青貯飼料中生物毒素與微生物危害與分析詳解

青貯飼料中生物毒素與微生物危害分析
     通過正確方式制作和管理的青貯飼料對人類和家畜沒有任何健康風(fēng)險，其中的微生物對家畜具有一定益生作用。然而當(dāng)pH值沒有充分降低或者在有氧暴露階段，青貯飼料中會產(chǎn)生不良微生物，包括：對青貯飼料營養(yǎng)品質(zhì)有害的微生物，如酵母和丁酸菌；對動物健康或牛奶及他動物性食品有毒害作用的微生物，如肉毒梭菌(Clostridiumbotulinum)、蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)、單增李斯特菌(Listeriamonocytogenes)、大腸桿菌(Escherichiacoli)、其他腸桿菌和霉菌。這些不良微生物主要通過自身或其代謝物產(chǎn)生毒害作用。另外，錯誤的牧草青貯過程和其他污染物也會導(dǎo)致青貯飼料中有毒化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)生。
1 微生物毒害
1.1 肉毒芽孢梭菌
肉毒芽孢梭菌需要相對高的pH值(＞4.5)，較高的飼料含水量(＞70％)和較高的水分活度(0.952-0.971)。青貯過程pH值快速降至4以下會抑制梭菌生長，其臨界pH值取決于原料含水量；也可通過測定青貯作物的緩沖能值表示其梭菌產(chǎn)生的能力。青貯中肉毒梭菌具有誘導(dǎo)肉毒桿菌神經(jīng)毒素的能力。常見的四種肉毒梭菌中，其中I型和Ⅱ型可以導(dǎo)致人中毒；Ⅲ型殼誘導(dǎo)多種動物中毒；IV型則沒有引起人或動物中毒的現(xiàn)象。肉毒梭菌的孢子多分布在土壤中，牛通過采食被肉毒梭菌毒素污染的飼料（或水）引起中毒。牛的乳房和乳頭的皮膚可以被糞便或其他來源的肉毒梭菌孢子污染，隨擠奶操作過程傳播到生乳中。
1.2 蠟狀芽孢桿菌
蠟狀芽孢桿菌通過食物在人體傳播。牛奶中蠟狀芽胞桿菌的孢子來源于土壤、青貯飼料、其他飼料或臥床上，其孢子隨牛采食了受蠟狀芽孢桿菌孢子污染的青貯飼料進入牛的胃腸道，隨糞便排出后污染乳頭表面，在擠奶操作期間轉(zhuǎn)移到生乳中。蠟狀芽孢桿菌是冷藏條件下牛奶和奶制品的主要腐敗微生物。蠟狀芽孢桿菌在pH值＜4.6時生長被抑制。
1.3 李斯特菌
李斯特菌是一種能引起人畜共患病的食源性致病菌，該病癥發(fā)病率和死亡率高，分為非侵入性胃腸疾病或侵入型疾病。李斯特菌引發(fā)人體胃腸炎甚至死亡；導(dǎo)致反芻動物腦膜炎；子宮和眼部感染。青貯飼料中李斯特菌的存活與飼料厭氧程度及pH值相關(guān)。該病菌在牛奶中的傳播主要通過擠奶操作或由該病菌引起的牛乳房炎在擠奶過程中脫落進入生乳。
1.4 產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌
產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌（STEC）能引發(fā)人食源性疾病。STEC感染引發(fā)人的腸道不適甚至嚴(yán)重疾病，如出血性結(jié)腸炎、尿毒癥和腎病等。牛是STEC的天然攜帶者，通過尿液傳播其病原菌。研究表明STEC菌株在有氧腐敗及pH＞5的青貯料中生存并生長。STE主要通過擠奶過程污染生乳。
