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黄曲霉素

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1993年,黄曲霉毒素被世界卫生组织(WHO)癌症研究机构划定为一类天然存在的致癌物,是毒性极强的剧毒物质。
==AF概况编==
=== 简介===1960年首次于英国伦敦郊区“火鸡X病”(当时不清楚病因,故以此命名)的发生导致了AF(黄曲霉毒素)的发现。AF是一类结构和理化性质相似的真菌次级代谢物,是自然界中已经发现的理化性质最稳定的一类霉菌毒素。 [3]  是一类基本结构都含有二呋喃环和香豆素(氧杂萘邻酮)的化合物。黄曲霉毒素在长波紫外光下产生荧光,根据荧光颜色、RF值及结构不同等分别命名为B1,B2,G1,G2,M1,M2,P1,R1,GM和毒醇。其中以B1的产量最高,毒性最大,致癌性最强,G1和M1的毒性次之。样品中AF的含量可通过薄层层析显示的荧光检出量来测定 [4] 。1961年即发现黄曲霉污染的花生饼能诱发大鼠肝癌,1962年鉴定并证明了黄曲霉毒素为强致癌物。结构中二呋喃环末端带有双键的黄曲霉毒素,易形成环氧化代谢产物而使其毒性、致癌性和致突变性增强。黄曲霉毒素主要污染粮油及其制品,如花生、花生油、玉米、大米及棉籽等。国内食品检测中以黄曲霉毒素B1作为污染指标,可通过薄层层析法和高压液相法检测。 [5]  黄曲霉毒素及其产生菌在自然界中分布广泛,有些菌株产生不止一种类型的黄曲霉毒素,但在黄曲霉中也有不产生任何类型黄曲霉毒素的菌株。谷物和油料作物的种子及加工产品、干鲜果品、调味品、烟草、乳及乳制品、肉类、鱼虾类和动物饲料中均能检出黄曲霉素,花生和玉米最容易污染。AF能通过食料转移到动物的乳汁、肝、肾和肌肉组织中积留。AF属于超剧毒物质,其中B1是目前已知致癌物质中致癌性最强烈的,能诱发动物肝癌,对某些动物能引起急性中毒致死。联合国世界卫生组织(WHO)和粮农组织(FAO)1975年规定食品中 AFB1的最高允许含量为15ppb,各国政府均制定了AF在食品和饲料中最高允许量的卫生标准和检验法规。影响AF产生的最重要环境因子是温度和水分,适宜黄曲霉生长和产毒的温度范围是12~42℃,最适温度33℃左右,最低相对湿度78%,最适相对湿度98%,谷物含水分18%以上,花生含水分10%以上,在通气条件下,黄曲霉即能迅速生长和产毒。采取低温、干燥、除氧和化学药剂等方法来保存食品和饲料,可以有效地防止黄曲霉的生长和产毒。对于含有黄曲霉毒素的食品和饲料,可采用物理的、化学的和生物学方法去毒,如利用机械、电子和手工方法挑选出破损的含毒素的花生; 提高加工精度可碾去存在于粮食籽粒皮层和种胚中的毒素;高温高压处理能使AF转变为无毒的化合物,利用活性白土和活性炭吸附,能除掉植物油中的AFT;用强碱或氧化剂处理可以使AFT发生化学变化而解毒; 试验证明有少数细菌、霉菌和放线菌有转变黄曲霉毒素的能力等。 [4] ===AF的理化性质===黄曲霉尽管种类繁多,但它们基本结构中都有二呋喃环和氧杂萘邻酮(又名香豆素),前者为其毒性结构,后者可能与其致癌有关。AFT难溶于水、己烷、乙醚和石油醚,易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙腈和二甲基甲酰胺等有机溶剂,分子量为312~346,熔点为200~300℃。