专利名称：霉菌毒素结合剂的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及霉菌毒素(mycotoxin)结合剂，并且更具体地涉及利用腐殖化合物的霉菌毒素结合剂。
背景技术：
霉菌毒素是不可见的、无气味的，并且不能通过闻味或尝味识别，但在农业饲料生产的所有等级中，特别在动物养殖中造成巨大的经济损失。霉菌毒素是在收割之前和收割过程中、或在(不恰当的)储存中，由丝状真菌，例如镰刀菌(Fusarium)、曲霉属(Aspergillus)和青霉菌(Penicillium)产生的次级代谢产物。它们的毒性作用非常多样(Akande, K. E. , Abubakar, M. M. , Adegbola, T. A.和 Bogoro, S. E. 2006Nutritional andHealth Implications of Mycotoxins inAnimal Feeds:A R eview. Pakistan Journalof Nutrition, 5:398-403)。在家畜中，霉菌毒素在采食、动物生产性能、繁殖率、生长效率、免疫防御具有不利影响，并且是致癌性、致突变性、致畸性的，造成肿瘤或损害中枢神经系统的、出血性的、以及造成肝脏和肾脏损害的。霉菌毒素在肝脏和肾脏中代谢，并通过消化道中的微生物代谢。因此，由动物排泄的或在它们的组织中找到的霉菌毒素残余物的化学结构和相关毒性常不同于母分子(Ratcliff, J. The Role of Mycotoxins in Food andFeed Safety. Presented at Animal Feed Manufacturers Association, 2002 年 8 月 16日)。取决于环境和底物条件，多种霉菌毒素可同时存在(Sohn，H. B.，Seo，J. A.和Lee，Y.ff. 1999Co_occurrence of Fusarium Mycotoxins in Mouldy and Healthy Corn fromKorea. FoodAdditives and Contaminants, 16:153-158)。考虑到这样的同时产生，动物非常可能暴露于混合物而不是单一化合物。现场研究已表明从不同霉菌毒素的叠加和协同效果可造成动物更严重的中毒症(Ratcliff，2002)。霉菌毒素的问题并不仅限于动物喂食或降低动物生产性能，许多霉菌毒素富集在动物的肉、蛋和奶中，并可对人类健康造成威胁。人们越来越忧虑植物来源和动物来源的人类食品中的霉菌毒素水平。尽管在霉菌毒素的产生和出现中存在地理和气候的差异，但是这些物质的暴露是全球性的。据估计，霉菌毒素每年影响高达25%的全球作物(Akande, 2006)。大多数国家对饲料中的霉菌毒素含量有着严格的规定，并且农业和食品工业的主要目标是在田地中预防霉菌毒素的污染。使植物生产性能最大化，并降低植物胁迫性的管理操作可基本上降低霉菌毒素的污染。这包括种植相适应的物种、合理施肥、杂草控制、必要的灌溉和合理的作物轮作(Edwards, S. G. 2004Influence of Agricultural Practices on Fusarium Infectionof Cereals and Subsequesnt Contamination of Grain by Tricothecenes Mycotoxins.ToxicoloRy Letters, 153:29-35)。但即使最佳的管理策略也不能在有利于疾病发展的年份中消除霉菌毒素的污染。在已识别的特别影响家禽的各种霉菌毒素中，一些明显出现在天然污染的食物和饲料中。它们是黄曲霉毒素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮、T-2毒素、呕吐毒素和伏马菌素。它们对鸟类造成有害影响，例如生长障碍、免疫低下和肉鸡苍白症，其最终造成经济损失。黄曲霉毒素BI,—种真菌黄曲霉(Aspergillus flavus)和寄生曲霉(Aspegillusparasiticus)的代谢物是肝毒性非常高的化合物，其常以低含量污染家禽饲料。