1.5 霉菌
青貯貯藏或取料期間發(fā)生有氧腐敗時會產(chǎn)生霉菌。除了黑色根霉菌（Rhizopusnigricans）和Chrysonilia sitophila之外，其他常見青貯霉菌都能產(chǎn)生霉菌毒素。霉菌毒素危害動物健康，動物源性食品的安全，造成生產(chǎn)和經(jīng)濟損失。煙曲霉(Aspergillusfumigatu)不僅在青貯飼料中產(chǎn)生霉菌毒素，而且吸入這種霉菌的孢子會導(dǎo)致人類和動物的疾病，引起肺部的超敏反應(yīng)。
2 植物毒素和生物堿
2.1 植物激素
植物雌激素主要包括香豆素、木脂素和異黃酮。研究發(fā)現(xiàn)在苜�；蛉�葉草草地放牧的綿羊和小母牛身上出現(xiàn)生育能力和產(chǎn)羔率下降等生育問題。將牧草收獲制成青貯飼料是減少植物激素含量的潛在方法，但需要確定牧草品種、植物成熟度和青貯條件的最佳組合。
2.2 含羞草素
含羞草素可拮抗家畜體內(nèi)絡(luò)氨酸的生物合成，進而降低動物生產(chǎn)性能，其主要存在于銀合歡中。當(dāng)飼料干物質(zhì)中含羞草素含量超過10g/kg時，家畜采食量減少，出現(xiàn)甲狀腺功能減退癥。將銀合歡用于制作青貯飼料可以降解其含羞草素，并且其降解率與青貯料中的pH值成負相關(guān)，與乳酸含量呈正相關(guān)。
2.3 麥角堿
麥角堿是在高羊茅、高粱和黑麥草等牧草內(nèi)生真菌產(chǎn)生的一類真菌毒素。高粱中的麥角堿為雙氫麥角堿，高羊茅和黑麥草中的主要為麥角纈堿。家畜麥角堿中毒主要癥狀為拒食，產(chǎn)奶量降低。高水分青貯高羊茅發(fā)現(xiàn)其麥角堿含量升高，通過調(diào)制干草或用無水氨處理干草可能是減少飼料中麥角堿的一種方法。
2.4 其他生物堿
吡咯里西啶生物堿（PA）是雜環(huán)化合物，存在于各種植物中，如紫草科(天薺菜)、菊科和豆科(豬屎豆)植物中，導(dǎo)致人和牲畜中毒。通過青貯過程的酶促反應(yīng)可以將PA降解為無毒的千里光次堿或千里光次酸，而PA降解程度取決于用于青貯的植物組織、生長時期及雜草中PA的含量。
托烷生物堿是一種雙環(huán)生物堿，次級代謝物中含有托烷環(huán)，其天然存在于曼陀羅，次生代謝物主要包括天仙子堿，阿托品和東莨菪堿。急性中毒癥狀為：口干、瞳孔擴大、心動過速、動作不協(xié)調(diào)、驚厥和昏迷等。
托酚酮生物堿主要存在于草甸藏紅花中，主要成分秋水仙堿。中毒征狀為：氣管炎癥狀、心臟和腎臟衰竭、呼吸窘迫、肝損傷和神經(jīng)肌肉受損等。
2.5 氫氰酸
氫氰酸是一種高毒性化合物，來源于氰化植物（高粱和蘇丹草）中的無毒氰化物和葡糖苷的分解過程。外界環(huán)境脅迫導(dǎo)致高粱生長過程中氫氰酸的累積。反芻動物體內(nèi)氫氰酸中毒的癥狀包括呼吸急促、脈搏不規(guī)則、交錯、口部發(fā)泡、呼吸麻痹甚至死亡。制作飼料青貯可降低其氫氰酸濃度，但降低幅度與其他因素有關(guān)。
3 化學(xué)有毒物質(zhì)
3.1 硝酸鹽、亞硝酸鹽和氧化氮氣體
