如何有效杜絕黴菌毒素入侵畜舍

專訪黴菌毒素專家 宜蘭大學生動系鄭永祥教授

   探討黴菌毒素對動物飼料的影響,就不能不請教黴菌毒素領域的佼佼者、國立宜蘭大學生物技術與動物科學系鄭永祥教授。
   鄭永祥教授出生於養豬產業蓬勃的屏東,就讀三地門山下的學校,跟福江獎得主、台灣養豬達人、中央畜牧場場長蘇鵬先生是從小一起玩到大的同學。問及教授如何一腳踏入黴菌毒素的研究領域?妙語如珠的鄭教授侃侃而談了起來。

打穩畜牧基礎 靈活跨域結合

「我就讀屏東內埔農校畜牧獸醫科,在屏東防治所實習半年,當時的所長洪信雄先生為我們奠下紮實的訓練底子。實習期間我待過豬場、雞場、蛋雞場、肉牛場等等,對畜牧場的運作相當了解。後來進入嘉義農專畜牧科,再插班東海大學畜牧系學習成長的時光,給予我深遠的影響;畢業後,再到國防醫學院牙醫系當了一年的研究助理。」

 從畜牧跨域到牙醫系,對鄭教授而言是有趣的新領域。「當時牙醫研究室正忙埋首於口腔癌研究,主要是在倉鼠頰囊誘發口腔癌後,再投以大蒜精藉此了解倉鼠口腔癌細胞的變化。一年後我通過高考,進入了高雄畜產試驗研究所,在畜試所的兩年期間是做火雞的育種研究;之後參加了經濟部乙等特考,到台糖東海豐畜殖場服務,過著一個人管理5,000 頭豬的歲月;接著再攻讀中興大學碩士班,重新回到學校,指導教授為詹德芳老師,這時我才與『黴菌毒素』相遇。」
  詹教授的實驗室正在做豬、雞的脂肪合成研究,針對肝臟、腹脂蓄積進行研究,了解如何減少腹脂以增加養殖效益。眼見已有這麼多研究生以此為題,鄭教授不禁想,自己還可以做什麼研究。

以黴菌毒素為題 深入探討研究

 「我花了半年時間在圖書館中,每天研究論文並思量我有什麼資源可以運用。在一個偶然機會得知,所內的吳繼芳老師正著手研究如何制定黃麴毒素的國家標準,當時台灣尚未有相關國家標準,而吳老師正在進行動物實驗,我才慎重思考是不是來做黃麴毒素的研究。」
  黴菌毒素主要來自三個黴菌屬:新月黴菌屬、青黴菌屬、黃麴菌屬,會分別產生不同的毒素。台灣地處亞熱帶,環境最適合黃麴菌生長,所以容易產生黃麴毒素,對畜產影響甚鉅。

發霉的飼料 嚴重侵害畜牧業

       台灣濕熱,飼料儲存不易,如何防範黴菌毒素的孳生,是畜牧業的重點。

  接下來半年的時間,鄭教授在養豬科學研究所跟中興大學間兩頭跑,將黃麴毒素發酵、定量完之後,再把毒素帶回中興大學研究。當時台灣幾乎沒人在做相關研究,而黴菌毒素對人員危害也很大,實驗時都要戴著防毒面具,配置飼料時都要很小心謹慎以免吸入。鄭教授表示,黴菌毒素既是畜牧的議題,又是獸醫的議題,畜產界原本對黴菌毒素沒這麼重視,直到1950 年英國爆發10 萬隻火雞死亡的狀況,大家都想知道病因。
  根據當時在微生物與疾病研究中非常重要的柯霍定則(Koch's postulates),當發現疾病、分離出病原加以培養後,再打回動物體內必須出現相同的病症作為驗證,不管致病原因是細菌、病毒、原蟲等,只要是傳染性疾病,都要能依此方式進行驗證。但黴菌毒素造成的病症並無法以柯霍定則驗證,因為當發現動物產生病變、中毒了,懷疑是這批飼料有問題時,這批飼料都已經吃完了,無法被查驗,所以要驗到毒素的可能性很低,根本無法符合柯霍定則。
  「面對10 萬隻火雞死亡的疑案,專家追查後才發現當時進口至英國的巴西花生粕有問題。但當時還不清楚花生粕裡含有什麼,後來才知道因為是黃麴毒素導致火雞大規模死亡。」

