霉菌素是一類由真菌所產(chǎn)生的分布廣泛的有毒中間代謝物,其中尤以黃曲霉毒素最為常見(jiàn),危害最大,具有最嚴(yán)重肝毒性的是黃曲霉毒素B1。解決黃曲霉毒素中毒問(wèn)題的許多物理、化學(xué)及生物學(xué)方法已在許多報(bào)道中提出,但大規(guī)模的實(shí)用而高效的方法尚未得到,近年來(lái)采用在日糧中添加無(wú)營(yíng)養(yǎng)活性的吸附劑以隔離毒素的方法,減少了胃腸道對(duì)毒素的吸收,避免了毒素的殘留。HSCAS(水合鋁硅酸鈉鈣)就是其中一種。
1.HSCAS 的理化特性及其作用機(jī)理
1.1 理化特性
HSCAS取自天然沸石,具有對(duì)黃曲霉毒素高吸附能力的鋁硅酸鹽。它是一種葉片狀結(jié)構(gòu),缺乏正電荷,故具有吸附正電荷及其陽(yáng)離子化合物的潛能。該葉片狀鋁硅酸鹽通過(guò)交聯(lián)的硅酸鹽四面體和交聯(lián)的鋁酸鹽八面體的薄片的相互壓縮而形成片層結(jié)構(gòu)。沸石是一種具有通道結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽,這些通道中充滿水和磷及堿性土壤等交換陰離子,在合成沸石中,該種結(jié)構(gòu)被稱為分子篩。當(dāng)這些通道允許水自由通過(guò)時(shí),鋁硅酸鹽的吸附特性得以增強(qiáng)。
1.2 作用機(jī)理
Phillips等(1987)認(rèn)為HSCAS是動(dòng)物胃腸道的一種鰲合劑,通過(guò)形成鰲合物而吸附毒素。與此同時(shí),Davidson等(1987)報(bào)道在黃曲霉毒素含量分別為20ug/kg和80 ug/kg的雞日糧中添加0.1%-0.5%的HSCAS,能夠降低黃曲霉毒素的生物利用率。他也認(rèn)為HSCAS通過(guò)吸附作用而降低黃曲霉毒素的生物學(xué)毒性。
通過(guò)放射性同位素對(duì)黃曲霉毒素進(jìn)行標(biāo)記,并進(jìn)行動(dòng)物體內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在被測(cè)的38種不同的吸附劑中(包括沸石、鋁石、礬士、片層硅酸鹽等)HSCAS具有最好的對(duì)黃曲霉毒素的吸附功能。研究認(rèn)為,這是由于它能夠同霉菌毒素形成最穩(wěn)定的復(fù)合物(它能吸附溶劑中霉素總量的80%以上)。這種復(fù)合物在水溶液中,當(dāng)pH值為2、7、10,溫度為25℃和37℃時(shí),表現(xiàn)最穩(wěn)定。鑒于此試驗(yàn),他們認(rèn)為這個(gè)吸附過(guò)程的潛在機(jī)制可能是分子間形成強(qiáng)化學(xué)鍵的化學(xué)吸附。此后,又有一種更為具體的作用機(jī)理被提出,即認(rèn)為黃曲霉毒素B-羰基體系和HSCAS的不協(xié)調(diào)界面點(diǎn)鋁離子形成穩(wěn)定復(fù)合物。
2.HSCAS在雞飼料中對(duì)抗黃曲霉毒素的應(yīng)用
2.1 降低黃曲霉毒素的生物毒性
Davidson等(1987)證明,飼料中添加0.5%HSCAS飼喂愛(ài)拔益佳(AA)(試驗(yàn)中黃曲霉毒素含量為20 ug/kg和80ug/kg),經(jīng)14天觀察發(fā)現(xiàn),黃曲霉素在雞肝和血液中的生物毒性降低。Araba和Wyatt(1991)發(fā)現(xiàn),當(dāng)向含5mg/kg濃度黃曲霉毒素的飼料中添加HSCAS飼喂雛雞時(shí),毒素毒性相對(duì)降低。
2.2 減弱雛雞生長(zhǎng)抑制
