黴菌毒素與畜牧生產
張照夫
國立屏東農業專科學校獸醫科
三十年前 ( 1960 ) 在英國有 10 萬隻火雞及 14,000 隻鴨子在短時間內死於不明原因而發現黃麴毒素，同年在美國加州也發現黃麴毒素是引起鱒魚肝細胞瘤的病因。經過 30 年的研究已有 300 多種黴菌毒素被分離出來並瞭解其化學特性，但其生物學特性之研究進度緩慢，主要原因為黴菌毒素種類太多，且靈敏度高之分析分法缺乏。隨著實驗資料增加，最近幾年對黴菌毒素新知與畜牧生產之關係可歸類下面四個方向：
(1)低劑量黴菌毒素足以引起野外自然發生病例，但在實驗室則需高劑量才能引起與野外病例相同的病害，二者之間的矛盾情形已有許多實驗結果可以解釋。
(2)梭黴菌屬 Fusarium ( 或稱新月型黴菌屬 ) 所分泌之黴菌毒素對禽畜危害比黃麴毒素更嚴重。此屬黴菌分泌 100 多種黴菌毒素，其中只有 6 種有常用分析方法。其危害地區遍及全世界熱帶及寒帶地區，但診斷及控制方法未解決之難題仍多。
(3)對黴菌的安全量 ( Safe level ) 需加強研究，安全最牽涉層面極廣，政府制定之安全量基於法律的理由多於科學合理的依據。
(4)數百種黴菌都有可能引起禽畜生產障礙，因此控制黴菌毒素病 ( Mycotoxicoses ) 之發生越來越重要。惟對黴菌毒素之控制越趨單純化，不管何種黴菌毒素，控制原則皆相同。
本文即按照上述四個方向敘述，首先討論野外中毒劑量與實驗室中毒劑量為什麼不一致？為證明野外第一次黴菌毒素病例是由某一種黴菌毒素引起，必須檢出飼料中含有該毒素含量高達與實驗室人工感染病例劑量相同，能符合此條件者必須恰好碰到急性中毒爆發病例且無其他因子介入。1970 年代發生於美國之首例家禽赭麴毒素中毒症 ( Ochratoxicosis ) 經過 5 年的田間觀察直到沒有其他因子同時介入才敢確診，大部份之赭麴毒素中毒病例常有黃麴毒素同時存在。
黃麴毒素最小有效致病劑量 ( Minimum effective dose , MED ) 在實驗室與野外相差 100 倍以上，標準實驗條件下飼糧中需加入 2,500 ppb 黃麴毒素才能抑制肉雞增重，1,250 ppb不能抑制生長。飼料中極不可能污染 2,500 ppb黃麴毒素，因此有些人誤認雞不會罹患黃麴毒素症。但養雞業證明低於 10 ppb黃麴毒素能使肉雞增重率、飼料換肉率、育成率降低，廢棄率增加。在美國北卡羅萊州因為 1980 年玉米受黃麴毒素嚴重污染，有許多養雞場經營困難，為瞭解是否與黃麴毒素有關曾做大規格田間試驗。有 5 個肉雞飼養公司，每公司各選經營良好、中等及不良之雞場各 2 場進行試驗，各場定期採飼料樣品分析黃麴毒素，飼養結果如表 1 所示。
由表 1 得知良好級養雞場比中等級多 10%雞隻上市，中等級比不良級多 5%。育成率良好及中等級比不良級多 3%，廢棄率則少 0.4%。每隻雞之獲利良好級比中等級多 5%，中等級比不良級也多 5%，這三等級養雞場飼料中黃麴毒素含量如表 2 所載。
表 1 美國北卡田間肉雞飼養試驗
| 評 估 項 目 | 雞 場 生 產 性 能 分 級 | ||
| 良 好 | 中 等 | 劣 等 | |
上市隻數 上市日齡 體 重 ( 公克 ) 飼料換肉率 育成率 廢棄率 ( % ) 每隻獲利 ( 分 ) |
122,052 a 52.6±0.8 1,760±41 2.13±0.02 95.98±0.46 a 1.39±0.22 a 12.02±0.62 a |
111,290 b 51.9±0.7 1,737±37 2.15±0.02 95.61±0.91 a 1.19±0.09 a 11.49±0.50 a |
