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如何有效處理並降低飼料原料中黴菌毒素的水平?

文章來源:安迪蘇 作者: 更新時間:2021-06-08

   每年都有大量的糧食作物遭受黴菌汙染,並且大部分會流向飼料行業,如作爲常規飼料原料的玉米和小麥。而一些加工副産品中的黴菌毒素更高,其中有些副産品也會輸出到飼料行業,如玉米酒精粕、雜粕、糟渣等經常被用作非常規原料。由此造成飼料中黴菌毒素超標。若動物采食黴菌汙染的飼料,將對其生長、生産、繁殖性能和抗病能力都造成負面影響,嚴重的還會導致損傷甚至死亡。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  霉菌毒素的污染防控通常可以在三个层次进行。首先是作物种植阶段,这也是较有效的防控阶段,可以采取的措施包括选育和使用有霉菌抗性的品种,实施良好的田间管理措施等。其次,通过一系列物理、化学和生物手段进行预处理,但可能会增加费用,需根据市場具体情况综合考虑。最后,可通过添加一些脱毒剂来避免对动物生产性能和健康的损害。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  對成品飼料中黴菌毒素水平影響較大的是能量飼料原料,如玉米和小麥。爲降低黴菌毒素對動物的影響,專業人員一直在探索相對簡便的預處理方法。本文總結了當前有文獻報道的一些物理、化學和生物預處理方法,大多數主要在食品工業領域應用。這些方法出于成本考慮在飼料行業應用較少,但隨著原料價格可能超預期上漲,在可承受範圍內一些方法也有一定的借鑒意義,供同行參考。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1 物理方法qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  物理方法是降低饲料原料霉菌毒素污染的主要方法。其中过筛和去皮是使用较多且经济有效的一种措施。此外,在食品加工领域,分选、浮选、干燥、水洗、浸泡,甚至辐照、等离子体等技術都有较好的效果。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

