关键词:
黄曲霉毒素B1
玉米赤霉烯酮
仔猪
生长性能
解毒
复合益生菌
霉菌毒素降解酶
肠道微生物区系
蛋白质组学
摘要:
霉菌毒素在人类食品和动物饲料中无处不在。而在众多的霉菌毒素中,AFB1和ZEA被认为是是饲料和饲料原料中主要霉菌毒素污染物,它们不仅对动物健康造成损害,造成巨大的经济损失,而且还对人类生命安全也构成威胁。其中黄曲霉毒素B1(AFB1)是最致命的,它具有肝毒性、致畸性和致癌性。因此,被国际癌症研究机构(IARC)定为Ⅰ类致癌物。玉米赤霉烯酮(ZEA)具有类雌激素的作用,是雌激素强度的十分之一,它可以提高雌性动物的雌激素水平,从而引起动物的生殖生理和生殖器官的功能和形态发生变化,导致细胞毒性和遗传毒性。因此,食品和饲料中的霉菌毒素污染问题已经引起人们的广泛关注,但是人们对健康的评估往往局限于一种或一类霉菌毒素,而忽略了多种霉菌毒素之间的叠加、协同和拮抗作用,因此霉菌毒素对人类和动物健康的损害要比评估的严重得多。近些年来,生物降解霉菌毒素因为具有安全、有效、专一性强、可操作性强等特点,已经引起人们广泛关注。因此本试验首先通过体外优化组合,得到能同时降解AFB1和ZEA的由三种益生菌和霉菌毒素降解酶组成的霉菌毒素生物降解剂;然后在细胞水平上研究霉菌毒素生物降解剂对AFB1和ZEA引起的仔猪空肠上皮细胞损伤的保护作用;再通过仔猪动物饲养试验,研究霉菌毒素生物降解剂对AFB1和ZEA引起仔猪中毒的缓解作用;接着利用16S rDNA高通量测序技术对仔猪空肠和粪便中的微生物菌群丰富度和多样性进行分析;最后利用蛋白质组学技术对仔猪肝脏蛋白质变化及与霉菌毒素降解相关通路进行分析,为系统研究霉菌毒素生物降解剂对缓解AFB1和ZEA引起动物机体的毒性作用机制和降低AFB1和ZEA对仔猪健康和生长性能的影响提供参考依据。主要结果如下:(1)霉菌毒素生物降解剂的制备:通过响应面——中心组合试验设计,筛选优化同时降解AFB1和ZEA的益生菌组合最佳比例,然后与霉菌毒素降解酶进行配伍,得到同时降解AFB1和ZEA的霉菌毒素生物降解剂的最佳配比。试验结果表明单一枯草芽孢杆菌降解AFB1和ZEA的降解率分别是38.38%和42.18%(P<0.05)。但是,当枯草芽孢杆菌与干酪乳杆菌和产朊假丝酵母按照中心组合设计优化得出的比例1:1:1配伍后,对AFB1和ZEA两种毒素的降解率分别提高到45.49%和44.90%(P<0.05)。最后按照1:1:1配伍的三种益生菌与霉菌毒素降解酶按照3:2进行配伍,对AFB1和ZEA的降解率达到63.95%和73.51%(P<0.05)。试验结果表明,通过响应面中心组合试验设计获得同时降解AFB1和ZEA的霉菌毒素生物降解剂是可行的,为下一步试验奠定了基础。(2)AFB1和ZEA对仔猪空肠上皮细胞(IPEC-J2)和小鼠肝细胞(AML12)的损伤作用:AFB1和ZEA对IPEC-J2和AML12小鼠肝实质细胞损伤不同,对IPEC-J2的细胞毒性:ZEA>AFB1,对AML12的细胞毒性:AFB1>ZEA。AFB1和ZEA对两种细胞的毒性存在时间和剂量依赖效应,而且在低浓度时,AFB1与ZEA之间存在协同作用(PAFB1×ZE<0.05)。当两种毒素(AFB1浓度为40μg/L,ZEA浓度为500 μg/L)同时作用于IPEC-J2细胞24 h时,对细胞毒性也表现为协同作用,为下一步试验建立细胞中毒模型奠定基础。(3)霉菌毒素生物降解剂对AFB1和ZEA诱导的仔猪肠上皮细胞危害的缓解作用:本试验采用复合益生菌的无菌体细胞上清液(CFSCP)和霉菌毒素降解酶(MDE)相结合,测定其对由AFB1和ZEA引起的IPEC-J2细胞毒性损伤的缓解作用。结果表明,AFB1与ZEA同时作用于细胞,具有抑制细胞活力的协同作用(P<0.05)。细胞活力随霉菌毒素浓度的增加而降低,并且随着反应时间的延长而增加(P<0.05)。加入40μg/L AFB1和500μg/L ZEA后,坏死细胞率显著提高(P<0.05),但加入可CFSCP+MDE可显著降低坏死细胞率并提高细胞的成活率(P<0.05)。加入CFSCP+MDE后显著降低与细胞凋亡、屏障功能和营养物质转运功能相关的基因Bax、GLUT2、ASCT2和IL6的相对mRNA丰度(P<0.05)。本研究为减轻霉菌毒素毒性提供了有效的研究方法,为保持肠道细胞的正常结构和功能提供参考依据。(4)霉菌毒素生物降解剂缓解仔猪AFB1和ZEA的中毒症状,该试验选择日龄为42±2日龄仔猪150头,按照体重随机分成五个组,每个组设3个重复,每个重复10头。对照组(A组)饲喂正常饲粮、B组(单独AFB1组)、C组(单独ZEA组)、D组(AFB1+ZEA组)和E组(AFB1+ZEA组+霉菌毒素生物降解剂),饲喂期60d。饲养试验结果表明,与单独含有AFB1和ZEA毒素组(负对照组)相比,添加霉菌毒素生物降解剂组仔猪平均