谷物中霉菌毒素的產生與作用

　　霉菌的生長和霉菌毒素的產生會依溫度、濕度和pH值條件之不同而異，相同的霉菌在不同的溫度條件下有時會產生不同的毒素，如新月型菌在 8℃～18℃ 時會產生 T-2 鐮刀霉菌毒素，而在 15℃ 時則產生 F-2 毒素；黃曲菌（Aspergillus flavus） 在 28℃ 以下不會產生黃曲毒素 B1。霉菌通常無法在水份活性低于 0.68 的情況下生存。雖然每一種霉菌有其最適生長 pH 值，但對酸、堿的耐力則是相當強，因此酸堿值對霉菌的影響不大。相同的霉菌在不同的空氣條件下，會產生化學結構完全不同的毒素，如新月型菌在二氧化碳充足時會產生嘔吐毒素，而在氧氣充足時則產生 F-2 毒素。上述的環境條件對飼料原料的生長過程以及采收后的保存設備有一大挑戰。

　　霉菌毒素為霉菌產生的二次代謝產物，由于化學結構穩定，使得在處理霉菌毒素困難重重。飼料原料所污染的霉菌毒素又可分田間型和倉儲型兩種，田間型霉菌毒素包括鐮刀菌素產生的玉米赤霉烯酮和伏馬鐮孢毒素，新月型菌產生的嘔吐毒素等為目前公認嚴重性最大的霉菌毒素，田間型霉菌毒素到目前為止仍無法利用預防方式清除，加上近年來對此類毒素監測結果有逐年攀高現象，使得畜禽業者逐漸重視田間型霉菌毒素。

　　玉米赤霉烯酮（zearalenone, ZEA）主要由一種在作物采收前造成谷粒病變的鐮刀菌素產生的雌激素霉菌毒素，此毒素會藉由動物的肝臟和胃腸道轉換成具動情活性之產物，對動物繁殖性能有很深的影響。伏馬鐮孢毒素（fumonisin, FB） 是由主要感染玉米的鐮刀菌屬（Fusarium verticillioides）產生的毒素。研究文獻指出豬只短期暴露于伏馬鐮孢毒素B1會造成肺水腫（pulmonary edema），若長期暴露則發生肺纖維化。然而伏馬鐮孢毒素需達到 100～300 ppm 高劑量下才會發生臨床癥狀。

　　嘔吐毒素是新月毒素群的一種，一般存在于谷物飼料中，主要影響免疫系統和胃腸道。過去文獻指出攝食低劑量的嘔吐毒素會出現食欲缺乏、改變養份效率和生長緩慢；攝食高劑量的嘔吐毒素則有嘔吐、直腸出血和腹瀉等急性癥狀。另外嘔吐毒素會破壞腸道屏障，并使豬只容易感染大腸桿菌、沙門氏桿菌和梭菌，以及增加毒素通過腸道屏障進入血液影響免疫系統，最終導致飼料效率差，生長緩慢，會吃但長不大。

　　動物飼料原料以玉米和黃豆為大宗。隨著石油日益枯竭，美國2007年用于乙醇生產的玉米達到8450萬噸，占玉米總產量24.48%，也造成世界玉米供應不足，玉米用于生產燃料乙醇也產生了大量的副產品玉米酒糟。平均每一浦氏耳（25.4千克）的玉米可以產生 10.2千克的酒精、8.2千克的二氧化碳和8.2千克的玉米 DDGS，也就是說濃縮比例約為3倍。表1是摘錄已發表的文獻當中關于玉米發酵產物中霉菌毒素的含量的變化，玉米在發酵、蒸餾生產酒精的過程中，霉菌毒素很少會降解，大多數的研究報告也指出，霉菌毒素不存在于蒸餾的酒精中，且原本存在毒素的總量也不變，但濃縮存在于 DDGS 或其他飼料的產品中。另外表2為2009年～2011年的玉米酒糟中霉菌毒素污染調查，其中玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素和伏馬鐮孢毒素的污染陽性率可達80%～100%，而各毒素檢測出的最大值已可以造成動物嚴重的健康傷害。

　　

　　當黃豆粉價格高而小麥價格合理時，小麥值得使用于生長及肥育豬的單位飼料。飼料中使用小麥來取代高梁或玉米，每噸飼料中可減少黃豆粉的添加。新收小麥主要以田間霉菌為主，如表 3 顯示2009～2011年的霉菌毒素污染程度，最突出的菌屬是鐮刀菌屬（Fusarium）和新月型菌此類。霉菌多存在麥粒的表層和胚部，胚乳部很少，因此麩皮及粉頭的帶菌量比麥粒高很多，久放的麩皮中的霉菌量比新鮮麩皮要高出十幾倍。這些真菌主要侵害黑麥、燕麥、大麥、小麥和黑麥草等禾本科作物及牧草處于發育狀態的子房，其中黑麥和多年生黑麥草最易感染，小麥因為嚴格的白花受粉植物，子房受護穎及內外稃的保護，被感染的機率較小。

　　

　　近年來有許多針對霉菌毒素的作用機制所進行的研究（de Koe et al. 2000；Eaton and Gallager 1994；Norred and Riley 201；Riley 1998），但是生物體外的試驗說明的結果與在生物體內的試驗所推斷的結果，或是采食霉菌毒素所引發的疾病的推論，常常遭遇到許多潛在因素干擾與操作上的錯誤。然而研究霉菌毒素的作用機制在霉菌毒素的領域中占有極為重要的角色，原因為：（1） 了解初始產生生化損害導致疾病發生與過程。（2） 證明生物性效應與劑量高低和環境因子等因素有無關系。（3） 利用下游之生化影響導致生化損害之初始化以找尋被傷害根源。（4） 預測潛在的慢性毒性及與其他霉菌毒素或生物活性制劑的交互作用如毒素和藥物等。另外霉菌毒素也被視為底色病之病因，潛在的霉菌毒素破壞動物免疫系統，嚴重影響動物自體防疫能力以及降低藥物和疫苗可發揮的功效，提高畜產業飼養的困難度，因此霉菌毒素的監測與控制是不可忽視。