真菌毒素在自然界中廣泛存在，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全世界每年約有25%的食物受到不同程度的真菌毒素污染，每年由于霉變污染導(dǎo)致真菌毒素引起的農(nóng)產(chǎn)品和工業(yè)原料的損失達(dá)數(shù)百億美元。由此可見，真菌毒素會對谷物類食品的生產(chǎn)者和消費者造成巨大損害。我國谷物霉變主要發(fā)生在長江以南地區(qū)，每年約使糧食減產(chǎn)3%~7%。據(jù)調(diào)查，除糧食、飼料外，在油料作物、種子、水果、干果、蔬菜、調(diào)味品、煙草、麻類、乳和乳制品、發(fā)酵產(chǎn)品中都發(fā)現(xiàn)了不同程度的真菌毒素，其引起的疾病及傷害可以說給人們帶來了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
1 什么是真菌毒素
真菌毒素是真菌在適宜溫度、濕度條件下產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，在糧食和飼料衛(wèi)生安全領(lǐng)域又俗稱為霉菌毒素。真菌為喜好氧氣的微生物，在厭氧條件下幾乎不能生存，因此谷物貯存時使用抽真空或充氮氣等方法都能有效避免真菌毒素的滋生。目前，己經(jīng)分離和鑒定出400多種真菌毒素，而在糧食行業(yè)中最常見的真菌毒素主要有4種，即黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素和赫曲霉毒素A。
2 來源及特點
2.1 真菌毒素的來源
真菌毒素的來源大體可分為兩個部分，即收獲前真菌毒素的來源與收獲后真菌毒素的來源。
2.1.1 收獲前真菌毒素的來源
任何生長中的農(nóng)作物，包括飼草和谷物等，都容易在受到真菌污染時產(chǎn)生真菌毒素。真菌在隨農(nóng)作物由田間向飼料加工廠再向飼料槽的轉(zhuǎn)換過程中可能不會存活，即使有些真菌毒素被完整地保留下來，但飼料原料看上去顏色及外觀都不錯，常見指標(biāo)檢測分析結(jié)果也不錯，而往往就是這些“不錯”的原料可能早就已經(jīng)成為真菌毒素的避風(fēng)港。
2.1.2 收獲后真菌毒素的來源
收獲后的農(nóng)作物如果其貯存、運輸、加工、保藏的外部環(huán)境滿足真菌的生長條件，則真菌會繼續(xù)生長產(chǎn)毒。糧食飼料在收獲時未被充分干燥或貯運過程中溫/濕度過高，糧食飼料上污染的真菌就會迅速生長，此時真菌毒素會一直積累疊加，最終危害動物機(jī)體而不自知。
2.2 真菌毒素的特點
2.2.1 高效性
較低毒素濃度(μg/kg)的真菌毒素即能產(chǎn)生明顯毒性。在污染比較嚴(yán)重的幾種真菌毒素中，黃曲霉毒素B1(AFB1)具有強(qiáng)毒性——是氰化鉀的10倍、砒霜的68倍，被世界衛(wèi)生組織的腫瘤研究機(jī)構(gòu)列為Ⅰ類致癌物質(zhì)。然而，AFB1的存在極為普遍——在農(nóng)作物和飼料中廣泛存在，其主要損害肝臟功能并具有強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變作用，能引起肝癌，甚至誘發(fā)骨癌、腎癌、直腸癌、乳腺癌、卵巢癌等。
2.2.2 高穩(wěn)定性
低分子化合物非常穩(wěn)定，可耐高溫。黃曲霉素具有較為穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，對熱不敏感——即便在100℃下暴露20小時也不能將其完全去除，只有在280℃以上的高溫下才能被破壞。
2.2.3 富集性
真菌毒素所具有的抗化學(xué)生物制劑及物理滅活作用可以幫助其在生物鏈中不斷傳播、富集——原本殘留在土壤中的真菌毒素會被后來種植的谷物吸收，從而引起更多真菌毒素污染及感染的問題。
2.2.4 特異性
分子結(jié)構(gòu)不同，毒性相差較大。如黃曲霉毒素族有黃曲霉毒素B1、B2、M1、M2，各毒素的毒性均不同。
2.2.5 相加性
兩種以上的真菌毒素混合在一起造成的傷害遠(yuǎn)超單一毒素產(chǎn)生毒害作用的總和。由于農(nóng)作物可能被幾種真菌共同污染，因此飼料中可能同時存在多種真菌毒素。
2.2.6 污染地域性
