教育部动物分子营养学重点实验室 王彦波 周绪霞 许梓荣
水合铝硅酸钠钙(HSCAS)是从天然沸石中获取的一种具吸附性的化合物,近年研究发现水合铝硅酸钠钙对黄曲霉毒素有很高亲和力,添加到动物饲料中可保护性地防止动物毒素中毒。本文着重对水合铝硅酸钠钙的理化特性、消除黄曲霉毒素方面的主要机制以及在动物中的应用作一概述。
l 水合铝硅酸钠钙的理化特性及其作用机理
1.l 理化特性 水合铝硅酸钠钙取自天然沸石,是一种对黄曲霉毒素有高吸附能力的铝硅酸盐,具有叶片状结构,缺乏正电荷,有吸附正电荷及其阳离子化合物的潜能。
1.2 作用机理 最早关于水合铝硅酸钠钙吸附黄曲霉毒素的报道发表于1987年,以后又有几十篇报道对其作用机理作了一些合理的推测。Philllps等(1987)简要地报道了水合铝硅酸钠钙在体内和体外试验中所表现的吸附性能。他认为水合铝硅酸钠钙是动物胃肠道的一种螯合剂,通过形成螯合物而吸附毒素。Davidson等(1987)报道,在黄曲霉毒素含量分别为20 µg/kg和 80µg/kg的鸡日粮中添加0.l%我我0.5%水合铝硅酸钠钙,能够降低黄曲霉毒素的生物吸收率,通过水合铝硅酸钠钙吸附作用可降低黄曲霉毒素的生物学毒性。
通过放射性同位素对黄曲霉毒素进行标记,并进行动物体内试验发现,在被测的38种不同的吸附剂中(包括沸石、铝石、矾土、片层硅酸盐等),水合铝硅酸钠钙具有最好的对黄曲霉毒素的吸附功能。研究认为,这是由于它能够同霉菌毒素形成最稳定的复合物(它能吸附溶剂中毒素总量的80%以上)。这种复合物在水溶液中,当 pH值为27、10,温度为25℃、37℃时,表现最稳定。据此他们认为这个吸附过程的潜在机制可能是分子间形成强化学键的化学吸附。此后,又有研究认为黄曲霉毒素β-羰基体系和水合铝硅酸钠钙的不协调界面点铝离子形成稳定复合物。Phillips等(1990)报道,黄曲霉毒素B--1和水合铝硅酸钠钙的反应在30 min时达到平衡,基于这种平衡结合试验的计算表明,每千克的水合铝硅酸钠钙能够结合黄曲霉毒素最多可达200~232 nmol。
Scheideler(1993)利用水合铝硅酸钠钙进行体内试验则得出不同的结果。他认为水合铝硅酸钠钙对黄曲霉毒素的吸附性能与溶液有关系,当试验溶液为含有3 g 2周龄雏鸡的肠内容物的水溶液时(含100 mg/mL黄曲霉毒素溶液),水合铝硅酸钠钙仅能吸附36.74%的放射性黄曲霉毒素B1,当试验溶液为含有黄曲霉毒素100 mg/mL的浓度为80%的甲醇时,水合铝硅酸钠钙对黄曲霉毒素B1的吸收率则为55%。
2 水合铝硅酸钠钙在动物中的应用
2.l 雏鸡 雏鸡日粮中污染黄曲霉毒素将引起抗体的一些毒性反应,而向饲料中添加适量的水合铝硅酸钠钙能有效地减弱这些不良反应。Davidson等(1987)证明,饲料中添加0.5 %水合铝硅酸钠钙饲喂爱拔益加(AA)雏鸡(试验中黄曲霉毒素含量为20 µg/kg和 80 µg/kg),经 14 d观察发现,黄曲霉毒素在鸡肝和血液中的生物毒性降低。Araba和Wyatt(1991)发现,当向含5 mg/kg浓度黄曲霉毒素的饲料中添加水合铝硅酸钠钙饲喂雏鸡时,毒素毒性相对降低。
此外,水合铝硅酸钠钙可以减轻雏鸡生长抑制。 Phillips等(1988)发现饲喂0.5%水合铝硅酸钠钙的肉鸡可明显减弱因饲喂含有黄曲霉毒素日粮(含量为7.5 mg/kg)而引起的生长抑制。Kubena等(1990)也得出了相同结果,他向含有黄曲霉毒素(含量为7.5 mg/kg)的饲料中添加 0.5%水合铝硅酸钠钙饲喂雏鸡,能够减少黄曲霉毒素B1引起的生长抑制。
2.2 母牛 Harvey等(1991)证明,水含铅硅酸钠钙能够减少饲料中黄曲霉毒素M--1进入牛奶中的量。泌乳母牛饲喂200 mg/kg黄曲霉毒素和0.5% 水合铝硅酸钠钙的饲料7d后,牛奶中黄曲霉毒素含量减少了24 %,而当饲喂100 mg/kg黄曲霉毒素和1.0%的水合铝硅酸钠钙时,牛奶中黄曲霉毒素残留将减少40%。
