食品真菌毒素检测的那些事

 

国以民为本,民以食为天,中国美食文化博大精深,与此同时食品安全问题已经成为了一个全球性的话题,国际上食品安全恶性事件时有发生,其中真菌毒素造成的污染问题较为突出,下面我们先来了解一下真菌毒素吧!

 

真菌毒素

 

1.真菌毒素的定义与分类

 

真菌毒素(mycotoxin)是产毒真菌分泌产生的,能引起人畜各种损害的次生代谢产物。很早以来人们就已经知道有些蘑菇是有毒的,然而直到19世纪50年代才发现被麦角菌感染的黑麦的中毒症状,之后有关真菌毒素对人畜的危害时有报道。真正推动真菌毒素的研究并引起人们对真菌毒素的重视是1960年在英国发生的火鸡中毒事件之后。1960年在英国英格兰南部及东部地区饲养的火鸡因食用了含有霉变花生粉的饲料而大量死亡,在分析死亡原因时发现是由于霉变饲料中含有很高浓度的真菌毒素——黄曲霉毒素(aflatoxin),并分离提纯得到了黄曲霉毒素B1(aflatoxin B,AFB1)的结晶,进一步分析研究发现AFB1有强烈的致肝癌作用,从此以后,关于真菌毒素的研究成为世界各国科学家的研究热点。

 

到目前为止,已发现的真菌毒素高达500多种,并不断有新的真菌毒素被发现。这些真菌毒素主要由曲霉属(Aspergillus spp.)、镰刀菌属(Fusarium spp.)和青霉属(Penicillium spp.)的真菌产生。其中,对人畜危害大、毒性强的真菌毒素主要包括由曲霉属真菌产生的黄曲毒素(aflatoxin)、赭曲霉毒素(ochratoxin)和杂色曲霉毒素(stertigmatocystin);由青霉属真菌产生的棒曲霉毒素(patulin)、橘霉素(citrinin)和青霉酸(penicillic acid)等;由镰刀菌属真菌产生的玉米赤霉烯酮(zearalenone)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,又称呕吐毒素)、伏马菌(flamonisin)、T-2毒素(T-2 toxin)等。其中,黄曲霉毒素包括黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2、M1、M2(AF B1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1、AFM2)等,以AFB1和AFM1污染食品的概率最大;赭曲霉毒素包括赭曲霉毒素A、B、C和D四种,以A较为常见;青霉属真菌产生的毒素以棒曲霉毒素和橘霉素较常见;镰刀菌属产生的毒素以玉米赤霉烯酮、脱氧雪腐镰刀菌烯醇和伏马菌素等比较常见。

 

关于真菌毒素的分类方法较多,主要有以下两种。其一,根据毒素的作用器官,将其分为肝毒素、肾毒素、神经毒素以及免疫毒素等。例如,黄曲霉毒素为肝毒素,赭曲霉毒素A和橘霉素为肾毒素,棒曲霉毒素为神经和免疫毒素,玉米赤霉烯酮为腹泻毒素等。其二,根据毒素的毒性机理,将其分为致畸、致突变、致癌以及致敏型毒素等。另外,也有根据毒素的化学结构、合成途径、致病性质以及产毒真菌的种类进行分类的。

 

2.几种常见的真菌毒素

 

(1)黄曲霉毒素

黄曲霉毒素(aflatoxin,AFT)是一类主要由寄生曲霉和产毒的黄曲霉产生的有毒次生代谢产物。AFT是根据它来源于黄曲霉(A.flavus)而命名的,AFT结构较为稳定,一般处理措施,如高温、紫外照射以及酸碱处理等都不易使之完全破坏。

 

食品与饲料中常见黄曲霉毒素包括AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1和AFM2等六种,前四种主要出现在粮油食品和动物饲料中,AF B1毒性最大,其次是AFG1、AFB2以及AFG2。AFM1主要出现在乳及其制品中,它是由于动物饲喂含有AFB1的饲料后,在体内由AFB1转化而来的。由于产毒黄曲霉和寄生曲霉对生长和产毒条件要求不高,所以它们分布广,产生的AFT很容易污染花生、大米、小麦、高粱、粟米、大麦、大豆、棉籽、向日葵籽以及芥菜籽等农产品。

 

(2)赭曲霉毒素

赭曲霉毒素(ochratoxin)是一组主要由赭曲霉、圆弧青霉、纯绿青霉(P.viridicatum)产生的结构相似的次级代谢产物。研究表明,赭曲霉、圆弧青霉、纯绿青霉在24℃时的最适生长水分活度,赭曲霉为0.99、圆弧青霉与纯绿青霉均为0.95~0.99。在适宜的水分活度下,赭曲霉的产毒温度为12~37℃,圆弧青霉与纯绿青霉的产毒温度为4~31℃。