Phillips等(1990)發(fā)現(xiàn)飼喂0.5%的HSCAS給肉雞和來(lái)航雞可明顯減弱因飼喂含有黃曲霉毒素的日糧(含量7.5mg/kg)而引起的生長(zhǎng)抑制。Kubena等(1990)也從試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)相同結(jié)果。他在含有黃曲霉毒素含量(含量為7.5mg/kg)的飼料中添加0.5%的HSCAS飼喂雛雞,能夠減少黃曲霉毒素B1,引起的生長(zhǎng)抑制作用。
2.3 維持雛雞器官正常重量及血清蛋白濃度
Kubena等(1990)發(fā)現(xiàn)飼料中添加0.5%的HSCAS能夠減少黃曲霉毒素B2對(duì)雞增重的毒性作用。日糧中黃曲霉毒素含量為5mg/kg時(shí),添加0.5%HSCAS發(fā)現(xiàn),雛雞除囊組織外、肝、腎、肌胃等相應(yīng)重量都未受到影響。他們同時(shí)發(fā)現(xiàn)HSCAS能夠維持血清白蛋白和總蛋白濃度,從而對(duì)機(jī)體起保護(hù)作用。當(dāng)日糧中隨黃曲霉毒素含量不同添加相應(yīng)的HSCAS時(shí),血清GGT不會(huì)受到影響。
2.4 消除肝中類脂物的沉積
黃曲霉毒素脫毒處理,可引起血清中磷的增加,但同時(shí)也會(huì)引起雛雞肝中類脂物質(zhì)的沉積。Scheideler(1989)發(fā)現(xiàn)HSCAS能夠減少這種不良的沉積。后來(lái),他發(fā)現(xiàn)在雛雞體外試驗(yàn)中向2.5mg/kg濃度的黃曲霉毒素的飼料中添加1%的HSCAS就能發(fā)揮該作用,但僅添加HSCAS會(huì)引起骨骼灰質(zhì)增加和血清C1-濃度降低。
2.5 提高飼料轉(zhuǎn)化率
Doerr(1989)證實(shí),盡管只有添加量達(dá)到0.5%時(shí)才能使雛雞獲得完全保護(hù),但0.125%的微量HSCAS就能夠訍效保護(hù)雛雞免受飼料中2mg/kg濃度的黃曲霉毒素的危害,且添加HSCAS能使飼料轉(zhuǎn)化率提高。
另外,Kubena等(1993)分析了NovaSiltmH-SCAS-1 和其他兩種新結(jié)構(gòu)化和修飾的HSCAS化合物(既HSCAS-2和HSCAS-3),它們?cè)隗w內(nèi)都有增強(qiáng)了的結(jié)合黃曲霉毒素B1的能力。他們將這三種HSCAS化合物分別加入雛雞的不含有和各含2.5mg/kg和5.0mg/kg濃度黃曲霉毒素的飼料中,3周后發(fā)現(xiàn),雛雞肝、腎和胃的相對(duì)重量都受到這三種HSCAS化合物的保護(hù)。化合物HSCAS-2和HSCAS-3能夠有效保護(hù)機(jī)體避免總蛋白、白蛋白、膽固醇及天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性的變化。而HSCAS-1只對(duì)天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性變化起保護(hù)作用。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào),硅酸鹽不同類型吸附劑在保護(hù)機(jī)體對(duì)抗黃曲霉毒素方面作用效果不同,而且這樣看來(lái),能夠產(chǎn)生額外結(jié)合位點(diǎn)HSCAS-2和HSCAS-3比HSCAS-1更有效。
3.HSCAS和其他霉菌毒素
3.1 赭曲霉毒素A
