张亚坤1，王金荣1*，赵银丽1，陈勇江1，黄进1，李林儒1，高温婷1，黎莉莉2
（1.河南工业大学生物工程学院，河南郑州 450001；2.内蒙古宁城天宇膨润土科技有限公司，内蒙古宁城024200）
摘 要：本试验旨在探究4种不同改性蒙脱石对黄曲霉B1（AFB1）和玉米赤霉烯酮（ZEN）的体外吸附性能。
采用体外吸附试验，在霉菌毒素污染的喷浆玉米皮中添加4种改性蒙脱石，检测AFB1和ZEN的浓度变化，以探究不同种类及不同添加比例改性蒙脱石对AFB1和ZEN的吸附作用。结果表明：4种改性蒙脱石对AFB1和ZEN均有显著吸附作用，其中膨润土经十八烷基三甲基氯化铵改性制备的复合改性蒙脱石II型对AFB1和ZEN的吸附效果最好，在添加量为1%时，对AFB1和ZEN的吸附率分别为62.60%和43.38%。在本体外试验条件下，4种改性蒙脱石对喷浆玉米皮中AFB1和ZEN均具有吸附作用，可以降低喷浆玉米皮中的霉菌毒素含量，为改性蒙脱石在饲料脱毒剂的使用提供参考。
关键词：改性蒙脱石；黄曲霉毒素B1；玉米赤霉烯酮；喷浆玉米皮
中图分类号：S816 文献标识码：A DOI编号：10.19556/j.0258-7033.20200206-04
黄曲霉毒素B1（Aflatoxin，AFB1）和玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN）是饲料中常见的2种真菌毒素。AFB1是目前已知自然界中最强的致癌物质之一[1]，其理化性质比较稳定，不易降解[2]。家禽采食AFB1污染的饲料会导致自身肝脏损伤、繁殖力和生殖效率受损、产蛋量下降[3]、蛋壳质量降低[4]、胴体品质低劣和疾病易感性增加[5]等问题。猪的黄曲霉毒素中毒一般表现为肝损伤、肝出血[6]、肾衰竭，严重时可致猪死亡[7]。AFB1对牛的影响主要是体增重减少以及肝和肾损伤，同时牛奶产量也会减少[8]。ZEN具有类似雌性激素的效果，可使畜禽产生雌性激素亢进症，引起动物繁殖机能异常甚至死亡[9-10]，给畜禽业造成经济损失。
丙型肝炎防治指南饲料中添加霉菌毒素脱毒剂是最常用的脱毒方法之一。蒙脱石是由硅氧四面体和铝氧八面体按2:1组成的层状硅酸盐类矿物，由于其晶层间2个氧原子能够组成正六角形网孔可畸变成复（双）三角形网孔结构，使晶层硅氧烷型层面产生褶皱形状，从而在矿物表面形成各种活性位点[11]，因此具有特殊的化学和物理吸附特性，常用于吸附重金属、霉菌毒素等[12]。Olopade等[13]研究表明，添加8%钠基蒙脱石可降低玉米粉中66%的T-2毒素。蒙脱石经改性后的吸附能力显著增强。通过采用不同改性工艺对蒙脱石处理，可以增强其对各种重金属、霉菌毒素的吸附作用。蒙脱石作为霉菌毒素吸附剂，经与其他饲料原料混合、调质、制粒得到饲料产品，饲料中的霉菌毒素能够被蒙脱石吸附，在通过畜禽消化道时
避免被动物消化吸收而直接排到体外，降低饲料中霉菌毒素对畜禽的毒害作用。本研究采用体外吸附的方式，通过对喷浆玉米皮中添加不同比例的改性蒙脱石，研究其对ZEN和AFB1的吸附作用，为蒙脱石在饲料行业中的合理利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料改性蒙脱石：钠化蒙脱石、复合改性蒙脱石I型（十六烷基三甲基氯化铵改性，阳离子交换容量为110 mmol/100 g，蒙脱石含量≥90%）、复合改性蒙脱石II型（十八烷基三甲基氯化铵改性，阳离子交换容量为110 mmol/100 g，蒙脱石含量≥90%）和复合改性蒙脱石III型（经碳酸钠改性制备，阳离子交换容量为96 mmol/100 g，蒙脱石含量≥90%），所有的改
收稿日期：2020-02-06；修回日期：2020-04-14
资助项目：国家自然基金资助项目（U1604106、31702235）作者简介：张亚坤（1996-），男，河南人，硕士研究生，研究方向为动物营养和饲料科学，E-mail：*****************
*通讯作者：王金荣，教授，博士研究生导师，E-mail：wangjr @haut.edu
性蒙脱石均由某膨润土科技有限公司提供。
