第二章真菌毒素3

第三节真菌及其毒素的污染与食品安全前言真菌及其毒素是污染食品的重要生物性污染物质。由于真菌及其毒素发生比较普遍，而且中毒后死亡率高，严重威胁人类的健康。因此有关真菌及其毒素对人类健康的影响问题，一直是全世界科技工作者关注和研究的课题。本节讨论如下问题：一、真菌及其毒素的概述二、曲霉及其毒素三、镰孢菌毒素四、青霉及其毒素五、其他霉菌毒素六、重要的霉菌毒素管理及允许量标准一、真菌及其毒素的概述（一）概述1、真菌的概念：真菌是微生物中的高级生物。个体大，不含叶绿素，无根茎叶，以寄生或腐生方式生存，能进行有性和无性繁殖的真核微生物。真菌毒素是真菌在其所污染的食品中产生的有毒代谢产物。真菌是具有真核和细胞壁的异生生物。种属很多，已报道的属达1万以上，种超过10万个。其营养体除少数低等类型为单细胞外，大多是由纤细管状菌丝构成的菌丝体。低等真菌的菌丝无隔膜，高等真菌的菌丝都有隔膜，前者称为无隔菌丝，后者称有隔菌丝。在多数真菌的细胞壁中最具特征性的是含有甲壳质，其次是纤维素。常见的真菌细胞器有：细胞核，线粒体，微体，核糖体，液泡，溶酶体，泡囊，内质网，微管，鞭毛等；常见的内含物有肝糖，晶体，脂体等。真菌通常又分为三类:霉菌酵母菌蕈菌（大型真菌）它们归属于不同的亚门。霉菌：亦称“丝状菌”属真菌。体呈丝状，丛生可产生多种形式的孢子。多腐生，种类很多，常见的有根霉、毛霉、曲霉和青霉等。霉菌可用以生产工业原料(柠檬酸、甲烯琥珀酸等)；进行食品加工(酿造酱油等)；制造抗菌素(如青霉素、灰黄霉素)和生产农药(如“920”、白僵菌)等。霉菌也能引起工业原料和产品以及农林产品发霉变质。还有部分霉菌可引起人与动植物的病害，如头癣、脚癣及番薯腐烂病等。酵母菌：属真菌。体呈圆形、卵形或椭圆形，内有细胞核、液泡和颗粒体物质。通常以出芽繁殖；有的能进行二等分分裂；有的种类能产生子囊孢子。广泛分布于自然界，尤其在葡萄及其他各种果品和蔬菜上更多。是重要的发酵素，能分解碳水化合物产生酒精和二氧化碳等。生产上常用的有面包酵母、饲料酵母、酒精酵母和葡萄酒酵母等。2、霉菌的概念：霉菌是一些丝状真菌的通称。霉菌是指菌丝状比较发达而又无子实体的真菌的俗称。凡是在基质上长成绒毛状、棉絮状或蜘蛛网状菌丝体的真菌称为霉菌，霉菌毒素是由霉菌产生的二级代谢产物；霉菌菌丝有单细胞（无隔膜）和多细胞（有隔膜）宽度3-10um。霉菌广泛应用于食品工业，如酿造业。（酒，醋、酱油）。初级代谢产物初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。在不同种类的微生物细胞中，初级代谢产物的种类基本相同。次级代谢产物次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂，对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。如抗生素，毒素，激素，色素等。次级代谢产物无论在数量上还是在产物的类型上都要比初级代谢产物多得多和复杂得多。迄今对次级代谢产物分类还无统一的标准。根据次级代谢产物的结构特征与生理作用的研究，次级代谢产物可大致分为:抗生素、生长刺激激素、色素、生物碱与毒素等不同类型。（二）与食品卫生关系密切的真菌种类：真菌的种类很多，大约有4.5万多种与食品卫生关系密切的产毒菌株大部分属于半知菌纲中的:曲霉菌属：黄曲霉、赭曲霉、杂色曲霉、烟曲霉、镰刀菌属：雪腐镰刀菌、禾谷镰刀菌玉米赤霉菌青霉菌属：岛青霉、桔青霉、黄绿青霉（三）霉菌污染食品的危害及卫生质量评定指标1、危害：全世界每年因粮食霉变的粮食达20%经济损失严重。霉菌中毒：饲料染毒人与动物中毒真菌毒素中毒：系指真菌毒素引起的对人体健康的各种损害。