105,267 c 52.8±0.6 1,719±26 2.16±0.03 92.78±2.92 b 1.73±0.20 b 10.86±0.55 b |
a、b、c 不同字母間表示顯著差異 ( p<0.05 )，各級有 10 個養雞場。
表 2 美國北卡州田間肉雞飼養試驗飼料黃麴毒素污染
| 黃 麴 毒 素 | 雞 場 生 產 性 能 分 級 | ||
| 良 好 | 中 等 | 不 良 | |
污染率 ( % ) 污染量 ( ppb ) |
18.0±6.8 a 6.13±3.2 a |
22.1±4.7 a 6.5±2.3 a |
31.3±6.1 b 14.0±4.5 b |
a、b不同字母表示顯著差異 ( p<0.05 )
由表 2 知道經營不良之養雞場，其飼料污染黃麴毒素之百分率比良好級幾達 2 倍，污染量不良級比良好級則高出 2 倍多。由此大規模調查可證明低量之黃麴毒素足以影響經營良窳，另外黃麴毒素與許多傳染病原，環境緊迫因子皆會交互影響，而在實驗室條件下則無法模擬野外複雜因素，因此黴菌毒素對動物之 MED 實驗室與田間相差懸殊可以理解。微量的黴菌毒素對動物個體的危害不易被獸醫師察覺，對於沒有明顯臨床症狀及病理變化的黴菌毒素中毒症之診斷，需靠會計師由帳面統計才能知道是否受害。
梭黴菌屬 ( Fusarium spp. ) 產生 100 多種黴菌毒素，其中包括 80 多種是 Trichothecene 衍生物，梭黴菌屬之孢子形態如圖 1。因其大型孢子的形態像新月，故亦稱新月型黴菌屬。Trichothecene 毒素及其他相關梭黴菌毒素引起人類或禽畜中毒症之臨床症狀非常複雜，確診困難，所以被認為是「多種功能毒素」( Multitoxins )。目前已知除了 Fusarium 之外，Myrothecium， Trichoderma，Cephalosporium，Verticimonosporium 及 Stachybotrys 等屬都會產生 Trichothecenes。各屬之中能產毒者又有許多種 ( Species )，Trichothecenes 的共同構造式如圖 2。各功能基不同，引起之化學及生物學特性亦異，種類很複雜。此類黴菌毒素可人工實驗使小白鼠、老鼠、天竺鼠、家兔、貓、犬、馬、豬、禽類引起臨床症狀。所發生之臨床症狀及病理變化有下列八大類：(1)嘔吐、心搏過速、下痢；(2)出血、水腫、皮膚壞死；(3)胃腸上皮出血；(4)造血組織變性；(5)血流中之血小板及白血球減少；(6)腦膜出血；(7)神經失調；(8)拒食等。在野外人畜自然中毒病例所呈現之臨床症狀甚複雜，如頭痛、寒顫、噁心、嘔吐、下痢、皮膚發炎、白血球減少、咽喉炎、休克、胃炎、全身痙攣、迴旋運動、拒食、流產等。
因為 Trichothecenes 毒素種類繁多，至目前在美國已能做商業性分析的僅有 6 種。對動物為害之研究不到 10 種，以孢子數來評估飼料被梭黴菌污染情形，顯示 1972 年調查美國 8 個州 72 個玉米樣品，69 個樣品孢子數＜1,000／公克，只有 3 個樣品為＜10,000／公克。在 1982 年調查超過 10,000,000／公克極為普遍，美國北卡州全州之平均值亦高達 240,000／以克。