Huff等(1992)通過(guò)3周試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),向污染有赭曲霉毒素A(2.0mg/kg日糧)的雛雞日糧中添加0.5%的HSCAS時(shí)赭曲霉毒素的毒性沒(méi)有多大影響,對(duì)同時(shí)含有黃曲霉毒素和赭曲霉毒素的日糧組毒性也無(wú)多大影響。
3.2 T-2 毒素
Kubena 等(1990)利用HSCAS對(duì)T-2毒素進(jìn)行吸附,他分別向含有(3.5mg/kg)和不含有黃曲霉毒素,但都含有T-2毒素(8mg/kg)的雛雞日糧中添加0.5%的HSCAS,飼喂3周后,發(fā)現(xiàn)毒素毒性明顯減少。但并不減少僅含有T-2毒素的飼料毒性。
3.3 蛇形菌素和脫氧瓜委鐮菌毒素
Kubena等(1993)在一個(gè)3周的試驗(yàn)中證明,0.5%的HSCAS幾乎能夠全部保護(hù)仔雞免受黃曲霉菌毒素(含量為3.5mg/kg)的影響;部分保護(hù)機(jī)體免受3.5mg/kg黃曲霉毒素和5.0mg/kg蛇表毒素(DAS)的影響,但對(duì)只含有DAS不含黃曲霉毒素的飼料無(wú)保護(hù)作用。
由以上試驗(yàn)可知,盡管HSCAS對(duì)防治黃曲霉毒素非常有效,但對(duì)其他霉菌毒素如蛇形菌素、脫氧瓜委鐮菌毒素及T-2毒素等作用則受到限制。
4.研究展望
利用吸附劑對(duì)抗霉菌毒素是一個(gè)全新的領(lǐng)域,它需要不斷進(jìn)行研究。對(duì)黃曲霉菌毒素的最初研究顯示出該領(lǐng)域的巨大希望,這不僅表現(xiàn)在研究最為廣泛的吸附劑HSCAS上,挷表現(xiàn)在其他天然鋁硅酸鹽、如蒙脫石和斑脫巖。HSCAS對(duì)動(dòng)物起保護(hù)作用的機(jī)制目前尚未完全弄清楚,主要的假定是吸附劑和毒素之間形成穩(wěn)定的復(fù)合物,而這種復(fù)合物不能通過(guò)腸吸收黃曲霉毒素的最大量吸收位點(diǎn)-魯米那屏障,因而這些毒素的生物毒性降低。用這種方式控制霉菌毒素的主要優(yōu)點(diǎn)在它能用于預(yù)防措施。
利用HSCAS或其他吸附劑復(fù)合物作為控制霉菌毒素的一種飼料添加劑需要更深入的研究。研究重點(diǎn)集中于這些物質(zhì)對(duì)集體必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如維生素和微量元素動(dòng)利用的長(zhǎng)期效應(yīng)。如果因它們的長(zhǎng)期添加而使動(dòng)物不能獲得足夠的必需營(yíng)養(yǎng),那這種方法勢(shì)必將對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生額外的影響,如降低生產(chǎn)性能等。若事實(shí)果真如此,當(dāng)動(dòng)物日糧中添加吸附劑時(shí)應(yīng)同時(shí)增加維生素和微量元素的供應(yīng)量。
雖然HSCAS在降低黃曲霉毒素毒性方面很有效,但我們對(duì)這種吸附劑的效應(yīng)仍不宜過(guò)于樂(lè)觀。這是由于它可能對(duì)引起動(dòng)物生產(chǎn)中其他嚴(yán)重問(wèn)題的霉菌毒素沒(méi)有效果。而只有當(dāng)HSCAS具有吸附大量不同的霉菌毒素的能力時(shí),利用吸附劑解決與動(dòng)物生產(chǎn)相關(guān)的霉菌毒素的問(wèn)題才可能被廣泛用于生產(chǎn)。盡管如此,目前人們對(duì)HSCAS仍持有很大興趣,研究將著眼于解決上述這些問(wèn)題,同時(shí)確定HSCAS作用機(jī)制及調(diào)節(jié),探索對(duì)抗黃曲霉毒素和其他毒素的新的吸附劑。