谷物与饲料原料的储存及饲料中的霉菌毒素

Page1of8谷物与饲料原料的储存及饲料中的霉菌毒素RobertD.Rowland博士，营养与饲料技术顾问诺伟司国际公司（北京）研发中心翻译校对引言：在美国，谷物贮存专家估计，谷物在储存过程中由昆虫和霉菌造成的损失可达￥40（$5）每公吨。一般而言，美国的谷物和饲料原料的储存条件良好，但是还是会有因昆虫和霉菌导致的经济损失。在高温高湿的储存状况下，每公吨损失可达￥160（$20）。本文中，我们将讨论谷物及原料在储存过程中因霉菌造成的损失。同时也要论述最危险的霉菌毒素及一些预防措施。谷物贮藏条件：2005年，堪萨斯州立大学的JoeHarner博士发表了十大谷物贮藏目录。现将其列出，作为饲料厂谷物和饲料原料储存的指导方针。每个谷物储存实验室和饲料厂都应制定特定有效的指导方针。1.确保设备内外都干净。每一个昆虫可能生存的地方必须清理干净。物理方法无法清理到的地方必须使用化学法清理。2.冷却谷物的推荐温度为：天气较热时30C，天气较凉时5C。3.关注空气中的水分，要记得换气扇不是用来干燥谷物，而是用来冷却谷物。水分含量较高的谷物在储存过程中会出现问题。4.调整收割及处理装置，以降低brokenkernels坏核和不需要的物质的数量。坏核越多意味着越多的表面区域将暴露，招致昆虫。设备、过度处理及非常干燥的谷物是坏核的3个主要成因。5.清理谷物是十分重要的。杂草类物质的含水量高于谷物并可能在贮藏区域累积，从而干扰谷物的通风和冷却。6.按照预定的检测时间对谷物贮藏的温度、湿度和气味进行监测。若谷物和室外气温高于10C，则需每两周对其进行一次检测。7.要注意观察，因为很多问题在早期都是可以得到解决的。气味是谷物变质的一个很好的判定依据，湿度是另一个好的指示指标。谷物变的粘质或房内屋顶有水滴都说明储存的谷物含有太多的水分。8.在鼓谷物贮藏设备附近工作时应最先安全。使用化学药品时要谨慎并遵照所有规则。为了保证安全，从谷物箱中取样时应至少有两人在场。9.注意：在任何人安全的进入一个封闭空间或谷物箱之前应强行通入空气30分钟。10.有一个销售计划，并且依照计划制定一个维持贮藏谷物质量的管理策略。在炎热的季节，可以对谷物进行必要的预热，防止谷物箱中由于温度的不同而发生的湿气转移。11.若检测到储存的谷物出现问题，应作出果断的决定。为了防止贮藏的谷物因热点而发生更严重的损坏，应及时对谷物进行通风冷却，或搅混和，或尽快用于饲料中。霉菌的特性：依照堪萨斯州立大学的Doyungan博士（2002），霉菌是由菌毛的不同颜色的复杂的真菌。霉菌长出分支的丝叫菌丝，大量菌丝积聚就是菌丝体。菌丝的生长允许霉菌移植于食物源（玉米仁）并从一个核仁至另一个核仁。菌丝体将核仁系在一起，产生霉菌毒素和酵素。霉菌通过微观无孢子生殖，霉菌菌落表现出孢子的颜色。霉菌可以利用许多种类的物质，对水分的要求低于其他微生物，生长需要氧气并能在很大的温度范围内生长。Page2of8谷物和饲料原料霉菌：霉菌根据生长所需水分的百分比，可分为田间霉菌和仓储型霉菌。田间霉菌在谷物收获之前就侵入种子，这时农作物还在田间生长。它们在贮存的谷物中能够生存，但当谷物水分低于20%时便无法生长（Doyungan,2002）。田间霉菌的主要种类包括链格孢属、镰孢菌属、分支孢子菌属、弯孢属和长蠕孢属。仓储型霉菌生长在相对湿度平衡在70-90%、水分含量不小于14%的谷物中。仓储型霉菌会使得储藏的谷物和饲料原料产生霉味、温度升高、核仁损坏和变质等。曲霉和Peniciullium是最常见的仓储型霉菌。多数霉菌毒素是由田间霉菌产生，但是仓库性霉菌在所储存的谷物和饲料原料水分大于14%时也可能产生霉菌毒素。霉菌生长所必需的因素：霉菌生长的四个主要因素有：1.食物来源。由于霉菌是有生命的，它们需要一定的营养来源和能量供给。谷物有着霉菌生长和繁殖所需的丰富的营养。2.水分。霉菌需要水分，但较其他微生物少。水分含量通常以相对湿度或水活度的形式来表达的。如果相对湿度大于谷物的水活度，谷物颗粒就会吸收水分，其水分含量就会增加。