霉菌毒素是一种存在于饲料和饲料原料中的危害因素，是由霉菌所产生的毒性很强的次生代谢产物。正常情况下，饲料原料的采收以及饲料的加工、运输和贮存过程中均有霉菌毒素产生。霉菌毒素分布广泛，国内外的饲料及饲料原料均饱受霉菌毒素的侵扰。有研究对2021年来自欧洲国家近1 200份日粮与饲草样品进行霉菌毒素分析，发现多达98.5%的样品中至少检测到1种真菌毒素，86.1%的样品中检测到2种或2种以上的霉菌毒素，还有77%的样品中发现了新型霉菌毒素[1]。王国强等[2]在2019年对国内来自不同省份的321份饲料及饲料原料样品进行了毒力检测，发现高达91.36%的饲料及原料受到至少2种霉菌毒素污染。霉菌毒素严重危害动物健康，含有霉菌毒素的饲料被动物摄入后可导致其肝脏、肾脏等器官功能受损，降低动物自身免疫力，影响饲料转化率等[3]。此外，霉菌毒素还可在动物体内蓄积，进而影响畜产品品质。人类摄入含有霉菌毒素的畜产品时也会发生食物中毒等，严重威胁人类健康。因此，脱除饲料中的霉菌毒素尤为重要。文章就霉菌毒素的种类与危害及其脱毒技术的研究现状进行综述，以期为清除饲料中霉菌毒素并保障畜禽与人类的健康提供参考。1霉菌毒素种类及其危害截至目前，已知的霉菌毒素种类超过350种[4]，按菌属种类可分为曲霉属（Aspergillus）、镰刀菌属（Fusarium）、青霉属（Penicillium）。其中曲霉属主要包括黄曲霉毒素（aflatoxins，AFs）、赭曲霉毒素（ochratoxin）；镰刀菌属主要包括玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEA）、呕吐毒素（deoxynivalenol，DON）、伏马毒素（fumonisin）、T-2毒素（T-2 toxin）；青霉属主要包括展青霉素（patulin，Pat）、橘霉素（citrinin）。在饲料中较为常见且具有较大危害的是黄曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）、伏马菌毒素B1（fumonisin B1，FB1）、赭曲霉毒素、单端孢霉烯族毒素（trichothecenes，TRCs）以及ZEA[5]。1.1AFB1AFs的主要类型为B1、B2、G1、G2、M1和M2，其化学结构见图1[6]。XX.XXXX/j.issn.1672-9692.2022.10.018.F001图1黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1和M2的化学结构Fig.1Chemical structure of aflatoxins B1, B2, G1, G2, M1 and M2在上述化合物中，以AFB1和AFB2最常见。AFB1可在人类、奶牛、绵羊或山羊等哺乳动物摄入受污染的饲料后，从干草、青贮和谷物等各种饲料中经羟基化为AFM1，转移至其乳代谢物中[7]，进而对其哺育的后代或人造成危害。国际癌症研究机构（IARC）提出，AFB1是一类致癌物质，而AFM1被归为2B类致癌物质，可能对人类致癌。饲料中AFs污染可对动物的生产性能产生负面影响。摄入含有AFs的日粮后，奶牛出现乳脂含量降低、产奶量下降的趋势，羔羊采食量、平均日增重、饲料转化率均呈下降趋势。但也有研究表示，黄曲霉毒素不会影响奶牛的产量。如Sulzberger等[8]报道，100 µg/kg AFB1不会影响产奶量、采食量或饲料效率。Rodrigues等[9]指出，饲喂105.5 µg/kg的AFs（B1、B2、G1和G2的混合物）不会影响产奶性能、采食量或饲料效率。