 

OTA在自然界分布广,它除了污染谷物外,还可以污染豆类,并可以通过动物饲料进人动物组织中。OTA通过摄食进入动物体内,经小肠吸收后,主要分布于肾脏、肝脏、肌肉与脂肪中。OTA既能产生急性、亚急性毒性,也可以具有致畸和致癌作用,但是未发现致突变作用。另外,实验还发现,以橘霉素与OTA混合饲喂大鼠,可增强OTA对大鼠胚胎的毒性与致畸性。

 

(3)棒曲霉毒素

棒曲霉毒素又称展青霉素(patulin,PAT),主要是由展青霉、荨麻旨霉(P.urtiicae)和圆弧青霉等青霉以及棒曲霉和土曲霉(A.terreus)等曲霉产生的一种真菌毒素。 调查表明,PAT不仅大量污染粮食与饲料,而且对水果及其制品的污染也相当严重。  PAT被动物摄入后,除了产生急性、亚急性毒性外,还具有致癌性、致畸性和致突变性。同时,还具有细胞毒性,并对免疫系统产生影响。

 

(4)橘霉素

橘霉素(citrinin,CIT)是由青霉属的橘青霉(P.citrinum)、岛青霉(P·islandicum)、展青霉(P.expansum)和点青霉(P.notatum),曲霉属的土曲霉(A.terreus)、雪白曲霉(A.niveus)和赭曲霉(A.ochraceus),以及红曲霉(菌)属(Monascus spp.)的某些种产生的真菌毒素。ClT是一种肾脏毒素,能引起多种动物肾脏病变。CIT可引起实验动物肾脏肿大、尿量增多、肾小管扩张和肾脏上皮细胞变性坏死等症状。CIT作用于细胞,在线粒体中积累,干扰电子传递系统,导致DNA合成受阻,并进一步使RNA和蛋白质合成受阻,从而导致线粒体肿大并引起细胞死亡,可导致染色体畸变,同时阻止姐妹染色体交换。

 

(5)玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)又称F-2毒素,主要是由禾谷镰刀菌和粉红镰刀菌等产生的真菌毒素。早在20世纪20~30年代就发现,猪的雌激素中毒综合征可能与禾谷镰刀菌产生的代谢产物有关,1962年分离纯化得到ZEN,并证明其的确可以导致动物的雌激素过多症。ZEN主要污染玉米、小麦、燕麦和大麦等谷物,以及由它们加工成的食品与饲料。由于产生ZEN的真菌也可以产生其他镰刀菌毒素,所以常常与其他真菌毒素发生交叉污染,特别是常常与呕吐毒素一起出现。ZEN具有类激素作用,主要危害动物的生殖系统。其中,对猪最敏感,对禽类特别是鸡的作用不明显。由于ZEN的LD5值很大,即急性毒性不强,所以关于其急性与亚急性的研究很少,对其致癌、致畸和致突变的研究也不多。但是,与其他真菌毒素不同,ZEN具有调节真菌的有性繁殖作用,在低浓度时可以促进禾谷镰刀菌的有性繁殖,在高浓度时则抑制有性繁殖,即对真菌也表现出性激素的活性。另外,ZEN及其衍生物还可以促进动物蛋白质合成,用于动物的增重。

 

(6)脱氧雪腐镰刀菌烯醇

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)主要是由禾谷镰刀菌和黄色镰刀菌等镰刀菌属真菌产生的毒素,由于它可以引起猪的呕吐效应,因而也称其为呕吐毒素(voitoxin)。它的纯品于1973年首先从被镰刀菌感染的日本大麦中分离得到。DON是毒性较小的真菌毒素,在中低剂量时主要引起动物出现呕吐、食欲下降、体重减轻、代谢紊乱等症状,大剂量[≥27mg/(k·bw·d)]时可以导致动物死亡。DON广泛存在于自然界中,常常污染玉米、燕麦、大麦和小麦等粮食,以及青贮与复合饲料,但是一般很少污染面粉,因为DON主要存在于粮食的表面,在脱壳磨粉的过程中绝大部分已被除去,但是如前所述,由于DON在酸性条件下稳定并耐高温,所以一旦污染面粉,在发酵与焙烤过程中很难将其破坏。另外,DON也很少通过饲料进入乳及其制品中,但是可以通过饲料进人鸡蛋中。