1.2 主要试剂无水乙醇（分析纯，天津市天力化学试剂有限公司）；霉菌毒素污染的喷浆玉米皮（河南工业大学生物工程系自存样品，浅黄有微香固体，其中AFB1含量为50 ng/g、ZEN含量为100 ng/g）；玉米赤霉烯酮酶联免疫检测试剂盒、AFB1酶联免疫检测试剂盒（江苏省苏微微生物研究有限公司）。
1.3 主要仪器设备高速冷冻离心机（Thermo Scientific，YZB/GER 1841-2014）；恒温培养振荡器（上海智城分析仪器制造有限公司，ZWY-240）；酶标仪（帝肯奥地利有限责任公司，1711012817）。
1.4 喷浆玉米皮中AFB1和ZEN的含量测定
1.4.1 AFB1含量测定称取5.0 g样品，加入25 mL甲醇与水（1:1）混合液，充分震荡15 min后，4 000 r/min 离心6 min，取上清液用 ELISA 法检测AFB1含量，按照AFB1试剂盒说明书进行试验操作。
1.4.2 ZEN含量测定称取5.0 g样品，加入25 mL甲醇与去离子水（3:2）混合液，充分震荡30 min后，5 000 r/min 离心6 min，取上清液用 ELISA 法检测ZEN含量，按照AFB1试剂盒说明书进行试验操作。
1.5 试验方法①将钠化蒙脱石、复合改性蒙脱石I型分别以0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和1%的比例添加到喷浆玉米皮中，混匀后静置24 h后，测定样品中ZEN和AFB1含量。②复合改性蒙脱石II型
和III型分别以0.1%、0.5%和1%的比例添加到喷浆玉米皮中，混匀并静置24 h后，测定样品中ZEN和AFB1含量。
永田晴康
1.6 统计分析数据采用SAS 9.1统计软件来进行单因素方差统计分析，试验结果以平均值±标准差表示，P<0.05表示差异显著。
2结果
2.1改性蒙脱石对ZEN的吸附效果从表1可以看出，随着蒙脱石添加量的增加，对喷浆玉米皮中ZEN的吸附率增加，其中钠化蒙脱石对ZEN的吸附率从6.02%增加到16.52%（P<0.05），复合改性蒙脱石I型对ZEN的吸附率从10.66%增加到30.80%（P<0.05），复合改性蒙脱石II型对ZEN的吸附率从25.30%增加到4
3.38%（P<0.05），复合改性蒙脱石III型对ZEN 的吸附率从20.17%增加到40.36%（P<0.05）。在相同蒙脱石添加量的情况下，复合改性蒙脱石II型对ZEN 的吸附率均大于钠化蒙脱石、复合改性蒙脱石I型、III 型（P<0.05），且钠化蒙脱石对ZEN的吸附率小于其余3种蒙脱石（P<0.05）。
2.2 改性蒙脱石对AFB1的吸附效果从表2可以看出，随着蒙脱石添加量的增加，对喷浆玉米皮中AFB1的吸附率增加，其中钠化蒙脱石对AFB1的吸附率从14.08%增加到32.42%（P<0.05），复合改性蒙脱石I 型对AFB1的吸附率从1
3.42%增加到46.01%（P<0.05），复合改性蒙脱石II型对AFB1的吸附率从19.73%增加到62.60%（P<0.05），复合改性蒙脱石III型对AFB1的吸附率从1
4.32%增加到38.27%（P<0.05）。在相同蒙脱石添加量的情况下，复合改性蒙脱石II型对AFB1的吸附率亦大于钠化蒙脱石、复合改性蒙脱石I型、III 型（P<0.05）。
3 讨论
3.1 改性蒙脱石对AFB1的吸附作用蒙脱石改性后的化学结构、表明疏水性等特征均发生改变，其吸附能力大大增强[14]。蒙脱石通过与AFB1上的2个羰基共用电子对形成共价键，使二者之间发生吸附现象[15]。改性蒙脱石增加了蒙脱石表面的电荷和空间结构，强化了这种吸附作用[16]。张立阳等[17]研究发现，在AFB1表2 改性蒙脱石对AFB1的吸附效果 %
表1 改性蒙脱石对ZEN 的吸附效果 %
注：同列数据肩标不同大写字母表示（P<0.01），同行数据肩标不同小写字母表示差异显著（P<0.05），含相同字母表示差异不显著（P>0.05）。下表同。
蒙脱
石添
加量
ZEN吸附率
钠化蒙脱石
复合改性蒙
脱石I型
复合改性蒙
脱石II型
复合改性蒙
脱石III型0.1 6.02±0.64Dd 10.66±0.05Cc25.30±0.90Ca20.17±0.31Cb 0.2 8.32±0.28CD13.61±0.21C--
0.3 9.87±0.22BC17.96±0.61B--