最近兩三年由於雞、豬、牛普遍發生繁殖障礙、生長不良、飼料換肉率降低、弱腳、拒食、維生素缺乏、口腔病灶及出血。許多調查顯示 Deoxynivalenol ( DON，圖 3 ) 污染率很高，Zearalenone ( F–2 ) 及 T–2 毒素偶有出現，其他黴菌毒素則甚少。梭黴菌孢子數及 DON 污染率增加與禽畜健康惡化關係最密切，但實驗室驗證明 DON 並非主因。推測有其他未能測出之黴菌毒素污染飼料才是元兇，但 DON 及梭黴菌孢子數可做類似病情的指標。由於許多野外病例症狀都與 Trichothecenes 中毒症有關，因此推測近兩三年之經濟動物病症必為 Trichothecenes 之一種。最近報告指出同屬 Trichothecenes 之 DON 毒素及 T–2 交互影響會產生新症狀，因此玉米如含高量梭黴菌，將會引起複合型黴菌毒素中毒症 ( Multiple mycotoxicoses )。
本研究室去年在農林廳支資下亦調查台灣地區飼料之微生物學飼料品質，其結果如表 3 ~ 8 所載。
表 3 配合飼料微生物學品質
| 動物別 | 形狀 | 件數 | 總細菌數 | ”腸道菌數 | ”黴菌孢子數 | ”水份 ( % ) | pH 值 |
| 豬
雞
鴨
水產
|
粉 粒 粉 粒 粉 粒 粉 粒 |
39 35 18 7 11 8 9 13 |
4.1×105 5.5×104 3.5×105 2.2×104 3.4×105 3.1×105 2.5×105 2.8×105 |
3.5×105 2.3×104 2.2×104 4.1×104 2.7×105 3.3×104 5.8×104 2.0×104 |
3.2×104 3.2×104 2.1×104 2.5×104 4.7×104 2.5×104 3.4×105 1.6×105 |
13.0 12.5 13.5 13.2 14.2 13.5 14.5 13.2 |
5.88 5.89 5.92 5.85 5.83 5.87 6.01 5.92 |
”每公克飼料之幾何平均值
表 4 豬配合飼料微生物學品質
| 雞別 | 形狀 | 件數 | 總細菌數 | ”腸道菌數 | ”黴菌孢子數 | ”水份 ( % ) | pH 值 |
| 幼 雞
肉 雞
大 雞
|
粉 粒 粉 粒 粉 粒 |
6 3 9 4 1 2 |
3.6×105 2.5×104 2.2×105 1.8×104 3.9×105 2.1×104 |
2.1×104 3.9×104 1.1×105 4.2×104 2.4×104 3.9×104 |
1.4×104 2.1×104 2.5×104 1.9×104 2.3×105 3.2×104 |
14.5 13.0 12.5 13.5 12.7 13.8 |
6.03 5.86 5.95 5.79 5.77 5.91 |
”每公克飼料之幾何平均值
表 5 雞配合飼料微生物學品質
| 鴨 別 | 形狀 | 件數 | 總細菌數 | ”腸道菌數 | ”黴菌孢子數 | ”水份 ( % ) | pH 值 |
| 幼 鴨
肉 鴨
大 鴨
|
粉 粒 粉 粒 粉 粒 |
3 5 2 3 3 3 |
2.3×105 3.3×105 3.5×105 2.8×105 1.2×106 3.2×105 |
4.1×104 1.5×104 2.6×105 3.6×105 2.1×105 3.6×104 |
1.1×104 3.2×104 3.2×104 2.1×104 2.9×104 2.4×104 |
12.7 13.2 14.5 13.5 15.3 13.6 |
5.76 5.88 6.03 5.86 5.77 5.87 |
”每公克飼料之幾何平均值
表 6 鴨配合飼料微生物學品質
| 豬 別 | 形狀 | 件數 | 總細菌數 | ”腸道菌數 | ”黴菌孢子數 | ”水份 ( % ) | pH 值 |
