黄曲霉毒素

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1993年黄曲霉毒素世界卫生组织(WHO)的癌症研究机构划定为1类致癌物,是一种毒性极强的剧毒物质.黄曲霉毒素的危害性在于对人及动物肝脏组织有破坏作用,严重时,可导致肝癌甚至死亡.在天然污染的食品中以黄曲霉毒素B1最为多见,其毒性和致癌性也最强.

黄曲霉毒素(AFT)是一类化学结构类似的化合物,均为二氢呋喃香豆素衍生物。黄曲霉毒素是主要由黄曲霉 (aspergillus flavus) 寄生曲霉 (a.parasiticus) 产生的次生代谢产物,在湿热地区食品和饲料中出现黄曲霉毒素的机率最高。B1是最危险的致癌物,经常在玉米,花生,棉花种子,一些干果中常能检测到。它们在紫外线照射下能产生荧光,根据荧光颜色不同,将其分为B族和G族两大类及其衍生物。AFT目前已发现20余种。AFT主要污染粮油食品、动植物食品等;如花生、玉米,大米、小麦、豆类、坚果类、肉类、乳及乳制品、水产品等均有黄曲霉毒素污染。其中以花生和玉米污染最严重。家庭自制发酵食品也能检出黄曲霉毒素,尤其是高温高湿地区的粮油及制品种捡出率更高。  

目录

发现

上世纪60年代,在英国发生的十万只火鸡突发性死亡事件被确认与从巴西进口的花生粕有关.进一步的调研证明,这些花生粕被一种来自真菌的有毒物质污染,这些研究工作最终使人们发现了黄曲霉(Aspergillus.flavus)产生的有毒代谢物质,黄曲霉毒素(Aflatoxins).是黄曲霉和寄生曲霉的代谢产物,特曲霉也能产生黄曲霉毒素,但产量较少.产生的黄曲霉毒素主要有B1,B2 ,G1 ,G2 以及另外两种代谢产物M1 ,M2.其中M1 和M2是从牛奶中分离出来的.B1,B2 ,G1 ,G2 ,M1 和M2的在分子结构上十分接近.  

化学结构

黄曲霉毒素(Aflatoxins)CAS号 1402-68-2,是一组化学结构类似的化合物,目前已分离鉴定出12种,包括B1,B2,G1,G2,M1,M2,P1,Q,H1,GM,B2a和毒醇.黄曲霉毒素的的基本结构为二呋喃环和香豆素,B1是二氢呋喃氧杂萘邻酮的衍生物.即含有一个双呋喃环和一个氧杂萘邻酮(香豆素).前者为基本毒性结构,后者与致癌有关.M1是黄曲霉毒素B1在体内经过羟化而衍生成的代谢产物.黄曲霉毒素的主要分子型式含 B1,B2,G1,G2 ,M1,M2等.其中M1和M2 主要存在于牛奶中.B1为毒性及致癌性最强的物质.

《黄曲霉毒素B1,B2,G1,G2,M1,M2化学结构式》

黄曲霉毒素B1(CAS号1162-65-8);

分子式:C17H12O6

分子量:312.27

黄曲霉毒素B2(CAS号7220-81-7);

黄曲霉毒素G1(CAS号1165-39-5);

黄曲霉毒素 G2(CAS号7241-98-7);

黄曲霉毒素M1(CAS号6795-23-9)

黄曲霉毒素M2  

理化特性

在紫外线下,黄曲霉毒素B1,B2发蓝色荧光,黄曲霉毒素G1,G2发绿色荧光.黄曲霉毒素的相对分子量为312-346.难溶于水,易溶于油,甲醇,丙酮氯仿等有机溶剂,但不溶于石油醚,己烷和乙醚中.一般在中性溶液中较稳定,但在强酸性溶液中稍有分解,在pH9-10的强碱溶液中分解迅速.其纯品为无色结晶,耐高温,黄曲霉毒素B1的分解温度为268℃紫外线对低浓度黄曲霉毒素有一定的破坏性.

【主要来源】

黄曲霉毒素是黄曲霉、寄生曲霉等产生的代谢产物。当粮食未能及时晒干及储藏不当时,往往容易被黄曲霉或寄生曲霉污染而产生此类毒素。  

分布

黄曲霉毒素存在于土壤,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,奶制品,食用油等制品中也经常发现黄曲霉毒素.一般在热带和亚热带地区,食品中黄曲霉毒素的检出率比较高,在我国,产生黄曲霉毒素的产毒菌种主要为黄曲霉,1980年测定了从17个省粮食中分离的黄曲霉1660株,广西地区的产毒黄曲霉最多,检出率为58%.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.  