狭义真菌毒素中毒是指产毒真菌寄生在粮食或饲料上、在适宜条件下产生有毒代谢产物，人畜食用后导致中毒；广义真菌毒素则包括食用了本身就含有毒素的真菌或被真菌毒素污染的食物所引起的中毒。人们误食含有真菌及其毒素的食品发生的中毒；包括以下三类食品：1）外表类似食用菌子实体的有毒真菌，如毒蘑菇。2）在粮食作物的生长过程中、病原真菌感染这些作物，并形成毒素残留在其中,如麦角中毒。3）真菌引起食品的腐败变质，产生有毒有害物质，并导致食品感官性状的明显受化，如腐烂的柑橘。2、评价指标：1）霉菌污染度：单位重量或容积的食品所受霉菌污染的情况，一般以g为单位。每克食品中霉菌的菌落数。2）霉菌菌相：霉菌的种类和数量。（四）真菌产毒的特点1、真菌产毒株的产毒能力具有变异性；2、真菌毒素没有严格的专一性，即一种真菌产毒株可产生几种真菌毒素，而同一真菌毒素可由几种真菌产毒株产生。（肝毒、肾毒、神经毒、造血组织毒、光过敏性皮肤毒、胃肠道毒、呼吸道毒、以及类性激素样物质）3、产毒真菌并不是任何时候在任何条件下都产生毒素，它产生毒素也需要一定的条件。（五）影响真菌发育和产毒的主要因素真菌非常容易在含糖量高的食品上生长。主要影响因素：食品基质的水分环境中的温度环境中的湿度氧气的含量食品基质的营养1、水分：粮食水分含量17%-18%、2、温度：环境温度25-30℃时为大部分真菌的最适生长温度，其产毒的温度略低于生长最适温度。3、湿度：环境相对湿度80%-90%时,为真菌繁殖和产毒的最适条件。4、氧气：大部分真菌为需氧菌，低浓度CO2对真菌生长有一定的刺激作用，高浓度则有抑制作用。5、营养：真菌的营养来源主要是：糖和少量氮、矿物盐。（六）真菌毒素的毒性分类及中毒特点1、真菌毒素的种类：真菌毒素有200多种，真菌毒素的毒性主要作用于实质器官，根据真菌毒素作用的靶器官，可将真菌毒素分为7种：肝毒、肾毒、神经毒、造血组织毒、光过敏性皮肤毒、胃肠道毒、呼吸道毒、以及类性激素样物质。2、真菌毒素中毒的特点：1）与食物有联系，从可疑食物中，可检出真菌或毒素，从患者排泄物中可检出毒素；2）发病有季节性和地区性，但无传染性；3）有时并发维生素缺乏，但用维生素治疗无效；4）真菌毒素属小分子有机化合物，不能刺激机体产生相应的抗体；5）化学药物和抗生素的疗效很差或无效。（七）真菌毒素的种类与检测引起人类中毒的真菌毒素有两类：一类是霉菌毒素，如黄曲霉毒素；另一类是蕈类毒素，如鹅膏毒素。有毒蕈类形态上很像食用菌，但它们可产生致人死亡的毒素，人们一旦误食这类蕈类将引起严重的中毒症状。真菌毒素的检测真菌毒素含量的检测方法可分为三类：1、理化检测方法：包括层析法、气相色谱法、液相色谱法等；2、生物学检测法：包括皮肤毒性试验、致呕吐实验、种子发芽实验等；3、免疫化学检测法：即利用抗原抗体反应的原理进行霉菌毒素检测。三种方法中以免疫化学法比较灵敏、特异性强。在理化检测方法中，对粮食中霉菌毒素的检验方法一般用气相色谱法及气-质联用法。另外，用于霉菌毒素检测的蛋白质芯片也在开发之中。（八）真菌性食物中毒的预防与控制在自然界中食物要完全避免霉菌污染是比较困难的，但要保证食品安全，就必须将食物中霉菌毒素的含量控制在允许的范围内。要做到这一点，一方面需要减少谷物、饲料在田野、收获前后、贮藏运输和加工过程中霉菌的污染和毒素的产生；另一方面需要在食用前和食用时去除毒素或不吃霉烂变质的谷物和毒素含量超过标准的食品。防霉去毒措施防霉措施：1、控制湿度：在粮食收晒期，采用晾晒、风干、烘干或加吸湿剂(生石灰)、密封等方法，使粮食粒去掉多余水分，迅速降至安全水分之下，如一般粮粒含水分在13%以下，玉米在12.5%以下，花生仁在8%以下，霉菌即不易繁殖，故称之为安全水分。