AF对光、热和酸稳定,耐高温,通常加热处理对其破坏很小,只有在熔点温度下才发生分解。在中性、弱酸性溶液中很稳定,pH1~3的酸性溶液中稍分解,在pH9~10溶液中迅速分解破坏。AFT遇碱能迅速分解,pH为9~10时迅速分解成几乎无毒的盐,但此反应可逆,即在酸性条件下有复原。因此在食品去毒时可利用这一化学反应。毒素纯品在高浓度下稳定,低浓度的纯毒素在紫外辐射易分解。5%的次氯酸钠溶液、Cl2、NH3、H2O2及SO2等均可与AFT起化学反应破坏其毒性。在自然条件下,食品中污染的AF稳定性很强。AFB1严重污染的稻谷,室温下自然存放已有20多年,毒性含量逐渐降低,但仍可检出AFB1。 [3] ===AF的结构===
从化学结构上看,黄曲霉毒素是高度取代的香豆素。其中 AFB1类为甲氧基、二呋喃环、香豆素、环戊烯酮的结合物。AFG1类结构为甲氧基、二呋喃环、香豆素和环内酯。自然环境下,在被污染的食品中只检测出AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1和 AFM2,其中以 AFB1存在量最大也毒性最高,AFM1是AFB1的代谢产物,毒性仅次于 AFB1。 [2]
黄曲霉毒素的各种代谢产物的毒性强弱顺序是:AFB1> AFM1> AFG1>AFB2> AFM2> AFG2。从毒性顺序可以看出,结构中双呋喃环末端具有双键结构的毒性大,不具双键结构的毒性相对较小。 [2]
==AF产生条件与分布==
===AF的产生===
AF的产生需要一定的条件,不同的菌株产毒能力差异很大,除基质以外,温度、湿度、空气均是AFT生长繁殖及产毒的必要条件。研究者发现AF和寄生曲霉的最佳生长条件为33~38℃,pH为5.0和Aw(水分活性)为0.99。温度在24~28℃之间,相对湿度在80%以上,黄曲霉菌产毒量最高。故南方及温湿地区在春夏两季易发生AF中毒,有的作物甚至在收获前或收获期就可能被AF污染。 [3]
===AF的分布===AF常常存在于土壤、动植物、各种坚果特别是花生和核桃中。在大豆、稻谷、玉米、通心粉、调味品、牛奶、食用油等制品中也经常发现AF。一般在热带和亚热带地区,食品中AF的检出率比较高。在中国总的分布情况为:华中、华南、华北产毒株多,产毒量也大,东北、西北地区较少。 [3]
==AF的毒性及危害==
===AF的致突变性===
黄曲霉毒素具有致突变性,能使人成纤维细胞发生程序外DNA合成,动物实验可见染色体畸变,染色体断裂,某些染色体4q、13q、14p发生缺失。AFB1是一种能导致生物体遗传物质发生变化的致突变化合物,但 AFB1本身不能引起突变,而必须在机体内经过代谢活化后才具有致突变作用,称为间接致突变物。AFB1由肝微粒体酶活化为亲电子物,即AFB1-2,3-环氧化物,该环氧化物的第2个碳与DNA的鸟嘌呤酮基结合形成 AFB1-DNA加合物,此外,AFB1的代谢产物AFM1和AFP1也能转化成亲电子物而与DNA结合,AFB1-DNA加合物经去嘌呤反应形成AFB1-N7-鸟嘌呤,使DNA分子产生无嘌呤位置的缺口,因而造成DNA的损伤。 [2]
目前认为无论是DNA去嘌呤造成的损伤还是由于经酸、碱水解不断蓄积开环加合物而使DNA分子发生的改变,都是突变前的一种改变,都有进一步发展为癌症的可能性。 [2]