分布与代谢

1. 分布与排泄:黄曲霉毒素进入机体后,在肝脏中的量较其他组织器官为高,说明肝脏可能受黄曲霉毒素的影响最大。肾脏脾脏肾上腺也可检出,肌肉中一般不能检出。黄曲霉毒素如不连续摄入,一般不在体内积蓄。一次入后约1周即经呼吸、尿、粪等将大部分排出。

2. 代谢:AFB1在动物体内经细胞内质网微粒体混合功能氧化酶系代谢,在微粒体混合功能氧化酶系的作用下AFB1发生脱甲基、羟化及环氧化反应主要代谢产物为AFM1、AFP1、AFQ1和AFB1-2,3-环氧化物。  

对人畜的危害

黄曲霉毒素对人和动物健康的危害均与黄曲霉毒素抑制蛋白质的合成有关.黄曲霉毒素分子中的双呋喃环结构,是产生毒性的重要结构.研究表明,黄曲霉毒素的细胞毒作用,是干扰信息RNA和DNA的合成,进而干扰细胞蛋白质的合成,导致动物全身性损害(Nibbelink,1988).黄光琪等(1993)研究指出,黄曲霉毒素B1能与tRNA结合形成加成物,黄曲霉毒素-tRNA加成物能抑制tRNA与某些氨基酸结合的活性,对蛋白质生物合成中的必需氨基酸,如赖氨酸,亮氨酸,精氨酸甘氨酸与tRNA的结合,均有不同的抑制作用,从而在翻译水平上干扰了蛋白质生物合成,影响细胞代谢..

1,黄曲霉毒素与动物疾病

黄曲霉毒素中毒(Aflatoxicosis)主要对动物肝脏的伤害,受伤害的个体因动物种类,年龄,性别和营养状态而异.研究结果表明,黄曲霉毒素可导致肝功能下降,降低牛奶产量和产蛋率.并使动物的免疫力降低,易受有害微生物的感染.此外,长期食用含低浓度黄曲霉毒素的饲料也可导致胚胎内中毒.通常年幼的动物对黄曲霉毒素更敏感.黄曲霉毒素的临床表现消化系统功能紊乱,降低生育能力.降低饲料利用率,贫血等.黄曲霉毒素不仅能够使奶牛的产奶量下降,而且还使牛奶中含有转型的黄曲霉毒素M1和M2.据美国农业经济学家统计,由于食用黄曲霉毒素污染的饲料,每年至少要使美国畜牧业遭受10%的经济损失.在我国,由此而带来的畜牧业损失可能会更大.

2,黄曲霉毒素与人类的健康

人类健康受黄曲霉毒素的危害主要是由于人们食用被黄曲霉毒素污染的食物.对于这一污染的预防是非常困难的,其原因是由于真菌在食物或食品原料中的存在是很普遍的.国家卫生部门禁止企业使用被严重污染的粮食进行食品加工生产,并制定相关的标准监督企业执行.但对于含黄曲霉毒素浓度较低的粮食和食品无法进行控制.在发展中国家,食用被黄曲霉毒素污染的食物与癌症的发病率正相关性.亚洲和非洲的疾病研究机构的研究工作表明,食物中黄曲霉毒素与肝细胞癌变 (Liver Cell Cancer,LCC) 呈正相关性.长时间食用含低浓度黄曲霉毒素的食物被认为是导致肝癌,胃癌,肠癌等疾病的主要原因.1988年国际肿瘤研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC) 将黄曲霉毒素B1列为人类致癌物.除此以外,黄曲霉毒素与其它致病因素(如肝炎病毒)等对人类疾病的诱发具有叠加效应.

黄曲霉毒素Bl的半数致死量为0.36毫克/公斤体重,属特剧毒的毒物范围(动物半数致死量<10毫克/公斤=它的毒性比氰化钾大10倍,比砒霜大68倍).它引起人的中毒主要是损害肝脏,发生肝炎,肝硬化, 肝坏死等.临床表现有胃部不适,食欲减退,恶心,呕吐,腹胀及肝区触痛等;严重者出现水肿,昏迷,以至抽搐而死.黄曲霉毒素是目前发现的最强的致癌物质.其致癌力是奶油黄的900倍,比二甲基亚硝胺诱发肝癌的能力大75倍,比3,4苯并芘大4000倍.它主要诱使动物发生肝癌,也能诱发胃癌,肾癌,直肠癌乳腺,卵巢,小肠等部位的癌症.  

检验检疫

(一)部分国家检验检疫要求:

● 1995年,世界卫生组织制定的食品黄曲霉毒素最高允许浓度为15ug/kg.

● 我国政府对各种食物中黄曲霉毒素的最高允许量见表2.