| 仔豬
中豬
肉豬
母豬
公豬
|
粉 粒 粉 粒 粉 粒 粉 粒 粉 粒 |
18 6 11 12 4 12 5 4 1 1 |
2.1×105 2.0×105 1.1×106 2.3×105 5.6×105 7.2×104 4.5×105 2.3×104 5.5×105 6.2×104 |
1.1×105 3.2×103 1.8×105 2.2×106 4.2×105 1.2×104 3.6×105 2.2×104 3.5×105 3.7×104 |
1.5×104 3.2×105 3 ×106 1.1×104 2.3×104 1.1×104 3.5×104 2.2×103 2.5×104 1.1×104 |
13.2 13.6 14.2 11.5 12.8 11.5 13.1 13.5 12.5 12.4 |
5.77 5.83 6.29 5.78 5.87 5.70 5.94 5.89 5.78 5.88 |
”每公克飼料之幾何平均值
表 7 水產動物配合飼料微生物學品質
| 類 別 | 形狀 | 件數 | 總細菌數 | ”腸道菌數 | ”黴菌孢子數 | ”水份 ( % ) | pH 值 |
| 草 蝦
虱目魚
尼羅魚
|
粉 粒 粉 粒 粉 粒 |
3 5 2 5 4 3 |
1.2×106 2.6×105 3.5×105 2.9×105 1.2×105 2.7×105 |
5.2×104 1.6×104 6.7×105 3.1×105 5.4×104 1.9×104 |
2.8×104 2.2×105 2.1×105 3.7×105 3.3×105 1.1×105 |
13.5 13.2 14.6 14.5 13.7 12.6 |
5.99 5.77 5.89 5.95 6.05 5.89 |
”每公克飼料之幾何平均值
表 8 飼料原料微生物學品質
| 種 類 | 件數 | 總細菌數 | ”腸道菌數 | ”黴菌孢子數 | ”水份 ( % ) | pH 值 |
| 玉米粒 玉米粉 魚 粉 肉骨粉 |
2 2 10 2 |
1.2×103 1.2×104 2.9×105 1.1×104 |
4.2×104 2.1×104 2 ×104 1 ×103 |
1×104 3×104 1×104 2×104 |
13.5 14.5 14.5 13.0 |
5.92 5.95 5.85 5.78 |
”每公克飼料之幾何平均值
據一般經驗各種粉狀配合飼料黴菌孢子數／公克，如在下列標準以上即不安全：雞 70,000、豬 80,000、反芻動物 150,000；粒狀飼料 10,000、黃玉米 100,000、玉米粉 70,000、魚粉及肉骨粉 20,000。如以上述標準衡量本次調查台灣地區之飼料微生物學品質，有些檢體黴菌孢子數偏高，台灣地區對飼料黴菌毒素例行性分析僅做黃麴毒素及黴菌毒素，對最近兩三年在歐美引起重大危害之 Trichothecenes 則未有資料可稽，有待努力。
飼料中含多少黴菌毒素是安全量 ( Safe level )？這是最常被問到的問題。這是極簡單，極實際的問題，理應有極簡單而直接的答案，事實不然。世界上許多國家訂有管理辦法，規定食品及飼料中不可含有若干量的黴菌毒素，目前以訂黃麴毒素容許量為主。此項規定皆非循科學觀點，而係以法律觀點訂之。安全量訂出後，管理機構常隨客觀條件改變標準。