0.411.26±0.21BC19.81±0.52B--
0.5 13.12±0.46ABd 28.14±1.53Ab33.70±0.68Ba23.80±0.43Bc
1.016.52±1.37Ad 30.80±0.44Ac43.38±0.21Aa40.36±0.23Ab
蒙脱
石添
加量
AFB1吸附率
钠化蒙脱石
复合改性蒙
脱石I型
复合改性蒙
脱石II型
顽皮故事
复合改性蒙
脱石III型0.1 14.08±0.21Eb 13.42±0.14Eb19.73±0.72Ca14.32±1.75Cb 0.217.00±0.70D 17.14±0.43DE--
0.317.82±0.48D19.13±0.96D--
0.423.30±0.81C23.61±1.17C--
0.5 29.54±0.22Bc 31.95±0.65Bb40.68±0.45Ba27.64±0.50Bd
1.0 3
2.42±0.02Ad 46.01±0.31Ab62.60±0.11Aa38.27±1.58Ac
毒素浓度为2.0 μg/mL的溶液中添加0.5%（w/v）铜、锌改性蒙脱石时，对AFB1的吸附率分别为71.86%和81.74%。梁晓维等[18]研究表明，0.012 5 g/mL钠化蒙脱石可吸附溶液中96.8%的AFB1。本试验条件下，添加0.1% 钠化蒙脱石时，有14.08%的AFB1被吸附，当添加量达到1%时，钠化蒙脱石对AFB1的吸附率为32.43%，虽然随着蒙脱石添加量的增加对AFB1的吸附作用也提高，但并没有达到梁晓维等[18]试验的吸附效果。分析认为可能由于梁晓维等[18]研究所使用的样品是由AFB1制得的标
准溶液，而本试验所用的试验样品为霉菌毒素污染的喷浆玉米皮，由于钠化蒙脱石的吸附不具有选择性，且吸附具有饱和性，在吸附AFB1的同时也会吸附喷浆玉米皮中的蛋白质、脂类等物质，进而降低了钠化蒙脱石对AFB1的吸附作用。此外，由于污染的喷浆玉米皮中的霉菌毒素是霉菌直接代谢的产物，与喷浆玉米皮紧密结合，在物理条件下不容易被吸附，导致试验结果偏低。此外，因为蒙脱石改性工艺及改性剂的不同，也可能导致结果不尽一致，但趋势相同。本试验条件下，4种改性蒙脱石对AFB1都有显著的吸附作用，其中0.1%复合改性蒙脱石I型对AFB1的吸附率最低，为13.42%，对AFB1的吸附作用最强的是复合改性蒙脱石II型，吸附率为62.60%。蒙脱石经十八烷基三甲基氯化铵处理后，其晶层内吸附有机离子，改变了蒙脱石晶层表面电荷，提高了蒙脱石的亲和性；此外，经十八烷基三甲基氯化铵改性后，有机离子增大了蒙脱石晶层间隔，提高了其吸附量，这也是复合改性蒙脱石II型对AFB1的吸附作用最强的原因。随着蒙脱石添加量的增加，改性蒙脱石对AFB1的吸附率也提高。但是在同一添加水平下，4种改性蒙脱石对AFB1的吸附能力存有差异，这种差异可能与改性蒙脱石特有的化学结构有关。曾路等[19]研究表明，蒙脱石晶体结构内存在同质取代反应，其层面电负性不同时，吸附能力亦不同。即改性条件的不同可使得改性后蒙脱石的颗粒大小、形状、比表面积及表面电荷等不同，其对AFB1吸附效果也不同。
3.2 改性蒙脱石对ZEN的吸附作用 ZEN结构内含有2个酚羟基的内酯，在碱性条件下，酯键打开，此时ZEN可以溶于水中[20-21]。ZEN的这种双极性特质可减弱蒙脱石对其的吸附作用，但是并非所有的
蒙脱石对ZEN的吸附效果都很低，蒙脱石经改性后可以提高对ZEN的吸附作用[22]。在本试验条件下，4种改性蒙脱石中钠化蒙脱石对ZEN的吸附最弱，在钠化蒙脱石添加量为0.1%时，其对ZEN的吸附率仅为6.02%，而复合改性蒙脱石II型对ZEN的吸附率达25.30%。这是因为蒙脱石经十八烷基三甲基氯化铵处理后，其分子内晶层结构被改变，分子层间距也被扩大，晶层容积空间变大；此外，有机改性剂可覆盖在蒙脱石疏水性的分子表面，使得其对有机物的吸附能力增强，这也是复合改性蒙脱石II型对ZEN的吸附效果最好的原因。在本试验中，4种不同的改性蒙脱石对ZEN都有显著吸附作用，并且吸附率随添加量的增加而增加。这与王馨宇等[23]的研究结果一致，即改性后的蒙脱石对ZEN的吸附率与剂量之间呈正相关。姚志成等[24]获得的改性后蒙脱石对ZEN的吸附率达到92.44%，具有良好的脱毒效果。此外，不同改性蒙脱石在同一添加剂量下对ZEN的吸附率不同。这可能是因为不同改性条件制备改性蒙脱石的分子晶层间距、离子特性等不一样，导致其对ZEN 的吸附作用也不一致。
