專利名稱：霉菌毒素結合劑的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及霉菌毒素(mycotoxin)結合劑，并且更具體地涉及利用腐殖化合物的霉菌毒素結合劑。
背景技術：
霉菌毒素是不可見的、無氣味的，并且不能通過聞味或嘗味識別，但在農業飼料生產的所有等級中，特別在動物養殖中造成巨大的經濟損失。霉菌毒素是在收割之前和收割過程中、或在(不恰當的)儲存中，由絲狀真菌，例如鐮刀菌(Fusarium)、曲霉屬(Aspergillus)和青霉菌(Penicillium)產生的次級代謝產物。它們的毒性作用非常多樣(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、動物生產性能、繁殖率、生長效率、免疫防御具有不利影響，并且是致癌性、致突變性、致畸性的，造成腫瘤或損害中樞神經系統的、出血性的、以及造成肝臟和腎臟損害的。霉菌毒素在肝臟和腎臟中代謝，并通過消化道中的微生物代謝。因此，由動物排泄的或在它們的組織中找到的霉菌毒素殘余物的化學結構和相關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)。取決于環境和底物條件，多種霉菌毒素可同時存在(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)。考慮到這樣的同時產生，動物非常可能暴露于混合物而不是單一化合物。現場研究已表明從不同霉菌毒素的疊加和協同效果可造成動物更嚴重的中毒癥(Ratcliff，2002)。霉菌毒素的問題并不僅限于動物喂食或降低動物生產性能，許多霉菌毒素富集在動物的肉、蛋和奶中，并可對人類健康造成威脅。人們越來越憂慮植物來源和動物來源的人類食品中的霉菌毒素水平。盡管在霉菌毒素的產生和出現中存在地理和氣候的差異，但是這些物質的暴露是全球性的。據估計，霉菌毒素每年影響高達25%的全球作物(Akande, 2006)。大多數國家對飼料中的霉菌毒素含量有著嚴格的規定，并且農業和食品工業的主要目標是在田地中預防霉菌毒素的污染。使植物生產性能最大化，并降低植物脅迫性的管理操作可基本上降低霉菌毒素的污染。這包括種植相適應的物種、合理施肥、雜草控制、必要的灌溉和合理的作物輪作(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發展的年份中消除霉菌毒素的污染。在已識別的特別影響家禽的各種霉菌毒素中，一些明顯出現在天然污染的食物和飼料中。它們是黃曲霉毒素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮、T-2毒素、嘔吐毒素和伏馬菌素。它們對鳥類造成有害影響，例如生長障礙、免疫低下和肉雞蒼白癥，其最終造成經濟損失。黃曲霉毒素BI,—種真菌黃曲霉(Aspergillus flavus)和寄生曲霉(Aspegillusparasiticus)的代謝物是肝毒性非常高的化合物，其常以低含量污染家禽飼料。由青霉菌(Penicillium)和黃曲霉(Aspergillus)產生的另一霉菌毒素族是赭曲霉素。赭曲霉素是最強力的毒素，其不利地影響家禽的生產參數和健康。攝入赭曲霉素造成嚴重的腎臟損害。T-2毒素引發動物和人類的嚴重的炎性反應和神經紊亂，而玉米赤霉烯酮對家禽的健康和生產性能沒有顯示出影響。具有高含量的伏馬菌素的家禽日糧與不佳的生產性能、拒食、腹瀉、腿腳無力、口腔損害和/或高死亡率相關。當多于一種的霉菌毒素存在于飼料中時，在動物中觀察到的毒性和臨床信號復雜且多樣。霉菌毒素通常伴有其他可具有協同或疊加作用的未知代謝物。仍需探索緩解天然存在于飼料中的多種霉菌毒素組合在生產率和血漿生化參數和血液學參數上不利影響的結合劑的能力。目前未有以成本有效的方式大規模地將霉菌毒素污染的谷物解毒的實用方法。當前，更有希望且更實用的方法之一是使用吸附劑。