=== 对肝脏的危害===黄曲霉毒素是一种剧毒的致肝癌物质,其中黄曲霉毒素B1可引起细胞错误地修复DNA,导致严重的DNA诱变,还可抑制DNA和RNA的合成,从而抑制蛋白质的合成。从我国肝癌流行病学调查研究中发现,某些地区人群膳食中黄曲霉毒素的污染水平与原发性肝癌的发生率呈正相关。专家对其他肝癌发病率高的地区进行调查,也得出相同结论。乙型肝炎病毒和黄曲霉毒素B1是我国诱发肝癌的两大主要危险因素,有关肿瘤研究专家通过建立乙肝病毒和黄曲霉毒素B1致肝癌机理的实验模型,利用这些模型发现单独存在的乙肝病毒基因并不能诱发小鼠肝癌,但乙肝病毒基因可增强黄曲霉毒素B1的致癌效应,两者均可使肝细胞处于较活跃的增殖状态,在致肝癌过程中具有明显的协同作用。 [2]  癌症的发生是基因变化积累的结果,科学家已证实p53基因是癌症的抑制基因,p53基因的变异是多种肿瘤发生的物质基础,而不少人可能在生命的早期(5岁左右)就受到乙肝病毒和黄曲霉毒素的攻击,加之人体内某些基因的缺失或变异引起p53基因突变,协同其他因素最终导致癌变。 [2] === 毒性===自1962 年分离出黄曲霉毒素以来,人们对其毒性进行了较深入的研究,发现其毒性属于极毒,其剧烈的毒性比人们熟知的剧毒药氰化钾要强10倍,比眼镜蛇、金环蛇的毒汁还要毒,比剧毒农药1605、1059的毒性强28~33倍,一粒严重发霉含有黄曲霉毒素40μg的玉米,可令两只小鸭中毒死亡。北京医科大学曾用含20μg/kg 黄曲霉毒素的饲料喂大鼠一年后即发肝癌。国外有报道说,AF为1μg/kg时即可诱发癌变。 [2]  黄曲霉毒素有很强的急性毒性,也有显著的慢性毒性。人摄入大剂量的黄曲霉毒素后可出现肝实质细胞坏死、胆管上皮细胞增生、肝脂肪浸润及肝出血等急性病变,前期症状为发烧、呕吐、厌食、黄疸,继而出现腹水,下肢浮肿并很快死亡。由黄曲霉毒素引起的中毒事件,国内外都有过报道,其中以1974 年印度发生的中毒事件最为严重:印度西部两个邦中200多个村庄皆以玉米为主食,由于当年雨水过多,造成玉米严重霉变,村民食用霉变玉米后导致397人中毒,106人死亡,尸检及病理实验证明,这次中毒事件的原因是黄曲霉毒素B1中毒。而慢性毒性表现为生长障碍,肝脏出现亚急性或慢性损伤,体重减轻,诱发肝癌等。 [2] === 对食品的污染===我国于1972、1973、1974及1981年先后在全国进行食品中AFB1的普查工作,结果发现黄曲霉毒素的污染有地区和食品种类的差别。长江及长江以南地区黄曲霉毒素污染严重,北方各省污染较轻。在各类食品中,花生、花生油、玉米污染最严重,大米、小麦、面粉污染较轻,豆类很少受到污染。有专家学者在1992年对我国广西、江苏、河北、北京等地的粮油食品中黄曲霉毒素的污染情况进行了调查,其结果表明除花生样品的污染率较高,达到 55.6%外,玉米的污染率仅为15.6% ,且污染水平均未超过我国现行食品中黄曲霉毒素B1的允许量标准。 [2]  黄曲霉毒素在食品中的污染波及世界各地区,一般来说,热带和亚热带地区食品污染较重,其中以花生、玉米的污染最为严重,上个世纪60~80年代,12个国家的调查结果表明:花生的阳性率为0.9%~50%,平均含毒量为25~1000ng/g,含毒量最高的样品达25000ng/g,玉米的阳性率为3.5%~73%,平均含毒量为5~400ng/g,最高含毒量为12500ng/g。 [2]  鉴于AF的毒性,目前世界上有60多个国家制订了食品和饲料中黄曲霉毒素的最高限量标准和相应的法规。