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霉菌毒素吸附剂和结合剂的特点
我们知道,霉菌毒素通常是以多种霉菌毒素复合、同时存在于动物配合饲料中的。对饲料中的多种霉菌毒素具有广泛结合能力的吸附剂将确保各种霉菌毒素的其中一部分失去其生物活性,因此,剩余的霉菌毒素将低于其发挥生物活性的阈值。另一方面,霉菌毒素吸附剂或结合剂的广泛结合能力同时还可降低霉菌毒素之间潜在的毒性协同作用。

特殊的饲料添加剂-霉菌毒素吸附剂或结合剂是预防和治疗动物霉菌毒素中毒症最常用的措施。霉菌毒素吸附剂可结合霉菌毒素,阻止它们被动物机体吸收。霉菌毒素吸附剂与霉菌毒素结合后双双随粪便排出动物体外。

霉菌毒素吸附剂在日粮中的有效添加水平完全取决于吸附剂的吸附能力和饲料的霉变程度。吸附能力强的霉菌毒素吸附剂添加量就低,不占用饲料配方空间,确保饲料的营养浓度。吸附能力低添加量大的吸附剂不但会改变日粮的质量规格,还会导致饲料的物理特性发生改变,因而不利于饲料的加工,如制粒时颗粒的形成。

霉菌毒素的结合可通过以下方式获得的:


  • 物理吸附
    • 相对弱的连接,包括范德华(van der Waals)互作和氢连接
  • 化学吸附
    • 化学吸附作用是一个很强的互作,包括离子或共价键连接
一个有效的霉菌毒素吸附剂或结合剂可预防或限制霉菌毒素被动物胃肠道吸收。同时,霉菌毒素吸附剂或结合剂应不含杂质,无异味。我们必须明白,并不是所有的霉菌毒素吸附剂或结合剂都是同等有效的。许多在市场上流通的类似产品可能不利于其他营养物质的利用,而宣称的使用效果只是根据体外试验的数据。

霉菌毒素吸附剂或结合剂分为两类:
  •  无机的结合剂
  •  有机的吸附剂
无机的霉菌毒素结合剂
无机的霉菌毒素结合剂通常是硅土类的聚合体,包括:
  • 沸石
  • 膨润土
  • 由精炼芥花籽油而来的漂白粘土
  • 水合硅铝酸钙钠(HSCAS
  • 硅藻土
  • 各种粘土

它们可归类为两类:页硅酸盐(Phyllosilicates)和网硅酸盐(Tectosilicates):

页硅酸盐:如膨润土,蒙脱土
  • 页硅酸盐的特点是四面体硅和八面体铝的交替层与蒙脱土的氧原子配位在一起
  • 同晶置换反应导致硅酸盐带净负电荷,无机离子的存在,如Na, Ca, Mg, K离子,可确保带负电荷
  • 应用范围:重金属的吸附剂,包被的悬浮稳定剂,铸造用沙和冲洗的黏结剂,制粒过程的粘合剂,饲料产品的干燥剂
网硅酸盐:如沸石
  • 为碱性和碱土金属离子的网硅铝酸盐,具有无限大的三维网眼结构
  • 同晶置换反应导致硅酸盐带净负电荷,无机离子的存在,如Na, Ca, Mg, K离子,可确保带负电荷
  • 应用范围:氨、重金属、放射性铯元素和霉菌毒素的吸附剂

这些无机的霉菌毒素结合剂通常价格低廉,容易得到和使用。传统的使用方法是将这些无机的结合剂产品与配合饲料混合(饲料厂)或与自配料混合(终端养殖场),使用成本很低,但需要很高的添加量。大多数结合剂或只能吸附特定的霉菌毒素,同时还结合饲料中的矿物元素和维生素,导致动物产生许多其他的健康问题;或因为添加量很高,导致使用成本昂贵。再者,这些无机的结合剂是无法进行生物降解的,因此,这类无机的霉菌毒素结合剂在日粮中的高添加量必然带来许多环境保护问题。

