一种霉菌毒素脱毒剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于粮油加工废弃物资源化利用、黏土矿物改性、微生物固定化及饲料安全添加剂，具体包含一种霉菌毒素脱毒剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、玉米、豆粕、麦麸等饲料原料在种植、仓储及加工过程中极易受到镰刀菌和曲霉的污染，进而产生黄曲霉毒素b1（afb1）、呕吐毒素（don）和玉米赤霉烯酮（zen）这三类高危害性霉菌毒素。畜禽采食霉变饲料后，霉菌毒素会破坏肠道屏障、抑制机体抗氧化能力、损伤肝肾与生殖器官，导致生长迟缓、繁殖障碍和免疫力下降；此外，毒素还可通过肉、蛋、奶等动物产品富集进入人体，构成重大食品安全隐患。当前，饲料行业主流的脱毒手段主要包括无机矿物吸附剂和益生菌生物脱毒剂两大类，但两者单独使用时均存在明显缺陷。

2、蒙脱石是一种层状铝硅酸盐黏土矿物，凭借其层间阳离子交换能力，对极性afb1具有优异的吸附效果。然而，其层间孔隙单一、疏水性差，导致对脂溶性don和zen的吸附容量较低，且在畜禽胃液及肠道中性环境中，吸附过程可逆，毒素易发生解吸。粮油基碳材料是粮油加工废弃物在无氧条件下热解的产物，对脂溶性霉菌毒素有一定吸附性，但其离子交换能力较弱，对afb1的脱除效果较差，且粉体易团聚、机械强度低，单独添加时加工损耗较大。目前，将粮油基碳材料与蒙脱石进行简单物理复配所制得的材料，仅实现了两种原料性能的简单叠加，界面结合松散，孔道结构未能精准的协同调控，无法实现广谱稳定的脱毒效果，且仅依赖物理吸附，无法彻底消除毒素毒性。

3、枯草芽孢杆菌是国家允许使用的饲料益生菌，具备双重脱毒功能：一方面，其细胞壁中的肽聚糖、脂磷壁酸和葡聚糖可通过静电及疏水作用物理吸附霉菌毒素；另一方面，其代谢分泌的环氧水解酶、漆酶和酯酶能够断裂don的环氧基团、zen的内酯环以及afb1的呋喃环，从分子层面消除毒素毒性。此外，该菌能够定植于肠道，缓解霉菌毒素引发的肠道氧化损伤。然而，游离枯草芽孢杆菌的短板十分突出：在饲料制粒过程中70~90℃的高温环境以及畜禽胃酸ph 2.5~4.0的条件下，芽孢大量失活；菌体分散于饲料中，与霉菌毒素的接触概率较低，在高毒素污染的日粮中脱毒效率不足。

4、现有技术将蒙脱石与枯草芽孢杆菌直接进行物理混合，由于缺乏固载结构，蒙脱石片层在挤压过程中会破坏芽孢，载体无法有效富集毒素，吸附与降解两条路径相互割裂，协同效果微弱。传统载体改性多采用强酸、强碱高温活化，会产生大量废水，制备成本高，难以实现规模化饲料生产。

5、综上所述，如何实现广谱、长效且低营养损耗的霉菌毒素脱毒，构建一种吸附-降解一体化的复合脱毒材料仍是当下研究的难点。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述缺陷，本发明的第一个目的在于提供一种霉菌毒素脱毒剂的制备方法。

2、本发明的第二个目的在于提供一种霉菌毒素脱毒剂。

3、本发明的第三个目的在于提供一种霉菌毒素脱毒剂在霉菌毒素脱除中的应用。

4、为实现上述第一个目的，本发明所采用的技术方案包括：

5、本发明公开一种霉菌毒素脱毒剂的制备方法，包括如下步骤：

6、s1、将钙基蒙脱石通过钠化法转化为钠基蒙脱石，经溶胀剥层处理后得到剥层蒙脱石；

7、s2、将经过粉碎的粮油加工废弃物浸渍于氯化锌溶液中，热活化后得到活化的粮油加工废弃物；

8、s3、将剥层蒙脱石与活化的粮油加工废弃物均匀混合，烘干，在惰性气氛下煅烧，得到碳基蒙脱石复合材料；

9、s4、将得到的碳基蒙脱石复合材料与枯草芽孢杆菌菌液充分混合，离心，得到负载枯草芽孢杆菌的碳基蒙脱石复合材料。

10、进一步，所述粮油加工废弃物来源于秸秆、花生壳、菜籽壳、葵花籽壳、棉籽壳、玉米芯、茶籽壳中的一种或多种。

11、本发明通过钠化改性对常规钙基蒙脱石进行结构修饰，优化其层间结构与表面理化属性，显著提升离子交换性能、层间扩张能力与体系分散稳定性，为后续碳材料复合及功能微生物固定化提供优良的结构载体与反应条件。本发明以粮油加工副产物作为低成本生物质碳前驱体，与剥层蒙脱石混匀后经高温煅烧处理，可在蒙脱石表层及层间孔隙中原位构筑稳定的碳质多孔结构。

12、该碳基蒙脱石复合材料不仅能够有效强化蒙脱石基体的结构强度、理化稳定性与抗干扰能力，大幅提升材料对霉菌毒素的吸附捕获性能，还可构建适配微生物生长附着的微环境，有效屏蔽外界复杂基质的不利影响，保障枯草芽孢杆菌的生物活性。此外，碳基蒙脱石复合材料表面富含多种活性官能团，可通过静电相互作用、氢键缔合、官能团配位等多重作用方式，实现枯草芽孢杆菌在材料表面的有序紧密负载，改善传统物理吸附存在的附着不均、结合力弱、菌体易脱落等缺陷，有效提升复合功能体系的整体稳定性与应用可靠性。

