反刍动物生产中霉菌毒素污染及祛除策略

朱荣华

摘要

在生产实践中，反刍动物可能会接触到复杂的霉菌毒素混合物，它们来自于收获前和收获后的粗饲料、青贮饲料和精料污染。奥特奇37+霉菌毒素数据分析显示，平均每个饲料样品检出7种霉菌毒素，单个样品污染霉菌毒素数量从0到18，有96.7%的样品存在两种及以上霉菌毒素的污染。

玉米、玉米青贮和TMR日粮中烟曲霉毒素类和单端孢霉烯族B类（呕吐毒素类）的检出率较高，均在97%以上，其次是玉米赤霉烯酮（87.61% - 93.24%），TMR日粮中的新兴霉菌毒素检出率较高（73.87%）。长期接触复杂的霉菌毒素混合物，会影响瘤胃微生物菌群稳定、造成氧化应激和免疫抑制等。

葡甘露聚糖（GMA）是专利酿酒酵母菌Saccharomyces cerevisiae 1026菌株的提取物，是一种有效的真菌毒素吸附剂。动物试验证明，GMA可以阻止与霉菌毒素暴露相关的代谢改变和免疫抑制，还可以减轻霉菌毒素造成的奶牛肝脏氧化应激反应和脂质代谢异常。GMA对动物霉菌毒素中毒症状的减轻可以有效地改善动物体况和生产性能。

奶牛饲料霉菌毒素污染情况

反刍动物的霉菌毒素中毒通常是由于暴露于多种霉菌毒素所致，这可能与收获前镰刀菌（Fusarium spp.）对谷物的侵染以及收获后青霉菌（Penicillium roqueforti, Penicillium carnosum等）和曲霉菌（Aspergillus spp.）对储存/青贮原料的污染有关。

镰刀菌是玉米上常见的病原菌，可在玉米不同生长阶段引起根腐、苗腐、茎腐、穗腐等多种病害，同时还会产生多种霉菌毒素，如呕吐毒素、玉米赤霉烯酮和烟曲霉毒素等。Pfordt, A等人（2020）在德国历时三年的田间研究发现，不同地区玉米镰刀菌种类的差异主要与不同年份的天气变化和不同地区的小气候有关。农业实践如耕作、谷物轮作等也会影响到玉米镰刀菌对其的侵染率，这些都会影响镰刀菌霉菌毒素的水平。

青霉菌是耐微氧且耐酸的，所以青霉菌也是青贮饲料中常见的菌群。青霉菌可能会产生赭曲霉毒素、橘霉素、娄地青霉素等，其污染水平与青贮品质密切相关。黄曲霉毒素含量较高的原因更多是收获后储存不利，高水分和温暖的温度有利于曲霉菌的快速生长。而且，黄曲霉产生黄曲霉毒素的种类与植物如玉米和花生有更复杂的相互作用（MO Moss，2002年）。

反刍日粮的复杂成分可能使其存在多种霉菌毒素污染。对于原料和反刍日粮，多数生产商能做到检测主要的2~6种霉菌毒素。但是谷物中实际存在的霉菌毒素数量众多且结构多样，同时由于毒素提取效率的不同以及来自复杂的饲料基质的干扰，阻碍了快速定量的准确性。37+™方法（NY/T 3803-2020）成功地解决了这些挑战，且已发展成为常规分析工具。这种新方法使用液相色谱串联质谱，同步绝对定量饲料中超过37种真菌毒素，让生产者可以看到一个较为全面和准确的霉菌毒素污染谱。

从奥特奇37+数据库可以看到在2018年至2021年中国检测的2454个饲料样品中，平均每个饲料样品检出7种霉菌毒素，单个样品污染霉菌毒素数量从0到18，主要集中在6、7、8种霉菌毒素，占总样品数的51.8%，有96.7%的样品存在两种及以上霉菌毒素的污染（图1）。