 

(7)伏马菌素

伏马菌素(fumonisin)是一种由串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)产生的水溶性真菌毒素。1988年,Gelderblon等首次从串珠镰刀菌培养液中分离出伏马菌素。随后,Laurent等又从伏马菌素中分离出伏马菌素B1和B2(FBl和FB2)。到目前为止,发现的伏马菌素有FA1、FA2、FB1、FB2、FB3、FB4、FC1、FC2、FC3、FC4和FP1共11种,其中FB1是其主要组分,污染最普遍,毒性也最强,对热稳定,不易被蒸煮破坏。

 

FBl对食品污染的情况在世界范围内普遍存在,主要污染玉米及玉米制品,也可污染小麦、稻米、高粱、小米等粮食作物及其制品。另外,伏马菌素在动物饲料、某些香辛料(如八角、桂皮)及药食两用植物(如芦笋)中也有检出。1996年我对玉米、小麦等粮食作物中FB1污染进行调查,发现不同地区均有不同程度污染。其中食道癌高发区玉米伏马菌素污染率为48%。

 

研究证实,伏马菌素被认为与马脑白质软化症(equine leuko-eneephalomalacia,ELEM)、猪胛水肿(porcine pulmonary edema,PPE)和人类食道癌等人畜疾病有关。另外,该毒素还是一种慢性促癌剂,可诱发人类食道癌、肝癌及胎儿神经管畸形等疾病,并能引起灵长类动物血浆中致动脉粥样硬化样的脂肪改变,表现为血浆中纤维蛋白质含量增多和血液凝集因子活性增高同时出现,患动脉粥样硬化危险性增高。1993年,国际癌症研究中心将伏马菌素列为2B类致癌物质。

 

伏马菌素

 

3.真菌毒素的危害机理

 

一般情况下,人们仅仅对真菌毒素的致癌、致畸和致突变等慢性毒性比较关注,但实际上大部分真菌毒素也有很强的急性毒性,将几种真菌毒素与常见农药的毒性比较,结果表明,AFB1和OTA等真菌毒素也属于剧毒物质,非常容易引起急性与亚急性中毒,只不过通常情况下,人和动物不可能一次或短时间内摄食到足够的量而已。

 

不同真菌毒素对动物和人的危害不同,所导致的疾病种类不同,其致病机理也不相同,如前所述,产毒真菌主要集中在曲霉属、镰刀菌属、青霉属等三大属中,这些产毒真菌中大多数是腐败真菌,有些则是植物病原真菌。它们在产前、产后、运输、储藏、加工、销售等过程中都可能污染农副产品即食品和饲料,产生毒素,从而使毒素直接或间接地进入人类食物链,威胁人类健康和安全。由于产毒真菌污染食品及饲料的环节多,加之生产食品及饲料的环境条件很不一致,因而虽然已经有各种关于如何预防真菌毒素进人人类食物链的措施,但是要保证食品及饲料绝对不含真菌毒素是不可能的。为了最大限度地控制真菌毒素对人类健康和安全的威胁,规定各类食品及饲料中真菌毒素的最大允许含量是极为必要的。为此,世界卫生组织、联合国粮农组织等机构于1966年根据当时对真菌毒素的研究状况,首先规定了食品中黄曲霉毒素的最大允许含量为30ug/kg。之后随着研究的深入,发现30ug/kg仍能引起中毒事故,因此于1970年和1975年先后两次降低这一标准至15ug/kg。

 

4.真菌毒素的检测方法

 

为了有效地执行毒素的最大允许含量规定,防止毒素超标食品及饲料直接或间接地进入人类食物链,准确地分析其中的毒素含量显得非常重要。目前榆测真菌毒素的方法主要包括薄层色谱法(TLC)、高效液相色谱法(HPLC)、液质联用方法(HPLC MS)、荧光光度法以及免疫检测法等,其中,免疫检测法由于其灵敏度高,检测范围广,操作简便快捷等特点深受人们青睐:

 

最近,美国著名的生物检测工具供应商Biovision开发了一系列的检测各类食品,饲料,组织及生物液体中真菌毒素和抗生素的ELISA试剂盒,方便我们更简便,快捷,精确定量各类样本中的毒素:

 