動物飼料及農(nóng)產(chǎn)品中真菌毒素的產(chǎn)生具有一定的地域性。例如，熱帶和亞熱帶區(qū)域是曲霉菌生長的最佳環(huán)境。盡管如此，飼料和農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的全球化導(dǎo)致真菌毒素在全世界范圍內(nèi)傳播。
2.2.7 隱蔽性
真菌毒素檢測時常受到小分子物質(zhì)(如糖苷、葡糖苷酸、脂肪酸酯和蛋白質(zhì))的掩蓋，這些小分子物質(zhì)與真菌毒素結(jié)合在一起，導(dǎo)致檢測值顯示為錯誤的陰性結(jié)果。最終，這些被掩蓋的真菌毒素不能被傳統(tǒng)的分析方法檢測出來。但這些結(jié)合到真菌毒素上的分子可能在消化過程中被解除，從而釋放出真菌毒素，危害動物及人體健康。
3 四種常見的真菌毒素
3.1 黃曲霉毒素
黃曲霉毒素是一類由黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，性質(zhì)較為穩(wěn)定，溶點為268~269℃，高溫下可穩(wěn)定存在，常規(guī)加熱和巴氏殺菌均不能將其有效去除。已知的黃曲霉毒素有20多種，包括直接由真菌代謝產(chǎn)生的AFB1、AFB2、AFG1和AFG2，以及集體攝入黃曲霉毒素后所代謝產(chǎn)生的AFM1和AFM2。其中，以AFB1最為常見且毒性最強(qiáng)——是迄今為止已知毒性最強(qiáng)的物質(zhì)之一。
黃曲霉毒素B1具有強(qiáng)致癌和致突變性，動物體肝臟為其主要損傷器官，可引發(fā)肝炎、肝壞死、肝硬化等疾病，最終造成肝衰竭甚至死亡，現(xiàn)已被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)列為I類致癌物。黃曲霉毒素B1的污染范圍較廣，玉米、小麥、大豆、大米、花生、飼料及乳制品等農(nóng)產(chǎn)品均可檢出，其中，玉米、小麥、大豆和飼料受黃曲霉毒素B1的污染情況較為嚴(yán)重。在高溫、高濕的熱帶和亞熱帶地區(qū)，農(nóng)產(chǎn)品和食品中黃曲霉毒素具有較高的檢出率;國外發(fā)達(dá)國家包括歐洲地區(qū)、北美、日本等地，食品、飼料、奶制品中的AFB1超標(biāo)率較低;中東及非洲等發(fā)展中國家的AFB1污染率較高。國外，黃曲霉毒素超標(biāo)較為嚴(yán)重的食品為玉米，其黃曲霉毒素含量高時可達(dá)4.8mg/kg，超過限量200多倍。國外AFM1的污染情況與AFB1類似，發(fā)達(dá)國家或地區(qū)超標(biāo)率非常低，而中東及非洲等發(fā)展中國家的AFM1超標(biāo)率則相對較多;且國外有大量關(guān)于母乳中AFM1含量的報告。
在我國，花生及制品、食用油、餅粕及飼料和玉米、大米等農(nóng)產(chǎn)品中黃曲霉毒素污染比較嚴(yán)重，且歐盟的限量標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)低于我國標(biāo)準(zhǔn)，故已引發(fā)多起因黃曲霉毒素超標(biāo)而導(dǎo)致的農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易糾紛。如2000年我國出口到歐盟的花生約40%存在黃曲霉毒素超標(biāo)情況，因而遭到退貨或被迫轉(zhuǎn)口貿(mào)易，致使我國農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易受到巨大損失，不僅使我國對歐盟的花生出口貿(mào)易嚴(yán)重受限，而且極大影響了其他地區(qū)消費者對我國花生質(zhì)量安全的信任，直接影響我國花生出口貿(mào)易的競爭力。
3.2 嘔吐毒素
脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)，主要由禾谷鐮刀菌、黃色鐮刀菌和燕麥鐮刀菌產(chǎn)生，是單端孢霉烯B族毒素。
1973年，Vesohder從引起母豬拒食和嘔吐的玉米中分離得到該毒素，并根據(jù)它能引發(fā)動物嘔吐的特征將其定名為嘔吐毒素(Vomitoxin，VT)。DON是雪腐鐮刀菌稀醇的脫氧衍生物，也是一種全球性的谷物污染物。