由青霉菌(Penicillium)和黄曲霉(Aspergillus)产生的另一霉菌毒素族是赭曲霉素。赭曲霉素是最强力的毒素，其不利地影响家禽的生产参数和健康。摄入赭曲霉素造成严重的肾脏损害。T-2毒素引发动物和人类的严重的炎性反应和神经紊乱，而玉米赤霉烯酮对家禽的健康和生产性能没有显示出影响。具有高含量的伏马菌素的家禽日粮与不佳的生产性能、拒食、腹泻、腿脚无力、口腔损害和/或高死亡率相关。当多于一种的霉菌毒素存在于饲料中时，在动物中观察到的毒性和临床信号复杂且多样。霉菌毒素通常伴有其他可具有协同或叠加作用的未知代谢物。仍需探索缓解天然存在于饲料中的多种霉菌毒素组合在生产率和血浆生化参数和血液学参数上不利影响的结合剂的能力。目前未有以成本有效的方式大规模地将霉菌毒素污染的谷物解毒的实用方法。当前，更有希望且更实用的方法之一是使用吸附剂。但是，多种吸附剂已显示出降低营养利用率(Kubena, L. F. , R. B. Harvey, T. D. Phillips, D. E. Corrier 和 ff. E. Huff.Diminution of aflatoxicosis in growing chickens by the dietary addition ofhydrated sodium calcium aluminosilicate. Poult. Sc1. 69:727 - 735. 1990)和矿物吸附(Chestnut, A. B.，P. D. Anderson, M. A. Cochran, H. A. Fribourg 和 K. D. Twinn. 1992. Effectsof hydrated sodium calcium aluminosilicate on fescue toxicosis and mineralabsorption. J. Anim. Sc1. 70:2838 - 2846)和对多种具有重大实用性的霉菌毒素缺乏结合效果(Edrington, T. S. ; Sarrj A. B. ; Kubena，L.F. ；Harvey, R. B. ; Phillips, T. D. (1996).Hydrated sodium calcium aluminosilicate (HSCAS)，acidic HSCAS，and activatedcharcoal reduce urinary excretion of aflatoxin Mlin turkey poults. Lack ofeffect by activated charcoal on aflatoxicosis. Toxicology letter，89:115-122)。当以低至IU g/g饲料的含量摄入时，玉米赤霉烯酮(ZEA)造成猪的雌激素过多症。猪的病理学在青春期前的小母猪中更明显，并且特征在于外阴肿大、阴道和直肠脱垂和乳腺扩增。在循环养殖动物(cycling animals)中，玉米赤霉烯酮的作用包括不受胎、假孕和流产。ZEA的代谢物似乎主要出现在肝脏中，产生a和￠-玉米赤霉烯醇。据信将ZEA催化还原为玉米赤霉烯醇的酶是3-a-羟基类固醇脱氢酶(3C1-HSD)。还已知该酶分解5-a -雄甾烷_3，17-二酮，其是一种类固醇激素代谢的产物。如在多项研究中已知的，ZEA及它的代谢物主要通过粪便和尿排出。猪比其他类的牲畜对ZEA更敏感，并且希望使因饲料耗费和不佳的生产性能的损失最小的饲养方案。一些化合物(即纤维、福尔马林、碳酸钠和单甲胺)已表明防止多种外源性物质，包括ZEA的作用。