我国也于1990年11月26日颁布了《防止黄曲霉毒素污染食品卫生管理办法》。管理办法规定:为确保婴幼儿健康,粮食部门应提供不得检出黄曲霉毒素的粮食,利用含有黄曲霉毒素超出允许量标准的粮食、油料及油品加工食用时,必须在工艺过程中采取有效措施去除毒性,产品符合标准后方可供食用。若有违反规定的将追究法律责任。 [2]  AF污染引起食品变质。食品由于受其污染而食用价值降低,甚至完全不能食用,美国弗吉尼亚洲在5年时间内检测了500份玉米样品,每年的玉米样品中约有25%含有毒素。人类食用被AFT污染的食品会导致急性中毒,引起肝脏坏死出血,慢性中毒可引起肝癌。同时用被污染的饲料饲养畜禽会使畜禽生产率降低,增重减慢,间接对人类造成重大危害。 [3] === 对经济的影响===世界粮农组织(FAO)估计,25%的食用作物受真菌毒素的影响,其中主要是AFT。AFT可导致家畜死亡,生长率下降,饲料利用率降低。AFT还能降低食用作物和纤维作物的产量。由于各国制定了相应的AFT允许标准和法规,从而对贸易会造成一定的影响,如欧盟多次以AFT超标为由拒绝进口花生及其制品。 [3] ==AF吸收代谢干预 编辑 语音==一旦摄入黄曲霉毒素,可以通过两种途径降低体内黄曲霉毒素的毒性和致癌性。 [6] === 阻断减少AF吸收===
益生菌可以吸附黄曲霉毒素,形成菌体-AF复合体,使得黄曲霉毒素在肠道的吸收减少,微生物和黄曲霉毒素一起排出。腐殖酸是一种有机高分子化合物,对重金属、芳香族化合物、矿物质等吸附作用强,有研究表明,从烟煤中提取的腐殖酸对AFB1有较强吸附作用。叶绿酸与AFB1结合成牢固的分子化合物,影响AFB1的吸收,降低摄入的致癌物的生物活性。研究表明,葡甘聚糖及其与无机吸附剂组成的复合物在常温下对黄曲霉毒素的吸附效果均比较好,其机制是甘露低聚糖可通过氢键、离子键和疏水作用力对黄曲霉毒素产生吸附力,其以物理作用为主。 [6]
=== 调节AF体内代谢===研究发现许多中药及其有效成分可作用于药物代谢酶系统,进而影响黄曲霉毒素的代谢活化及解毒,例如黄岑、丹参、姜黄素、黄酮、多酚等。吡噻硫酮抗黄曲霉毒素的机制是不但减少AFB1-8,9-环氧化合物,而且提高GST的活性,促进谷胱甘肽与AFB1-8,9-环氧化合物结合,增加AFB1-硫醇尿酸加合物经尿液排出。 [6]
==AF检测方法==
AF的检测方法从最初以薄层层析法为主,发展到高效液相色谱法、微柱法、酶联免疫吸附法等多种方法普遍应用,其进展与新的化学检测手段和新仪器的出现密不可分。这些新方法、新手段的快速应用,为黄曲霉毒素的检测提供了更广泛的选择余地,适应了不同的检测目的和要求。 [3] === 薄层层析法===薄层层析法(TLC)是测定AF的经典方法,其原理是将样品经过提取、柱层析、洗脱、浓缩、薄层分离后,在波长365nm紫外光下产生蓝紫色或黄绿色荧光,并根据其在薄层上显示的最低检出量来确定其含量。 [3] === 高效液相色谱法===HPLC具有高分辨率,分析时间较短等优点。它的原理是样品溶液中欲分离的几种化合物在流动相和固定相之间有不同的分配量,从而达到分离的目的。AF经柱后电化学衍生化后,能发射特征性荧光,被荧光检测器捕获后而得到检测,最后经化学工作站处理数据。这一检测方法,将化学分析试验与领先的计算机技术结合,使自动化程度得到极大的提高,在试验空间、人力和仪器都保持不变的情况下,能检测更多的样品。