专利名称：镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂及其在饲料脱毒中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脱毒剂，特别涉及一种镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒 剂。
背景技术：
真菌毒素是对粮食和饲料危害最大的生物性污染物之一。F-2毒素又名玉米赤霉 烯酮(karalenone，F-2)为白色晶体，是由多种镰刀菌在代谢过程中产生的一种非类固醇 结构产物，其具有雌激素样活性。主要对动物繁殖机能造成影响。？-2毒素是2，4一二羟基 苯甲酸内酯类化学物，化学名称为6-(10-羟基-6-氧基碳烯基)-β-雷锁酸-U-内酯，主要 由禾谷镰刀菌产生，此外还有三线镰刀菌(Fusarium tricinctum)、木贼镰刀菌(Fusarium equiseti)、雪腐镰刀菌(Fusarium nivale)、粉红镰刀菌(Fusarium roseum),黄色镰刀 菌(Fusarium culmorum)、串珠键刀菌(Fusarium moniliforme)、爺病键刀菌(Fusarium solani)、尖抱键刀菌(Fusarium oxysporum)禾口表球键刀菌(Fusarium episphaeria)等。 F-2毒素最初于1962年由Mob M(1962)等从污染了禾谷镰刀菌的发霉玉米中分离得到， F-2毒素为白色晶体，分子式C18H22O5,熔点161-163°C，不溶于水，溶于碱性溶液、乙醚、苯及 甲醇、乙醇等。其甲醇溶液在紫外光下呈明亮的绿蓝色荧光。Urry W H等(1966)应用经典 化学、核磁共振和质谱技术确定了玉米赤霉烯醇的化学结构。1979年Mirocha C J等阐明 其生物合成途径。
F-2毒素没有留体结构，但具有雌激素活性。F-2毒素可由胃肠道持续吸收，肝肠 循环可使F-2毒素在胃肠道滞留时间延长，F-2毒素主要随粪便排出，少量F-2毒素可由乳 汁排泄。在鼠和禽，氚标记的F-2毒素在体内无蓄积作用。F-2毒素主要有2条代谢途径 与葡萄糖醛酸结合，还原为玉米赤霉烯醇，玉米赤霉烯醇有2种异构体，即a_玉米赤霉烯醇 (a-F-2ralenone)和β -玉米赤霉烯醇(β-F_2ralenone)。a_玉米赤霉烯醇的雌性激素 活性为玉米赤霉烯酮的3倍，β -玉米赤霉烯醇的雌性激素活性小于或等于玉米赤霉烯酮。 a_玉米赤霉烯醇转化为β-玉米赤霉烯醇(0-F_2ralenone)也属于解毒。a_玉米赤霉烯 醇熔点较低(168-169°C)，而β-玉米赤霉烯醇熔点较高(174-176°C)。F_2毒素及其代 谢物均有游离型和结合型，通过β -葡萄糖醛酸的作用，结合型转为游离型。
1.生殖毒性
在多种动物中对猪繁殖性能的影响报道较多，青年母猪对F-2毒素最敏感。F-2毒 素可引起未性成熟母猪外阴水肿、子宫增大、乳腺增生，甚至直肠和阴道脱出；镜检表现为 子宫内膜和子宫肌层细胞增生引起的水肿。有关F-2毒素对青年母猪性成熟和生产性能影 响的研究报道较少，而且结论不尽一致。对于性成熟母猪，F-2毒素可引起多种生殖功能失 调。对于怀孕
母猪主要是引起流产、死胎、新生仔猪死亡和胎儿干尸、胚胎吸收、少胎和弱胎。对 于泌乳母猪，Chang等(1979)报道，饲喂不同剂量F-2毒素的饲料，可导致发情抑制、卵巢萎缩和子宫角弯曲；断乳一发情间隔时间延长；但不影响断乳后再配种。Christensen等 (1972)报道，未成熟公猪采食含F-2毒素的玉米，可使睾丸重减少30%，甚至可中断精子生 成；出现性欲降低和血液睾丸酮浓度下降。
牛对F-2毒素不如猪敏感，但与F-2毒素或产生F-2毒素的镰刀菌有关的不孕、 产乳下降、雌激素过多症已有报道(Mirocha，1974)。饲喂含Hmg/kgF_2毒素的大麦，可 引起奶牛不孕；饲料中含25-100mg/kgF-2毒素，可导致荷斯坦牛吞咽障碍和生殖器出血， 但发情和排卵正常(Mirocha，1978)，引起青年牛乳腺增大的饲料中分离出F-2毒素；用含 385-1925ng/kgF-2毒素的饲料喂牛，产乳量不变，且血、乳、尿及组织中测不出F-2毒素 (Shreeve，1979)。Noller等((1979)报道，F-2毒素污染的玉米含500ng/kgF_2毒素，不影 响牛奶及乳脂产量；初情牛饲喂含250mg/kg F-2毒素共3个发情周期，受孕率为62%，而 对照为87% (Weaver, 1986) 0 Smith等(1986)报道，日25mgF_2毒素，可导致绵羊排卵率和 怀孕率下降，Olsen等(1986)用800mg/kgF_2毒素饲喂小火鸡，不影响其采食、增重和血液 睾丸酮浓度，但导致行为异常和肉冠增大；饲料中F-2毒素达100mg/kg，可使火鸡产蛋下降 (Allen等，198 。量。Jian Ying等研究了 F-2及其代谢产物ZEL对老鼠精液质量、受精 能力和睾丸激素浓度的负面影响。