表2 中国对食品中黄曲霉毒素的最高允许含量

食 物 名 称

最高允许含量/(ug/kg)

玉米,花生,花生油,坚果和干果(核桃,杏仁)

玉米,花生仁制品(按原料折算)

大米,其他食用油(香油,菜籽油,大豆油,葵花油,胡麻油,茶油,麻油,玉米胚芽油,米糠油,棉籽油)

其他粮食(麦类,面粉,薯干),发酵食品(酱油,食用醋,豆豉,腐乳制品),淀粉类制品(糕点,饼干,面包,裱花蛋糕)

牛乳及其制品(消毒牛奶,新鲜生牛乳,全脂牛奶粉,淡炼乳,甜炼乳,奶油),黄油,新鲜猪组织(肝,肾,血,瘦肉)

20(黄曲霉毒素B1)

20(黄曲霉毒素B1)

10(黄曲霉毒素B1)

5黄曲霉毒素B1)

0.5(黄曲霉毒素M1)

● 美国联邦政府有关法律规定人类消费食品和奶牛饲料中的黄曲霉毒含量(指B1+B2+G1+G2的总量)不能超过15ug/kg.人类消费的牛奶中的含量不能超过0.5ug/kg,其他动物饲料中的含量不能300ug/kg.

● 而欧盟国家规定更加严格,落花生和坚果及其加工产品和所有谷类食品及加工产品中黄曲霉毒素B1限量为2.0μg/kg;原奶、热处理奶及加工奶产品中M1限量为0.050μg/kg;婴儿食品(包括婴幼儿奶)中M1限量为0.025μg/kg。”

(二)检验检疫方法:

1,薄层层析法

薄层层析(Thin-Layer Chromatography,TLC)是在黄曲霉毒素研究方面应用最广的分离技术.自1990年,它被列为AOAC (Association of Official Agricultural Chemists)标准方法,该方法同时具有定性和定量分析黄曲霉毒素的功能.

2,液相色谱法

液相色谱(Liquid Chromatography,LC)与薄层层析在许多方面具有相似性,二者互相补充.通常用TLC进行前期的条件设定,选择适宜的分离条件后,再用LC进行黄曲霉毒素的定量测定.

3,免疫化学分析方法

利用具有高度专一性单克隆抗体多克隆抗体设计的黄曲霉毒素的免疫分析方法,也是最常用的黄曲霉毒素检测方法.这类方法通常包括放射免疫分析方法(Radioimmunoassay,RIA),酶联免疫法(Enzyme-linked of Immunosorbent Assay,ELISA)和免疫层析法(Immunoaflinity Column Assay,ICA).它们均可以对黄曲霉毒素进行定量测定.

(1) 免疫亲和柱-荧光分光光度法和免疫亲和术-HPLC法

免疫亲和柱法和酶联免疫吸附法虽然都可达到速简便效果,但酶联免疫吸附法仅能检测单一毒素(如黄曲霉毒素B1)含量,而且易出现假阳性结果,难以控制.免疫亲和柱法(包括荧光光度法和HPLC法)却能达到既定量准确又快速简便的要求.

免疫亲和柱的使用可以避免传统TLC和HPLC的缺点,同时免疫亲和柱与TLC和HPLC法结合可以大大提高工作效率,提高灵敏度和准确度.

黄曲霉毒素免疫亲和柱-荧光光度计法是以单克隆免疫亲和柱为分离手段,用荧光计,紫外灯作为检测工具的快速分析方法.它克服了TLC和HPLC法在操作过程中使用剧毒的真菌毒素作为标定标准物和在样品预处理过程中使用多种有毒,异味的有机溶剂,毒害操作人员和污染环境的缺点.同时黄曲霉毒素免疫亲和柱-荧光光度计法分析速度快,一个样品只需10-15min,比传统方法快几个小时甚至几天时间;仪器设备轻便容易携带,自动化程度高 ,操作简单,直接读出测试结果,可以在小型实验或现场使用.可以进行黄曲霉毒素总量 (B1B2G1G2) 的测定,检测限可达到1ug/kg,达到黄曲霉毒素标准限量值以下测定范围为1-300ug/kg.

黄曲霉毒素免疫亲和柱-高效液相色谱法比传统的HPLC法更加安全,可靠,灵敏度和准确度高.它采用单克隆抗体免疫技术,可以特效性地将黄曲霉毒素或其他真菌毒素分离出来,分离效率和回收率高.

分析原理试样中的黄曲霉毒素用一定比例的甲醇/水提取液经过过滤,稀释后,用免疫亲和柱净化,以甲醇将亲和柱上的黄曲霉毒素淋洗下来,在淋洗液中加入溴溶液衍生,以提高测定灵敏度,然后用荧光分光光度计进行定量.也可以将甲醇-黄曲霉毒素淋洗液的一部分注入HPLC中,对黄曲霉毒素B1,B2,G1,B2分别进行定量分析.免疫亲和柱是用大剂量的黄曲霉毒素单克隆抗体固化在水不溶性的载体上,然后装柱而成.该方法的测定范围0-300ug/kg.