4 结论
在本试验条件下，4种不同改性蒙脱石对AFB1和ZEN均具有吸附作用，且吸附作用随着蒙脱石的添加量增加而作用增强。其中复合改性蒙脱石II型对AFB1和ZEN的吸附效果最好，在添加量为1%时，其对AFB1和ZEN的吸附率分别为62.60%和43.38%。由于本试验是在体外进行的吸附性能研究，而动物肠道内环境复杂，是否会影响改性蒙脱石的吸附作用效果有待进一步研究。
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Adsorption of aflatoxin B1 and Zearalenone by Modified Montmorillonite ZHANG Yakun1, WANG Jinrong1*, ZHAO Yinli1, CHEN Yongjiang1, HUANG Jin1, Li Linru1, GAO Wenting1, LI Lili2（1.Henan University of Technology, College of Biological Engineering, Henan Zhengzhou 450001, China;
2. Inner Mongolia Tianyu group Bentonite products Sales Platform, Inner Mongolia Ningcheng 024200, China）ABstract: The purpose of the study was to investigate the adsorption efficiency of four different modified montmorillonites
on aflatoxin B1 (AFB1) and zearalenone (ZEN) in vitro. Four kinds of modified montmorillonite were supplied into the
mycotoxin-contaminated sprayed corn husks, and the adsorption rates of AFB1 and ZEN By montmorillonite and weretcl2966
investigated using ELISA method. The results show that four kinds of modified montmorillonite had a
significant adsorption
effects on AFB1 and ZEN in sprayed corn husks(P<0.05), the Best adsorption effect on AFB1 and ZEN was type II (modified By BangHua 1831), and the adsorption rates for AFB1 and ZEN were 62.60% and 43.38% respectively when 1% modified
montmorillonite was added. The four kinds of modified montmorillonite can reduce the AFB1 and ZEN content in sprayed
corn husk in vitro, and the results will give some reference for modified montmorillonite application in husBandry. Keywords: Modified montmorillonite; Aflatoxin B1; Zearalenone; Sprayed corn husk
（责任编辑：郑本艳）
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