2.3 山羊 Smith等(1994)在两个不同试验中证明,泌乳奶山羊日粮中添加水合铝硅酸钠钙能够减少奶中黄曲霉毒素的含量。饲料中总黄曲霉毒素(其中79%黄曲霉毒素B1,16%黄曲霉毒素Gl,4%黄曲霉毒素B2,l%黄曲霉毒素G2)含量为 200 ug/kg时,添加4%水合铝硅酸钠钙饲喂泌乳山羊8 d后,能够使奶中黄曲霉毒素减少86.9%;而黄曲霉毒素含量为100 µg/kg时,添加1%、2%水合铝硅酸钠钙饲喂泌乳山羊17 d,奶中黄曲霉毒素含量分别下降51.9%和82.2%。山羊日粮中添加水合铝硅酸钠钙虽不影响羊奶的品质,但影响山羊饲料摄入量和泌乳量。
2.4 羔羊 Harvey等(1991)在肥育阉羊饲料(含2.6 mg/kg黄曲霉毒素)中添加2.0%水合铝硅酸钠钙,饲喂6周,结果表明,水合铝硅酸钠钙能够减轻羔羊因黄曲霉毒素引起的体重及增重变化,同时也防止血清AST和GGT活性的变动。
2.5 水貂 Bonna等(1991)进行11周的试验,研究了水合铝硅酸钠钙对被黄曲霉毒素危害的水貂的影响,结果表明0.5%水合铝硅酸钠钙能够防止含有34 µg/kg或 102 µg/kg黄曲霉毒素的饲料引起的水貂的死亡。
2.6 猪 Harvey (1989,a、b)等研究表明,用水合铝硅酸钠钙处理的含黄曲霉毒素的日粮(其中黄曲霉毒素 3 mg/kg,添加0.5%水合铝硅酸钠钙)和不含黄曲霉毒素的日粮组相比较,猪体增重、饲料转化率、血液及血清生化指标、微观和宏观病理检查均没有差别,而这些指标在饲喂有黄曲霉毒素污染而无水合铝硅酸钠钙添加的日粮组中却发生了极大改变。
Colvin等(1989)证明生长猪日粮(含525 µg/kg的黄曲霉毒素)中添加 0.5%水合铝硅酸钠钙饲喂35 d,能够使黄曲霉毒素对肝增量及采食量的损害性影响减少。猪尸体解剖进行肝病理检查发现,不含黄曲霉毒素组与含黄曲霉毒素经水合铝硅酸钠钙处理后的组无差别,而含黄曲霉毒素不添加水合铝硅酸钠钙的组则有一些组织病理学变化,如细胞核肿大等。Lindemann等(1989)发现,杂交猪饲喂含0.5%水合铝硅酸钠钙的日粮(黄曲霉毒素B1;含量为 840 µg/kg)49 d,日增重相对于不添加水合铝硅酸钠钙的日粮组有提高。水合铝硅酸钠钙比叶酸和硒更能有效消除黄曲霉毒素毒性,并能更好地提高血液生化指标和细胞免疫功能。 Lindemann等(1993)证明,在一个42 d的试验中,水合铝硅酸钠钙能够使日粮中因黄曲霉毒素 B1;(800 µg/kg)引起的负面影响得以改善。Beaver等(1990)发现,向黄曲霉毒素污染的饲料(含量为 524 µg/kg,Bl+B2)中添加 0.5%水合铝硅酸钠钙,能够明显降低黄曲霉毒素Ml在生长肥育猪肝、肾及肌肉中的残留,并能降低肌肉和肾脏中黄曲霉毒素B2的含量。
3 研究展望
利用吸附剂对抗霉菌毒素是一个全新的领域,需要不断进行研究。水合铝硅酸钠钙对动物起保护作用的机制目前尚未完全弄清楚,主要的假定是吸附剂和毒素之间形成稳定的复合物,而这种复合物不能通过肠吸收黄曲霉毒素的最大量吸收位点一鲁米那屏障,因而这些毒素的生物毒性降低。用这种方式控制霉菌毒素的主要优点在于它能用于预防措施。
利用水合铝硅酸钠钙或其他吸附剂复合物作为控制霉菌毒素的一种饲料添加剂需要更深入的研究。研究重点集中于这些物质对机体必需营养物质如维生素和微量元素的利用的长期效应。如果因它们的长期添加而使动物不能获得足够的必需营养物质,那么这种方法势必将对动物产生负面影响,如降低生产性能等。因此,当动物日粮中添加吸附剂时应同时增加维生素和微量元素的供应量。
虽然水合铝硅酸钠钙在降低黄曲霉毒素毒性方面很有效,但对其应用效果也不宜过于乐观。这是由于它可能对引起动物生产中其他严重问题的霉菌毒素没有效果。而只有证明当水合铝硅酸钠钙具有吸附大量不同的霉菌毒素的能力时,才可广泛用于生产。