造成差异的原因可能是后者在试验时使用的是纯毒素。也有研究表明，霉菌毒素间存在协同作用，低剂量混合毒素的危害远高于高剂量的纯毒素[10]。1.2FB1伏马毒素是由不同多羟基醇和丙三羧酸组成的具有相似结构的双酯化合物，分子极性较强，可溶解于水或其他极性溶剂。伏马毒素包括FA1、FA2、FA3、FB1、FB2、FB3、FB4、FP1、FP2、FP3[11]。B族的毒性较强，其中，FB1是数量最多且毒性最大的毒素。有研究表明，人摄入被伏马毒素污染的食物会增加患食道癌的概率[12]。Yu等[13]研究发现，FB1可通过HDAC/PI3K/Akt信号通路促进人食管上皮细胞系（HEEC）细胞增殖并加速细胞迁移，进而引发人食管上皮细胞癌变。这一结果从分子水平上解释了伏马毒素的作用机制，并为伏马毒素的防控提供了新思路。马食入带有伏马毒素的草料可引起脑白质软化，并伴随嗜睡、厌食、抽搐等症状[14]。此外，伏马毒素对内脏器官如肝脏、肾脏等也具有较大毒害作用。其中，伏马毒素主要作用于肝脏，可诱发肝细胞坏死甚至引发肝癌等危害。分析其原因可能为肝脏与肾脏是动物体的主要解毒器官，而二者无法有效分解代谢伏马毒素，导致伏马毒素在肝脏与肾脏过度累积，诱发细胞癌变。1.3赭曲霉毒素赭曲霉毒素主要是曲霉属和青霉属真菌的代谢产物，分为A、B、C、D等4种，其中以赭曲霉毒素A（ochratoxin A，OTA）毒性最强，也是自然界中的主要天然污染物。OTA具有稳定的化学性质和良好的耐热性，在饲料加工过程中，其化学性质不易发生改变[15]。OTA是蓄积性化合物，被食入后易蓄积于动物的肝脏与肾脏，造成肝肿大、肾萎缩、坏死、变性等。李宣延等[16]研究发现，猪食入OTA后会出现组织水肿、站立不稳、弓背失调等症状；对病死猪进行剖检，发现其肾脏肥大，表面凹凸不平，肝脏肝细胞核膜增厚、结缔组织增生、肝细胞索排列紊乱。岳珂等[17]对OTA对肉鸡的毒性作用进行研究，结果发现，OTA主要对肉鸡的肠道、肝脏、肾脏及免疫器官具有较大毒性，而其致病机制主要是OTA进入肉鸡体内后，诱发各内脏组织产生氧化应激，引起抗氧化酶活性降低与脂质过氧化反应，从而导致机体损伤。1.4TRCsTRCs是一类主要由镰刀菌产生的有毒代谢产物，其中常见且危害较大的毒素有T-2毒素与DON，在小麦、大麦、燕麦和玉米等多种谷物中较为常见，可对动物和人类健康造成严重危害。早期研究认为，核糖体是该类霉菌毒素的作用靶点，产生核糖体应激反应，但后续研究发现，该类毒素可能存在其他毒作用靶点。Huang等[18]研究发现，TRCs能够引起线粒体特异的活性氧自由基（ROS）产生，并诱导线粒体膜电位降低以及线粒体通路依赖性的细胞凋亡，表明线粒体是该类真菌毒素的一个新的毒性作用分子靶点。TRCs也可引起线粒体功能障碍，如引起线粒体生物合成抑制和能量代谢降低等。有研究提出了针对拮抗TRCs毒性的相关策略：首先，以线粒体为靶点的抗氧化剂对三氯乙烯诱导的氧化应激和线粒体功能障碍具有良好的保护作用。其次，通过线粒体自噬消除受损线粒体有助于减轻线粒体氧化应激。1.5ZEAZEA主要由禾谷镰刀菌、轮生镰孢菌、黄色镰孢菌和木贼镰孢菌等镰孢菌产生，主要有α-ZOL、β-ZOL、ZAN、α-ZAL、β-ZAL等5种类型。ZEA结构与动物体雌激素具有相似结构，能够引发雌激素效应、发情期异常，产生早熟、发情周期紊乱、受胎率下降等危害。ZEA除造成上述生殖系统方面的危害外，对动物的肝脏也有所损伤。王萌等[19]研究发现，ZEA可使动物肝细胞肿大、坏死、脂肪变性等，严重损害肝脏的正常功能。分析其作用机制主要包括以下3点：（1）Nrf2是与细胞氧化应激相关的基本成分，ZEA对抗氧化通路Nrf2-Keap1/ARE中部分基因的表达具有抑制作用，导致细胞发生氧化应激损伤。