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  1.1 分选qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  最初的谷物分选是基于离心力原理进行空气浮选,之后光学分选被逐步建立起来,(Fraenkel 1962),并且一直沿用至今,较新型的谷物分选器可以实现每小时几十吨的通量。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  谷物通过紫外光照射进行黄曲霉毒素分选也很常见,但干燥颗粒中的过氧化物酶没有活性,因此荧光方法并不是很有效,会不可避免地产生假阳性和假阴性(Bothast 和 Hesseltine 1975)。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  通过光电分选可以高效去除含有麦角生物碱菌核的颗粒(Young 等. 1983; Miedaner 和 Geiger 2015)。目前对伏马毒素也有一些正向报道,但总体上谷物分选可能无法有效降低伏马毒素的污染水平(Pearson 等. 2004)。由于很多霉菌毒素在谷物中的积聚并不能产生任何可见的特征变化,这为光学分选的应用带来很大的障碍。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1.2 密度分离法qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  利用物理性质差异可以对霉变籽实进行分离,尤其是利用密度差异进行浮选。任何霉菌都可以导致籽实破坏,因此浮选是一种广谱手段。含麦角毒素的黑麦颗粒可以通过氯化钠溶液浮选进行有效分离(Plante 和 Sutherland 1944)。去除水中漂浮的玉米颗粒可以使黄曲霉水平降低60%,同时也有22%的玉米被筛除(Huff 1980)。类似地,使用30%的蔗糖溶液浮选去除漂浮的玉米颗粒,可以减少87%的黄曲霉毒素污染,但也会筛除多达50%的玉米(Huff 1980)。而通过饱和氯化钠溶液浮选,在去除玉米中74%总黄曲霉毒素的同时仅筛除3%的颗粒 (Huff 和 Hagler 1985)。水和30%蔗糖溶液浮选还可以使玉米和小麦中的呕吐毒素分别降低53%和68%,玉米赤霉烯酮则被完全去除 (Huff 和Hagler 1985)。还有研究发现,饱和盐水中浮选玉米可以减少86%的伏马毒素,但同时也会筛除20%的玉米(Shetty 和 Bhat 1999)。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1.3 过筛-清洁qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  通过过筛可以去除严重发霉和破碎的籽实颗粒,以及一些灰尘和残屑,从而显著降低总的霉菌毒素污染水平。过筛去除小麦籽实的麦角生物碱已被用于很多粮食加工厂(Muthaiyan 2009)。同时有研究发现,过筛后完整玉米粒中的伏马毒素水平比破碎玉米粒低10倍(Murphy 等. 1993)。通过3mm筛孔的颗粒通常占总过筛样品的5%-20%, 而筛下物中伏马毒素水平占到总样品量的26%-69%(Sydenham 等. 1994)。去除破碎颗粒和小玉米籽实可以使呕吐毒素和玉米赤霉烯酮水平降低70%-80%(23.3mg DON/kg 和1.2mg ZEN/kg),但损失率高达69%(Trenholm 等. 1991),而大麦和小麦的过筛损失率较低,分别为34%和55%。过筛对降低T2和HT2毒素水平也比较有效(Schwake-Anduschus 等. 2010)。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  干法清洁谷物颗粒表面也可以减少霉菌及其毒素污染。例如,用聚丙烯毛刷在不损伤果皮的情况下抛光谷物颗粒表面可以使呕吐毒素水平降低84%,黄曲霉毒素水平也相应减少约62%(Vidosavljevi´c, S.等,2018)。通过延长清洁时间或增大清洁力度都可以提高霉菌毒素的清除效率(Vidosavljevi´c, S.等,2018;Cˇolovic´, R.等2018),但由于处理效率低很少被采用。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1.4 热处理qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  高温热处理也可以有效降低霉菌毒素污染(Bullerman, L.B.,2007)。膨化温度超过150℃时可以显著降低玉米中赤霉烯酮和伏马毒素的水平,但是相同条件只能使黄曲霉毒素和呕吐毒素水平适度降低(Kabak, B.,2009)。膨化温度在160℃或以上同时添加葡萄糖,可以有效降低伏马毒素的水平。例如在玉米碴膨化时加入10%的葡萄糖,伏马毒素B1的浓度将下降75%-85%。但由于生产配合饲料会引入不同来源的霉菌毒素,从而改变或增加霉菌毒素污染的模式和水平。通过烘烤和膨化工艺,在温度达到150℃及以上时,有助于降低每批配合饲料的毒素水平(Awad,W.A.,等2010;Jalili 等 2016;Vidosavljevi´c, S.等 2018)。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1.5 水洗qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  通过对籽实表面的清洗可以去除部分水溶性霉菌毒素。玉米赤霉烯酮几乎不溶于水,但能很好地溶于碱性溶液。因此,碳酸钠溶液经常被用于清洗谷物。用蒸馏水对大麦和玉米清洗3次可以使呕吐毒素(DON)减少65%-69%,使玉米赤霉烯酮减少2%-61%。用1mol/L的碳酸钠溶液则可以减少72%~75%的呕吐毒素和80%~87%的玉米赤霉烯酮(Trenholm 等. 1992)。在另一个试验中,仅简单用水润洗就可以将两种毒素的水平减少44%。然后再将玉米浸泡于0.1mol/L的碳酸钠溶液,则可以将呕吐毒素和玉米赤霉烯酮的浓度进一步降低35% (Rotter 等. 1995)。由于浸泡需24h,因此该技術也是一种化学处理方式。然而清洗和浮选的最大问题在于处理后都需要干燥才能入库储存。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1.6 浸泡qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  将玉米置于50℃、含有0.1%~0.2%二氧化硫的水溶液中浸泡36~50h可以加速胚芽分离和蛋白结构松散化。二氧化硫主要发挥还原剂的作用,帮助破坏蛋白中的二硫键,亚硫酸氢根还可以直接與黄曲霉毒素B1和G1反应。伏马毒素在这个过程中会迁移到浸泡的液体中(Canela 等.1996)qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1.7 辐照qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  通过阳光直射的方式能够使谷物的黄曲霉毒素发生光降解,3h辐照可以将污染水平减少约40%,30h则可以减少75%(Herzallah 等. 2008)。并且太阳光照射的效果优于微波加热10min(减少32%)或伽马射线辐照25kGy(减少43%)。还有一些研究表明,伽马射线辐照可以不同程度地降低黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、呕吐毒素、伏马毒素和玉米赤霉烯酮等污染的水平(Ghanem 等. 2008,di Stefano 等. 2014,Visconti 等. 1996,Young 1986,Bretz 等. 2006,Köppen 等. 2012)。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1.8 冷等离子体qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  Selcuk等(2008)用冷等離子體對谷物和豆科作物進行20min脫毒處理,結果發現對曲黴菌屬和青黴菌屬汙染的去除率可達99.9%。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  1.9 吸附剂qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  霉菌毒素吸附剂也是常用且目前效果确证的一种物理脱毒技術。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  2 化学处理法qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  聯合使用化學和物理方法可以提高對黴菌毒素的處理效果。但在歐盟,化學處理法不允許被用于食品的脫毒和脫黴。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

