真菌毒素與食品安全

MycotoxinsandFoodSafety主講：葉華智教授

一、真菌毒素是影響食品安全的重要因素隨著人民生活水平的提高，對食品也提出了更高要求，不僅要求有高質(zhì)量，還要求安全的食品。影響食品安全性的因素有：①農(nóng)藥和獸藥的殘留（Residuesofpesticidesandveterinarydrugs）；②食品添加劑（Foodadditives）；③自然出現(xiàn)的有毒物質(zhì)（Naturallyoccurringtoxicants,ex.Mycotoxins）；④人為造成的污染物（Human-derivedcontaminants）。真菌毒素對農(nóng)產(chǎn)品及制成品和飼料的污染是影響食品安全性的重要因素，已成為對人畜健康的潛在威脅。世界衛(wèi)生組織把黃曲霉毒素作為第一大致癌因素。二、真菌毒素的概念及中毒途徑和類型1、概念：真菌毒素（Mycotoxins）：是由真菌產(chǎn)生，對人和動物有毒的次生代謝產(chǎn)物。真菌毒素中毒癥（Mycotoxicosis）：由真菌毒素引起人和動物的疾病，稱為真菌中毒癥。2、真菌毒素引起中毒的途徑①直接攝入：食用了產(chǎn)毒素真菌(Toxigenicfungi)污染的霉變食品而引起的中毒。②間接攝入：動物食用含有毒素的飼料，其產(chǎn)品（肉、奶等）中含有毒素，人食后引起的中毒。三、產(chǎn)毒素的真菌種類及毒素種類產(chǎn)生真菌毒素的真菌種類主要有下列幾類真菌1、曲霉菌屬（Aspergillus）的產(chǎn)毒素真菌及毒素種類曲霉菌屬按照1965，Paper和Fennell《曲霉屬》分類標準共分為18個種群，132個種和18個變種，有下列曲霉菌產(chǎn)毒素：（1）黃曲霉（A.flauvs）：黃曲霉毒素（Aflatoxin）、Aflatrem、雜色曲霉素(Sterigmatocystin)（2）棒曲霉（A.clavatus）：展青霉素（Patulin）、松胞菌素E、Tryptoquivalene （3）謝瓦曲霉（A.chevalieri）：黃西林（Xanthocillin） （4）煙曲霉（A.fumigatus）：煙曲霉（Fumagilin）、煙曲霉酸（Helvolicacid）、Verruculogen、Viriditoxin（5）赭曲霉（A.ochraceus）：赭曲霉素（ochratoxin）、青霉酸（Penicillicacid）、綠僵菌素(DestruxinB) （6）黑曲霉（A.niger）：畸形素（Malformin） （7）白曲霉（A.candidus）：三苯素（Terphenyllin）、黃子囊素（Xanthoascin） （8）寄生曲霉（A.parasiticus）：黃曲霉毒素（Aflatoxin）（9）米曲霉（A.oryzae）：黃曲霉毒素（Aflatoxin） （10）雜色曲霉（A.versicdor）：雜色曲霉素（Sterigmatocystin）、Cyclopiazonicacid （11）構(gòu)巢曲霉（A.nidulans）：黃西林X（Xanthocillin-X）雜色曲霉素（12）溜黃霉（A.tamarii）：黃曲霉毒素（Aflatoxin）（13）土曲霉(A.terreus)：橘青霉素(Citrinin)、黃橘青霉素（14）肉色曲霉(A.carneus)：橘青霉素、黃橘青霉素（15）焦曲霉(A.ustus)：Austalnide、Austocystin、Brevianamid本屬真菌在自然界分布極廣，一些種被廣泛利用于制造發(fā)酵食品、酶制劑、有機酸等，有重要經(jīng)濟價值。但很多曲霉菌引起農(nóng)產(chǎn)品、食品和飼料發(fā)霉變質(zhì)，共有15種曲霉菌產(chǎn)生24種毒素。以黃曲霉菌最為普遍，且所產(chǎn)毒素毒性最大，具強烈的致癌性。這類真菌污染的糧食和食品種類多。黃曲霉菌及其毒素污染最重的是：玉米、花生及其制品、棉籽和油。其次是稻米、小麥、大麥、高梁、豆類，此外還有醬制品、乳制品、肉類、干果、魚蝦等。2、鐮刀菌屬（Fusarium）產(chǎn)毒素真菌及毒素種類按照C.Booth的《鐮刀菌屬》分類（1971），劃分為12個組，44個種和7個變種。能產(chǎn)生毒素的鐮刀菌和毒素種類如下：（1）禾谷鐮刀菌（F.graminearum）①玉米赤霉烯酮（Zearalenone）及其衍生物、②脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenonol）、③乙酰脫氧雪腐鐮菌烯醇（Acetyldeoxynivalenol）。