专题文章
真菌毒素风险管理与产酶微生物的成功应用
根据Biomin Holding 技术经理In
近年酶制剂已经被长期用作促进养分消化的因子，进而提高动物生产效率，降低畜牧业对环境的影响。现在对酶制剂有一种新的认识是产酶微生物可能会因其他目的而添加入动物饲料中，名义上是用于降解霉菌毒素，科学上称为生物转化。
虽然许多动物生产者会否定或低估了这样一个事实：谷物和动物饲料中存在霉菌毒素，实际上谷物中存在霉菌毒素的比没有霉菌毒素的谷物多。目前，寻找高质量无霉菌毒素的饲料原料已经成为越来越复杂的任务：全球变暖影响了谷物产量，粮食紧缺进而导致价格上涨，因此副产品常用于作为可替代原料。在2009年美国玉米中的霉菌毒素在世界范围内产生了重大影响。今年，澳大利亚因12月和1月份小麦受潮目前正在与霉菌毒素作斗争。还须知道的是日本海啸对该国作物的影响。这些只是无数例子中的三个，只是说明一个事实：霉菌毒素依然存在，所以我们最好考虑一下该如何管理控制这些霉菌毒素。
尽管不同国家之间差异很大，但霉菌毒素吸附剂正越来越多的被用于饲料配制。在动物日粮中毒素吸附剂的目标是吸附霉菌毒素，因而降低了它们对有机体的生物利用率，或换句话说以避免被动物吸收。在可吸附的霉菌毒素如黄曲霉毒素中，吸附剂在吸收霉菌毒素上是重要的控制制剂。
在其他广泛存在的霉菌毒素如玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、T-2毒素、烟曲霉毒素和赭曲霉素A上做什么？对于这些毒素，众所周知通过吸附剂吸收不是有效的解决方法，而且通常，有些吸附性物质由于非特异性地吸附了必须养分，其使用从而带来了更大的问题。这就是生物转化制剂之所以很重要的原因。生物转化是将霉菌毒素通过酶或微生物转化成低毒分子。这种降解发生在采食含霉菌毒素饲料的动物的胃肠道中。霉菌毒素生物转化领域的初始研究可追溯到40年前，但是，到目前为止，几乎没有微生物表现了降解霉菌毒素的能力，其中，被安全或以稳定的方式作为饲料添加剂使用的生物转化制剂更是微乎其微。
为了去除新月霉素（一个大的家族，有200多个结构类似的霉菌毒素，其中呕吐毒素（脱氧萎镰菌醇或DON）与T-2毒素是最知名的成员）的毒性，Biomin开发了Eubacterium BBSH 797并申请了专利。酶制剂（例如，环氧酶）在通过特异性破坏此组霉菌毒素中含有的环氧环上起重要作用（图1）。
几年前，非致病性酵母，T. mycotoxinivorans MTV 被分离出来，因其具有降解玉米赤霉烯酮和呕吐霉素A的能力而被描述并申请专利。为了去除玉米烯酮的负作用，破坏分子内的内酯环是非常关键的。而该反应又再次受酶调节（如酯化酶，图2）。这样做，与雌激素雌二醇类似的玉米赤霉烯酮消失，从而避免了削弱繁殖系统。在赭曲霉素A上，苯丙氨酸部分被切除生成了α赭曲霉素（图3），这比原来的分子毒性低很多。
调节这些反应的酶的生成是在动物的胃肠道内部发生，因此它们的产量和活性不能作为纯化酶制剂而量化。因为这个原因加上这些微生物可以用作饲料添加剂，发酵和稳定方法已经对微生物快速生长以及所得产品的高生物转化活性方面进行了优化。为了加强微生物在储藏期间以及胃肠道内部的稳定性，我们对微生物进行了包囊处理。总之，它们的活性不是简单的：不仅需要它们能快速将霉菌毒素降解成无毒或低毒的代谢物，而且还要在不同的pH值以及存在代谢物和养分的混合环境中保持活性。它们的无毒性必须得到保证，且作为冻干片应用的可能性是必须授权可实际应用于动物日粮中。
总之，合适的风险管理工具包括通过吸附物质去除霉菌毒素，常已知为吸附剂，最重要的是，通过产酶微生物的生物转化可以让有毒结构转化成无毒无害的代谢物。
2011年8月