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  2.1 酸处理qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  强酸可以破坏黄曲霉毒素AFB1和AFG1的生物活性,并将其转化成半缩醛形式AFB2a和 AFG2a(Ciegler and Peterson 1968; Dutton and Heathcote 1968)。用HCl (pH 2) 处理24h可以使AFB1的水平降低19%(Doyle 等. 1982)。Aiko 等 (2016) 用乙酸、柠檬酸和乳酸在烹调常规条件下处理黄曲霉毒素,发现乳酸效果较佳。如果不考虑脱毒的作用,使用羧酸可以抑制霉菌的生长,也可广泛作为防腐剂来应用。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  2.2 碱处理qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  氨化处理可使玉米中的黄曲霉毒素A降低75%以上(Burgos -Hernandez 等,2002),还可以完全降解玉米、小麦和大麦中的赭曲霉毒素(OTA)(Chelkowski 等. 1981)。高浓度的液氨也可以将天然污染玉米中的玉米赤霉烯酮水平降低64% (Bennett 等. 1980)。氨化还可以使小麦中的伏马毒素B1降低 79% (Park 等. 1992)。然而该方法处理产生的一些产物可能仍然具有毒性,在确认安全性之前要慎用。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  2.3 氧化剂处理qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  花生在75℃用臭氧处理10min可以使AFB1 和 AFG1的水平分别减少77%和80%(Proctor 等. 2004)。臭氧处理对其他毒素也有一定的作用,如呕吐毒素(Young 1986, Young 等. 1986) 和念珠菌素(Zhang 和 Li 1994)。用电化学制备的高浓度臭氧(Rogers 等.1992)可以用于体外脱毒多种毒素,包括黄曲霉毒素、环匹阿尼酸、赭曲霉毒素、PAT、黑麦酮酸D和玉米赤霉烯酮(McKenzie 等. 1997)。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  过氧化氢可以降低玉米(Chakrabarti 1981)、花生粕 ( Sreenivasamurthy 等. 1967)和牛奶(Applebaum and Marth 1982)中的黄曲霉毒素浓度。过氧化氢水溶液处理还可以降低玉米赤霉烯酮的浓度和毒性 (Lasztity 等. 1977),处理效率取决于其浓度、温度和处理时间(Abd Alla 1997)。Matsuura 等(1979) 发现玉米赤霉烯酮能够被过硫酸铵氧化。Natarajan 等(1974)的研究还发现,次氯酸钠的浓度和pH值对花生中黄曲霉毒素的影响程度远大于处理温度和时间。次氯酸钠对黄曲霉毒素的降解能力與氢氧化钠和氢氧化铵相当(Draughon 和 Childs 1982)。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  2.4 还原剂处理qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  亚硫酸氢钠可以显著减少霉菌毒素的污染,主要是玉米中的黄曲霉毒素B1 (Doyle 等.1982) 。在80℃时,用NaHSO3溶液处理18h可以将玉米中呕吐毒素(4.4 mg/kg)的水平降低85%(Young 等. 1987)。用10g/kg焦亚硫酸钠处理饲料可以缓解呕吐毒素导致的仔猪采食量下降 (Dänicke 等. 2005)。通过在饲料中添加亚硫酸氢钠和焦亚硫酸钠可以减少呕吐毒素的污染水平。研究还发现,使用其他的含硫化学试剂处理也可以减少呕吐毒素水平(Schwartz 等. 2013)。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  3 酶和微生物脱毒qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  酶方法脫毒和物理化學方法脫毒的最大不同點在于具有很強的專一性(靶向性)。其中比較特殊的是漆酶和過氧化物酶,雖然它們可以作用于比較廣泛的毒素底物,但同時也可能導致食物中一些活性物質被破壞。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  目前食品上的研究还未发现酶制劑有过敏反应,因此不必有太多疑虑(Bindslev -Jensen 等. 2006)。但酶制劑和其他蛋白类似,在被添加到饲料中后也会在动物消化过程中变性和水解。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  注:本文所引用的數據基于相關特定實驗;實驗數據會因不同條件有所變化。所有數據不涉及相關産品有效率,也不對相關産品功效、安全性做出斷言或者保證,僅供參考。qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  本文主要譯自:qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  Petr Karlovsky等,Impact of food processing and detoxification treatments on mycotoxin contamination,Mycotoxin Res (2016) 32:179–205qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  Radmilo Cˇ olovic´ 等,Decontamination of Mycotoxin-Contaminated Feedstuffs and Compound Feed,Toxins 2019, 11, 617qQU中國欧洲杯外围赛-立足飼料,服務畜牧

  
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