图1. 2018至2021年中国饲料样品多种霉菌毒素污染情况

表1列出了玉米、玉米青贮和TMR日粮中检出率最高的前七种（类）霉菌毒素。烟曲霉毒素类和单端孢霉烯族B类（呕吐毒素类）的检出率均在97%以上，其次是玉米赤霉烯酮，是这三种饲料中最常见的霉菌毒素。烟曲霉毒素类中，烟曲霉毒素B1的检出率最高（84%），其次为烟曲霉毒素B2（79%），然后是烟曲霉毒素B3（68%）。

三类样品中，玉米与TMR日粮的总黄曲霉毒素检出率较为接近，分别为17.38%和16.67%，但是TMR日粮污染均值（小于1 ppb）显著低于玉米（5.4 ppb）。玉米青贮中单端孢霉烯族B类和玉米赤霉烯酮的检出率虽然和玉米样品较为接近，但是其污染均值较高，两者分别达到了1342.5 ppb和263.7 ppb。所以玉米青贮中，需要重点监控这两种（类）霉菌毒素。

TMR日粮由于成分复杂，TMR日粮中的新兴霉菌毒素检出率较高（73.87%），均值为26.0 ppb，最大值达到770.0 ppb。所检的这类霉菌毒素包括恩镰孢菌素B/B1、恩镰孢菌素A/A1、和白僵菌素五种，其中，恩镰孢菌素的检出率最高，为50.82%。玉米副产物、小麦副产物、大麦、甜菜粕颗粒中新兴霉菌毒素污染高于其他原料。

表1. 2018至2021年中国玉米、玉米青贮和TMR样品多种霉菌毒素污染情况

Tran和Smith（2011）使用酸水解方法处理加拿大小麦样品后，呕吐毒素检出率平均增长了36.8%（7%~64%），玉米样品呕吐毒素检出率平均增长了35.5%（17%~70%）。这显示了饲料原料中有相当含量的呕吐毒素被生产者所忽略。在37+检测的六种单端孢霉烯族B类霉菌毒素中，检出率最高的是呕吐毒素、3-乙酰基呕吐毒素和15-乙酰基呕吐毒素。从图2可以看出， 3-乙酰基呕吐毒素和15乙酰基呕吐毒素在玉米样品中的检出率高于玉米青贮和TMR。玉米在经过青贮处理后，结合形式的呕吐毒素的比例显著下降了。

图2. 2018至2021年中国饲料样品单端孢霉烯族B类主要霉菌毒素检出率%

预防和祛除霉菌毒素污染的策略

瘤胃微生物群通常能够降解或使真菌毒素失活，从而保护反刍动物免受个别霉菌毒素的伤害，但长时间接触复杂的霉菌毒素混合物，包括青贮中存在的具有抗菌活性的真菌毒素（如棒曲霉素）和其他青霉毒素，可导致瘤胃微生物群受损，从而损害其解毒能力（Fink-Gremmels，2008；Keese等，2008）。

反刍动物受到霉菌毒素不利影响的程度由接触时间以及畜群的健康和生产状况决定，而不是由某一种霉菌毒素的绝对浓度决定。由此产生的霉菌毒素综合征是非特异性的，包括对瘤胃和肝功能的损害以及免疫抑制作用（Marczuk等，2012）。该综合征在许多方面与SARA（亚急性瘤胃酸中毒）相似，因为瘤胃功能不足也可能导致碳水化合物代谢受损和随后的酮症。肠道致病菌、细菌脂多糖（LPS）和其他细菌免疫原暴露的增加可能会导致与霉菌毒素多次暴露相关的促炎和免疫缺陷复合物。

葡甘露聚糖霉菌毒素吸附剂（GMA，霉可吸，奥特奇）是酿酒酵母菌sc1026菌株的产物，被认为是一种真菌毒素隔离剂（Korosteleva等人，2007,2009）。特别是，这种酵母细胞壁产物的β - D葡聚糖已被证明能够与玉米赤霉烯酮（ZEA）以及黄曲霉毒素B1、脱氧雪腐镰霉烯醇（DON）和赭曲霉毒素A形成不溶性复合物（Yiannikouris等，2004，2006）。除了这些体外实验，大量动物试验也验证了GMA的有效性。

