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饲料中黄曲霉毒素检测及其对牛奶品质的影响

2021-12-29魏姜勉

中国饲料 2021年22期
关键词:黄曲霉标准溶液毒素

魏姜勉

(黄淮学院生物与食品工程学院,河南驻马店 463000)

牛奶营养成分丰富,包括丰富的蛋白质、各类维生素和钙质等营养元素,在增强人体免疫力,治疗人体动脉硬化、高血压和骨质疏松中发挥重要效用,为人体运动提供丰富的能量来源。随着社会经济的不断发展,以及人们的生活改善,牛奶出现供不应求的现状,拓展了牛奶市场的发展空间(董顺华,2020)。近年来,乳源性疾病在奶牛中不断爆发,人们对牛奶质量格外重视,因此,牛奶安全问题已成为人们最为关注的焦点。研究发现,少部分黄曲霉毒素在牛奶样品中被检测出来,而黄曲霉毒素是真菌代谢产生的二级代谢物,广泛存在于饲料、谷物和食品中。近些年来,学者发现,动物饲料中的霉菌毒素污染情况与牛奶质量息息相关。奶牛一旦摄入的饲料中含有少量黄曲霉毒素,会给奶牛带来营养不良、免疫力下降等问题,给乳制品带来安全隐患(关一凡等,2019;白阳等,2019;王倩,2019;孙瑞涛等,2019)。

黄曲霉毒素M1是奶牛饲料中携带的黄曲霉毒素B1被奶牛摄入体内发生化学反应的产物,黄曲霉毒素M1主要存在于奶牛的乳、肝、肾脏和血液中。牛奶中存在部分黄曲霉毒素M1,化学性质稳定,在乳制品生产和贮藏中含量不会发生明显变化,不受消毒剂的影响(查满千等,2019)。而牛奶和乳制品作为食品,对黄曲霉毒素的限量极为严格。目前,测定黄曲霉素毒素的方法有高效液相色谱法、酶联免疫吸附测定法、质谱法和放射免疫测定法,这些方法操作过程繁琐、检测周期长、灵敏度低,黄曲霉毒素M1的标准物质较难获取,结果精确度低(王丽和刘文娇,2018)。因此,本研究采用免疫亲和柱-荧光光度计法测定动物体内黄曲霉毒素M1含量,更好地测定饲料和动物体内的黄曲霉毒素含量;本研究检测奶牛常规饲料(青绿饲料、粗饲料、能量饲料、蛋白饲料)的黄曲霉毒素含量,以便分析奶牛饲料污染情况,以及其对牛奶品质的影响程度。

1 材料与方法

1.1 实验材料 牛奶样品,青绿饲料,粗饲料,能量饲料,蛋白饲料。

1.2 实验试剂 甲醇(纯度高),氯化钠(分析纯),0.02%溴水储备液,溴水使用液体,二水硫酸奎宁,硫酸溶液,黄曲霉毒素的标准溶液,三氯甲烷,无水硫酸钠。

1.3 实验设备 荧光光度计,离心机,试管,烧杯,分液漏斗,滤纸,粉碎破碎仪,涡旋离心机,酶标仪,电动振荡仪器,普通和精密移液枪。

1.4 黄曲霉素M1检测方法 黄曲霉素M1检测采用免疫亲和柱-荧光光度法。

1.4.1 牛奶样品预处理 牛奶样品加入一定量氯化钠,用离心机离心牛奶样品,对牛奶进行脱脂处理,而后过滤。

1.4.2 免疫亲和柱洗脱 将免疫亲和柱连接玻璃注射器中,调节液体流速清洗柱子,对混合液进行洗脱纯化。

1.4.3 结果测定 在待测样品中加入黄曲霉毒素M1标准溶液,依据上述操作获得分离纯化的洗脱液,再加0.002%溴溶液,将标准样品放入荧光光度计中测定黄曲霉毒素M1溶液的荧光强度,且绘制黄曲霉毒素M1标准浓度曲线,将待测溶液放入荧光光度计中黄曲霉毒素M1的荧光光度,根据标准曲线计算黄曲霉毒素M1的含量。