（2）黃色鐮刀菌（F.culmorum）：①二醋酸蔗草鐮刀菌烯醇（Diacetoxyscirpenol）、②新茄病鐮刀菌烯醇（Neosolaniol）③T-2毒素④丁烯酸內(nèi)酯（Butenoide）⑤玉米赤霉烯酮（ZEN）⑥接骨木鐮菌素（7）三線鐮刀菌（F.tricincictum）：①玉米赤霉烯酮②擬技孢鐮刀菌素（sporofusarin）③T-2毒素④二醋酸蔗草鐮刀菌烯醇⑤丁烯酸內(nèi)酯（8）梨孢鐮刀菌（F.poae）：①梨孢鐮刀菌素（Poaefusarin）②單端孢烯族化合物（Trichothecenes,如T-2、HT-2乙酰T-2和新茄病鐮刀菌烯醇）；（9）單隔鐮刀菌（F.dimerum）：①鐮刀菌烯酮-X（Fusarenon-x）②雪腐鐮刀菌烯醇（Nivalend）（10）雪腐鐮刀菌（F.nivale）①鐮刀菌烯酮-X（Fusarenon-x）②雪腐鐮刀菌烯醇(Nivalend)③二乙酰雪腐鐮刀菌烯醇④丁烯酸內(nèi)酯（11）茄病鐮刀菌（F.solani）：①T-2毒素②新茄病鐮刀菌烯醇（Neosolaniol）③丁烯酸內(nèi)酯④二醋酸蔗草鐮刀菌烯醇(Diacetoxyscirpenol)⑤NT-1⑥NT-2⑦接骨木鐮菌素（12）磚紅鐮菌刀（F.lateritium）：玉米赤霉烯酮和5種單端孢霉烯族化合物（13）水生鐮刀菌（F.aquaeductuum）：鐮刀菌烯酮-X（Fusarenon-X）（14）尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）：①二乙酰雪腐鐮刀菌烯醇②鐮刀菌烯酮-X③丁烯酸內(nèi)酯④二醋酸蔗草鐮刀菌烯醇⑤T-2毒素⑥玉米赤霉烯酮⑦接骨木鐮菌素3、青霉屬（Penicillium）的產(chǎn)毒素真菌及其毒素按照RaperandThom的《青霉屬手冊》該屬分為4個組，41個系，137個種和4個變種，產(chǎn)生真菌毒素的種和毒素如下：（1）糾纏青霉（P.implicatum）：橘青霉素（Citrinin）（2）黃綠青霉（P.citreo-viride）：黃綠青霉素（Citrcoviridin）（3）赭鮭色青霉（P.ochrosalmoneum）：黃綠青霉素（Citrcoviridin）（4）桔青霉（P.citrinum）：橘青霉素（Citrinin）（5）草酸青霉（P.oxalicum）：①展青霉素（Patulin）②青霉酸（Penicillicacid）③裸麥酸D（Secalonicacid）（6）婁地青霉（P.roqueforti）：①婁地青霉毒素(PRtoxin)②婁地青霉素(Roquefortine)③異煙捧曲霉素(IsofumigaclavineA)（7）點青霉（P.notatum）：黃西林(Xanthocillin)（8）蕈青霉（P.paxilli）：蕈青霉素(Paxilline)（9）赭青霉（P.ochraceum）：青霉酸(Penicillicacid)（10）肉黃青霉（P.carneo-lutescens）：①霉酚酸(Mycophenolicacid)②球二孢菌素(Botryodiploidin)（11）鮮綠青霉（P.viridicatum）：①黃梅精(Xanthomegnin)②鮮綠青霉毒素(Viridicatumtoxin)③柴梅連(Viomellein)④Rubrosulphin⑤Viopurpurin（12）橄欖綠青霉（P.olivinoviride）：青霉酸(Penicillicacid)（13）園弧青霉（P.cyclopium）：①青霉酸（Penicillicacid）②園弧偶氮酸（Cyclopiazonicacid）（14）擴展青霉（P.oxpansum）：①展青霉素（Patulin）②彎孢霉素（Curvularin）（15）軟毛青霉（P.puberulum）：①黃曲霉素B1（AflatoxinB1）②展青霉素（16）蕁麻青霉（P.urticae）：展青霉素（Patulin）（17）棒形青霉（P.claviforme）：展青霉素（Patulin）（18）沃特曼青霉（P.wortmanni）：皺褶青霉素(Rogulosin)（19）島青霉（P.islandicum）：①黃天精（Luteoskyrin）、②環(huán)氯素（Cyclochlorotin)、③紅表精（Erythro-skyrin）、④毒性生物堿（Toxicalkaloids）、⑤島青霉毒素(Islanditoxin)本屬真菌，種類多，分布極廣泛。一些青霉菌在工業(yè)上有很大經(jīng)濟價值，但許多是有害菌，引起糧食、食品、飼料、水果和工業(yè)產(chǎn)品霉變，共有28種青霉菌產(chǎn)生34種毒素，尤以米上最多，其次是谷類及制成品，如餅，醬團和飼料。3、其它產(chǎn)毒素真菌除上述三屬產(chǎn)真菌毒素的真菌外，還有其它一些真菌產(chǎn)真菌毒素。重要的有麥角菌（Clavicepspurpurea）產(chǎn)麥角毒堿，稻曲病菌產(chǎn)一種生物堿C9H6O7;

