饲料原料污染与霉菌毒素之关系 吴继芳 一、 前言 台湾每年自国外进口大量饲料谷物, 以供应饲养禽禽所需。 从原产地、 装船、运输期间、 卸船、 进口后储存、 加工以及销售过程中, 极易遭受霉菌毒素污染。 此不但对畜禽生长构成威胁, 且因这些毒素可能残留于畜产品内而影响人类健康, 因而引起国人普遍的关注与重视。 饲料中霉菌毒素的含量多寡对畜禽生长性能与畜产品中残留量的影响, 可因畜禽之品种、 性别、 年龄、 饲料成分及其摄食霉菌毒素时间之长短而异。 霉菌毒素 (Mycotoxins)是霉菌(Fungi) 所产生的代谢物质, 它能使人体、 动物、 植物或微生物引起自然性的、 有毒害性的、 生物学上的改变。 该毒素可存于霉菌的孢子或叶状体内, 也可以被分泌到霉菌所赖以生长的基质中。 如果这些基质是农作物、 饲料、 种子、 谷粒或食品, 那么家畜禽或动物食用这些基质后, 将会有临床症状或潜伏性的非临床状况发生。 以下就各种饲料原料或混合饲料中常被霉菌或霉菌毒素污染后对猪只生长或繁殖性能影响。并针对控制霉菌生长因素以及如何应用被霉菌毒素污染之饲料原料加以说明与讨论。 二、 霉菌(Fungi) 各种植物和动物为许多霉菌最佳的宿主。 霉菌孢子主要是藉著水分、 空气和田间农作物或储存谷物接触而蔓延。 影响饲料谷物中霉菌猖阙之主要因素为湿度、 温度和有效的氧气。其他的因素如昆虫群之多寡、 谷物本身的情况有关。 一般而论, 家畜摄食含有霉菌的饲料原料是不会有毒的。 大部分被霉菌污染的谷物亦是不会有毒的。 因为霉菌分泌毒素的属 (种类)必须和无分泌毒素的属(种类) 竟争生长; 只有一少部分霉菌属(种类) 产生毒素; 而适合霉菌生长环境条件与适合产生毒素条件是不相同的。 霉菌猖阙降低谷物品质, 但家畜摄食被霉菌污染的谷物, 大部分的问题是霉菌所产生霉素毒素之摄取而造成。 三、 霉菌毒素(Mycotoxins) 霉菌毒素当条件适合它们的成长, 藉着霉菌在谷物或饲料原料上产生毒素。 对养猪产业经营上具有重要影响的霉菌为曲菌属 (Aspergillus)、青霉菌属(Penicillum)、麦角菌属 (Claviceps)和梭霉菌属(Fusarium)。 而这些霉菌产生下列霉菌毒素: 黄曲毒素(Aflafoxins)、 赤曲毒素 (Ochratoxins)、 麦角毒素 (Ergots)、 新月毒素 (Trichothecenes) 和 Resorcylic acidlactones(表1)。 表 1.饲料原料中对猪只饲养成绩有损害之常见霉菌毒素 饲料原料 玉米、 小麦 米粒、 大麦 燕麦、 裸麦 乳液 血粉 贮存中玉米 小麦、 大麦 裸麦、 小麦 大麦 玉米 小麦、 大麦 混合饲料 霉菌 属/种类 曲菌属(Aspergillus) 黄曲菌(flavus) 寄生曲菌(parasiticus) Nomius 霉菌毒素 科/毒素 黄曲毒素(Aflafoxins) B1,B2 G1,G2 M1,M2 褐黄曲菌(Ochraceus) 青霉菌属(Penicillium) Viridicatum 赤曲毒素(Ochratoxin) 赤曲毒素A(Ochratoxin A) 赤曲毒素 柠檬曲毒素(Citrinin) 麦角毒素(Ergot) 新月毒素(Trichothecenes) Deoxynivalenol Diacetoxyscirpenol 麦角菌属(Claviceps) 麦角菌(purpurea) 梭曲菌属(Fusarium) graminearum Diacetylnivalenol Nivalenol T-2 Toxin Resorcylic acid lactones Zearalenone Funonisin B1,B2 Moniluforme (一) 黄曲毒素(Aflatoxins) 黄曲毒素由黄曲菌(Aspergilus flavus) 所产生的物质代谢, 这种霉菌在较低水分 15-17%时萌芽, 若被污染和生长则需要较高水分。 谷物在水分 22~26%和湿度 27.7~32.2C 则产生黄曲毒素。 当昼夜温度维持恒定高温为理想生长条件, 但温度高于 35C 时刚生长剧降。 虽然黄曲菌在美国东南部各州盛行, 分加别天 1978、 1983、 1988 及 1991 年, 在中西部的印州和伊州, 遭受黄曲毒素污染之干旱玉米散布田野间。 