（2）ZEA可增加促凋亡因子，并抑制抗细胞凋亡基因表达，进而导致肝脏细胞凋亡坏死。（3）ZEA可提高促炎因子分泌而诱发炎症。目前对ZEA危害的研究主要集中于生殖系统方面，仍缺乏对ZEA其他方面毒性的研究，关于ZEA对机体综合毒性的研究可能成为未来的方向。2脱毒技术研究现状2.1物理方法脱毒物理方法脱毒主要包括传统的日晒、清洗、浸泡、去皮、分拣等，还有较常见的高温灭活、辐射处理、有机吸附剂法与无机吸附剂法。其中，无机吸附剂法常使用蒙脱石、活性炭、沸石等，由于上述材料具有易获取、易操作、成本低等优点，导致无机吸附剂法成为最为常用的脱毒方法。但无机吸附剂法也存在无差别吸附营养物质、可能导致畜禽出现缺乏症等缺点，正逐渐被其他脱毒方法取代。有机吸附剂是目前的热点研究项目，主要是利用酵母细胞提取物——酵母细胞壁中的β-葡聚糖与甘露糖蛋白，二者均为高分子多糖，通过离子键、氢键以及疏水力对霉菌毒素产生吸附力。有机吸附剂具有对消化道中营养成分破坏较小、添加量较少等优点。此外，也可将有机吸附剂与无机吸附剂联合使用或制成复合吸附剂，对生产具有更大的帮助。2.1.1无机吸附剂王晓娟等[20]使用载铜处理对蒙脱石进行改性，测定蒙脱石改性前后对AFB1、ZEA和FB1的脱毒能力及解吸特性。结果表明，在相同条件下，载铜处理使蒙脱石对以上3种霉菌毒素的脱毒能力提高了5%~20%，对AFB1与FB1的脱除率均提高至95%以上，对ZEA的脱除效果也较为显著，脱除率从42%提高至62%。载铜处理也增强了蒙脱石与毒素分子的结合稳定性，使蒙脱石对3种毒素的解吸率降低了3%~6%。载铜处理增强了蒙脱石的阳离子交换能力，预计对其他毒素的脱除也有所提升，但对饲料中营养物质的吸附也有所提高，实际使用时可研究其添加的最佳配比以达到收益最大化。2.1.2有机吸附剂杨建荣等[21]在pH值3.0、温度37 ℃的情况下，向酵母细胞壁中添加T-2毒素，经体外吸附试验，表明酵母细胞壁在2 h时可有效吸附45.61%的T-2毒素；与蒙脱石相比，利用酵母细胞壁吸附霉菌毒素虽对畜禽危害较小，但吸附效果仍有待改善。实际生产中，可将无机吸附剂与有机吸附剂联合使用，效果明显大于二者单独使用的情况。周学光等[22]通过实验室模拟胃液，进行改性蒙脱石+酵母细胞壁（改蒙+酵）、蒙脱石+酯化葡甘露聚糖（蒙+脂葡）、蒙脱石+生物活性成分（蒙+活）等3组对AFB1、ZEA、FB1毒素的吸附力测试，结果发现，在添加不同质量浓度的霉菌毒素时，蒙+活组对AFB1的吸附率最高，为91%~98%，略高于其他两组；蒙+脂葡组对ZEA的吸附率最高且效果远超其余两组，为89%~95%；蒙+脂葡组对FB1的吸附率也最大，但效果与其余两组差别不大，为93%~98%。由此可见，将无机吸附剂与有机吸附剂联合的方式能够有效降解饲料中的霉菌毒素，加以改良在生产上将有较大应用前景。2.1.3辐射处理辐射处理是一种环保节能且安全可靠的新兴食品加工技术[23]，广泛应用于各项领域。目前，常用γ射线照射降解饲料及饲料原料中的霉菌毒素。γ射线具有能量高、穿透性强、无残留等优点，能够有效降解各种霉菌毒素。唐洪涛等[24]利用10 kGy剂量的γ射线处理OTA，发现其降解产生了3种无毒产物与1种弱毒产物，且降解效率超过90%。王锋[25]利用γ射线处理甲醇-水溶液中的AFB1，结果发现，在辐照剂量为6 kGy时可降解96.3%的AFB1。对25种辐解产物进行分析，发现辐照后AFB1的毒性降低了约70%。但在此试验中，水中的自由基发挥了重要作用，在含20 mg/kg的AFB1的花生粕中，经剂量为20 kGy的辐照后的降解率仅为14.4%。