛饲料中添加0.05%的酯化葡甘露聚糖可降低牛奶中黄曲霉毒素M1达58%。 这个结果与膨润土钠降低牛奶中黄曲霉毒素的结果相似,但膨润土钠的有效添加量很高。

  酯化葡甘露聚糖能有效减轻肉鸡日粮中常见的各种霉菌毒素引起的中毒症。有研究显示,在天然含有168mg/kg黄曲霉素、8.4mg/kg的赭曲霉素、54mg/kg玉米赤霉烯32mg/kg T-2毒素的肉鸡日粮中添0.05%的酯化葡甘露聚糖,结果发现,霉菌毒素的存在显著降低了肉鸡的生产性能,而添加酯化葡甘露聚糖组有效减轻了霉菌毒素造成的生长抑制,并使尿素氮水平恢复到正常。

  Stanley等在肉仔鸡日粮中添加0.1%的酯化葡甘露聚糖,可提高日增重,降低黄曲霉毒素危害。此外,使用葡甘露聚糖还可以缓解霉菌毒素对繁殖动物的伤害,提升繁殖性能,如改善肉用种鸡孵化能力,降低肉用种母鸡死淘率等。

  由于酵母细胞壁提取物对霉菌毒素的有效吸附,减少了霉菌毒素对动物健康的损害、同时也减少了霉菌毒素在人类可食用的肉、蛋、奶中的沉积,确保了食品链的安全。

  霉可吸™是世界上最畅销的霉菌毒素吸附剂产品之一。其主要成分酯化葡甘露聚糖可以高效吸附多种不同霉菌毒素,尤其是针对黄曲霉毒素,玉米赤霉烯酮,呕吐毒素等达到较高吸附率,并附有大量体内体外试验作为佐证。全球年销售额达到1.5亿美元(2017)。拥有148项经同行审阅的科研实验,霉可吸共计发表169篇文章,得到20个博士和22个硕士项目的支持,并已获得5项专利,以保护其特有的成分和专有生产权利。以上的研究成果是霉可吸对霉菌毒素吸附能力的最好证明。

  三、酶或是活菌类

  霉菌毒素生物降解指微生物、植物及其代谢产生的酶与毒素作用,使其分子结构中毒性基团被破坏而生成无毒降解产物的过程。目前,国内外应用生物学方法降解饲料中霉菌毒素的应用非常少,主要存在以下限制因素:

  1、活菌及酶对热耐受力差,在制粒过程中会被破坏。有些酶甚至在禽畜的体温下无法发挥作用。

  2、活菌及酶对酸耐受力差,在通过禽畜的胃时可能会被胃酸所破坏。同时在饲料中使用有机酸时也会对此类产品发生抑制及破坏作用。

  3、酶对底物的专一性非常强。由于霉菌毒素的种类繁多,结构也大不相同,所以基本上一种酶种只能分解一种霉菌毒素。

  由于酶对底物的专一性非常强,我们首先必须知道饲料原料中到底含有哪些霉菌毒素,然后再针对那些霉菌毒素选择相对应的酶种,否则使用不对应的酶是没有效果的。

  相信随着科技的发展,通过生物技术及基因工程的手段,将降解酶基因克隆并转化到合适的载体中进行高效表达,以提高霉菌毒素降解酶产量,一定能开发出高纯度、高活性的新型解毒酶。

  此外,市场上还存在很多所谓的复合类吸附剂,如添加了百分之几的如丙酸钙、丙酸、山梨酸、苯甲酸等的防霉剂,或者酵母细胞壁、甘露寡糖等成分,这些产品看上去功能很多,吸引了很多人的眼球,但是大家可以想一想,在饲料中添加的千分之一的脱霉剂再稀释一百倍的话,这些成分还会起到多大的作用?另外通过我们生活中的事例也可以想象一下,如果一种产品什么功效都有的话,那么它的主要功效一定不会多么显著。究竟该如何选择呢?我觉得我们可以问自己三个问题:我们购买产品的目的是什么?我们要解决什么样的问题?这个产品的主要成分是什么?我们自然就清楚了。

  作者简介:
  张伟:毕业于扬州大学预防兽医专业,硕士学历,2009.7——2014.12就职于写国内某上市农牧企业,从事技术服务工作,2014.12至今,就职于北京奥特奇生物制品有限公司,从事技术销售工作。

  转自:猪成奇就微信公众号


中国畜牧人网站微信公众号
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