看不見的毒素 危害人畜健康

 鄭教授決心以黴菌毒素做為研究議題時,看了很多文獻,從1950 到1980 年間,有很多相關研究報告,其中以黃麴毒素研究最多。黃麴毒素是已知天然物導致人類產生肝癌病變的重要毒素,在那三十年間,黃麴毒素為什麼會致癌、何以導致突變、產生肝腫瘤等等,這些相關機轉都已經被研究得很透徹,後來國際間專家才轉而研究其他黴菌毒素,像是伏馬鐮孢毒素、嘔吐毒素、玉米赤黴烯酮等,這三種黴菌毒素應該是畜牧界中影響最嚴重的毒素,值得深入探討。
  黴菌毒素對牲畜的影響,主要來自「低劑量長時間」的攝入,因為毒素的量通常不會高到立刻導致動物死亡。毒素要高到使動物死亡,是在飼料品質非常差、發霉非常嚴重的情形才會發生,一般都為慢性傷害,像是肝臟損傷、生產表現下降等。比方說,蛋雞依其生產周期可以分為三個階段:育雛期(0 ~ 6 周齡)、育成期(7 ~ 20 周齡) 和產蛋期(21 ~ 72 周齡),因為飼養的時間長,在長期吃飼料的狀況下,若飼料中有黴菌毒素,毒素的累積就多,對健康及生產表現的影響相對巨大,但這「低劑量、長時期」的傷害並不容易發現。

 

台灣曾有幾個案子是高劑量黴菌毒素致死案。2004年發生的寶路事件,泰國廠生產的飼料有兩種黴菌毒素,是造成上萬隻狗兒腎衰竭的主因,這批來自泰國
的發霉米,含有赭麴毒素A,此為腎毒性很強的黴菌毒素,解剖後發現狗兒腎臟都是腎石,導致腎衰竭致死;2009 年,雲林流浪動物之家有上千隻狗死亡,且不少死於肝病,也是飼料受到黴菌毒素感染。而赭麴毒素A 也曾在人類歷史上造成重大危害,知名的巴爾幹半島腎病變(Balkan endemicnephropathy, BEN) 可能與赭麴毒素有關。1993 年,國際癌症研究組織正式將赭麴毒素A 列為具腎毒性、致畸胎性、基因毒性及免疫毒性的黴菌毒素,並列入人類可能的致癌物2B 群組中的一項。

黴菌真的防不勝防嗎?

黴菌毒素如此常見,生活中很難防範,只要是有穀類、有空氣、有黴菌,就會產生黴菌毒素。對畜牧業者而言,黴菌並不是收貨後放入穀倉才產生的,穀物在田間就可能受到黴菌污染、大量產生黴菌毒素了。不同的氣候帶、不同的穀類,產生的毒素就不一樣,只要有少量蛋白質、一些澱粉,就是適合黴菌生長的環境,因此小麥、大麥、玉米及花生都是黴菌最好的培養基。不過鄭教授指出,唯有黃豆極為特殊,因其蛋白質含量約佔44%,醣類成分很少,類似黃豆這樣具有高量蛋白質且醣類少的穀物,幾乎少有黴菌能在上面繁殖生長。

  鄭教授踏入黴菌毒素研究後,因緣際會,曾多次遠赴歐洲參加國際型研討會,也發現其實全世界有非常多黴菌毒素的科學研究在進行中,也有許多國際大廠紛紛研發處理黴菌毒素問題的相關製品,大致可由「吸附」、「生物轉化」或「強肝解毒」三方面來切入,而目前市面上常見的飼料黴菌毒素清除方式有「吸附型」與「酵素分解型」兩大類。