黄曲毒素污染谷物视猪只年龄、 健康及毒素在饲料中浓度而定。 症候发生之浓度以 ppb 表示之。 黄曲毒素抑制免疫系统, 因此使得猪只容易患细菌、 病毒或寄生的疾病。 黄曲毒素 B1 为研究最广泛之霉菌毒素。 仔猪对黄曲毒素最敏感, 但随着猪只年龄而降低感染率。 在 20~200ppb 低浓度时, 黄曲毒素减少饲料摄食量, 结果造成降低生长速率与免疫。 黄曲毒素负面效应可以藉着改变饲粮中主要的营养分而减轻。 例如一种 18%粗蛋白质并含有 182PPb 黄曲霉素饲粮饲喂猪只, 则发现有减轻平均只日增重现象。 若饲粮中添加 0.25%合成离胺酸,亦获得同样的结果。 饲粮中添加 5%脂肪可以预防饲料摄食量减少, 但无法改善生长情形。 高浓度(1000~5000ppb) 黄曲毒素会生成包括死亡之急性临床反应。 曾经在饲喂含黄曲毒素饲粮之母猪乳汁中发现一种黄曲毒素代谢产物 M1。 母猪摄食含有 500~750ppb黄曲毒素饲粮, 其哺乳仔猪会增加死亡率和生长缓慢。 即使有离乳后不再饲喂含黄曲毒素饲粮, 仔猪生长受阻, 饲养成绩降低一直至上市体重。 (二) 赤曲毒素(Ochratoxin) 赤曲毒素 A 由 Aspergillus ochraceus 和 Penicillium viridicatum 相关的霉菌毒素所产生。 赤曲毒素 A 被发现于生长美国东南岸一种饲料原料之变种上。 在饲料中赤曲毒素浓度大于 5~10ppm 则造成肾藏功能伤害、 尿中有血、 肠炎、 淋巴节坏死、 及脂肪肝改变之病变。 赤曲毒素曾被发现在小麦、 大麦、 燕麦、 玉米、 干豆及花生中。 (三) 麦角毒素(Ergot) 由麦角菌(Claviceps Purpurea) 侵害裸麦、 小麦、 大麦等谷物而产生生物碱毒素称为麦角毒素。 麦角毒素在各种家畜中会减少增重、 降低繁殖效率及助长缺乳。 麦角毒素症候包括晕倒症、 痉挛、 暂时性后躯麻痹及双肢、 耳朵和尾部失血, 导致坏疽, 甚至于丧失肢体。 母猪饲喂饲粮中含有 0.5~1.0%麦角毒素导致缺乳和分娩较少与较小活仔猪。饲粮中含有 1%麦角毒素则降低猪只生长。 较高的浓度则造成饲料浪费与缓慢的生长。麦角毒素呈现在裸麦头部、 大麦和小麦中。 谷物被麦角毒素污染时, 应分开贮存而不可以饲喂仔猪与种猪。 饲喂生长一肥育饲粮中麦角毒素污染的谷物不能超过 10~20%。 (四)新月毒素(Trichothecends) Deoxynivalenol 由 Fusarium graminearum 产生的霉菌毒素。 简称为 DON, 拒食因子或呕吐毒素。 常发生在玉米, 亦会发生于小麦和大麦中。 当阴冷潮湿的天气, 霉菌成长于玉米生须之后。 玉米被梭霉菌污染之肉眼症候包括一种由白色转为深红色霉菌在玉米穗尖端开始发展一到基部。 肉眼所见霉菌颜色变化与产生毒素含量没有直接的关系, 仅视为一种潜在的指标。 呕吐毒素在美国中西部上游和加拿大略省和魁斗克省最盛行。 这些地区生长季节短, 当玉米生须之后第一个月之天气阴冷、 潮湿。 梭霉菌 graminearum 同时产生 DON 和 zearalenone 两 种毒素, 被污染饲料原料可能包含此两种霉菌毒素。 在猪 只方面, 呕吐毒素含量高于 1ppm 则造成饲料摄食量降低结果使得猪只增重速率变差。饲粮中呕吐毒素浓度增加高于 5ppm 时, 则严重抑制饲料摄食量。 在 10ppm 时刚拒食而造成失重。 若浓度接近 20ppm 时, 呕吐现象大约在摄食后 15 分钟内被发现。 如果含高浓度呕吐毒素之饲料被 未污染饲料的取代, 刚猪只饲料摄食马上恢复。 呕吐毒素无呈现其他肉眼病变。 (五) Resorcylic acid lactones 在饲料原料中所产生霉菌毒素, 唯有 zearalenone 或 F-2毒素影响繁殖性能最重要。因为它具有类固醇。 F-2 毒素亦由 Fusarium graminearum 所产生的毒素。 小麦发生斑点病与玉米穗发生腐朽。 F-2 毒素污染发生通常在贮存期间高于田间。 就所有家畜种类与成熟阶段而论, 以发身前之女猪对 F-2 毒素最敏感。 摄食 F-2 毒素之后性未成熟的女猪生殖系统呈现肉眼与组织学上改变。 