2.致癌性
F-2有致癌性，能导致DNA收敛、染色体失常，从而产生遗传方面的危害。孙剑寒 等研究发现F-2能通过活化人留体激素和外源化学物受体诱导细胞色素P4503A4(CYP3A4) 转录表达。严继承等研究发现F-2在1 μ mol/L,以上就能抑制细胞间隙连接通讯功能，提 示它在一定条件下可能有促癌作用。F-2会结合到人的雌激素受体和刺激人乳腺癌细胞生 长，免疫学研究表明在人体内有致癌性
细胞毒性
Obremski等^)0 报道猪采食低F_2 (400ugF_2/kg)污染的饲粮，肠粘膜形态 结构虽然无显著变化，但杯状细胞的活性增加，囊泡中粘蛋白原浓度提高，淋巴细胞浸润， 内分泌细胞和小肠隐窝底部的潘氏细胞活性增加，表明F-2调动了小肠粘膜的局部防御机 制。该研究结果提示F-2的作用不仅仅只局限于对生殖系统的影响。Vaca等(1988)指 出F-2以浓度依赖方式增加丙二醛(malondialdehye，MDA)的生成，通过增强脂质的过氧 化反应诱导Vero细胞和Caco-2细胞的氧化损伤。因此，氧化损伤可能也是F_2发挥毒性 作用的主要途径之一。
3.肝毒性
给雌性大鼠腹膜内注射F-2 S卩(1. 5-5. Omg/BW)，48h后ALT、AST、ALP、血清肌肝、 胆红素等生化指标以及红细胞压积、平均红细胞容积(MCV)、血小板和白细胞等血液学参数 发生改变(Maaroufi等，1996)，表明F-2有一定的肝毒性，对血凝过程也有一定损害作用。
孙美乐等(1997)在大鼠肝细胞体外培养液中加入0. 5-15mgF-2/mL,结果使培养 液中白蛋白及细胞内DNA含量下降，提示F-2对体外培养大鼠肝细胞有损伤作用。
4.免疫毒性
F-2能抑制植物血凝素刺激的人外周血淋巴细胞增殖，还能抑制刀豆素A和美洲 商陆有丝分裂原刺激的B细胞和T细胞形成，可降低家畜对病原菌的抵抗力，增加对肿瘤的 敏感性，改变巨噬细胞功能，降低NK细胞活力，降低迟发性超敏反应，F-2及其衍生物ZEL诱导胸腺萎缩和激活巨噬细胞。摄入10mg/kgF-2两周，降低对李斯特菌属抵抗力但不影响抗 体形成细胞对SRBCS应答或迟发性超敏反应(Dean等1994)。对免疫器官的毒性作用报道 也较多。5F-2毒素与其它毒素的毒力互作效应
检测霉菌毒素对小鼠免疫功能的影响时发现，F-2可显著降低同时给予DON对小 鼠迟发性超敏反应的抑制效应(Kuiper等，1998)。DON与F-2联合呈剂量依赖性降低人 和大鼠淋巴细胞增殖，F-2抑制淋巴细胞增殖的IC5tl是DON的250倍，两者具有加性效应 (Additiveeffects) (Atkinson和Miller，1984)。DON和 F-2 对猪的联合效应表明F_2 不影 响采食量、增重和饲料效率，但随日粮DON水平的增加线性降低采食量和增重(P < 0. 05)。 方差分析表明两种毒素无交互作用(P = 0. 35)，但F-2以任何浓度存在时可进一步降低采 食量(P = 0. 08)。饲粮中DON增加胃、子宫和肾上腺的相对重，F-2不影响这些器官的相对 重。赵虎等2009研究表明日粮中添加1 ;3mg/kg F_2毒素不影响仔猪的平均日增重和 饲料转化效率，可以增强仔猪细胞和体液免疫功能。苏军研究表明镰刀菌毒素D0N、F-2通 过抑制细胞增殖内的抗氧化系统使细胞受损，从而导致动物消化道形态结构异常，并通过 下调及转运载体的基因表达，降低养分吸收而导致动物生产性能下降，具有加性作用，表现 出抗营养效应。
我国的F-2毒素的污染状况是比较广泛和严重的；因此去毒技术的研究尤其是生 物去毒技术的研究是非常急迫的。发明内容
本发明的目的是提供一种镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂及其在饲 料脱毒中的应用，该种脱毒剂可彻底把F-2降解为无毒物质。
一种镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂，由消胆安、铝硅酸盐、碳酸铵、 酵母细胞壁中的三种或多种(可任意比例)与内酯水解酶混合而成。
所述的内酯水解酶质量含量40%-60%。