1.5 饲料中黄曲霉素B1检测方法

采用酶联免疫法进行测定。

1.5.1 饲料样品提取与加标 将饲料样品放入无菌烧杯中均匀混合,经过滤后放入50 mL磨口试管中作为对照组提取液。将样品提取液各自取4 mL放入试管中,再加入一定量的黄曲霉毒素B1标准溶液,使用涡旋机进行涡旋,作为对照组的样品提取液。

1.5.2 样品测定 在酶标板上加入50 μL的黄曲霉毒素 B1标准溶液,标准溶液浓度(0、0.5、2、9、15 ng/ mL),其余各孔中加入50 ul样品提取液,再分别加入50 μL酶标抗原溶液,放入37℃恒温培养箱孵育2 h后,样品中分别加入50 μL显色剂,用酶标仪(500nm)测定牛奶样品各孔吸光度值。

1.6 计算方法

1.6.1 黄曲霉素M1计算方法 黄曲霉毒素M1计算公式如下:

A=CV/M

式中:A表示样品中黄曲霉毒素M1含量,μg/kg;C表示样品中黄曲霉毒素M1的浓度,ng/mL;V表示样品的定容体积,mL;M表示样品的质量,g。

1.6.2 黄曲霉毒素B1的计算方法 建立线性方程来计算黄曲霉毒素B1的含量:用黄曲霉毒素B1标准溶液的平均吸光度值A与标准溶液A0的比值为线性方程的纵坐标,黄曲霉毒素B1标准溶液浓度的对数为横坐标,从而建立线性方程。待测样品的吸光度值除以标准溶液A0的吸光度值,将其放入线性方程求出标准溶液的横坐标值,用对数计算公式来计算标准溶液的浓度,与稀释倍数相乘即可得到黄曲霉毒素B1的含量,结果取平均值。

2 结果与分析

2.1 黄曲霉毒素M1荧光光度计波长的测定 本研究使用荧光光度计检测样品中黄曲霉毒素M1的光谱信息,确定本实验中黄曲霉毒素M1被激发,最佳的荧光光度计发射波长为550nm。

2.2 黄曲霉毒素M1的检测方法精确度分析 本实验根据实验方法对黄曲霉毒素M1的含量进行检测,确定样品实验添加范围为0.03 μg/L,这个数值范围符合国际限量标准;牛奶样品中添加黄曲霉毒素M1的安全量为0.05 μg/L,根据上述实验开展10次重复实验,实验结果显示,样品中黄曲霉毒素M1的平均值为0.046 μg/L,标准误差为0.0045,该实验结果表明,黄曲霉毒素M1的检测方法较为精确。

2.3 牛奶样品的回收率测定 本研究是以阴性样品为对照组,在不同阴性牛奶样品中添加不同浓度的黄曲霉毒素M1,每组实验为5个平行,分析不同浓度梯度对牛奶样品回收率的影响,由表2可知,不同浓度的黄曲霉毒素(0.3、0.6、0.9、1.2和1.5 μg/kg)添加到牛奶样品中,不同添加水平牛奶样品的黄曲霉毒素M1的平均含量分别为 0.23、0.53、0.80、1.03 和 1.40 μg/kg;牛 奶 样品中黄曲霉毒素M1的含量为0.3 μg/kg时,牛奶样品的平均回收率最小,为76.67%;牛奶样品中黄曲霉毒素M1的含量为1.5 μg/kg时,牛奶样品的平均回收率最大,为93.33%;随着牛奶样品中黄曲霉毒素M1添加量的增加,牛奶样品中的变异系数先上升后下降,牛奶样品中黄曲霉毒素M1的含量为0.9 μg/kg时,牛奶样品的变异系数最大,为2.8%;牛奶样品中黄曲霉毒素M1的含量为0.3 μg/kg时,牛奶样品变异系数最低,为0.45%。