肉眼上改变包括外阴红肿、 子宫变大与重量增加、乳房肿胀, 甚至于直肠与阴道脱出。 虽然 F-2 毒素污染对发身前之女猪在肉眼和组织上有明显的特征, 但对成熟经产母猪这种动情素过多症之影响则不清楚。 摄食饲粮中含有10ppmF-2 毒素对女猪性成熟开始则有不同的效应。 然而, 许多研究报告显示 F-2 毒素对发情特征影响并非永久性的, 只要停饲一周含有 F-2 饲粮, 女猪可以继续进入配种群而不会降低繁殖性能。 周期性女猪或经产母猪, F-2 毒素造成多元化繁殖机能异常。 从离乳至再配种继续饲喂含 20~100ppmF-2 毒素饲粮, 则产生持续性以发情、 假怀孕, 最后导致不妊娠。 当周期性女猪在发情第 6~10 天或第 11~15 天饲喂 20mgF-2 毒素或饲料中添加 2mg 安息香酸动情素, 其配种间距会延长。 只要 F-2 毒素从饲粮中除去, 通常这些女猪在 30 天之内恢复发情、 再配种以及生产正常的窝仔猪。 许多研究指出, 被梭霉菌污染饲料原料造成死产、 出生死亡、 木乃伊、 外八字腿仔猪、 流产、 不正常再发情以及其他的异常现象。 怀孕母猪饲喂含有低浓度 F-2 毒素(3.6~4.3ppm) 饲粮从配种至怀孕80 天, 胚胎发育是不受影响的。 从配种后第 2 天至 15 天, 女猪摄食高剂量 F-2 毒素(60~90ppm) 饲粮, 则完全停止胚胎的发育。 F-2 毒素对胚胎发育不利之危害期为配种后 7~10 天。 当种用女猪摄食 F-2 毒素饲粮在怀孕早期由于胚的损失, 不但繁殖效率降低, 而且这些母猪需要数月才能再发情而成功地配上。 哺乳母猪对高浓度 F-2 毒素亦会受影响。 在离乳前两周和离乳后 63 天母猪饲喂 50~10ppmF-2 毒素饲粮, 母猪会呈现持续性发情。 哺乳期最后 14 天母猪饲喂 10ppmF-2 毒素饲粮, 从离乳至再发还必须配种间距则呈现延后的现象, 然而第一次离乳后发情将无不良的影响。 从怀孕期至哺乳期饲喂低浓度 F-2 毒素(2.1~4.8ppm)饲粮, 离乳后再配种将不受影响。 至于 F-2 毒素中毒对公猪性发育的影响曾被一些研究报告加以评估。 摄食饲粮中含 60ppmF-2 毒素持续八周, 对成熟公猪性欲或精液品质特牲无所改变。 同样地, 成熟公猪摄食饲料含 200ppmF-2 毒素饲粮与摄食正常饲粮比较时具有正常性欲评分与精虫浓度。 从 14~18 周龄尚未发身公猪摄食 40ppmF-2 毒素饲粮, 其性欲评分比对照组较低。 这种性欲降低与血中睾固酮浓度降低有关, 而雄性内泌素负责性欲。 饲喂低浓度 F-2 毒素(9ppm) ,则不影响公猪性行为。 (六) Fumonisin Fumonisin 为最近被养猪产业认为属于霉菌毒素。由 Fusarium moniliforme 所产生之毒素。 急性肺水肿视为 fumonisin 中毒症的症兆。 报告中指出所有年龄猪只皆会受影响。 死亡率为 10~40%。 目前可提供参考资料有限。 四、 霉菌生长之控制 温度与湿度为两个主要的环境因素与霉菌生长有关。 任何时间湿度超过 62%, 温度超过 26.7C 且谷物水分含量超过 14~15%, 霉菌则有大好的机会生长。 唯一除外, F-2 毒素则在低于 21.1C 凉温度与潮湿条件下产生。 不管其他的因素, 贮存时控制霉菌生长的 关键点是谷物水分会含量。 干燥后谷物贮存时保持干燥且水分低于 14%, 将不可能使霉菌生长而产生霉菌毒素。 饲料粉碎是霉菌生长理想来源。 特别在高湿、 高温炎热期间,粉碎后饲料原料迅速地将它用掉。 饲料贮存桶应常保持清洁, 预防饲料原料的架桥而形成的[热点]。 霉菌抑制剂如丙酸, 可有效的抑制贮存中谷物霉菌生长。 然而, 养猪生产都必须注意使用霉菌抑制剂无法抑制玉米中已存有之霉菌毒素, 仅预防未来霉菌的生长。 五、 如何应用被霉菌毒素污染之饲料原料 去除污染(Decontamination) 业者常面临寻找途径应用被污染饲料原料。 去除污染玉米毒素之研究焦点包括萃取法、 酸或碱处理法、 物理分离法或加热处理法。 1、 用 148.9C 温度烘烤谷物显示可减少 50~60%黄曲毒素含量, 但谷物中某些氨基酸会遭受破坏。 2、 用氨气处理谷物中黄曲毒素为最可靠的方法。 业者已在自己农场建立少量谷物之处