但是，多種吸附劑已顯示出降低營養利用率(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)和礦物吸附(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)和對多種具有重大實用性的霉菌毒素缺乏結合效果(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)。當以低至IU g/g飼料的含量攝入時，玉米赤霉烯酮(ZEA)造成豬的雌激素過多癥。豬的病理學在青春期前的小母豬中更明顯，并且特征在于外陰腫大、陰道和直腸脫垂和乳腺擴增。在循環養殖動物(cycling animals)中，玉米赤霉烯酮的作用包括不受胎、假孕和流產。ZEA的代謝物似乎主要出現在肝臟中，產生a和￠-玉米赤霉烯醇。據信將ZEA催化還原為玉米赤霉烯醇的酶是3-a-羥基類固醇脫氫酶(3C1-HSD)。還已知該酶分解5-a -雄甾烷_3，17-二酮，其是一種類固醇激素代謝的產物。如在多項研究中已知的，ZEA及它的代謝物主要通過糞便和尿排出。豬比其他類的牲畜對ZEA更敏感，并且希望使因飼料耗費和不佳的生產性能的損失最小的飼養方案。一些化合物(即纖維、福爾馬林、碳酸鈉和單甲胺)已表明防止多種外源性物質，包括ZEA的作用。
利用霉菌抑制劑或通過酸保護僅可減少霉菌量而不影響處理前產生的霉菌毒素的含量。如果霉菌毒素早已產生，它們將不以任何形式受霉菌抑制劑或酸混合物的影響，因為它們是非常穩定的化合物。由此，這些有毒化合物保留在之前感染的商品內，即使未再可看出或檢測出霉菌。最常用的減少霉菌毒素暴露的策略是通過包括各種霉菌毒素結合劑或吸附劑而降低它們的生物有效性，其導致攝取和分布至血液和目標器官的霉菌毒素減少。吸附劑的主要優點包括成本、安全性和加入動物飼料的便宜性。各類物質已與鋁硅酸鹽一起測試，并用于該目的，特別是粘土和沸石材料是最常用的類別。腐殖酸是普遍存在的，并且如在沉積物的情況中，在所有的物質被分解或已變換之處發現腐殖酸。它們是飲用水、土壤和褐煤的天然組分。腐殖性物質具有強烈的結合各種物質，例如重金屬、除草劑、不同的致變物、單芳族化合物和多環芳族化合物和礦物質的親合性。許多年來，農戶們使用腐殖酸鹽加快種子發芽，并改善根莖生長(Islam，K.M. , Schuhmacher,S.A.和 Gropp, M. J. 2005Humic Substances in Animal Culture.Pakistan Journal ofNutrition, 4:126-134)。該材料能夠促進氧氣輸送,加快呼吸并促進植物的營養利用率(Osterberg, R.和 Mortensen, K. 1994The Growth of Fractal HumicAcids: Cluster Correlation and Gel Formation. Radiation and EnvironmentalBiophysics, 33:269-276)。這些發現促使科學家研究腐殖酸鹽的特定性質、以及它們在改善人類和動物健康幸福中的可能益處。在歐洲的獸醫學實踐中，腐殖性物質已被用作抗腹瀉齊U、鎮痛劑、免疫刺激劑和促生長劑(Islam，2005)。腐殖酸抑制細菌和真菌生長，由此間接降低飼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)。據描述為，一些腐殖性物質及它們的鹽通過它們的霉菌毒素結合能力而與霉菌毒素直接作用(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)。
發明內容
所公開的新型霉菌毒素結合劑是含腐殖酸的物質。優選地，所述霉菌毒素結合劑具有45%的最低腐殖酸含量，在pHl. 5、3. 0和7. 0下約20%的最大溶解度，以及至少80%、并且優選90%的體內霉菌毒素結合效率，單胃動物的胃部pH下的最低吸附率為至少80%、并且優選至少85%，并且在中性pH下的最大脫附率不大于10%。在一個優選實施方案中，所述腐殖酸與諸如粘土的吸附劑組合，以提供在體內有效的霉菌毒素結合劑。