各式黴菌毒素清除法

        吸附型的產品種類很多。無機的吸附劑以黏土類為主,常見的是水合鈉鈣矽酸鋁(Sodium calcium aluminosilicate),吸附能力強,99.9% 的黃麴毒素都可被清除掉;其次是澎潤土(Bentonite),清除黃麴毒素效果亦不錯,另外尚有沸石等等,以上皆屬非特異性的吸附。
  值得注意的是,因這類吸附劑對二價鈣、鎂離子的吸附能力也很強,所以長期使用可能會產生一些問題。1970 年代就有科學家提出相關論文研究,像是在種母豬與蛋雞,生長過程中的鈣質吸收非常重要,若長期使用無機吸附劑會將飼料中的養分也被清除掉( 例如維生素B2),飼料中添加的土黴素Oxytetracycline)、氯四環素(Chlorotetracycline) 等飼料添加劑,也會被清除掉。所以即使價格便宜,使用時仍需慎重考慮。

       有機的吸附劑最常見的是酵母細胞壁。印度科學家G. Devegowda 博士率先發現酵母細胞壁破壁後,有大量的甘露寡醣(Mannose-oligosaccharides,MOS) 露出,此為酵母細胞壁特有成分,能抑制大腸桿菌粘附在小腸絨毛上,再加上因甘露寡糖的特殊化學結構與某些黴菌毒素有親和性,所以也能吸附黴菌毒素。
  至於以酵素清除黴菌毒素,則是利用酵素對特定毒素的分解作用,破壞黴菌毒素或降低其毒性。與吸附型的黴菌毒素處理方法比較,使用酵素分解型的產品則完全沒有造成飼料營養損失的可能。
  這些用於清除黴菌毒素的飼料添加劑如吸附劑或降解酵素,研發過程中要如何驗證其有效?就要做in vitro / in vivo test 及田間實驗、動物實驗等好幾個階段,每個實驗室都有自己的sop 及內部標準,但檢驗方法缺乏國際標準,有時檢測結果各說各話。鄭教授進一步說明,針對黴菌毒素處理產品效果的分析方法,最常以HPLC 高效液相層析來做驗證,高端一點的,還可以用串聯質譜儀(LC-MS/MS) 進行檢驗。

如何選擇黴菌清除添加劑

       台灣天候長年燠熱,四面環海的海島氣候極度潮濕,飼料十分容易污染。玉米粒內約含有11-12 % 的水分,其實是會因為高溫而蒸發移動的。白天太陽曝曬,水分往上蒸散聚集於穀倉頂,晚上溫度降低,又隨著穀倉壁流下去。不斷循環的結果就是穀倉壁面會有飼料結塊、形成死區,而成為黴菌最喜歡大量生長的地方。
  「要阻止黴菌毒素的肆虐,飼料品質管理很重要,原物料應該要從田間就要注意不受蟲咬,但這點很難做到,所以要針對買進的飼料等級把關,避免買破碎粒及夾雜物高的飼料原料。舉例來說,鴨飼料最常買進等級較差的玉米粒,黃麴毒素在不同的動物體內因為有不同的酵素群,毒素反應就會不同,其中就以鴨在接觸黃麴毒素後,所產生的第二種中問代謝產物最多,顯示鴨對黃麴毒素最為敏感,也最容易受到傷害。」

 至於飼料內黴菌毒素的國家標準為何?鄭教授表示,目前台灣僅針對黃麴毒素有制定飼料的國家標準,標準的制定若設得太過嚴謹,會危害畜牧產業,因為很難買到完全純淨無污染的原料穀物。
  鄭教授說,穀倉與飼料管理是直接影響到牲畜健康的重要議題,黴菌毒素清除劑的需求是一大市場,無論豬、雞、牛、禽類等等都會需要。而且不光是為了牲畜好,畜產品中若殘留黴菌毒素,也會直接衝擊到人體健康。像是黃麴毒素可為四型(B1、B2、G1、G2),其中以B1 的肝毒性最強,而因為黃麴毒素B1/B2 在被哺乳動物攝食後的代謝產物為M1/M2,M1/M2 會進入乳汁,所以吃到含有黃麴毒素之飼料的乳牛所生產的乳汁也會有毒素存在。台灣規定黃麴毒素M1 的標準不得高於0.5ppb,就是為人們的健康把關。相信未來關於黴菌毒素的檢測與管控也會越來越嚴格,身為畜牧業者,也要懂得為飼料「排毒」,讓牲
畜吃得安心,吃出健康。

 

鄭永祥教授( 右一) 與永鴻生技同仁合影。

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