表2 添加不同水平的黄曲霉毒素M1对牛奶样品回收率的影响

2.4 不同类型饲料原料样品的黄曲霉毒素B1测定 本研究参照上述实验方法,对不同类型饲料中黄曲霉毒素B1的含量进行计算,结果如表3所示。由表3可知,青绿饲料、粗饲料、能量饲料和蛋白饲料等样品的阳性样品中黄曲霉毒素B1的测定率为100%,在青绿饲料样品中黄曲霉毒素B1的最大值是 12.34 μg/kg,最小值是 2.56 μg/kg;粗饲料样品中黄曲霉毒素B1的含量是11.68 μg/kg,最小值是1.24 μg/kg;能量饲料样品中黄曲霉毒素B1的含量是9.86 μg/kg,最小值是0.68 μg/kg;蛋白饲料样品中黄曲霉毒素B1的含量是9.36 μg/kg,最小值是 2.09 μg/kg。饲料污染程度参照黄曲霉毒素制定的国际标准,如表1所示,而青绿饲料、粗饲料、能量饲料和蛋白饲料阳性样品中黄曲霉毒素B1的平均含量分别为11.45、4.25、5.24 和 7.58 μg/kg,小于 20 μg/kg,均属于为轻度污染。

表1 黄曲霉毒素B1污染程度和标准

表3 不同类型饲料中黄曲霉毒素B1的测定

2.5 不同污染饲料饲喂奶牛后,牛奶样品黄曲霉毒素M1的测定结果 由表4可知,被黄曲霉毒素B1污染的青绿饲料、粗饲料、能量饲料和蛋白饲料饲喂奶牛后,牛奶样品中黄曲霉毒素M1阳性测定率分别为98.7%、95.6%、94.6%和93.4%;青绿饲料的牛奶样品中黄曲霉毒素M1的最大含量是 0.167 μg/kg,最小含量是 0.005 μg/kg;粗饲料的牛奶样品中黄曲霉毒素M1的最大含量是0.187 μg/kg,最小含量是0.009 g/kg;能量饲料的牛奶样品中黄曲霉毒素M1最大含量是0.197 μg/kg,最小含量是0.004 μg/kg;蛋白饲料牛奶样品中黄曲霉毒素M1最大含量是0.201 μg/kg,最小含量是0.008 μg/kg。不同饲料中牛奶样品的黄曲霉毒素M1的平均值分别为0.057、0.084、0.068和0.073 μg/kg。在本研究中,不同类型饲料的牛奶样品中黄曲霉毒素M1的测定率不同,青绿饲料牛奶样品中阳性样品测定率最高,结果表明,奶制品中的霉菌毒素污染源头主要为青绿饲料。目前,我国卫生部对乳制品的黄曲霉毒素M1含量限制为0.05 μg/kg,而本研究中牛奶样品阳性最高值为 0.201 μg/kg,最低值为 0.004 μg/kg,平均值最大为0.084 μg/kg,严重超过我国卫生部门制定的标准。

表4 不同类型饲料中牛奶的黄曲霉毒素M1的测定

3 讨论

3.1 黄曲霉毒素M1测定方法的影响因素分析 本研究采用免疫亲和柱-荧光光度法对不同类型饲料牛奶样品中黄曲霉毒素M1的含量进行测定。样品中黄曲霉毒素M1属于一种免疫抗原,可在动物体内形成一定量的抗体,该抗体用于免疫亲和柱中,便于吸附黄曲霉毒素M1。免疫反应的抗体具有单一识别抗原能力强和灵敏度高等特性,免疫亲和柱的单克隆抗体可有效吸附牛奶样品黄曲霉毒素M1,用离心机离心和滤膜过滤后,将会提高样品中黄曲霉毒素M1的纯度,从而提高黄曲霉毒素M1测量的精准度。免疫亲和柱被应用于食品中霉菌的分离和净化,且柱内单克隆抗体专一识别样品中黄曲霉毒素M1,两者进行高度结合,避免其他外来物质的干扰,可高度特异地识别外来牛奶样品的霉菌毒素,具有溶剂使用量少,再生利用等特点(王新红,2018)。