1961 年證明黃麴毒素是引起 1960 年英國火雞中毒病例之病因，1962 年發現黃麴毒素是強烈之致癌物質 ( Carcinogen )，1965 年美國食品藥物管理局 ( Food and Drug Administration ) 頒布行政命令 ( Guideline ) 規定飼料中黃麴毒素含量不可高於 30 ppb，此含量是當時分析方法能準確測出之最低量。隨著分析技術進步，1969 年改為 20 ppb。黃麴毒素即為致癌劑，再加上科技進步，分析方法改進，到最後黃麴毒素法律容許量必越訂越低，導致含有微量黃麴毒素之飼料主要原料––玉米勢必都要廢棄。所幸，於 1973 年美國農部調查美國東南部各州尚在田間之玉米，就有黃麴毒素存在玉米穗上，也就是說黃麴毒素是自然存在的致癌劑，而非玉米收穫後倉貯不良而發生的人工添加物。此項發現使 FDA 在管理黃麴毒物污染玉米時有彈性處理之依據，因受氣候影響美國有些州的玉米在 1977 年受黃麴毒素之污染嚴重。如表 9 所載，美國北卡羅萊納州東部玉米生產地 1977 ~ 1980 年待售玉米污染情形。
表 9 美國北卡羅萊納州東部玉米污染黃麴毒素
| 黃麴毒素 ( ppb ) | 污 染 率 ( % ) | |||
| 1977 | 1978 | 1979 | 1980 | |
| 0 1 ~ 19 20 ~ 99 100＋ |
37.7 14.5 33.3 14.4 |
54.3 32.5 12.2 0.9 |
32.2 35.1 28.3 4.4 |
7.7 26.6 48.1 17.6 |
以北卡州為例 1977 年有 47.7%的玉米污染 20 ppb以上的黃麴毒素，因此 FDA 為顧及實際情形將嚴重污染各州之容許量提高為 100 ppb，但僅供州內使用不可外售。1978 年容許量調回 20 ppb，但 1980 年東南各州玉米又嚴重污染黃麴毒素，污染率比 1977 年還高，FDA 將容許量調高為州內使用者 200 ppb，外售其他州者為 100 ppb。1984 年更提高到 400 ppb之污染玉米可以與無污染玉米混合，使污染量降低到彈性限量再出售。FDA 也准許亞利桑那州污染量黃麴毒素高達 300 ppb之棉子餅粉供為飼養非泌乳成年動物，因此政府機構製定的安全量因實際污染情形而做彈性調整。此種調整使玉米生產者不致破產，但禽畜生產者則增加風險。
由上所述，安全量並非不可改變，安全量的設定需考慮 (1)法律需要；(2)分析方法的靈敏度；(3)對動物及人類健康之安全性；(4)經濟能否負擔。如顧及上述四項，安全兩字之定義，實際上非常模糊，也就是說實際上黃麴毒素及其他黴菌毒素之安全量難以界定。以科學的眼光要製定黴菌毒素的安全量，一定要先瞭解所指的安全性是指什麼？例如有些肉雞飼養者認為 2%死亡率是經營的目標，但某些經營者則認為到 8%仍可接受。由黴菌毒素引起雞隻生長不良為常見現象，但死亡則罕見，因此評估安全性的途徑不同，安全量亦異。
以剛出殼之肉雞為試驗動物，分組飼以含 0、0.625、1.25、2.50、5.0 及 10.0 ppm 黃麴毒素的飼糧，至 3 週齡結束試驗，統計學上無論那一次試驗都呈現 2.50 ppm 組之雞隻體重顯著降低，而非 1.25 及 0.625 ppm 組。所以有人解釋 2.50 ppm 是肉雞的安全量，此種解釋忽略此種試驗設計是用來試驗黃麴毒素對瘀傷有無影響，而非解釋安全量。同樣設計之許多報告者顯示 0.625 ppm ( 即試驗最低量 ) 會影響雞之微血管脆性、胰蛋白鋛活性、血脂濃度、血鐵量、膽汁濃度、血漿前凝血酵素 ( Plasma prothrombin )，及免疫性能等。由上述情形引發到底要用什麼項目評估安全性才合適？致癌性、體重、瘀傷或其他生理學變化？