因此，在处理饲料原料中的AFB1时，以适量水作为递质可能会更高效脱除AFB1。2.2化学方法脱毒化学法脱毒主要是通过碱化、酸化、臭氧处理等方法破坏霉菌毒素的化学结构将其转化为无毒或弱毒产物。最常用的化学方法主要有氨气熏蒸与臭氧处理，还有其他方法如：有机酸处理、腐殖酸钠处理等，但鉴于其脱毒与使用效果等在实际生产中并不常用。化学法存在损失营养物质、处理成本高、易产生化学残留物等缺点，在实际生产中使用较少。2.2.1氨化铵盐和氨气均可通过改变黄曲霉毒素分子的化学结构生成无毒的AFD1等，进而有效降解饲料中的黄曲霉毒素。氨化作用虽然对黄曲霉毒素去除效果明显，但对其他霉菌毒素效果不明显。陈志娟等[26]通过单因素试验与二次回归正交试验确定了降解玉米中AFB1的最佳氨气熏蒸条件，即在玉米含水量为20%、氨气体积分数为7.05%、温度为37 ℃、氨熏时间为96 h时，可降解其中92%的AFB1。2.2.2臭氧化在常温常压下，臭氧是淡蓝色气体，具有强氧化性，常被用作强氧化剂。臭氧的反应分解产物为氧气，对环境友好，不会造成二次污染。利用臭氧脱除日粮中的霉菌毒素具有许多优点，如高效、清洁、方便、经济等，但若处理时间较长或臭氧浓度较高而残留于日粮中时，会对人与畜禽健康产生危害。且臭氧处理后的饲料营养品质与感官品质是否发生变化仍有待进一步研究。但总体来看，利用臭氧脱除霉菌毒素是一种较好的方式。刘玉兰等[27]利用臭氧熏蒸玉米胚来消除其中的霉菌毒素，发现在玉米胚水分质量分数在15%、熏蒸时间为1 h时，对AFB1、ZEA、DON的综合脱除效率最高，分别可达到66.61%、69.44%、90.96%。2.2.3植物提取物法脱毒植物提取物是指经植物加工或植物自身产生的有抗菌、抗氧化作用的物质，目前也有部分研究在利用植物提取物降解霉菌毒素。该方法对环境友好、无污染、效果良好，但鉴于植物提取的价格较高与使用方法较为复杂，实际生产中鲜有人使用此法。高玲玲[14]使用60 ℃的山苍子油熏蒸被伏马毒素污染的玉米，发现此方法可有效去除伏马毒素。周英焕等[28]利用植物精油的抗菌性与抗氧化性等研究不同植物精油降解ZEA的效果，结果发现，肉桂精油、棕榈精油和花梨木精油在作用时间为48 h、用量为9.5 mL/L时，分别可降解63.34%、69.31%、61.51%的ZEA。2.3生物方法脱毒生物法脱毒主要包括微生物降解与酶制剂降解两种，二者对霉菌毒素的解毒机制主要是通过将霉菌毒素作为微生物自身生化反应的底物与通过微生物产出的胞外酶，而将霉菌毒素转化为其他无毒、弱毒产物[29]。生物法脱毒主要是微生物降解与酶制剂降解两种，前者主要是通过将霉菌毒素作为微生物自身生化反应的底物而降解霉菌毒素；后者主要是通过微生物产出的胞外酶与霉菌毒素结合并将其转化为其他无毒、弱毒产物，从而达到降解目的。生物法具有低毒性、低污染、低残留，高效、特异性强、安全等优点，是目前霉菌毒素脱毒的热点研究方向。此外，由于微生物及其所产酶的特异性强，故一种微生物或一种酶一般只对应降解一种霉菌毒素，但饲料中所含的霉菌毒素一般是两种及两种以上，因而需要联合使用多种微生物或酶制剂。目前对多种微生物或酶制剂共存时的相互作用与影响的研究相对较少，因此，生物脱毒技术若要获得大规模推广与广泛应用，此方面研究必不可少，将成为未来微生物脱毒技术的研究趋势之一。目前，许多研究学者均在筛选可降解霉菌毒素的微生物，大量研究表明，许多微生物或其产物均能够有效降解霉菌毒素。但筛选时应注意尽量使用农业农村部允许使用在饲料中的益生菌或对饲料品质及畜禽无害的微生物，以免在后续生产中引发其他问题。