真菌毒素是一些真菌,如曲霉属、青霉属及镰孢属,在生长过程中产生的易引起人和动物病理变化和生理变态的次级代谢产物。
研究证实,真菌毒素可以引起人类和动物的急性或慢性中毒,可损害机体的肝脏、肾脏、神经组织、造血组织及皮肤组织等,部分真菌毒素已被证实具有致癌、致畸、致细胞突变的“三致”作用。
据世界粮农组织(FAO) 报告,全球每年约有25%的农作物遭受真菌及其毒素污染,造成的经济损失每年达数千亿美元。
几种典型的真菌毒素及其危害:
迄今发现已有300 种真菌毒素,粮食中主要真菌毒素有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、展青霉素、单端孢霉烯族毒素、玉米赤霉烯酮、伏马毒素等。
不同种类的毒素有各自的特点及危害。
(一)黄曲霉毒素(Aflatoxin, AFT)
黄曲霉毒素(AFT)是由黄曲霉和寄生曲霉所产生的一种次生代谢物,具有很强的毒性和致癌性。
AFT是一类结构相似的物质,包括B1,B2,G1,G2,M1,M2,P1,R1等十七种异构体。
在紫外线的照射下可发出荧光,根据荧光颜色的不同,可以把黄曲霉毒素分为B族和G族。
AFT耐热,加热到280℃是才发生裂解而破坏,所以一般的烹调加工很难将其清除。
AFT 在中性、酸性溶液中很稳定,在PH9-10的强碱性溶液中,能迅速分解,产生钠盐,但此反应是可逆的,在酸性条件下又能形成带有荧光的AFT。
1、易受污染的食品
黄曲霉毒素对粮食食品的污染非常广泛,主要受污染的食品有:花生及其制品、玉米、棉籽、大米、小麦、大麦及豆类及其制品。
其中花生及其制品、玉米污染严重,其次是大米、大麦,豆类很少受污染。
2、对人体的危害
AFT按急性毒性分级属于极毒类,其LD50为0.24~0.32mg/KgBW(雏鸭)对人主要引起急性中毒性肝炎和中毒性脑病。
黄曲霉毒素的慢性中毒发生在高温高湿地区黄曲霉毒素污染严重的地区,表现类似雷耶氏症,如1963年发现于泰国的神经系统疾病,每年泰国有几百名1-13岁的儿童,由于类似于雷耶氏症的急性脑病和内脏脂肪变性而死亡。
大量的动物试验表明黄曲霉毒素具有强致癌性,只是由于缺乏有力的人类流行病学证据,世界卫生组织将黄曲霉毒素定为人类的可能致癌物,但由于黄曲霉毒素可以引起几乎所有实验动物的癌症,包括灵长类动物,因此世界卫生组织将其定为Ⅰ类可能致癌物。
(二)赭曲霉素(Ochratoxin ,OT)
赭曲霉素是曲霉菌属和青霉菌属的某些种产生的二级代谢产物,基本结构为苯甲酸异香豆素,包含7 种结构类似的化合物。
其中赭曲霉毒素A(ochratoxin A ,OTA) 在自然界分布最广泛,毒性最强,对人类和动植物影响最大。
它是一种稳定的无色结晶化合物,溶于极性溶剂和碳酸氢钠溶液,微溶于水,在紫外线照射下呈绿色荧光。
OTA的溶点为134℃,其甲醇溶液在冰箱中保存一年而不会分解。
赭曲霉素耐热,焙烤只能使其毒性减少20%,蒸煮对其毒性不具有破坏作用。
1、易受污染的食品
赭曲霉素的产毒菌较多,包括赭曲霉、疣孢青霉和碳黑曲霉,在自然界分
布广,因此可污染多种农作物和食品。
包括谷类、豆类及豆制品、干果、咖啡、葡萄及葡萄酒、香科、油料作物、啤酒、茶叶等均可被污染。
动物
饲料中污染也较严重, 动物进食被污染后饲料会导致体内蓄积, 因此在
动物性食品, 尤其是猪的肾脏、肝脏、肌肉、血液、及奶和奶制品等中常
被检出。
2、危害
赭曲霉素的急性毒性较强,对雏鸭的经口LD50仅为0.5mg/kg体重,属于
极毒类物质。
赭曲霉素中毒死亡的原因是肝、肾的坏死性病变。
此外已发
现赭曲霉素具有致畸性,但未发现其具有致癌和致突变作用。
(三)杂色曲霉毒素
杂色曲霉毒素(Sterigmatocystin)是由杂色曲霉
(Aspergillus uersicolor)和构巢曲霉(A.nidulans)等真菌产生的一类结构类似的化合物。
1、易受污染的食品
杂色曲霉毒素主要污染玉米,花生,大米和小麦等谷物,但污染范围和程
度不如黄曲霉毒素。
2、危害
杂色曲霉毒素的急性毒性不强,对小鼠的经口LD50为800mg/kg体重以上,其慢性毒性主要表现为肝和肾中毒。
杂色曲霉毒素具有较强的致癌性,以
0.15~2.25mg/只的剂量饲喂大鼠42周,有78%的大鼠发生原发性肝癌,
且有明显的量效关系。
(四)单端孢霉烯族类化合物
单端孢霉烯族类化合物是一类由镰刀菌产生的毒性物质的统称,其基本结
构为四环的倍半萜,根据取代基的不同,可以分为A、B、C、D四种类型,天然污染的单端孢霉烯族类化合物属于A、B、两型。
