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    飼料技術  
    如何有效處理并降低飼料原料中霉菌毒素的水平?
    作者: 時間:2021-07-15 10:06:22 閱讀:354 次

       每年都有大量的糧食作物遭受霉菌污染,并且大部分會流向飼料行業,如作為常規飼料原料的玉米和小麥。而一些加工副產品中的霉菌毒素更高,其中有些副產品也會輸出到飼料行業,如玉米酒精粕、雜粕、糟渣等經常被用作非常規原料。由此造成飼料中霉菌毒素超標。若動物采食霉菌污染的飼料,將對其生長、生產、繁殖性能和抗病能力都造成負面影響,嚴重的還會導致損傷甚至死亡。

      霉菌毒素的污染防控通常可以在三個層次進行。首先是作物種植階段,這也是較有效的防控階段,可以采取的措施包括選育和使用有霉菌抗性的品種,實施良好的田間管理措施等。其次,通過一系列物理、化學和生物手段進行預處理,但可能會增加費用,需根據市場具體情況綜合考慮。最后,可通過添加一些脫毒劑來避免對動物生產性能和健康的損害。

      對成品飼料中霉菌毒素水平影響較大的是能量飼料原料,如玉米和小麥。為降低霉菌毒素對動物的影響,專業人員一直在探索相對簡便的預處理方法。本文總結了當前有文獻報道的一些物理、化學和生物預處理方法,大多數主要在食品工業領域應用。這些方法出于成本考慮在飼料行業應用較少,但隨著原料價格可能超預期上漲,在可承受范圍內一些方法也有一定的借鑒意義,供同行參考。

      1 物理方法

      物理方法是降低飼料原料霉菌毒素污染的主要方法。其中過篩和去皮是使用較多且經濟有效的一種措施。此外,在食品加工領域,分選、浮選、干燥、水洗、浸泡,甚至輻照、等離子體等技術都有較好的效果。

      1.1 分選

      最初的谷物分選是基于離心力原理進行空氣浮選,之后光學分選被逐步建立起來,(Fraenkel 1962),并且一直沿用至今,較新型的谷物分選器可以實現每小時幾十噸的通量。

      谷物通過紫外光照射進行黃曲霉毒素分選也很常見,但干燥顆粒中的過氧化物酶沒有活性,因此熒光方法并不是很有效,會不可避免地產生假陽性和假陰性(Bothast 和 Hesseltine 1975)。

      通過光電分選可以高效去除含有麥角生物堿菌核的顆粒(Young 等. 1983; Miedaner 和 Geiger 2015)。目前對伏馬毒素也有一些正向報道,但總體上谷物分選可能無法有效降低伏馬毒素的污染水平(Pearson 等. 2004)。由于很多霉菌毒素在谷物中的積聚并不能產生任何可見的特征變化,這為光學分選的應用帶來很大的障礙。

      1.2 密度分離法

      利用物理性質差異可以對霉變籽實進行分離,尤其是利用密度差異進行浮選。任何霉菌都可以導致籽實破壞,因此浮選是一種廣譜手段。含麥角毒素的黑麥顆粒可以通過氯化鈉溶液浮選進行有效分離(Plante 和 Sutherland 1944)。去除水中漂浮的玉米顆粒可以使黃曲霉水平降低60%,同時也有22%的玉米被篩除(Huff 1980)。類似地,使用30%的蔗糖溶液浮選去除漂浮的玉米顆粒,可以減少87%的黃曲霉毒素污染,但也會篩除多達50%的玉米(Huff 1980)。而通過飽和氯化鈉溶液浮選,在去除玉米中74%總黃曲霉毒素的同時僅篩除3%的顆粒 (Huff 和 Hagler 1985)。水和30%蔗糖溶液浮選還可以使玉米和小麥中的嘔吐毒素分別降低53%和68%,玉米赤霉烯酮則被完全去除 (Huff 和Hagler 1985)。還有研究發現,飽和鹽水中浮選玉米可以減少86%的伏馬毒素,但同時也會篩除20%的玉米(Shetty 和 Bhat 1999)。

      1.3 過篩-清潔

      通過過篩可以去除嚴重發霉和破碎的籽實顆粒,以及一些灰塵和殘屑,從而顯著降低總的霉菌毒素污染水平。過篩去除小麥籽實的麥角生物堿已被用于很多糧食加工廠(Muthaiyan 2009)。同時有研究發現,過篩后完整玉米粒中的伏馬毒素水平比破碎玉米粒低10倍(Murphy 等. 1993)。通過3mm篩孔的顆粒通常占總過篩樣品的5%-20%, 而篩下物中伏馬毒素水平占到總樣品量的26%-69%(Sydenham 等. 1994)。去除破碎顆粒和小玉米籽實可以使嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮水平降低70%-80%(23.3mg DON/kg 和1.2mg ZEN/kg),但損失率高達69%(Trenholm 等. 1991),而大麥和小麥的過篩損失率較低,分別為34%和55%。過篩對降低T2和HT2毒素水平也比較有效(Schwake-Anduschus 等. 2010)。