2.3.1酶制剂降解2.3.1.1胞外酶降解法向雨珂等[30]从土壤中筛选出两株能高效降解T-2毒素的菌株，并通过16S r DNA序列的系统发育分析得出二者分别为氧化微杆菌（microbacterium oxydans）与暹罗芽孢杆菌（Bacillus siamensis），在30 ℃下培养48 h后，二者分别可通过胞外酶与胞内酶对T-2毒素达到92%与65%的降解效果。段锦等[31]以ZEA为唯一碳源，从发霉饲料和动物粪便等中分离出2株能够通过分泌胞外酶高效降解ZEA的菌株，分别为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），二者培养48 h对ZEA的降解率分别为71.3%与61.5%；动物试验表明，二者对ZEA引起的脏器中毒均具有一定治疗效果。伍常菁等[32]通过十字划线法与平板扩散法筛选到1株可强效降解伏马菌素并拮抗其产毒菌—串珠镰刀菌生长的菌株R3-7，经研究发现为枯草芽孢杆菌，该菌株在温度为37 ℃、pH值为7时，可有效降解91.28%的伏马毒素。该菌株能够在饲料青贮与发酵过程中对伏马毒素起到防治结合的效果，表明通过抑制产毒菌的生长防治霉菌毒素生成也是一个不错的策略。2.3.1.2多功能重组酶降解法重组酶技术是通过基因工程、蛋白质工程等将两个不同的霉菌毒素降解酶基因组合在一起表达，使所表达的酶产物能够同时降解两种霉菌毒素。该技术是近几年的新兴高端技术，可为未来多种霉菌毒素的同时降解提供一种新的解决方式，但目前该技术仍存在的问题是：重组酶表达的稳定性与重组酶对饲料及畜禽的后续影响研究较少。综上，重组酶技术是一项较为创新且应用前景广泛的高端技术，在未来可能成为一项新的研究热点。吴梓凤[33]通过连接肽（GGGGS）构建了玉米赤霉烯酮水解酶ZHD101.1与锰过氧化物酶Phc Mnp的融合酶ZPF1，且通过优化反应条件，使ZPF1能够同时降解约64%的AFB1与46%的ZEA。有研究利用聚合酶链反应（PCR），组合玉米赤霉烯酮水解酶（ZHD）和羧肽酶（CP）两个框架缺失的单基因，合成了重组融合酶（ZHDCP）。经试验表明，融合酶ZHDCP具有双降解功能（降解OTA和ZEA），可在pH值为7、温度35 ℃的条件下，2 h内将ZEA完全降解为无毒产物；在pH值7、温度30 ℃的条件下，30 min内降解100%的OTA。该融合酶对其他毒素的降解效果有待进一步研究，但此方法为霉菌毒素的生物降解提供了一种创新性的解决办法。2.3.2微生物降解大量研究表明，细菌与真菌均有可对霉菌毒素产生降解作用。王得慧等[34]通过利用酵母19-1降解固态发酵酒糟中所含的霉菌毒素时发现，在营养条件为硫酸铵0、水12 mL、硫酸镁0.015%、磷酸二氢钾0.05%、葡萄糖0时，酵母对霉菌毒素的综合降解效率最好，可降解77.8%的伏马菌素。杨阳等[35]使用黑曲霉FS10的不同组分（菌悬液、发酵液）探究其对AFB1的降解效果，结果发现，将体积分数为2%的菌悬液接种至含有AFB1的PDB培养基中（AFB1终质量浓度为1 mg/L）72 h后可有效降解98.65%的AFB1；吸取990 μL培养24 h的黑曲霉FS10发酵液置于EP管中，加入终质量浓度为100 mg/L AFB1标准储备液10 μL，培养24 h后，发现发酵液可降解60%左右的AFB1。3结论对于生物法脱毒，目前大量研究均停留在实验室层面，应用于实际生产的研究较少，且不同微生物之间的相互作用及其对畜禽肠道中的原生菌群的影响仍需进一步研究。未来希望能够通过多方面减少霉菌毒素的产生与多种降解技术间的相互配合，并结合基因工程、蛋白质工程等高新技术，研发更加安全、高效、无污染的脱毒方法，为畜牧业的长期发展提供保障。