A型化合物在C-8
位置上不含羰基,以T-2毒素、二乙酸藨草镰刀菌烯醇为代表。
B型化合
物在C-8位置上有羰基,DON、雪腐镰刀菌烯醇(NIV)等属于这一组。
单端孢霉烯族类化合物较为耐热,需超过200℃才能被破坏,对酸和碱也较
稳定,因此经过通常烹调加工难以破坏其活性。
1、易受污染的食品
主要污染玉米、小麦、黑麦等谷物,以玉米污染最为常见。
2、危害
单端孢霉烯族类化合物急性毒性较强,以局部刺激症状、炎症甚至坏死为
主,慢性毒性可引起白细胞减少,抑制蛋白质和DN A的合成,某些单端
孢霉烯族类化合物如T2毒素还具有一定的致癌性。
(五)玉米赤霉烯酮
玉米赤霉烯酮是由玉米赤霉菌、禾谷镰刀菌和三线镰刀菌等真菌所产生的
具有雌激素毒性作用的真菌毒素。
玉米赤霉烯酮的耐热性较强,110℃下处
理1h才被完全破坏。
1、易受污染的食品
主要污染玉米、小麦、大米、大麦、小米和燕麦等谷物,以玉米的阳性检出率最高,也可以通过饲料污染畜禽类产品。
2、危害
玉米赤霉烯酮毒性有生殖毒性、肾脏、免疫毒性、肝脏毒性和诱发肿瘤的
形成。
由于玉米赤霉烯酮具有雌激素作用,主要作用于生殖系统,可使家
畜,家禽和实验小鼠产生雌性激素亢进症。
妊娠期的动物(包括人)食用含
玉米赤霉烯酮的食物可引起流产,死胎和畸胎。
也可引起中枢神经系统的
中毒症状,如恶心、发冷、头痛、神智抑郁和共济失调等。
真菌毒素检测
真菌毒素检测对于做好储粮安全管理工作十分重要。
自上世纪60年代初以来,建立的检测方法已达30多种,可归为三类:生物学方法、化学方法、和免疫学方法。
生物学方法中最常用的是用于检测黄曲霉毒素的荧光反应。
该法可快速定性检测样品,样品不需很纯;但应用范围小,只能用于在紫外光下发出荧光的毒素的鉴定。
化学方法主要用于毒素定量分析,常用的有薄层层析法(TLC)和高压液相色谱法(HPLC)。
TLC具有灵敏度高、显色方便、可同时检出几种毒素等优点,缺点是样品提纯较繁琐。
HPLC具有快速、灵敏度高、准确和自动化等优点。
多用于毒素的微量分析。
但由于仪器价格昂贵,难以在基层推广应用。
免疫化学技术是近年来快速发展起来的一项实用新技术,在微量毒物的检测中已得到广泛应用。
与化学方法相比,它具有特异性高、敏感性强、快速方便、以及不需要昂贵仪器设备等优点。
与薄层层析法相比,其灵敏度提高500倍,样品前处理也得到一定程度简化,易于普及推广。
总之,经过二十多年的努力,免疫化学技术为真菌毒素检测开辟了一条新途径[12]。
成都粮食储藏科学研究所引进建立了国外先进的免疫亲合住荧光光度法和酶联免疫法进行粮食及饲料中6种真菌毒素的检测,并进行了方法学研究。
生物芯片是近十几年来在生命科学领域迅速发展起来的一项高新技术,是一项基于基因表达和基因功能研究的革命性技术,是当今世界上高度交叉、高度综合的前沿学科和研究热点,具有传统的检测方法不可比拟的优点:高通量、多参数同步分析;全自动、快速分析;高准确度、灵敏度分析。
利用抗体芯片技术检测真菌毒素,可以实现多种真菌毒素以及其他危害化学品的同时监测,大大缩短样品提取和检测时间,提高工作效率。
虽然抗体芯片研究还处在初期发展阶段,但我们相信随着其不断深入发展,抗体芯片技术一定会在食品安全领域中发挥出巨大的作用。
质谱技术是一门特异性较高的真菌毒素确证技术,可用于多种毒素的验证。
为保证确证结果的准确、可靠,最好选用3 个或以上的离子源。
AOAC 有针对AFs、OTA、展青霉素、杂色曲霉素和ZEN 的确证方法。
除AFB1 用质谱(如
LC/MS/MS) 确证外,其他几种真菌毒素均可用TLC 进行确证。
确证OTA 最简单的途径是通过化学反应或酶作用使其转变成其他物质。
近年来,一些科学家用配有电喷雾离子化(ESI)和大气压离子化(APCI) 的LC/MS 检测粮油食品中的真菌毒素, Lea 等人对小麦提取液不经纯化,直接使用HPLC/ESI/MS 来检测其中的ZEA (回收率107%,检出限12ng/g);而Franz 等人先用多功能净化柱对玉米提取液进行纯化,然后使用HPLC/MS/MS 来检测其中的
ZEA、DON 等。
最终,回收率在50%~99%,检出限达到2~30 ng/g。
结论
真菌毒素是粮油食品的主要污染物之一,在适宜的条件下不断产生,它们广泛存在并一直威胁着人类和动物的健康。
随着全球经济一体化的进程,对真菌
毒素的限量标准越来越严格,对检测技术也提出了更高的要求。
因此,我们要不断地深入研究,进一步改进和完善检测技术,并不断创新,研制更加快捷有效的检测方法,以确保人类健康和粮油食品的安全。