DON的主要產(chǎn)生菌是禾谷鐮刀菌，其為小麥赤霉病與玉米穗腐病的重要病原菌，大多于低溫、潮濕和收割季節(jié)，在谷物莊稼中慢慢生長。DON一般在大麥、小麥、玉米、燕麥中含有較高的濃度，而在黑麥、高梁、大米中的濃度較低。DON對糧谷類的污染狀況與產(chǎn)毒菌株、溫度、濕度、通風(fēng)、日照等因素有關(guān)。其熱反應(yīng)較為穩(wěn)定，一般的烹調(diào)及加熱不能破壞其毒性，但它對堿性環(huán)境比較敏感，用碳酸鈉溶液洗滌糧食可除掉70%左右的DON。
由于糧食中往往存在多種真菌毒素，因此會出現(xiàn)毒素間的協(xié)同作用、相加作用等不同情況。DON與玉米赤霉烯酮存在協(xié)同作用，能夠引起潛在的繁殖功能障礙。雪腐鐮刀菌烯醇和DON存在相加作用，同時攝入這兩種毒素的動物會出現(xiàn)較重的臨床癥狀。
3.3 玉米赤霉烯酮
玉米赤霉烯酮(ZEN)是由多種鐮刀菌(主要由禾谷鐮刀產(chǎn)生)在代謝過程中產(chǎn)生的一種非類固醇結(jié)構(gòu)產(chǎn)物。此外，玉米赤霉烯酮在許多高等植物體內(nèi)存在，并作為植物體內(nèi)的一種激素來調(diào)控植物的生長，例如小麥、大豆、棉花等在開花時玉米赤霉烯酮也達(dá)到峰值。
玉米赤霉烯酮可被胃腸道持續(xù)吸收，肝腸循環(huán)可使其在胃腸道滯留時間延長，其主要隨糞便排出，少量可由乳汁排泄。ZEN在動物體內(nèi)與葡萄糖醛酸結(jié)合后還原為玉米赤霉烯醇，該毒素主要污染物為谷物及其制品，可發(fā)生于農(nóng)作物的生長、收獲、貯存和加工等各環(huán)節(jié)。濕度較高的環(huán)境條件下鐮刀菌更易生長繁殖，因此雨量充沛、相對濕度較高的地區(qū)，玉米赤霉烯酮污染情況較為嚴(yán)重。
玉米赤霉烯酮為雌激素類似物，急性毒性較低，主要作用于生殖系統(tǒng)，故具有生殖毒性，可造成生殖激素系統(tǒng)紊亂，嚴(yán)重影響動物機(jī)體的繁殖機(jī)能。
3.4 赭曲霉毒素A
赭曲霉毒素是由曲霉屬和青霉屬的某些霉菌結(jié)合產(chǎn)生的真菌毒素，主要有7種結(jié)構(gòu)類似物，分別是赭曲霉毒素A、赭曲霉毒素B、赭曲霉毒素C、赭曲霉毒素D、甲酯化的赭曲霉毒素A及甲酯化或乙酯化的赭曲霉毒素B。從對谷物的污染率、污染水平及對人畜的毒性考慮，赭曲霉毒素A是其中最重要的且具有衛(wèi)生學(xué)意義的霉菌代謝產(chǎn)物。
赭曲霉素的污染范圍較廣，幾乎可污染玉米、小麥在內(nèi)的所有谷物。正常條件下，小麥和玉米受污染的機(jī)率較小，約1%~5%，其含量為0.01~5mg/kg;大麥和燕麥被污染的機(jī)率較高，約為10%，其含量一般在0.1mg/kg以下。
4.真菌毒素檢測方法及方案分析
4.1 膠體金檢測試紙條
膠體金檢測試紙條具備操作簡單、檢測時間短、不需要儀器設(shè)備進(jìn)行結(jié)果讀取的優(yōu)點;但其只能進(jìn)行定性或半定量檢測，靈敏度相對較低，且結(jié)果判定易受主觀因素影響。膠體金檢測卡適用于大批量樣本的初次篩選。
4.2 酶聯(lián)免疫吸附檢測試劑盒
酶聯(lián)免疫吸附檢測試劑盒的操作相對復(fù)雜， 檢測結(jié)果易受人為操作影響，且檢測時間長(>30min)，不適用于少量樣本的檢測(成本高、耗時長)。但該產(chǎn)品靈敏度相對較高，可借助于酶標(biāo)儀讀取并計算得到定量的檢測數(shù)據(jù)，適用于大批量樣本的同時檢測。
4.3 真菌毒素?zé)晒舛靠焖贆z測系統(tǒng)
根據(jù)糧食安全監(jiān)測工作的實際需要，按照簡單、快速、準(zhǔn)確、便攜和經(jīng)濟(jì)等原則，冠宇儀器真菌毒素檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了“樣品采集-樣本處理-真菌毒素提取-定量檢測-數(shù)據(jù)實時上傳”一體化完成整合。能夠快速定量檢測糧食、飼料、谷物、食用油、調(diào)味品等食品中T2毒素、嘔吐毒素、赭曲霉毒素、伏馬毒素、玉米赤霉烯酮等真菌毒素含量。適用于糧油監(jiān)測中心、糧油飼料生產(chǎn)加工、食品加工貿(mào)易、畜禽養(yǎng)殖戶自查、工商質(zhì)監(jiān)部門用于市場快速篩查等。
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