粘土中的有机酸含量非常低,粘土类霉菌毒素结合剂产品的使用量通常是2 kg/吨饲料。如此低的有机酸水平能抑制霉菌吗?回答当然是“不能”。实际上是弊大于利。
粘土中低水平的有机酸含量通常是不起任何作用的。即使有什么作用,如此低水平的有机酸也不足以杀死霉菌。然而,有机酸的存在改变了pH环境,对霉菌造成应激,导致霉菌产生更多的霉菌毒素(记住,霉菌毒素是霉菌产生的二级代谢产物,是由于霉菌遭受环境应激,如pH改变而造成的)。

有机的霉菌毒素吸附剂
有机的霉菌毒素吸附剂是以碳链为基础的聚合体,包括:

  • 纤维性植物来源的产品,如:
    • 燕麦皮
    • 麦麸
    • 苜蓿纤维
    • 酵母细胞壁提取物
    • 纤维素
    • 半纤维素
    • 果胶
这些有机的吸附剂均为可生物降解的产品,使用酵母细胞壁提取物作为霉菌毒素吸附剂的优势在于:使用量小,表面积大,同时不含任何有毒的污染物。

含有葡甘露聚糖的酵母产品作为饲料霉菌毒素吸附剂的功效已在世界各地对各种畜禽进行了研究和试验 [点击此查看体内研究结果]。法国国家农业研究所(INRA)的研究选用了4个酿酒酵母(Saccharomyes cerevisiae)菌种,这4个菌种的葡聚糖/甘露聚糖比例存在很大的差异。研究发现,不同的酵母菌种其吸附霉菌毒素的能力存在很大差异,吸附霉菌毒素的量与酵母中 ß-D-葡聚糖的含量呈强相关。 该发现证实了奥特奇早期的研究结果。奥特奇公司筛选的酵母菌种含有高水平的非可溶性的ß-D-葡聚糖,成为研发和生产含葡甘露聚糖酵母产品的首选(A. Yiannikouris等,2004)。先进的分子学技术为我们揭示了玉米赤霉烯酮和含葡甘露聚糖酵母产品之间相互作用的空间结构和分子位点。下列分子模型用以展示玉米赤霉烯酮霉菌毒素被葡甘露聚糖酵母的霉菌毒素吸附剂相互作用的位置。研究证明,氢键和范德华叠合的互作是霉菌毒素与含葡甘露聚糖酵母类霉菌毒素吸附剂产品之间主要的互作(图A)。


图 A Figure A

GCYP=含葡甘露聚糖酵母类霉菌毒素吸附剂产品

资料来源:A. Yiannikouris 等,2004; Biomacromolecules, 5:2176-2185


霉菌毒素吸附剂为被霉菌毒素污染的动物饲料提供了一个应对霉菌毒素挑战短期而有效的解决方案。而应对霉菌毒素挑战全面的解决方案应是一个在更优良分析技术与培育抗真菌作物基因改良相结合的基础上,通过加强质量控制,从食品和饲料链中排除霉菌毒素的长期目标。

如果你考虑在动物饲料中使用霉菌毒吸附剂,在选用吸附剂时需注意以下几点:
  • 需经体内动物试验和体外试验均证明有功效
  • 添加量低,而且有效果
  • 在较宽泛的pH环境中具有稳定性(这是非常必要的,吸附剂需要一直与霉菌毒素结合在一起穿过不同pH环境的整个消化道直至排出体外)
  • 对低浓度的霉菌毒素具有高的亲和力
  • 对高浓度的霉菌毒素具有高吸附能力
  • 在霉菌毒素被机体吸收进入血液循环之前可快速吸附霉菌毒素
综上所述,当你在考虑选用霉菌毒素吸附剂时,首先必须确认该产品在商业化动物饲养条件下证明是有效的,你才能对产品抱有信心。任何体外试验结果都必须有相应的动物饲养试验(体内试验)来支持,这是至关重要的。



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