(2) 酶联免疫吸附法:

1996年,Nakane 建立了辣根过氧化物酶标记抗体的测定技术.由于该方法简便,敏感,特异,可作为多种抗原或抗体的测定,20世纪70年代后期,该方法引入真菌毒素的检测中,下面介绍的是竞争性酶联免疫吸附间接法检测黄曲霉毒素B1.

原理:将已知抗原吸附在固态载体表面,洗除末吸附抗原,加入一定量抗体与待测样品(含有抗原)提取液的混合液,竞争培养后,在固相载体表面形成抗原抗体复合物.洗除多余抗体成分,然后加入酶标记的抗球蛋白的第二抗体结合物,与吸附在固体表面的抗原抗体结合物相结合,再加入酶底物.在酶的催化作用下,底物发生降解反应,产生有色物质,通过酶标检测仪测出酶底物的降解量,从而推知被测样品中的抗原量.

(3) 微柱筛选法 可以用来半定量测定各种食品中黄曲霉毒素B1,B2,G1,G2的总量.

原理 样品提取液中的黄曲霉毒素被微柱管风硅镁型吸附层吸附后,在波长365nm紫外光灯下显示蓝紫色荧光环,其荧光强度与黄曲霉毒素在一定的光密度范围内成正比例关系.若硅镁型吸附剂层未出现蓝紫色荧光,则样品为阴性(方法灵敏度为5-10ug/kg).由于在微柱上不能分离黄曲霉毒素B1,B2,G1,G2,所以测得结果为总的黄曲霉毒素含量.

(4) 一步式黄曲霉毒素检测金标试纸

一步式黄曲霉毒素检测金标试纸法是利用单克隆抗体而设计的固相免疫分析法.由此产生的一步式黄曲霉毒素快速检测试纸可在5-10分钟完成对样品中黄曲霉毒素的定性测定.借助黄曲霉毒素标准样品,这种方法能估算黄曲霉毒素的含量,非常适用于现场测试和进行大量样品的初选.  

检测方法分析

薄膜层析法和液相色谱法是目前国内绝大多数检测机构都在使用的方法,由于其检测周期长,程序复杂,所需试剂繁多等缺点已远远不能满足现代检测要求.随着现代科学技术的不断发展,特别是免疫学,生物化学,分子生物学的不断发展,人们已创建了不少快速,简便,特异,敏感,低耗且适用的黄曲霉毒素检测方法.而且以金标试纸为代表的这些方法已经被先进国家所广泛使用,引进和消化这些先进的方法是我们检测领域的当务之急.免疫亲和柱法优点很多,但由于检测费用过高,而无法普及.而一步式黄曲霉毒素检测金标试纸法似乎更适用于我国,值得推广.  

特性

1、AFT的毒性极强

远远高于氰化物、砷化物和有机农药的毒性,其中以B1毒性最大。当人摄入量大时,可发生急性中毒,出现急性肝炎出血性坏死、肝细胞脂肪变性胆管增生。当微量持续摄人,可造成慢性中毒,生长障碍,引起纤维性病变,致使纤维组织增生。AFT的致癌力也居首位,是目前已知最强致癌物之一。

2、AFT具耐热性

一般烹调加工温度不能将其破坏,裂解温度为280℃。在水中溶解度较低,溶于油及一些有机溶剂,如氯仿和甲醇中,但不溶于乙醚、石油醚及乙烷。

3、食品中所污染的主要是黄曲霉毒素Bl,其毒性目前一般认为有三种临床特征;急性中毒、慢性中毒和致癌性:

(1)急性中毒:

它是一种剧毒物质,毒性比KCN大10倍,比砒霜大68倍,仅次肉毒霉素,是目前已知霉菌中毒性最强的。它的毒害作用,无论对任何动物,主要变化是肝脏,呈急性肝炎、出血性坏死、肝细胞脂肪变性和胆管增生。脾脏和胰脏也有轻度的病变。

(2)慢性中毒:

长期摄入小剂量的黄曲霉毒素则造成慢性中毒。其主要变化特征为肝脏出现慢性损伤,如肝实质细胞变性、肝硬化等。出现动物生长发育迟缓,体重减轻,母畜不孕或产仔少等系列症状

(3)致癌性:

AFT是目前所知致癌性最强的化学物质

其致癌特点是:

A 致癌范围广,能诱发鱼类、禽类,各种实验动物、家畜及灵长类等多种动物的实验肿瘤;

B 致癌强度大,其致癌能力比六六六大1万倍;

C 可诱发多种,AFT主要诱发肝癌,还可话互胃癌、肾癌、泪腺癌、直肠癌、乳腺癌,卵巢及小肠等部位的肿瘤,还可出现畸胎。

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