Substrate-dependent detoxification of DON, ZEN, and AFB 1 by a commercial silage inoculant: From mycotoxin reduction to feed safety compliance
本研究は、*Pediococcus pentosaceus*、*Lactobacillus plantarum*、およびセルラーゼを含む市販のサイレージ接種剤が、様々な作物副産物においてDON、ZEN、およびAFB1マイコトキシンを効果的に低減させ、栄養価を向上させることを示しており、とりわけ稲わきにおいて他の基質と比較して最も顕著な解毒効果と安全基準への適合性を示した。
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畜産業の世界において、飼料の質は動物の生死、そして生産される食品の安全性に関わる死活問題です。農家は家畜の餌として、わらやサトウキビの搾りかす（バガス）といった農作物の残渣に頼っていますが、これらの材料には目に見えない脅威が潜んでいることがよくあります。成長や貯蔵の過程で、菌類が植物に定着し、「マイコトキシン（カビ毒）」として知られる毒性のある化学物質を生成することがあります。最も危険なものとして、嘔吐と免疫抑制を引き起こすもの、生殖機能に悪影響を及ぼすもの、そして強力な発がん性を持つものの3つの特定の毒素が挙げられます。これらの農作物残渣を安全で栄養価の高いものにするため、農家はしばしば、これらを密閉された袋にきつく詰め込み、発酵させる「サイレージ化」という工程を行います。この発酵は通常、乳酸の生成を促進し飼料を保存するために、「イノキュラント（接種剤）」と呼ばれる有益な細菌と酵素の混合物を添加することで助けられます。しかし、この標準的な細菌混合物が、異なる種類の植物材料に対して、これらの危険な毒素を確実に中和できるのか、それとも浄化の成功が処理される特定の植物に完全に依存しているのかという疑問が、長年残されてきました。
研究チームはこの疑問に答えるべく、市販の細菌混合物を、非常に性質の異なる4種類の農作物副産物（大麦わら、トウモロコシのわら、米わら、および圧縮されたサトウキビバガス）を用いてテストすることにしました。彼らは、自然に様々なレベルの3種類の危険な毒素を含んでいたこれらの原材料を、2つのグループに分けました。一方のグループには特別な細菌処理を施し、もう一方のグループには対照実験用のベースラインとして糖溶液のみを与えました。両方のグループを袋に入れて密封し、60日間発酵させました。発酵期間の後、科学者たちは、栄養素がどのように変化したか、発能がどのように進行したか、そして最も重要な点として、毒性の汚染がどの程度残っているかを分析しました。
結果は、植物材料によって劇的な違いがあるという物語を明らかにしました。細菌混合物は、すべての作物に対して同じように作用するわけではありませんでした。米わらが明確な勝者として浮上し、最も劇的な改善を示しました。この材料では、処理によって生殖毒素が、危険な600ppb（10億分の1）から安全な5.9ppbへと、実に99％近く減少しました。また、嘔吐毒素を3分の2に削減し、発がん性物質を60％減少させました。大麦わらも生殖毒素において大きな成功を収め、そのレベルは95％以上減少しましたが、嘔吐毒素の減少率は約41％にとどまりました。トウモロコシのわらとサトウキビバガスはより混合した結果を示しました。細菌は一部の毒素には効果を発揮したものの、トウモロコシのわらにおける発がん性物質の減少には全く寄与せず、サトウキビバガスにおける生殖毒素の減少も最小限でした。
これら毒素の除去率における大きなばらつきにもかかわらず、本研究は、安全性にとって実際に何が重要であるかについての決定的な洞察を明らかにしました。研究者たちは、除去された毒素の割合だけが成功の尺度ではないことを発見しました。例えば、トウモロコシのわらにおいては、細菌は発がん性物質を全く除去しませんでしたが、元の毒素量が極めて低かったため、最終製品は完全に安全でした。逆に、大麦わらでは、細菌は嘔吐毒素を約41％しか除去しませんでしたが、これは危険な高値から安全な限界値までレベルを下げるのに十分であり、飼料を「不安全」から「基準適合」へと変貌させました。対照的に、未処理の大麦わらは、それ自体では毒素を十分に減らすことができなかったため、不安全なままの状態でした。
また、本研究では、このプロセス中に飼料の栄養価がどのように変化したかについても調査しました。細菌処理は、大麦わらのタンパク質含有量を60％以上向上させ、米わらのタンパク質を26％向上させるなど、タンパク質含有量を大幅に改善しました。しかし、トウモロコシのわらは異なる挙動を示しました。タンパク質含有量は実際に減少し、繊維含有量は増加しました。これは、この特定の植物の自然な発酵がすでに非常に強力であったため、添加された細菌がさらに改善することができなかったこと、また新鮮なトウモロコシの高い水分が栄養素を希釈した可能性を示唆しています。サトウキビバガスは、発酵自体は良好であったものの、処理の有無にかかわらずタンパク質が非常に低いままであり、利用するためには他の飼料と混合する必要があることを示していました。
最終的に、この研究は、汚染された飼料を浄化するための「万能な解決策」は存在しないことを実証しています。細菌処理の有効性は、植物の種類や特定の毒素の種類に大きく依存します。本研究の結論は、そのような処理の真の価値は、単に毒素の除去率がいかに高いかではなく、最終製品が安全規制を満たしているかどうかによって判断されるべきであるということです。たとえ除去される割合が小さかったとしても、危険な飼料を安全圏に導くのであれば、その処理はより価値があるかもしれません。一方で、もし飼料がすでに安全であったならば、毒素を大量に除去する処理は不要かもしれません。この知見は、農家に明確な道筋を提供します。彼らは、扱っている正確な作物と汚染の内容に基づいて特定の添加物を選択できるようになり、飼料を単に「より清潔」にするだけでなく、「真に安全」なものにできるのです。
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