HPLC是近几年发展起来的检测AFB1的方法,主要是用荧光检测器检测。该法快速而准确,但需要昂贵的仪器设备,未能广泛使用。 [3] === 微柱法===微柱法测定AF,是利用微柱管内的硅镁型吸附剂吸附AF并在365nm紫外光下显示荧光,其强度与一定浓度的AF含量成正比关系,由此可简略定量AF。 [3] === 酶联免疫吸附法===酶联免疫吸附法(ELISA)是抗原(或抗体)吸附剂和用酶标记的抗体(或抗原)与标本中的待测物(抗原和抗体)起特异的免疫学反应,用测定酶活力的方法来增加测定的敏感度,是一种定性或半定量的方法。大致采用两种方法检测AF:一种是用双抗体夹心法;另一种是用竞争法。免疫吸附法测定的试剂盒及配套仪器、方法被列入国家标准(GB/T5009 22-1996第二法)。 [3]  关于运用酶联免疫法检测AFB1的检测报道也较多,目前国外已有较成熟的检测食品及饲料中AFB1等真菌毒素的ELISA试剂盒出售,我国自20世纪90年代以来也有一些以ELISA检测食品及饲料中AFB1的研究报道。 [3] === 其他方法===
(1)溴化荧光分光光度法(SFB)
样品经甲醇-水混合溶剂提取后,部分提取液通过固相分离进行柱前处理,500μL纯化的提取液用溴试剂衍生化后,用荧光检测计中检测,样品荧光吸收度与硫酸喹啉液的吸收度比较可直接换算成AF的总含量。该法已通过AOAC和美国农业部联邦谷物检测中心的认证。 [3]
溴化荧光分光光度法的最大优点是检测时不使用AF对照品,同时快速、灵敏,适合大批量样品普查,仪器价格也较低,张雪辉等比较了用SFB法和溴衍生HPLC检测中药中AF的结果,发现SFB法在测定中药时可能出现许多假阳性结果。 [3]
==AF的去除措施==
=== 碾磨搓洗===黄曲霉素在食品中分布极不均匀,在花生样品中以霉变、破损、长芽、皱皮及变色花生粒最为集中,只要将其拣除,毒素含量将大大降低,甚至低到无毒。碾磨加工可将大部分集中于米糠层和谷皮、胚层的黄曲霉素去除一大部分;搓洗可去除粮食表面的大量毒素。 [3] === 吸附法===
常用的吸附剂有沸石、活性白陶土、活性碳等。含有AF的植物油可加活性白陶土或活性炭等吸附剂,毒素可被吸附而去毒,如广西用此法处理花生油,加入1.5%的白陶土,可使花生油中AF由原来的100μg/kg降至10μg/kg。选择毒素吸附剂时,一方面应注意吸附能力必须具备试验室及动物试验双重资料方能证明有效,另一方面考虑吸附剂具有高度吸附能力、选择性吸附、广谱吸附、无副作用等条件。 [3]
=== 辐射处理===
AF在紫外光照射下不稳定,可用紫外光照射去毒。该法去毒对植物油等液体食品效果较好,而对固体食品效果不明显。应用辐射法,必须注意照射的剂量和照射时间,以不影响食品的感官和理化性质为宜。 [3]
=== 碱处理法===
碱炼是油脂精炼的一种加工方法,在油脂中加入1%NaOH溶液,AF内酯环即可破坏,形成香豆素钠盐。后者可溶于水,故加碱后再用水洗可将毒素去除。加碱水洗可使油中AF降至标准以下,甚至不能检出。 [3]
=== 有机溶剂萃取法===
AF为脂溶性毒素,易溶于有机溶剂,可用水合乙醇、异丙醇、丙酮、正己烷和水的混合物等进行提取分离、去毒。提取需反复3~5次,去毒效果可达90%以上,其中以丙酮和水(90∶ 100)混合液效果最好。处理后的粮油制品,必须将溶剂彻底挥干,方可食用。 [3]
=== 氧化降解法===