綠色木霉(Trichodermaviride)產(chǎn)木霉菌素和暴霉毒素;交鏈孢(Alternariaalternata)產(chǎn)鏈格孢酸和鏈格孢菌醇；葡萄穗狀霉（Stachybotryssp.）產(chǎn)黑葡萄狀穗霉毒素（SatratoxinC.F.H）。此外還有漆斑霉菌（Myrothecium.）、長蠕孢霉（Helmenthosporiumsp.），球毛殼菌（Chaetomiumglobosum）、絲核菌（Rhizoctoniasp.）、節(jié)卵斑霉（Osparasp.）、頭孢霉（Cephalosporiumsp.）、交鏈孢（Alternariasp.）產(chǎn)膠霉毒素；粉紅單端孢霉（Trichotheciumroseum）、黑附球霉（Epicocumnigrum）和芽技霉（Cladosporiumsp.）。白色念珠球菌（白色假絲酵母），產(chǎn)生的念珠菌毒素及糖蛋白有致癌性。四、主要真菌毒素的化學成分及其物理特性根據(jù)目前的研究，絕大多數(shù)真菌毒素的分子量均很小，結(jié)構(gòu)簡單，對熱穩(wěn)定（一般蒸煮、烤都不被破壞），在酸性或中性條件下穩(wěn)定，而在堿性條件下，易被破壞。例如黃曲霉素有17種衍生物，主要有6種，分子式C17H12-14O6-8，分子量為312-346，熔點190-300oC，加熱到280oC以上才被破壞，在強堿溶液中被分解。玉米赤霉烯酮，分子式C18H22O5，分子量318，熔點164-165oC，病菌毒素經(jīng)蒸、烘、烤和發(fā)酵不被破壞，毒素在石灰水中處理后被破壞。

曲霉屬真菌產(chǎn)生的毒素主要是香豆素類和丁烯酸內(nèi)酯化合物以前者最多。

鐮刀菌屬真菌的毒素主要是酚大環(huán)內(nèi)酯和單端霉烯族化合物，以后者最多。

青霉屬真菌產(chǎn)生的毒素種類及化學組成最多，主要是蒽醌、丁烯酸內(nèi)酯、環(huán)氯肽、吡喃酮及吡喃結(jié)構(gòu)的化合物。五、真菌毒素的致病作用

真菌毒素的致病作用，是用動物如鼠類，甚至用接近人的靈長類動物猴作急性和慢性毒性試驗。試驗結(jié)果表明，一種毒素能引起多種器官組織的中毒病變，但每種毒素有主要的損害器官和病變作用。現(xiàn)概括如下：

1、損害肝臟：引起肝細胞變性、壞死或肝硬化和癌變，如黃曲霉毒素，赭曲霉毒素、島青霉毒素等。

2、損害腎臟：引起腎小管病變，造成腎小球損害，產(chǎn)生急性或慢性腎臟病。如鮮綠青霉毒素，赭曲霉毒素。

3、損害神經(jīng)系統(tǒng)：引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害，造成功能障礙，痙攣和震顫等，如展青霉毒素，麥芽米曲霉毒素等。

4、損害造血組織：引起骨髓造血組織的壞死或造血機能障礙和內(nèi)臟器官出血，出現(xiàn)白細胞缺乏癥。如T-2毒素，雪腐鐮刀菌烯醇，擬枝孢鐮刀菌素是食物中毒性白細胞缺乏癥的病因。

5、損害生殖系統(tǒng)：引起雌性激素綜合癥，如母畜子宮肥大、外陰肥大等造成流產(chǎn)、早產(chǎn)、畸胎。公畜乳腺膨大等雌性效性，如玉米赤霉烯酮ZEN，又稱雌性毒素。