      干法清潔谷物顆粒表面也可以減少霉菌及其毒素污染。例如,用聚丙烯毛刷在不損傷果皮的情況下拋光谷物顆粒表面可以使嘔吐毒素水平降低84%,黃曲霉毒素水平也相應減少約62%(Vidosavljevi′c, S.等,2018)。通過延長清潔時間或增大清潔力度都可以提高霉菌毒素的清除效率(Vidosavljevi′c, S.等,2018;Cˇolovic′, R.等2018),但由于處理效率低很少被采用。

      1.4 熱處理

      高溫熱處理也可以有效降低霉菌毒素污染(Bullerman, L.B.,2007)。膨化溫度超過150℃時可以顯著降低玉米中赤霉烯酮和伏馬毒素的水平,但是相同條件只能使黃曲霉毒素和嘔吐毒素水平適度降低(Kabak, B.,2009)。膨化溫度在160℃或以上同時添加葡萄糖,可以有效降低伏馬毒素的水平。例如在玉米碴膨化時加入10%的葡萄糖,伏馬毒素B1的濃度將下降75%-85%。但由于生產配合飼料會引入不同來源的霉菌毒素,從而改變或增加霉菌毒素污染的模式和水平。通過烘烤和膨化工藝,在溫度達到150℃及以上時,有助于降低每批配合飼料的毒素水平(Awad,W.A.,等2010;Jalili 等 2016;Vidosavljevi′c, S.等 2018)。

      1.5 水洗

      通過對籽實表面的清洗可以去除部分水溶性霉菌毒素。玉米赤霉烯酮幾乎不溶于水,但能很好地溶于堿性溶液。因此,碳酸鈉溶液經常被用于清洗谷物。用蒸餾水對大麥和玉米清洗3次可以使嘔吐毒素(DON)減少65%-69%,使玉米赤霉烯酮減少2%-61%。用1mol/L的碳酸鈉溶液則可以減少72%~75%的嘔吐毒素和80%~87%的玉米赤霉烯酮(Trenholm 等. 1992)。在另一個試驗中,僅簡單用水潤洗就可以將兩種毒素的水平減少44%。然后再將玉米浸泡于0.1mol/L的碳酸鈉溶液,則可以將嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮的濃度進一步降低35% (Rotter 等. 1995)。由于浸泡需24h,因此該技術也是一種化學處理方式。然而清洗和浮選的最大問題在于處理后都需要干燥才能入庫儲存。

      1.6 浸泡

      將玉米置于50℃、含有0.1%~0.2%二氧化硫的水溶液中浸泡36~50h可以加速胚芽分離和蛋白結構松散化。二氧化硫主要發揮還原劑的作用,幫助破壞蛋白中的二硫鍵,亞硫酸氫根還可以直接與黃曲霉毒素B1和G1反應。伏馬毒素在這個過程中會遷移到浸泡的液體中(Canela 等.1996)

      1.7 輻照

      通過陽光直射的方式能夠使谷物的黃曲霉毒素發生光降解,3h輻照可以將污染水平減少約40%,30h則可以減少75%(Herzallah 等. 2008)。并且太陽光照射的效果優于微波加熱10min(減少32%)或伽馬射線輻照25kGy(減少43%)。還有一些研究表明,伽馬射線輻照可以不同程度地降低黃曲霉毒素、赭曲霉毒素、嘔吐毒素、伏馬毒素和玉米赤霉烯酮等污染的水平(Ghanem 等. 2008,di Stefano 等. 2014,Visconti 等. 1996,Young 1986,Bretz 等. 2006,K?ppen 等. 2012)。