13、功能菌株的负载工艺，是本发明突破传统单一吸附材料局限、构建吸附-生物降解一体化功能体系的核心关键技术。本发明采用温和的物理复合方式实现微生物与功能载体结合，无需强酸强碱、高温交联等苛刻制备条件，最大程度保留了枯草芽孢杆菌的细胞结构完整性与生物代谢活性，确保菌株可在饲料、粮油等复杂实际体系中持续发挥毒素降解作用。该霉菌毒素脱毒剂充分结合碳基蒙脱石复合材料优异的吸附富集性能与枯草芽孢杆菌高效的生物降解优势，形成材料吸附与微生物降解的协同增效机制，能够有效攻克呕吐毒素等弱极性、难去除霉菌毒素的治理难题。相较于传统单一吸附材料，该霉菌毒素脱毒剂可实现污染物的富集吸附与彻底降解，具备脱毒效率高、处理效果彻底、长效稳定性好等突出优势，为粮油与饲料行业霉菌毒素污染的绿色治理与高效防控提供了新颖实用的技术方案。

14、进一步，所述剥层蒙脱石与活化的粮油加工废弃物的质量比为1:1-20；示例性地，所述剥层蒙脱石与活化的粮油加工废弃物的质量比可以为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19、1:20等。

15、进一步，所述溶胀剥层处理进一步包括在惰性气氛下，向钠基蒙脱石中加入甲酰胺溶液反应一段时间，得到剥层蒙脱石。

16、进一步，所述钠基蒙脱石和甲酰胺溶液的质量体积比为0.8-1.2g:50 ml。

17、进一步，钠基蒙脱石和甲酰胺溶液的反应温度为40-60℃，反应时间为12-36h。

18、进一步，枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌ags617，于2026年03月06日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号：cgmcc no. 37860。

19、进一步，所述枯草芽孢杆菌菌液的活菌数为5×108-1×109cfu/ml。

20、进一步，所述粮油加工废弃物和氯化锌溶液中质量体积比为1g:3-5 ml。所述氯化锌溶液的质量分数可以为55%。

21、进一步，步骤s2中热活化温度为40-60℃，热活化时间为8-15h。

22、进一步，所述剥层蒙脱石与活化的粮油加工废弃物混合的时间为0.5-3 h。

23、进一步，步骤s3中煅烧温度为400-450℃，优选为400℃，煅烧时间为0.5-3 h，优选为1h。

24、进一步，所述碳基蒙脱石复合材料和枯草芽孢杆菌菌液的质量体积比为1mg：1-5ml。

25、进一步，步骤4）中为了保证枯草芽孢杆菌多负载于碳基蒙脱石复合材料的孔道内，宜将混合搅拌的时间延长至4-6h。

26、为实现上述第二个目的，本发明所采用的技术方案包括：

27、本发明公开一种采用如上所述的制备方法制备得到的霉菌毒素脱毒剂。

28、为实现上述第三个目的，本发明所采用的技术方案包括：

29、本发明公开一种利用如上所述的霉菌毒素脱毒剂在霉菌毒素脱除中的应用。

30、进一步，所述应用进一步包括：

31、将霉菌毒素脱毒剂加入到霉菌毒素溶液中，于避光条件下进行恒温吸附。

32、进一步，所述霉菌毒素溶液的浓度为1-50mg/l；示例性地，所述霉菌毒素溶液的浓度区间还可以为1-3mg/l、1-5mg/l、1-7mg/l、1-10mg/l、2-5mg/l、2-7mg/l、2-10mg/l、5-7mg/l、5-10mg/l、7-10mg/l、5-50mg/l、10-50mg/l、20-50mg/l、30-50mg/l、40-50mg/l、10-20mg/l、10-30mg/l、10-40mg/l、20-40mg/l、30-40mg/l等。

33、进一步，所述霉菌毒素脱毒剂在霉菌毒素溶液中的质量浓度为1-5wt‰；示例性地，示例性地，该质量浓度还可以在1wt‰、1.25wt‰、1.5wt‰、1.75wt‰、2wt‰、2.25wt‰、2.5wt‰、2.75wt‰、3wt‰、3.25wt‰、3.5wt‰、3.75wt‰、4wt‰、4.25wt‰、4.5wt‰、4.75wt‰、5wt‰之间形成任意区间。

34、进一步，恒温吸附条件为在37-45℃下恒温吸附1-3h。

35、进一步，所述霉菌毒素溶液包括呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、伏马毒素、黄曲霉毒素中的一种或多种，优选为呕吐毒素或玉米赤霉烯酮。

36、本发明有益效果：

37、本发明通过钠化改性提升蒙脱石的阳离子交换容量，再借助溶剂剥层工艺扩大蒙脱石的比接触面积，促使经氯化锌改性的粮油加工废弃物与剥层蒙脱石充分紧密接触；随后在惰性环境中进行高温煅烧，制备得到高比表面积的碳基蒙脱石复合材料。进一步利用碳基蒙脱石复合材料表面有机官能团的吸附作用，将枯草芽孢杆菌固载于碳基蒙脱石复合材料表面。

38、本发明采用物理吸附方式实现枯草芽孢杆菌与碳基蒙脱石复合材料的复合，规避了严苛的化学交联、包埋等制备手段，可最大限度维持枯草芽孢杆菌的细胞结构完整与生物活性，保障菌株在霉菌毒素脱除体系中持续稳定发挥代谢效能。枯草芽孢杆菌与碳基蒙脱石复合材料产生协同效应，所得复合材料针对呕吐毒素这类难脱除的弱极性霉菌毒素，吸附去除效率远高于常规吸附材料，同时在脱毒彻底性与作用长效性上均得到显著改善。