生物降解：去除霉菌毒素新方
来源：中国科学报 日期:2014-04-16
生物降解技术具有解毒效率高、特异性强、对饲料和环境没有污染等特点和优势。
或许很多人并不知道，动物生长发育性能下降和某些不可预期的中毒现象，可能是霉菌毒素惹的祸。
霉菌毒素广泛存在于谷物、粮食和饲料原料中。据联合国粮农组织估计，全世界谷物每年平均有25%受霉菌毒素污染，平均有2%的粮食由于霉变不能食用。
如何有效降解饲料及食品中的各种霉菌毒素，就成为饲料工业、畜牧业和食品工业亟待解决的科学难题。
在近日召开的2014中国氨基酸与饲料原料应用研讨会上，中国农业大学动物科技学院教授计成表示，物理和化学去除霉菌毒素的方法都存在应用缺陷。作为一种安全、高效、环保的解毒技术，生物降解法值得关注。
危害不容小觑
霉菌毒素是霉菌在生长过程中产生的有毒的次级代谢产物，其在地球上的存在年限甚至比人类还要悠久。虽然目前全球范围内还并未因霉菌毒素的积累而造成重大灾害，但它的存在对农业生产的危害却不容小觑。
去年6~12月间，奥特奇生物制品(中国)有限公司的研究人员就曾通过大量实验数据证明，霉菌毒素在玉米、小麦、大豆及全价饲料中都普遍存在。
该公司技术总监敖志刚向记者介绍，他们通过采集分析了来自东北地区、河南、河北、山东、安徽等11个主要粮食产区的254份样品，样品包括全价饲料、玉米、大豆、小麦、全混日粮等。最终检测发现，这些样品中57%含有6~8种霉菌毒素，其中最为普遍的就是烟曲霉毒素、呕吐毒素以及玉米赤霉烯酮。
不仅在中国，全球的农业生产也都受到霉菌毒素污染的影响。计成表示，以欧洲为例，虽然近年来呕吐毒素越来越少，但伴随着温度和潮湿度的增长，黄曲霉毒素的表现却越来越明显。
他同时指出，在近年来原料价格居高不下的背景下，养殖户大量使用DDGS(酒糟蛋白饲料)和麸皮也使得饲料中霉菌毒素含量成倍增长，饲料污染情况堪忧。
“霉菌毒素污染饲料后，动物采食会造成更可怕的污染，各种疾病威胁动物生命，给养殖户造成巨大损失。”计成说。
敖志刚也表示，霉菌毒素会影响动物的生产性能、繁殖性能和健康水平，造成动物免疫抑制，严重时还能造成死亡。而毒素残留在动物组织和产品中，通过食物链也能影响到人类食物的安全性，间接影响到人类健康。
生物降解备受关注
为了确保动物及人类的健康安全，有效降解霉菌毒素就成为业界关注的焦点。
不过，传统的物理、化学去除霉菌毒素的方法存在效果不稳定、营养成分损失大、影响饲料适口性且难以规模化生产等缺点。
比如活性炭法、硅酸盐法等物理吸附方法，其在吸附霉菌毒素的同时也吸附了大量的维生素和氨基酸，应用效果较差且添加量太大，占饲料空间太多，因而无法被广泛应用到实际生产中去。
在计成看来，霉菌毒素的毒性与其分子结构中相应的毒性基团有关。因此，只有将各类毒素分子结构中的毒性基团彻底破坏或消除掉，并使之生成无毒的代谢产物，才能从真正意义上解除毒素对动物和人的危害。
而生物降解技术通过微生物、植物及其代谢产生的酶与毒素作用，能够达到破坏毒性基团的效果，并且该技术还具有解毒效率高、特异性强、对饲料和环境没有污染等特点和优势，成为近年来业界关注的热点。
计成对记者称，他们的课题组通过大量研究，已成功得到一株高活性的枯草芽孢杆菌，有高达可降解80%黄曲霉毒素的活性。另外，他们还成功从动物肠道食糜中分离出能够高效降解玉米赤霉烯酮的菌株，目前正在研究其作用机理及其降解产物结构。
“从效果来看，生物降解技术可有效缓解霉菌毒素对动物肝脏的损害，提高动物生理机能，特别是在改善肉鸡生产性能方面具有明显的效果。”计成说。
诸多问题待解
不过，生物降解技术要想实现规模化应用，仍然面临许多待解的难题。
就目前来看，国内对霉菌毒素生物解毒的研究还主要侧重于对降解单一毒素菌株的筛选及解毒能力的研究，而对于筛选出高活性同时降解多种毒素的菌株研究却很少。
不仅如此，由于微生物的生物酶分离纯化过程复杂、酶作用条件苛刻，对霉菌毒素重组酶及其在实际生产应用的研究也很少。
在计成看来，筛选能高效去除多种霉菌毒素的微生物，并对其分泌的复合解毒酶进行分离纯化是成功控制霉菌毒素的关键。而寻找和筛选能降解霉菌毒素的细菌，对其所产胞外解毒酶进行特性研究及对解毒酶基因进行克隆和表达，也是霉菌毒素生物降解研究领域重要突破点和发展方向。
另外，他还建议，未来还需要考虑应用现代分子生物学方法及基因工程手段，将活性高的解毒酶基因进行克隆和高效表达，从而实现规模化生产。
而对于企业来讲，敖志刚认为霉菌毒素控制策略应集中在两点，第一，防止霉菌的生长和饲料霉变;第二，防止霉菌产生的霉菌毒素危害饲料质量和动物健康。
因此，他建议饲料企业在采购原料时就需要实时监测，以质论价，严格把控原料的水分、蛋白、霉粒、破碎粒、杂质、霉菌毒素等指标。另外，企业还需要积极寻找有竞争力的饲料替代原料，如小麦、大麦、高粱等。与此同时，在没有其他选择的情况下，也可以对有霉变风险的原料进行物理除杂及选择使用有效的霉菌毒素吸附剂。