所述的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂，优选由消胆安、铝硅酸盐、碳 酸铵、酵母细胞壁与内酯水解酶混合而成，各成分质量含量为消胆安10% -20%、铝硅酸盐 10% -20%、碳酸铵10% -20%、酵母细胞壁10% -20%、内酯水解酶40% -60%。
所述的内酯水解酶为Fusarium oxysporum AKU 3702的内酯水解酶或内酯水解酶 zhdlOl或两者任意比例混合物。
Naoko等克隆了 F_2内酯水解酶zhdlOl，并在大肠菌表达，结果重组的大肠杆菌 表现出很强的水解内酯酶的能力(NaokoTA, ShuichiO, Takehiko S, et al. Metabolism ofzearalenone by geneticallymodified organisms expressing the detoxification gene from clonostachysrosea[J]Applied andEnvironmental Microbiology,2004, 70(6) :3239-3249) ；Michihiko 等对 Fusarium oxysporum AKU3702 的内酯水解酶基因 进行了分析，根据内酯水解的氨基酸序列设计PCR引物，结果扩增产物长大约lOOObp， 进一步分析发现它含有5个内含子，6个外显子(Michihiko K, Makoto S, ChigusaS, et al.Lactonering-cleaving enzyme :Genetic analysis, novel RNA editing, and evolutionaryimplications[J]Proc. Nat. 1 Acad.Sc. i USA. ，1988,95 :12787-12792)； Tomoko等把zhdlOl转化到玉米，结果玉米也表出对F-2的降解能力(Tomoko !,Naoko TA,Noriyuki 0,et al. Reducedcontamination by the fusarium mycotoxin in zearalenone in maize kernels through geneticmodification with a detoxification gene[J] Applied and Environmental Microbiology,2004,73(5) :1622-1629)
所述的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂在饲料脱毒中的应用。
所述的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂在饲料脱毒中的应用方法为 在被F-2毒素污染的饲料中添加有效量的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂。
—种添有上述镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂的饲料。
一种添有上述镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂的母猪饲料，由以下 按重量份计的组分组成被镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素(F-2毒素)污染的柠檬酸渣 100-110份、豆油15-20份、豆粕745-760份、食盐17-19份、石粉51-55份、磷酸氢钙份、赖氨酸M-26份、胆碱4-6份、蛋氨酸3-5份、苏氨酸3-5份、复合微量元素8_10份、复合 维生素8-10份、抗氧化剂0. 5-0. 7份、镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂0. 2-0. 4 份。
所述的添有上述镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂的母猪饲料，还包括 以下组分微生态制剂0. 5-1份、复合酶制剂0. 2-1份。
所述的复合微量元素是硫酸铜、硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌、亚硒酸钠、氯化钴、碘酸 钙中的两种或多种组合而成。
所述的复合维生素是维生素A、维生素D3、维生素E、维生素K3、维生素Bi、维生素 B2、维生素B6、维生素B12、烟酸、泛酸、叶酸、生物素中的两种或多种组合而成。