漂白粉、氯气、双氧水、臭氧等氧化剂可以迅速将AF氧化去除,其中以漂白粉去毒效果最强。高度污染的花生粉可用5%漂白粉处理几秒钟就可以全部去毒,用氧化剂处理过的粮食经火鸡喂养试验证明无毒。 [3]
=== 二氧化氯法===
霉变染有AFB1的玉米,用250μg/mL低浓度的二氧化氯浸泡30~60min,能有效地解除AFB1的毒性。 [3]
=== 中草药去毒法===
1976年我国首次发现山苍子中的挥发油可以彻底除去食品中的AF。挥发油中的某些成分与AF可发生加成和缩合反应,改变毒素分子结构,达到去毒目的。AF超过国家标准20倍的玉米、稻谷或超标2500倍的花生经大剂量山苍子芳香油处理可一举去毒。此法简便易行,特别适合家庭应用,并对食品质量和营养成分无任何影响。另外,甘草、葫芦巴、羽扁豆、茴香、五香粉、大蒜等也有去除AF的作用。 [3]
=== 生物学方法===
乳酸菌粘附法是通过乳酸菌自身粘附作用和所分泌的代谢产物的抑菌作用,来去除AF。由乳酸菌产生的乳酸链球菌素具有粘附、降解AF的作用。 [3]
乳酸菌广泛地应用在食品发酵工业中,具有改善肠道微生态,防腐和治疗功效。乳酸菌能分泌许多抗菌物质,阻止病原菌的生长。其他微生物如枯草杆菌、乳酸菌、醋酸菌等对AF降解能力最强,在液体培养基60h后,可分别除去89%、88%和81%。 [3]
=== 酶解法===
酶的降解去毒主要利用酶的专一性,高效地催化、降解AF为无毒化合物或小分子无毒物质的方法。酶降解去除黄曲霉素效果好,实用性强,适合于各种形式受到污染的食品,必将成为今后研究和应用的热点。 [3]
==黄曲霉菌生长条件==
产生黄曲霉毒素的最基本条件是产毒真菌的存在。经过大量实验证明,能产生AF的真菌主要是黄曲霉菌和寄生曲霉菌,而黄曲霉菌是一种广泛分布于世界各地区的比较常见的腐生菌,适宜的条件是它产生毒素的温床。影响曲霉菌生长繁殖及产毒的因素有很多,与食品关系密切的主要有水分、温度、食品基质、通风条件等。 [2]
=== 水分===
水分是微生物生存不可或缺的,食品中水分以结合水和游离水两种状态存在,结合水存在于食品的组织本身,它是活组织的一部分,是细胞所有生理过程所必需的。而微生物能利用的水分是游离水。一般来说,米麦类水分在14%以下,大豆类在11%以下,干菜和干果类在30%以下,微生物生长比较困难,食品中真正能被微生物利用的那部分水称为水分活性(Water activity,缩写 Aw),纯水的 Aw为1.0(相当于相对湿度100%),当Aw值越小时,细菌能利用的水越少,水分活性越接近1,微生物就越易生长繁殖,当食品中的Aw 为0.98 时,微生物最易生长繁殖,当Aw降为0.93时,微生物繁殖受到抑制,但霉菌仍能生长,当Aw小于0.7时,则霉菌的生长受到一定抑制,可以阻止产毒的霉菌繁殖。 [2]
=== 温度与通风===
温度对霉菌的繁殖和产毒均有重要影响,不同种类的霉菌最适温度是不一样的。在相对湿度为80%~90% ,大多数霉菌繁殖最适宜的温度是25~30℃ ,在0℃以下不能产毒。如黄曲霉的最低繁殖温度范围是6~8℃,最高繁殖温度是44~46℃,最适宜生长温度是37℃左右,产毒温度略低于最适宜生长温度,为25~32℃。缓慢通风比快速风干的霉菌容易繁殖产毒。 [2]
食品基质
12,507
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