硝酸鹽在瘤胃中的正常轉(zhuǎn)化途徑是通過亞硝酸鹽作為中間體被還原為氨。但當(dāng)攝入高量硝酸鹽時，亞硝酸鹽在瘤胃中積累并被吸收到血液中，在血液中與血紅蛋白反應(yīng)產(chǎn)生高鐵血紅蛋白，不能攜帶氧氣到肺部，導(dǎo)致家畜采食量減少、流產(chǎn)、呼吸道疾病、昏迷甚至猝死。硝態(tài)氮濃度在每千克干物質(zhì)飼料中超過1700mg可能會引起家畜急性中毒。
青貯發(fā)酵飼料中硝酸鹽主要通過腸細菌和乳酸菌將其分解為氨、一氧化二氮、氧化亞氮和一氧化氮。硝酸鹽還原為亞硝酸鹽會抑制梭菌生長。如果亞硝酸鹽完全降解為氨，pH值會高于4.5。硝酸鹽還能被還原為一氧化氮，一氧化氮發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化亞氮，兩種氣體分別與空氣中的水反應(yīng)形成亞硝酸和硝酸氣體，吸入這些氣體會損害肺功能引起呼吸困難甚至窒息。
3.2 丁酸
水溶性碳水化合物和乳酸在不良的青貯發(fā)酵條件下引起丁酸含量上升，特別是收獲時作物上附著有梭狀芽胞桿菌。在發(fā)酵不良的青貯飼料中由丁酸引起的家畜健康風(fēng)險主要包括采食青貯飼料中丁酸引起的丙酮血癥和家畜從青貯日糧中能量攝入降低。
3.3 生物胺和氨
生物胺(即具有生物活性的胺)一般通過肽鍵水解及游離氨基酸的酶促脫羧反應(yīng)形成。青貯期間緩慢的酸化過程可導(dǎo)致胺的產(chǎn)生。青貯初期，胺通過好氧腸道細菌對氨基酸的脫羧作用產(chǎn)生，后期通過蛋白水解梭菌形成。用甲酸直接酸化并接種乳酸菌可能通過抑制蛋白水解細菌而限制胺的形成。不良發(fā)酵品質(zhì)的青貯飼料含有高濃度的胺和氨氣導(dǎo)致動物對青貯料采食率和利用率降低。過量氨從瘤胃進入肝臟被吸收，滲透到外周血液中，將氨轉(zhuǎn)化為尿素每克N損失23 kJ能量。
結(jié)論
青貯飼料中的化學(xué)物質(zhì)和微生物毒害可以通過適當(dāng)?shù)那噘A方法改善。肉毒芽孢梭菌，及高含量的丁酸和生物胺可通過快速降低pH值達到＜4.5，或在青貯前使植物材料快速萎蔫降低其水分活性而抑制或降低。較低的pH值也會限制腸桿菌的生長，降低由硝酸鹽產(chǎn)生氮的有毒氧化物氣體的風(fēng)險。單增李斯特菌、產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌和霉菌可通過預(yù)防有氧腐敗抑制其生長，也可通過添加化學(xué)和生物青貯添加劑實現(xiàn)pH值快速降低和防止有氧腐敗。青貯中植物毒素或是天然存在于植物體內(nèi)，或是受到含毒素生物對牧草的污染。因此，需要更多的研究深入了解植物毒素對動物健康影響，并開發(fā)出能夠降解或解除青貯飼料或動物日糧中毒素的技術(shù)。

關(guān)于普瑞邦
普瑞邦(Pribilab) 專注于生物毒素檢測技術(shù)與產(chǎn)品服務(wù)，提供真菌毒素、海洋毒素、食品過敏原、轉(zhuǎn)基因、違禁添加物檢測用的免疫親和柱、多功能凈化柱、ELISA試劑盒/檢測試紙條，固體/液體標(biāo)準(zhǔn)品，13C穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)，質(zhì)控樣品，樣品前處理自動均質(zhì)器，自動標(biāo)準(zhǔn)品配標(biāo)儀，自動化親和柱操作儀，自動真空濃縮儀，多功能光電衍生儀，并在不同行業(yè)得到客戶的廣泛應(yīng)用和認可。