Korosteleva等（2007，2009）研究表明，泌乳中期奶牛采食以呕吐毒素（3.6 ppm，DM）为主的天然污染霉菌毒素的TMR日粮，在试验第36天时，该处理奶牛血清IgA浓度显著降低。第42天时，奶牛血清尿素浓度、总蛋白和球蛋白水平显著升高，而白蛋白/球蛋白比率降低。随后对免疫性能进一步的研究证明了，在整个试验过程中，所有饲喂污染日粮的奶牛的中性粒细胞吞噬能力都受到抑制，血清钠浓度和渗透压水平都有所提高。日粮添加0.2%的GMA（霉可吸，奥特奇）可以阻止与霉菌毒素暴露相关的代谢改变和免疫抑制，从而防止或减轻这些影响。

在一项田间实验中，研究者从三个长期受到奶牛体况欠佳、产奶量下降影响的农场（高青霉菌毒素、曲霉菌毒素和玉米赤霉烯酮的污染）中随机挑选87头泌乳奶牛，给与50 g/天/头的GMA。三个农场均发现，在试验开始时奶牛存在肝脏氧化应激反应和脂质代谢异常。在日粮中添加GMA（霉可吸，奥特奇）持续8周后，这些生化指标均逐渐改善至正常水平，体况和产奶量均有所改善（Santos和Fink-Gremmels 2014）。

表2. 在日粮中添加GMA第0周和第8周对三个农场产奶量、牛奶成分的影响

另一项在300头奶牛长达五个月的研究中发现，相比对照组（M-），添加1,3，1,6 β-葡聚糖的（霉可吸，M+）0.4%处理组的奶牛的妊娠率显著提高了（42.95% vs 62.25%），同时变异度也降低了（21.1% vs 14.4%），这意味着处理组的奶牛之间差异更小，性能更稳定。这种增长甚至在换为对照日粮一段时间后仍然持续（Hulik和Zeman，2014）。

图3. 在日粮中添加GMA对奶牛妊娠率的影响

多种霉菌毒素污染是反刍动物生产中不可避免的挑战，GMA可以有效的改善霉菌毒素对动物体造成的氧化应激、代谢异常和免疫抑制等，从而改善动物的生产性能。

参考文献

Pfordt, A.; Ramos Romero, L.; Schiwek, S.; Karlovsky, P.; von Tiedemann, A. Impact of Environmental Conditions and Agronomic Practices on the Prevalence ofFusarium Species Associated with Ear- and Stalk Rot in Maize. Pathogens 2020, 9, 236.

Fink-Gremmels, J., 2008. The role of mycotoxins in the health and performance of dairy cows. Veterinary Journal 176: 84-92.

Keese, C., Meyer, U., Rehage, J., Spilke, J., Boguhn, J., Breves, G. and Dänicke, S., 2008. Ruminal fermentation patterns and parameters of the acid base metabolism in the urine as influenced by the proportion of concentrate in the ration of dairy cows with and without Fusarium toxin contaminated triticale. Archives of Animal Nutrition 62: 287-302.

Korosteleva, S.N., Smith, T.K. and Boermans, H.J., 2007. Effects of feedborne Fusarium mycotoxins on the performance, metabolism, and immunity of dairy cows. Journal of Dairy Science 90: 3867-3873.

Marczuk, J., Obremski, K., Lutnicki, K. and Gajecka, M., 2012. Zearalenone and deoxynivalenol mycotoxicosis in dairy cattle herds. Polish Journal of Veterinary Sciences 15: 365-372.

HULIK MICHAL, ZEMAN LADISLAV. 2014. Eff ects of Mycotoxin Sequestering Agents Added Into feed on Health, Reproduction and Milk Yield of Dairy Cattle. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 62(3): 495–500.