利用霉菌抑制剂或通过酸保护仅可减少霉菌量而不影响处理前产生的霉菌毒素的含量。如果霉菌毒素早已产生，它们将不以任何形式受霉菌抑制剂或酸混合物的影响，因为它们是非常稳定的化合物。由此，这些有毒化合物保留在之前感染的商品内，即使未再可看出或检测出霉菌。最常用的减少霉菌毒素暴露的策略是通过包括各种霉菌毒素结合剂或吸附剂而降低它们的生物有效性，其导致摄取和分布至血液和目标器官的霉菌毒素减少。吸附剂的主要优点包括成本、安全性和加入动物饲料的便宜性。各类物质已与铝硅酸盐一起测试，并用于该目的，特别是粘土和沸石材料是最常用的类别。腐殖酸是普遍存在的，并且如在沉积物的情况中，在所有的物质被分解或已变换之处发现腐殖酸。它们是饮用水、土壤和褐煤的天然组分。腐殖性物质具有强烈的结合各种物质，例如重金属、除草剂、不同的致变物、单芳族化合物和多环芳族化合物和矿物质的亲合性。许多年来，农户们使用腐殖酸盐加快种子发芽，并改善根茎生长(Islam，K.M. , Schuhmacher,S.A.和 Gropp, M. J. 2005Humic Substances in Animal Culture.Pakistan Journal ofNutrition, 4:126-134)。该材料能够促进氧气输送,加快呼吸并促进植物的营养利用率(Osterberg, R.和 Mortensen, K. 1994The Growth of Fractal HumicAcids: Cluster Correlation and Gel Formation. Radiation and EnvironmentalBiophysics, 33:269-276)。这些发现促使科学家研究腐殖酸盐的特定性质、以及它们在改善人类和动物健康幸福中的可能益处。在欧洲的兽医学实践中，腐殖性物质已被用作抗腹泻齐U、镇痛剂、免疫刺激剂和促生长剂(Islam，2005)。腐殖酸抑制细菌和真菌生长，由此间接降低饲料中的霉菌毒素含量(Riede, U. N. , Zeck-Keapp, G. , Freudenberg, N. , Keller, H.U.和 Seubert, B. 2007Humate Induced Activation of Human Granulocytes. VirchowsArchives ofBiology:Cell Pathology, 60:27-34)。据描述为，一些腐殖性物质及它们的盐通过它们的霉菌毒素结合能力而与霉菌毒素直接作用(Sabater-Vilar, M. , Malekine jad, H. , Selman, M. H. J. , Ven Der Doelen, M. A. M.和 Fink-Gremmels, J. 2007, In VitroAssessment of Absorbents Aiming to Prevent Deoxynivalenol and ZearalenoneMycotoxicosis. MicropathoIogia, 163:81-90 ；Ye,S. , Lv, X.和 Zhou,A.2009In VitroEvaluation of the Efficacy of Sodium Humate as an Aflatoxin BI Adsorbent.Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 3:1296-1300 .Tansen vanRensburg, C. , Van Rensburg, C. E. J. , Van Ryssen, J. B. J. , Casey, N. H.和 Rottinghaus, G.E.2006In Vitro and ln Vivo Assessment of Humic Acidas an Aflatoxin Binder inBroiler Chickens. Poultry Science,85:1576-1583)。
发明内容
所公开的新型霉菌毒素结合剂是含腐殖酸的物质。优选地，所述霉菌毒素结合剂具有45%的最低腐殖酸含量，在pHl. 5、3. 0和7. 0下约20%的最大溶解度，以及至少80%、并且优选90%的体内霉菌毒素结合效率，单胃动物的胃部pH下的最低吸附率为至少80%、并且优选至少85%，并且在中性pH下的最大脱附率不大于10%。在一个优选实施方案中，所述腐殖酸与诸如粘土的吸附剂组合，以提供在体内有效的霉菌毒素结合剂。
图1 :所有的小母猪组的每周平均外阴得分图；标准误差为0. 3-0. 5。图2 :不同批次的雌二醇-17 0血浆浓度的演变图。图3 :不同批次的、卵泡尺寸彡6mm的卵巢比例的图。