很多人喜歡以體重做評估依據，但雞隻許多生理學項目對黃麴毒素的感受性比體重靈敏，亦即不足以使體重減輕之劑量即能使其他生理學數據呈現顯著差異。異嗜球 ( Heterophils ) 之吞噬作用小於 0.625 ppm 即受影響，血清補體量、抗體產生量亦能在 0.625 ppm即受影響，如以體重為評估依據，往往使安全量偏高，餵飼黃麴毒素之雞隻如感染 Salmonella worthington 則最低抑制生長劑量由 2.5 ppm 降為 0.625 ppm，在飼料中若維生素量不足則最低抑制生長劑量亦會降低，因此生理學數據做為評估安全性之條件比體重更靈敏。
試驗設計對安全量之影響也非常大，試驗隻數越多，重複次數越大，顯著性劑量即會降低。在野外大規模經營，飼料中低於 10 ppb污染量之黃麴毒素即能使增重降低，獲利減少。據美國養雞業統計體重減低 1%，飼料換肉率降低 1%的情形下，是以使美國肉雞業每年損失美金 92,000,000 元，如表 10 所示。
表 10 肉雞增重率及飼料換肉率降低 1%之損失
| 項 目 | 美元／隻 a | 美國全年損失 ( 美元 ) bb |
| 增 重
率 飼料換肉率
|
0.017 0.007 0.024 |
65,000,000 27,000,000 92,000,000 |
a 飼料費＝175 美元／噸 ( 1982 估計 )
b 美國肉雞隻數＝3.8×109 ( 1979 美國農部估計 )
由圖 4 表示動物食入越多量之黴菌毒素，所冒損失風險越大，毒素量與所冒風險交叉點在 0，且無閾值 ( Threshold ) 出現。因此沒有真正的安全量，只要飼料中有毒素存在就有風險。如有其他交互影響因素與黴菌毒素同時存在所冒風險機率越高，黴菌毒素既無安全量可言，業者購買飼料原料或配合飼料時，應瞭解飼料中黴菌毒素含量，計入成本，期使買賣雙方得到公平交易。
以現有知識可以將黴菌毒素的安全量表示如圖 4。
黴菌毒素種類雖多達數百種，但其控制原理則漸趨單純化。如毒素來自穀物，儘可能避免已污染大宗原料，如無法避免或已購進，可置於艷陽下曝曬及以乾熱 ( >200℃ ) 烘乾，可減少 20 ~ 40%黃麴毒素污染量。以氨水處理玉米及棉子可祛除 95%之黃麴毒素，重亞硫酸鈉 ( NaHSO3 ) 能祛除黃麴毒素及 DON。穀物如能篩去比重最輕之 2 ~ 3%部份，則大部份毒素皆隨之去除，有 80%之毒素存在這最輕之穀粒或碎片中。以好的穀物混入污染穀物，將黴菌毒素污染濃度降低，也是一種治標方法，不過必須混合均勻並儘快用完不宜貯存。
在飼料加工過程及貯藏期間黴菌毒素皆有可能增加，因此抑黴劑廣泛使用，在過去 22 年間美國抑黴劑之使用除了一年之外年年增加。貯存方法改善減低倉儲濕度，加強通風也是減少黴菌毒素的有效方法。清潔飼料工廠設備及飼料貯存、運送工具，可降低污染源。出廠飼料趕快飼用完畢，縮短使用期限，可減少黴菌增殖泌毒。以污染飼料飼餵成年動物及非泌乳用牛隻，因二者對黴菌毒素抵抗性較強。近年有聚合物用於吸著黴菌毒素，不被腸管吸收而排出體外，惟此新觀念未普遍被接受。
黴菌毒素與人畜已共存數千年，根據過去 30 年的經驗還會繼續存在數千年或更長，期望不斷改進之科技可使污染程度逐年改善，而無礙人畜健康。
( 資料來源：氰胺公司七十九年度春季飼料技術研討大會發表作，本社已取得該公司同意，逕行轉載刊出 )
飼料營養雜誌第七冊合訂本
1990年第1期至1990年第6期
九○年．第五期 ( 65 ~ 76 )
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