圖1 :所有的小母豬組的每周平均外陰得分圖；標準誤差為0. 3-0. 5。圖2 :不同批次的雌二醇-17 0血漿濃度的演變圖。圖3 :不同批次的、卵泡尺寸彡6mm的卵巢比例的圖。
圖4 :不同批次的、卵泡尺寸>6mm的卵巢比例的圖。圖5 :具有發育不全的卵巢、并且卵泡尺寸>6mm小母豬的百分比圖。
具體實施例方式本發明包括待加入至可被一種或多種霉菌毒素污染的動物飼料的組合物。所述組合物包括腐殖性物質，優選包含45%-99%之間(包括在該范圍中的所有含量)的腐殖酸的腐殖性物質。所述組合物應對于所解決的特定霉菌毒素具有高親合性，使得在所述組合物和目標霉菌毒素之間形成牢固的絡合物，其在胃腸道中不受溶解度的干擾，由此霉菌毒素將從糞便中排出。由此，優選地，所述組合物在1. 5-7. 5之間的pH下的溶解度不大于20%。發現在體內有效的本發明組合物在體外具有大于80%，并且優選大于90%的結合效率，在pH3. 0下的最低吸附率至少為80%，并且優選85%，并且在pH6. 8下的最大脫附率不大于10%。適于本發明的腐殖性物質可從許多來源得到，但一個優選來源是風化褐煤。所述腐殖性物質優選與金屬離子、氧化物和粘土礦物來源中的一種或多種組合。優選地，將所述腐殖性物質與粘土例如膨潤土或海泡石組合，其以10%-90%的腐殖性物質來源的量與90%-10%的粘土量、以及其中的所有比例組合。天然物質中的腐殖酸經過有機質，特別是植物的化學和生物腐殖化和經過微生物的生物活動而形成腐殖酸。在各種土壤的棕色有機質以及泥炭、有機肥、褐煤(lignite)、風化褐煤和褐煤(browncoals)中發現腐殖酸。在土壤中，通過某些二次過程，例如通過從表面葉片凋落物的雨水滲濾的多酚的聚合、以及由土壤微生物和土壤碳水化合物上的小動物提供的酚類、醌類和蛋白質的縮合也可形成腐殖酸。腐殖酸不具有單獨的結構，而是從木質素和其他植物材料分解和轉化為硬煤而產生的中間化學產物的混合物。它們是具有多環中心的三維大膠體分子，包含異環和雜環結構和外圍側鏈。腐殖酸的有機結構是天然氧化型，因此帶負電荷。吸引至氧化區域處的斷裂鍵的正離子產生微量營養素和微菌群附著的區域。低級炭，也叫木質素，包含比高級炭更多的酸類。風化褐煤是高度氧化的木質素的特殊形成物。該材料具有任何天然資源中最高的腐殖酸含量。實施例1進行一項試驗以測定五種天然的、含腐殖酸物質的腐殖酸含量。通過按照國際標準(IS05073:1999Brown coals and lignites. Determination of humic acids),通過伏安法和提取物滴定測定腐殖酸。含腐殖酸物質的分析結果在表I中顯示。所有產物都超過所公開的45%的腐殖酸的最低要求，除了 HS3 (28. 34%)和 HS4 (44. 62%)。表1-根據IS05073:1999測定的腐殖酸含量。
權利要求
1.用于動物飼料的霉菌毒素結合劑，其包含腐殖性物質，所述腐殖性物質包含45%或更多的腐殖酸，所述腐殖性物質在PH1. 5-7. O之間的最大溶解度為20%，并且體外霉菌毒素結合效率為至少80%且優選90%，在單胃動物的胃部生物pH下的吸附率為至少80%并且在中性pH下的脫附率不大于10%。
2.權利要求1所述的霉菌毒素結合劑，進一步包括金屬離子、氧化物和粘土礦物的來源。
3.權利要求2所述的霉菌毒素結合劑，其中所述腐殖性物質占所述結合劑的10%至90%。
4.權利要求2所述的霉菌毒素結合劑，其中所述的金屬離子、氧化物或粘土礦物的來源包括風化褐煤。
5.權利要求1所述的霉菌毒素結合劑，其中所述霉菌毒素包括玉米赤霉烯酮。
全文摘要
本發明公開了一種霉菌毒素結合劑，其特征為包含45%或更多的腐殖酸，在1.5-7.0之間的pH下的最大溶解度為20%，并且體外霉菌毒素結合效率至少為80%，并且優選90%，pH3.0下的最低吸附率為至少85%，并且在pH6.8下的最大脫附率小于10%。
文檔編號A23L3/3463GK103037717SQ201180034807
公開日2013年4月10日 申請日期2011年5月17日 優先權日2010年5月17日
發明者E·史庫特, Z·李, S·范戴克, Y·嫪 申請人:凱敏工業公司