图4 :不同批次的、卵泡尺寸>6mm的卵巢比例的图。图5 :具有发育不全的卵巢、并且卵泡尺寸>6mm小母猪的百分比图。
具体实施例方式本发明包括待加入至可被一种或多种霉菌毒素污染的动物饲料的组合物。所述组合物包括腐殖性物质，优选包含45%-99%之间(包括在该范围中的所有含量)的腐殖酸的腐殖性物质。所述组合物应对于所解决的特定霉菌毒素具有高亲合性，使得在所述组合物和目标霉菌毒素之间形成牢固的络合物，其在胃肠道中不受溶解度的干扰，由此霉菌毒素将从粪便中排出。由此，优选地，所述组合物在1. 5-7. 5之间的pH下的溶解度不大于20%。发现在体内有效的本发明组合物在体外具有大于80%，并且优选大于90%的结合效率，在pH3. 0下的最低吸附率至少为80%，并且优选85%，并且在pH6. 8下的最大脱附率不大于10%。适于本发明的腐殖性物质可从许多来源得到，但一个优选来源是风化褐煤。所述腐殖性物质优选与金属离子、氧化物和粘土矿物来源中的一种或多种组合。优选地，将所述腐殖性物质与粘土例如膨润土或海泡石组合，其以10%-90%的腐殖性物质来源的量与90%-10%的粘土量、以及其中的所有比例组合。天然物质中的腐殖酸经过有机质，特别是植物的化学和生物腐殖化和经过微生物的生物活动而形成腐殖酸。在各种土壤的棕色有机质以及泥炭、有机肥、褐煤(lignite)、风化褐煤和褐煤(browncoals)中发现腐殖酸。在土壤中，通过某些二次过程，例如通过从表面叶片凋落物的雨水渗滤的多酚的聚合、以及由土壤微生物和土壤碳水化合物上的小动物提供的酚类、醌类和蛋白质的缩合也可形成腐殖酸。腐殖酸不具有单独的结构，而是从木质素和其他植物材料分解和转化为硬煤而产生的中间化学产物的混合物。它们是具有多环中心的三维大胶体分子，包含异环和杂环结构和外围侧链。腐殖酸的有机结构是天然氧化型，因此带负电荷。吸引至氧化区域处的断裂键的正离子产生微量营养素和微菌群附着的区域。低级炭，也叫木质素，包含比高级炭更多的酸类。风化褐煤是高度氧化的木质素的特殊形成物。该材料具有任何天然资源中最高的腐殖酸含量。实施例1进行一项试验以测定五种天然的、含腐殖酸物质的腐殖酸含量。通过按照国际标准(IS05073:1999Brown coals and lignites. Determination of humic acids),通过伏安法和提取物滴定测定腐殖酸。含腐殖酸物质的分析结果在表I中显示。所有产物都超过所公开的45%的腐殖酸的最低要求，除了 HS3 (28. 34%)和 HS4 (44. 62%)。表1-根据IS05073:1999测定的腐殖酸含量。
权利要求
1.用于动物饲料的霉菌毒素结合剂，其包含腐殖性物质，所述腐殖性物质包含45%或更多的腐殖酸，所述腐殖性物质在PH1. 5-7. O之间的最大溶解度为20%，并且体外霉菌毒素结合效率为至少80%且优选90%，在单胃动物的胃部生物pH下的吸附率为至少80%并且在中性pH下的脱附率不大于10%。
2.权利要求1所述的霉菌毒素结合剂，进一步包括金属离子、氧化物和粘土矿物的来源。
3.权利要求2所述的霉菌毒素结合剂，其中所述腐殖性物质占所述结合剂的10%至90%。
4.权利要求2所述的霉菌毒素结合剂，其中所述的金属离子、氧化物或粘土矿物的来源包括风化褐煤。
5.权利要求1所述的霉菌毒素结合剂，其中所述霉菌毒素包括玉米赤霉烯酮。
全文摘要
本发明公开了一种霉菌毒素结合剂，其特征为包含45%或更多的腐殖酸，在1.5-7.0之间的pH下的最大溶解度为20%，并且体外霉菌毒素结合效率至少为80%，并且优选90%，pH3.0下的最低吸附率为至少85%，并且在pH6.8下的最大脱附率小于10%。
文档编号A23L3/3463GK103037717SQ201180034807
公开日2013年4月10日 申请日期2011年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者E·史库特, Z·李, S·范戴克, Y·嫪 申请人:凯敏工业公司