      1.8 冷等離子體

      Selcuk等(2008)用冷等離子體對谷物和豆科作物進行20min脫毒處理,結果發現對曲霉菌屬和青霉菌屬污染的去除率可達99.9%。

      1.9 吸附劑

      霉菌毒素吸附劑也是常用且目前效果確證的一種物理脫毒技術。

      2 化學處理法

      聯合使用化學和物理方法可以提高對霉菌毒素的處理效果。但在歐盟,化學處理法不允許被用于食品的脫毒和脫霉。

      2.1 酸處理

      強酸可以破壞黃曲霉毒素AFB1和AFG1的生物活性,并將其轉化成半縮醛形式AFB2a和 AFG2a(Ciegler and Peterson 1968; Dutton and Heathcote 1968)。用HCl (pH 2) 處理24h可以使AFB1的水平降低19%(Doyle 等. 1982)。Aiko 等 (2016) 用乙酸、檸檬酸和乳酸在烹調常規條件下處理黃曲霉毒素,發現乳酸效果較佳。如果不考慮脫毒的作用,使用羧酸可以抑制霉菌的生長,也可廣泛作為防腐劑來應用。

      2.2 堿處理

      氨化處理可使玉米中的黃曲霉毒素A降低75%以上(Burgos -Hernandez 等,2002),還可以完全降解玉米、小麥和大麥中的赭曲霉毒素(OTA)(Chelkowski 等. 1981)。高濃度的液氨也可以將天然污染玉米中的玉米赤霉烯酮水平降低64% (Bennett 等. 1980)。氨化還可以使小麥中的伏馬毒素B1降低 79% (Park 等. 1992)。然而該方法處理產生的一些產物可能仍然具有毒性,在確認安全性之前要慎用。

      2.3 氧化劑處理

      花生在75℃用臭氧處理10min可以使AFB1 和 AFG1的水平分別減少77%和80%(Proctor 等. 2004)。臭氧處理對其他毒素也有一定的作用,如嘔吐毒素(Young 1986, Young 等. 1986) 和念珠菌素(Zhang 和 Li 1994)。用電化學制備的高濃度臭氧(Rogers 等.1992)可以用于體外脫毒多種毒素,包括黃曲霉毒素、環匹阿尼酸、赭曲霉毒素、PAT、黑麥酮酸D和玉米赤霉烯酮(McKenzie 等. 1997)。

      過氧化氫可以降低玉米(Chakrabarti 1981)、花生粕 ( Sreenivasamurthy 等. 1967)和牛奶(Applebaum and Marth 1982)中的黃曲霉毒素濃度。過氧化氫水溶液處理還可以降低玉米赤霉烯酮的濃度和毒性 (Lasztity 等. 1977),處理效率取決于其濃度、溫度和處理時間(Abd Alla 1997)。Matsuura 等(1979) 發現玉米赤霉烯酮能夠被過硫酸銨氧化。Natarajan 等(1974)的研究還發現,次氯酸鈉的濃度和pH值對花生中黃曲霉毒素的影響程度遠大于處理溫度和時間。次氯酸鈉對黃曲霉毒素的降解能力與氫氧化鈉和氫氧化銨相當(Draughon 和 Childs 1982)。

      2.4 還原劑處理

      亞硫酸氫鈉可以顯著減少霉菌毒素的污染,主要是玉米中的黃曲霉毒素B1 (Doyle 等.1982) 。在80℃時,用NaHSO3溶液處理18h可以將玉米中嘔吐毒素(4.4 mg/kg)的水平降低85%(Young 等. 1987)。用10g/kg焦亞硫酸鈉處理飼料可以緩解嘔吐毒素導致的仔豬采食量下降 (D?nicke 等. 2005)。通過在飼料中添加亞硫酸氫鈉和焦亞硫酸鈉可以減少嘔吐毒素的污染水平。研究還發現,使用其他的含硫化學試劑處理也可以減少嘔吐毒素水平(Schwartz 等. 2013)。

      3 酶和微生物脫毒

      酶方法脫毒和物理化學方法脫毒的最大不同點在于具有很強的專一性(靶向性)。其中比較特殊的是漆酶和過氧化物酶,雖然它們可以作用于比較廣泛的毒素底物,但同時也可能導致食物中一些活性物質被破壞。

      目前食品上的研究還未發現酶制劑有過敏反應,因此不必有太多疑慮(Bindslev -Jensen 等. 2006)。但酶制劑和其他蛋白類似,在被添加到飼料中后也會在動物消化過程中變性和水解。

      注:本文所引用的數據基于相關特定實驗;實驗數據會因不同條件有所變化。所有數據不涉及相關產品有效率,也不對相關產品功效、安全性做出斷言或者保證,僅供參考。

      本文主要譯自:

      Petr Karlovsky等,Impact of food processing and detoxification treatments on mycotoxin contamination,Mycotoxin Res (2016) 32:179–205

      Radmilo Cˇ olovic′ 等,Decontamination of Mycotoxin-Contaminated Feedstuffs and Compound Feed,Toxins 2019, 11, 617


    (原文轉載自中國飼料行業信息網 如有侵權請聯系刪除)




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