所述的微生态制剂是乳酸菌、酵母菌中的一种或多种组合而成。
所述的复合酶制剂是蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶、植酸酶等中的三种或数种任意比 例混合而成。
复合酶制剂提高肠道酶的含量，刺激酶的发育，同时通过参与一种或几种催化反 应有效降解饲料中的F-2毒素含量，提高猪对饲料的吸收利用率，有效屏蔽F-2毒素带来环 境雌激素效应。
抗氧化剂保证饲料在储存过程中不发生氧化，保证维生素等营养物质的有效含量。
本发明镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂与单独微生物菌一内酯水 解酶比较的效果见下表
表 权利要求
1.一种镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂，其特征是，由消胆安、铝硅酸盐、 碳酸铵、酵母细胞壁中的三种或多种与内酯水解酶混合而成。
2.根据权利要求1所述的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂，其特征是，所 述的内酯水解酶质量含量40% -60%。
3.根据权利要求1所述的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂，其特征是，由 消胆安、铝硅酸盐、碳酸铵、酵母细胞壁与内酯水解酶混合而成，各成分质量含量为消胆安 10% -20%、铝硅酸盐10% -20%、碳酸铵10% -20%、酵母细胞壁10% -20%、内酯水解酶 40% -60%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂，其 特征是，所述的内酯水解酶为Fusarium oxysporum AKU 3702的内酯水解酶或内酯水解酶 zhdlOl或两者任意比例混合物。
5.权利要求1-3任一项所述的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂在饲料脱 毒中的应用。
6.一种添有权利要求1-3任一项所述的镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂 的饲料。
7.根据权利要求6所述的饲料，其特征是，由以下按重量份计的组分组成被镰刀菌 毒素玉米赤霉烯酮毒素污染的柠檬酸渣100-110份、豆油15-20份、豆粕745-760份、食盐 17-19份、石粉51-55份、磷酸氢钙M-观份、赖氨酸M46份、胆碱4_6份、蛋氨酸3_5份、 苏氨酸3-5份、复合微量元素8-10份、复合维生素8-10份、抗氧化剂0. 5-0. 7份、镰刀菌毒 素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂0. 2-0. 4份。
8.根据权利要求7所述的饲料，其特征是，还包括以下组分微生态制剂0.5-1份、复 合酶制剂0. 1-1份。
9.根据权利要求6或7所述的饲料，其特征是，所述的复合微量元素是硫酸铜、硫酸铁、 硫酸锰、硫酸锌、亚硒酸钠、氯化钴、碘酸钙中的两种或多种组合而成；所述的复合维生素是 维生素A、维生素D3、维生素E、维生素K3、维生素Bi、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟 酸、泛酸、叶酸、生物素中的两种或多种组合而成。
10.根据权利要求8所述的饲料，其特征是，所述的微生态制剂是乳酸菌、酵母菌中的 一种或多种组合而成；所述的复合酶制剂是蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶、植酸酶中的三种或 数种任意比例混合而成。
全文摘要
本发明公开了一种镰刀菌毒素玉米赤霉烯酮毒素的生物脱毒剂及其在饲料脱毒中的应用，由消胆安、铝硅酸盐、碳酸铵、酵母细胞壁中的三种或多种(可任意比例)与内酯水解酶混合而成。所述的内酯水解酶质量含量40％-60％。本发明脱毒剂脱毒效果好，含生物脱毒剂的母猪饲料，生产出具有高效降解饲料中的F-2毒素含量的饲料，从而改善了饲料的营养质量，促进了母猪的健康成长，利于其适时发情和提高发情质量，提高母猪的年产胎数和产仔数，达到提高猪场养殖效益的目的。
文档编号A23L1/015GK102028128SQ20101060139
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者刘方波, 刘胜利 申请人:菏泽和美华饲料有限公司