本研究采用荧光光度法检测牛奶样品中黄曲霉毒素M1含量,精准含量为0.0001 μg/kg,且牛奶样品中黄曲霉毒素M1的添加水平为0.3~1.5 μg/kg,牛奶的回收率范围76.67%~93.33%,变异系数为0.45%~2.8%,满足我国制定的检测标准。荧光光度法中样品检测速率极快,操作便捷、准确、高效和安全,且仪器设备小,便于携带,度数稳定,结果灵敏度高。荧光光度法一种高效检测样品霉菌毒素含量的方法,为样品中霉菌毒素含量的检测提供理论基础。

3.2 饲料中黄曲霉毒素对牛奶品质影响的分析 黄曲霉毒素是一类真菌代谢产生的毒素,对动物生长发育和肝脏产生重大损害(刘康和张佩华,2018)。畜禽类动物食用黄曲霉毒素污染的饲料后会引起动物中毒,给畜牧业带来重大的经济损失。董顺华(2020)等研究发现,饲料中出现霉菌毒素污染会对奶牛器官、产奶量及牛奶安全和品质产生不良反应。而黄曲霉毒素是动物饲料中的霉菌种类之一,但牛奶品质也会受动物年龄、饲料含量及外部环境等因素影响。查满千等(2019)研究发现,奶牛投喂0.04 μg/kg的黄曲霉毒素会降低生产性能和免疫机能,当饲料没有黄曲霉毒素时,奶牛生产性能较好,产奶量增加35%;刘康(2018)等研究发现,饲料中添加少量的黄曲霉毒素会降低奶牛的产奶性能。本研究发现,奶牛摄入饲料中的黄曲霉毒素B1,经体内发生羟基化形成M1形式。

饲料是奶牛赖以生存的物质基础,为牛奶提供充足的营养,奶牛良好的生产性能取决于良好的饲料配方,牛奶品质与奶牛产能息息相关。营养丰富的饲料是奶牛生产优质牛奶的物质基础(白阳等,2019;孙瑞涛等,2019)。建立高效安全的饲料产业是安全牛奶的重要保障。奶牛饲料在加工过程中要及时处理污染饲料,加强对饲料质量的监督和管理;饲料利用生物脱毒方法,安全高效地去掉饲料中的霉菌毒素;及时管理饲料霉变,及时处理霉变饲料;在饲料投喂环节,及时处理残存饲料,降低饲料污染率,提高奶牛饲料的安全性,发展健康、安全、优质的饲料,进而提高牛奶质量(王倩,2019)。

本研究中发现饲料中黄曲霉毒素B1属于轻度污染,而牛奶中黄曲霉毒素M1严重超过国家卫生部门制定的标准。霉菌污染是影响畜牧饲料业发展的关键因素,也会对牛奶品质产生重要的影响。奶牛饲养过程中,黄曲霉毒素对奶产品的影响程度较大,面对奶产品的需求量不断扩大,因此,应加强饲料管理,及时检测饲料污染物情况和预防霉菌污染,减少饲料中黄曲霉毒素的含量,保障奶牛健康和牛奶品质。

4 结论

黄曲霉毒素是饲料中常见的污染毒素之一,严重影响奶牛的健康和牛奶品质。本研究发现,可采用免疫亲和柱-荧光光度法检测黄曲霉毒素M1含量,该方法简单、高效、安全和灵敏度高,检测速度快,满足牛奶样品的检测需求。本研究对奶牛饲料中青绿饲料、粗饲料、能量饲料和蛋白饲料中的黄曲霉毒素B1及牛奶样品中的黄曲霉毒素M1的含量进行测定,发现饲料样品属于轻度污染,而牛奶样品严重超过国家相关部门制定的标准,污染程度较大;饲料中黄曲霉毒素B1经奶牛摄食后形成牛奶中的黄曲霉毒素M1。为了保证人体健康,饲料生产过程中应注意控制霉菌毒素的产生,加强饲料的安全品质管理,提高牛奶质量。

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