反过来也同样成立。总体而言，霉菌的生长会随着温度、湿度的升高而增长。3.温度。多数霉菌嗜常温，适宜在室温下生长。霉菌的最适生长温度是25~30C，但是有些霉菌在35C条件下生长良好，如曲霉菌属。一些霉菌嗜冷并能够在-5C下生长。少数霉菌嗜热。谷物在收获和运输过程中被仓储型霉菌的孢子污染。如果储藏过程中的温度和湿度满足霉菌的需求，霉菌就会生长并繁殖。在较高的储藏温度下，霉菌生长较快。温度升高10C，霉菌的生长率会加倍。霉菌生长的加速会增加酶的产生，但是高温会杀死霉菌是由于酶的变性。众所周知，饲料在90C条件下制粒，能够杀死霉菌，但是谷物和饲料原料中的霉菌毒素并没有因制粒而被破坏，且对家禽和动物依然有着较高的毒性。4.氧气。霉菌是专性需氧菌，它们需要氧气来respriration。霉菌能够在20%氧气条件下生长，在低氧状态下会停止生长或者死亡。将密闭的储藏空间抽真空，能够在谷物被破坏之前杀死昆虫和霉菌。然而密闭的空间对于饲料厂来说使用成本太高。霉菌毒素的特性：霉菌毒素是真菌次级代谢物。许多产生霉菌毒素的霉菌是谷物和饲料原料的天然污染物。霉菌毒素的生成与霉菌的生长密切相关。没有霉菌在田间或贮藏的谷物和饲料原料中的生长，霉菌毒素的产生就不会发生。霉菌能生长于田间的农作物上，在收获、运输及饲料厂的贮存过程中，若湿度条件适宜，霉菌也会生长于谷物和饲料原料中。若玉米中水分含量高于17%，且底物中含有氨基酸、脂肪酸和锌，温度在25C或更高时，黄曲霉会产生较多的黄曲霉毒素。许多镰孢菌属的霉菌毒素在田间（谷物收获前）产生。当霉菌毒素在谷物收获之前产生，它们便会和谷物一同储存、加工及参与饲料的生产。接着，霉菌毒素被饲喂于家禽和其它动物。我们都知道，玉米若生长在干旱的条件下，在收获时则会产生高水平的黄曲霉毒素和其它霉菌毒素。霉菌毒素的毒性：根据堪萨斯州立大学的Tim博士（2002），霉菌毒素对人类健康是一大危害。美国食品和药物管理局设定了人类食品中黄曲霉毒素的最高允许水平为，牛奶中0.5ppb，其它的食品中20ppb。谷物的粉尘含有霉菌毒素，这些粉尘会因饲料厂工人的吸入而对其健康造成危害。因此，工厂工人因戴一个防尘口罩防止吸入霉菌毒素灰尘。Page3of8黄曲霉毒素是谷物和饲料原料中最有名的霉菌毒素，因为其早在1961年就被发现并广泛研究。畜牧场和饲料厂对其它一些重要的霉菌毒素不太熟悉，如赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、T-2毒素和艳曲霉毒素。它们是造成畜牧场经济损失的黄曲霉毒素：黄曲霉毒素是由黄曲霉属和寄生曲霉属真菌产生。黄曲霉毒素通常存在于玉米、落花生和棉籽中。黄曲霉毒素中毒的临床症状是不同的。在家禽、猪和牛中，最先出现的肝细胞损伤和机能障碍。青年动物和种畜对黄曲霉毒素最为敏感。慢性症状包括肝细胞损伤、生长减缓、饲料效率下降、肾损伤、贫血、免疫系统损伤、蛋白质和脂肪代谢异常。在美国，黄曲霉毒素被认为是人类食品和动物饲料中不可避免的污染物，药品生产和质量管理也对其采取了相应的措施。美国食品与药物管理局已为人类食品和动物饲料中黄曲霉毒素的可接受水平制定了相关的指导方针（CAST,1989）。牛奶中，黄曲霉毒素最大允许量为0.5ppb。人类其它食品中黄曲霉毒素的最大允许量为20ppb。食品与药物管理局只允许少数例外，如作为饲料原料的棉籽粕，300ppb；成牛饲料中的玉米，300ppb；育肥猪饲料中的玉米，200ppb（CAST,1989）。减少玉米中黄曲霉毒素最好的方法是将原料过筛以清除粉尘和微粒。玉米过筛的粉尘和微粒只能用于成鸡、成猪和成肉牛的饲料中。筛下的谷物不能饲喂奶牛。饲料制粒并不能破坏黄曲霉毒素或谷物、饲料原料及饲料中任何的霉菌毒素。挤压谷物或completefeeds都不能破坏任何霉菌毒素。家禽饲料中的霉菌毒素会增加鸡的感染。黄曲霉毒素中毒时，鸡只的体温降低，遇到细菌感染时，难以通过以发烧反应进而杀灭细菌（Wyatt等，1975）。同时，黄曲霉毒素中毒后，肠道的消化酶活性降低，因此储存在体内的碳水化合物减少。脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）DON是一种单端孢霉烯类霉菌毒素，如呕吐霉素，由镰刀菌产生，在玉米、小麦以及大麦里常出现。家禽饲料含DON会导致生长期家禽胫骨发育不良（tibialdyschondroplasia，TD），蛋鸡产蛋量下降和繁殖障碍。饲料中DON含量为1ppm时会导致猪采食量下降，3ppm时会引起呕吐，5ppm时会产生拒食。猪繁殖性能也会受其影响，如：产仔数减少，仔猪体重降低。当天气炎热潮湿时，谷物的水分易超过20％，进而引起发霉产生DON；若水分含量低于20％，就不会产生DON。若猪饲料中含有DON，猪最明显的中毒特征是采食量下降。玉米或小麦中的DON可通过除杂或筛选以降低其含量。含有DON的谷物即使是经筛选后也不能用于猪饲料和奶牛饲料，但可用于肉鸡育肥期饲料。T-2毒素T-2是家禽饲养中影响最大的单端孢霉烯类毒素。谷物如玉米、大麦和小麦在田间生长发霉时，镰孢菌产生单端孢霉烯毒素。单端孢霉烯毒素的特性是对组织有刺激性。家禽的口腔溃疡，皮炎和肠道发炎是由单端孢霉烯引起的典型临床症状。家禽若不采食含单端孢霉烯的饲料，这些症状则不会出现，以上这些组织和免疫系统反应使家禽更易感染（Wyatt等，1972）。在家禽饲养中，单端孢霉烯会与黄曲霉毒素出现相同的中毒症状。这两种毒素都能抑制蛋白质的合成，从而降低生长期家禽的增重和和饲料转换率，蛋鸡和种鸡的产蛋率。在家禽中，T-2的亚临床症状是腹泻和因吸收不良引起的湿便。Page4of8减少单端孢霉烯类毒素（如T-2）最好的办法对粮食进行除杂和筛选。对粮仓进行筛选时，较碎的谷物颗粒和粉尘富含T-2。筛选过后的谷物仍不能用于家禽的生长初期、产蛋期和种用的家禽日粮中，只可用于肉鸡和猪的育成阶段或肉牛的育肥阶段。玉米赤霉烯酮玉米赤霉烯酮是禾谷镰刀产生的一种雌激素样霉菌毒素。高温和高湿是发霉和霉菌繁殖的必要条件。玉米赤霉烯酮对家禽无毒，但会导致猪的繁殖问题。临床症状为仔猪和后备母猪的假发情。母猪喂食玉米赤霉烯酮导致产仔数减少，仔猪体重降低，并可能造成母猪不育。玉米赤霉烯酮常见于玉米，小麦，大麦，燕麦和高粱中。当猪出现DON或玉米赤霉烯酮之一的中毒症状时，另一个毒素往往同时存在。降低两者的浓度的最好办法是清除或除杂。完成清除或除杂的谷物不能在猪饲料中使用。家禽不受玉米赤霉烯酮和DON的影响较少，可在肉鸡生长后期使用。赭曲霉毒素谷物的储存湿度高于20％，曲霉菌和青霉菌容易产生赭曲霉毒素。赭曲霉毒素A可能出现在玉米、小麦、大麦和燕麦里，造成在猪和家禽的肾脏损害。赭曲霉毒素比黄曲霉毒素或单端孢霉烯对家禽的毒害更大，其主要靶器官是肾脏。细胞水平上，赭曲霉毒素通过抑制苯丙氨酸-tRNA合成酶，干扰DNA，RNA和蛋白质合成。赭曲霉毒素通过影响肾脏的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（糖异生途径的关键酶）的基因编码，影响肾脏的糖代谢。肾脏病理症状为肾近曲小管上皮细胞损伤，渗透性利尿电解质的吸收减少和排泄水分增加。对肉鸡而言，赭曲霉毒素临床症状是生长性能降低，饲料转化率降低，饮水增加，粪便的湿度增加。同时，也可能出现肾脏肿胀、扩大、苍白和痛风。产蛋鸡饲喂赭曲霉毒素会导致肾脏尿酸结晶而引起痛风。防止谷物存储发霉最好的办法是是保持水分含量低于14％，并保持良好的室内通风。添加维生素C等抗氧化剂可能降低家禽饲料的赭曲霉毒素的毒性。伏马菌素伏马毒素是玉米、水稻、小麦、大麦、花生、棉花、高粱和甘蔗等在田间发霉时，几种镰刀菌产生的霉菌毒素。伏马菌素为神经毒素，对兔和马的毒性最大。对于马，伏马菌素浓度高时，会出现大脑的液态化。马神经系统中毒的症状包括：采食量减少、脚跛、口腔和面部麻痹及癫痫。伏马菌素也会导致猪的肺水肿。伏马菌素污染的谷物，可用于家禽，而不能饲喂马、兔和猪。美国兽医实验检测协会（1992）规定，伏马菌素的饲料安全最高剂量：马为5ppm，兔、猪和牛为10ppm，家禽