6、損害消化系統(tǒng)：引起消化道粘膜出血或潰瘍以及腹瀉等癥狀。主要是單端孢霉烯族化物毒素引起，如T-2毒素，D0N又稱致吐毒素。

7、其它損害：如抑制免疫機能、影響呼吸道系統(tǒng)引起呼吸障礙和引起過敏皮炎等。2、伏馬毒素（Fumonisin）既是真菌毒素，也是植物致病毒素（Phytotoxin）。由引起玉米和谷物穗腐、粒腐的串珠鐮刀菌（F.moniliforme=F.verticillioides擬輪生鐮刀菌）產(chǎn)生。伏馬毒素衍生物有28種，分為4組，、以B組最豐富，其中以B1為主，毒性最強。該毒素主要出現(xiàn)在玉米及其制成品中，大米中出現(xiàn)少。對多種脊椎動物都有毒性，如影響馬的神經(jīng)系統(tǒng)引起馬的發(fā)狂病，和損害動物的肝、腎、肺以及可能致癌，如豬的肺水腫。在中國、南非和意大利有報導，該毒素和人的食道癌有關(guān)。它的植物致病毒素作用是抑制玉米胚根和愈傷組織生長，是玉米萎蔫的一種致害因子。3、致嘔毒素(Deoxynivalenol，D0N，脫氧雪腐鐮刀菌烯酵)脫氧雪腐鐮刀菌烯醇居屬于單端霉烯族化合物。該毒素由禾谷鐮刀菌(F.graminiaum)等多種鐮刀菌產(chǎn)生。在玉米、小麥中產(chǎn)毒素高。該毒素對人和動物有很強的慢性和急性毒性，引起人的胃腸疾病，急性中毒癥表現(xiàn)為嘔吐、復瀉、頭疼、頭暈及中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂等癥狀。美國FDA要求在人的食品中允許劑量是1ppm。6、赭曲霉毒素（Ochratoxin）

由多種生長在霉變糧食（玉米、小麥、大米、燕麥等）、花生、蔬菜、水果和飼料上的青霉屬和曲霉屬的一些種產(chǎn)生的毒素。包括赭曲霉毒素A、B、C三種類型，其中以赭曲霉毒素A的毒性最強。主要作用于腎和肝，引起腎、肝腫大病變，也可能引起癌變、致畸、致突變以及抑制免疫系統(tǒng)。還可和橘青霉毒素協(xié)同作用，促進肝、腎腫瘤細胞的蛋白質(zhì)合成。豬、雞食用含此毒素的飼料后，在肉中可檢測到毒素。歐盟規(guī)定在谷物中每公斤、不淂超5微克，在谷物制品中3微克、在干果中10微克。七、影響真菌產(chǎn)毒素的因素

真菌的產(chǎn)毒素是由基因所控制，其產(chǎn)毒素能力受下列一些因素影響：

1、真菌種類及菌株對產(chǎn)毒素的影響：一種毒素可由不同種類的真菌產(chǎn)生。如赭曲霉毒素可由赭曲霉菌和鮮綠青霉菌產(chǎn)生。同一種產(chǎn)毒素真菌，菌株間產(chǎn)毒的差異很大，如產(chǎn)黃曲霉毒素的黃曲霉菌不是所有菌株都產(chǎn)毒，據(jù)Matles報導，自然界中的野生菌株只有10%能產(chǎn)毒素。又據(jù)報導，近年來產(chǎn)黃曲霉毒素的菌株比例在升高，可高達60-90%。禾谷鐮刀菌菌株間產(chǎn)毒素的能力也存在很大差異，對原四川11個代表菌株產(chǎn)生二種毒素量的研究結(jié)果如表一。表111個菌株產(chǎn)ZEN和DON真菌毒素的比較

Table1ComparisonofZENandDONmycotoxinproductionof11strains

2、基物類型影響產(chǎn)毒素：如黃曲霉菌在花生、玉米、堅果等種子上產(chǎn)毒素能力最大，但在黃豆種子上則產(chǎn)生毒素少。伏馬毒素在玉米上產(chǎn)毒素多，大米上產(chǎn)毒素低。

3、環(huán)境條件影響產(chǎn)毒素：環(huán)境影響產(chǎn)毒菌的生長，也影響產(chǎn)毒量。影響因素有溫度、濕度、CO2、O2等。一般說來，溫度和濕度低可減少毒素，CO2從0.03%到100%，隨CO2增加，毒素含量降低。氧從5%降到1%可使毒素明顯降低。在溫暖潮濕地區(qū)，花生仁被黃曲霉污染嚴重，而且產(chǎn)毒菌株的比例高。又如產(chǎn)玉米赤霉烯酮毒素的禾谷鐮刀菌，在變溫條件下25oC培養(yǎng)二周，再在12oC下培養(yǎng)8周產(chǎn)毒量最大。一般環(huán)境濕度大，基物水份含量高，產(chǎn)毒量高。

4、污染和危害程度影響毒素量：產(chǎn)毒菌污染和危害程度及霉變程度愈高，農(nóng)產(chǎn)品和食品中的毒素含量愈高。

表2鐮刀菌毒素*含量與小麥籽粒受害程度的關(guān)系

Table2Therelationshipbetweenkerneltoxincontentandkerneldiseaseseverity八、一些真菌毒素在糧食、食品和飼料中的允許標準