ELISA试剂盒

货号 名称 产品描述
E4747 总黄曲霉毒素ELISA试剂盒 定量测量总量谷物和饲料样品中的黄曲霉毒素
K4208 黄曲霉毒素B1(AFB1)ELISA试剂盒 用于定量测量食用油,大米,花生和玉米中的黄曲霉毒素B1
E4566 黄曲霉毒素M1 ELISA试剂盒 于定量测定尿液,猪肉,肝脏,饲料中的黄曲霉毒素M1
E4746 赭曲霉毒素A (OTA) ELISA 检测谷物(大米,花生,大豆等)和饲料中样品中的赭曲霉毒素A(OTA)
E4748 T-2毒素ELISA试剂盒 定量测量玉米,大米,豆类,花生,燕麦,饲料样品中的T-2毒素
E4749 伏马菌素B1 ELISA试剂盒 定量测量谷物,花生和饲料样品中的伏马菌素B1
E4276 玉米赤霉烯酮(ZEN)ELISA试剂盒 谷物和配合饲料中玉米赤霉烯酮的定量测定
E4750 脱氧雪腐烯醇ELISA试剂盒 定量检测大米,小米,面粉和其他农作物/饲料样品中的脱氧雪腐烯醇
E4274 三聚氰胺ELISA试剂盒 定量测定奶粉,牛奶,组织,饲料,鸡蛋,血清中的三聚氰胺
K4315 庆大霉素(血清/尿液)ELISA试剂盒 定量测定血清,尿液,牛奶和组织中的庆大霉素
K4206 庆大霉素ELISA试剂盒 定量测定牛奶和组织中庆大霉素的含量
K4230 氯霉素(CAP)ELISA试剂盒 定量测量组织,肝脏,蜂蜜,牛奶,鸡蛋,尿液,血清,饲料,奶粉中的氯霉素
K4210 卡那霉素ELISA试剂盒 定量测定猪尿,组织,饲料中的卡那霉素
E4272 链霉素ELISA试剂盒 定量测量组织,蜂蜜和牛奶中链霉素的含量
E4298 吗啡ELISA试剂盒 定量测定人类样品(例如全血,口腔液,血清,血浆和尿液)中的吗啡
E4778 磺胺二甲嘧啶ELISA试剂盒 定量测定组织,血清,蜂蜜,牛奶,鸡蛋,尿液样品中磺胺二甲基嘧啶的浓度
E4771 Cimaterol ELISA试剂盒 尿,组织,饲料样品中西马特罗浓度的体外定量
E4769 苏丹染料ELISA试剂盒 定量分析番茄汁,番茄酱,辣椒酱,辣椒粉,饲料,鸡蛋样品中苏丹的浓度
E4772 Diazepam(安定)ELISA试剂盒 组织,尿液,饲料样品中地西p浓度的体外定量
E4530 喹诺酮ELISA试剂盒 血清,尿液和牛奶中喹诺酮的定量测量
K4209 沙丁胺醇(SALB)ELISA试剂盒 定量测定猪尿,组织,饲料中的沙丁胺醇
K4205 氟喹诺酮酶联免疫吸附试剂盒 牛奶,组织,鸡蛋,蜂蜜中氟喹诺酮类的定量测量
E4277 恩诺沙星(ENR)ELISA试剂盒 定量测量动物组织,蜂蜜,牛奶,鸡蛋,奶粉中的恩诺沙星(ENR)
K4231 呋喃唑酮ELISA试剂盒 定量测定鱼,虾,组织,肝脏,蜂蜜,牛奶,奶粉,鸡蛋粉中的呋喃唑酮
E4770 磺胺甲恶唑ELISA试剂盒 组织,血清,尿液,鸡蛋,蜂蜜,牛奶,饲料样品中磺胺甲恶唑的体外定量
E4773 磺胺喹喔啉ELISA试剂盒 组织,血清,尿液,蜂蜜,牛奶,饲料样品中磺胺喹喔啉的体外定量
E4774 磺胺甲氧嘧啶ELISA试剂盒 定量测定组织,血清,尿液,蜂蜜,牛奶样品中磺胺单甲恶英的浓度
E4775 磺胺甲二嗪ELISA试剂盒 组织,血清,尿液,蜂蜜,牛奶,饲料样品中磺胺甲二嗪的体外定量
E4776 诺氟沙星ELISA试剂盒 体外定量测定组织,蜂蜜,牛奶,奶粉,鸡蛋样品中诺氟沙星的浓度
E4777 沙拉沙星ELISA试剂盒 沙拉沙星的体外定量测定
E4275 呋喃妥因(AHD)ELISA试剂盒 定量测定奶粉,牛奶,组织,蛋,肝,蜂蜜,鱼,虾中的呋喃妥因

 

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