还要保证粮库的低湿度，做到库房清洁干燥，具有通气设备2、低温保藏：温度在12℃以下，能有效控制霉菌生长繁殖和防止霉菌毒素形成。3、密闭除氧：密封仓充填惰性气体(N2和CO2)，并加些生石灰放在仓底或仓顶(注意要与粮食隔开)。密封除氧储备粮食可使粮仓内的氧气降至0.2%以下，抑制绝大多数霉菌的生长繁殖产毒，可保持粮食数月不发生霉变。4、选育抗霉良种：如已培育出抗黄曲霉的花生良种5、防霉药剂：粮食：无残毒、不变质，常用的有：0.1%丙酸、0.1%漂白粉、1%-1.2%焦亚硫酸钠等。利用环氧乙烷进行粮食防霉，效果较为满意，但要测定粮食中的甘醇和氯乙醇含量，并在操作中要防止环氧乙烷的毒性。在食品包装、水果防腐中：加2-4噻唑苯胼咪唑，防霉效果既好又安全。去毒措施：1、挑选去毒2、加工去毒3、搓洗毒4、吸附去毒5、辐射去毒6、放置去毒7、加碱去毒8、食盐去毒9、氨熏蒸去毒10、微生物去毒（据报道无根根霉、米根霉、橙色黄杆菌和亮菌等进行处理，对去除粮食和饲料中黄曲霉毒素有较好效果。）二、曲霉及其毒素曲霉及其毒素主要有：黄曲霉毒素赭曲霉毒素杂色曲霉毒素其中黄曲霉毒素是研究最早也是最为清楚的一类曲霉毒素。（一）黄曲霉毒素黄曲霉毒素(AFT)是由黄曲霉和寄生曲霉在生长繁殖过程中所产生的一种对人类危害极为突出的一类强致癌物质。1960年首次于英国伦敦郊区“火鸡X病”的发生导致了10万火鸡死亡事件。1974年，印度西部曾暴发一次流行肝炎，感染人数397人，死亡人数106人。调查发现，当地居民因吃了下雨后霉变的玉米而中毒。1966年，美国衣阿华大学的SeUm等人对当年从埃及市场上购买的坚果、调味品、草药以及谷物等进行了AFT污染情况调查，结果发现无壳花生检出率高达100%，调味品检出率为40％，草药检出率为29％，谷物为21％。AFT在美国等发达国家和地区的污染情况也较普遍。1、黄曲霉毒素的发现Sargeant于1961年首先从霉变花生粉中提取，并制得无色粗制结晶的黄曲霉毒素，其后用纸层析法作进一步提取，发现此种毒素在纸层析中Rf值为0.7处可呈现明亮的蓝色荧光点。此后，很多学者用不同的方法对纸层析法提取的黄曲霉毒素制品进行了进一步的分析，用氯化铝薄层层析后经紫外线照射，可观察到两种光亮点：一为蓝紫色荧光，称之为黄曲霉毒素B另一为黄绿色荧光，命名为黄曲霉毒素GHarteley又用硅胶层析法将其进一步分为Bl、B2、和G1、G2。Allcroft发现动物摄取了Bl、B2后，在乳和尿中检出黄曲霉毒素的代谢产物M1和M2。Holzapfel同时进一步研究发现了许多黄曲霉毒素的衍生物、异构物和相似物。2、黄曲霉毒素的理化性质黄曲霉毒素是一类在紫外光的照射之下能发出强烈特殊荧光的物质。各种黄曲霉毒素中，以B1、B2、G1和G2为主。•B族和G族毒素的最大区别是，在紫外光照射下．B族毒素发出蓝色荧光(波长为425nm)而G族毒素发出绿色荧光(波长为450nm)。各种黄曲霉毒素的旋光性均为右旋。•值得注意的是，并非所有具有荧光性的物质都是黄曲霉毒素，如维生素B2、嘌呤等类物质，也有荧光性。黄曲霉毒素的分子量为312-346，熔点为200-300℃，在熔解时，黄曲霉毒素也会随之分解。它难溶于水、己烷、乙醚、石油醚，在水中的最大溶解度只有10mg/L；它可溶于甲醇、乙醇、氯仿、丙酮、二甲基甲酰胺等有机溶剂。黄曲霉毒素的热稳定性非常好，分解温度高达280℃。3、黄曲霉毒素产生的条件黄曲霉毒素是黄曲霉和寄生曲霉菌污染食物后生长繁殖产生的毒素。这两种霉菌在自然界中普遍存在，很容易污染食品，尤其是花生和玉米。黄曲霉毒素对食品的污染及其程度受地区和季节因素以及作物生长、收获、贮存的不同条件影响。1）温度曲霉是中温型微生物，其生长的温度范围在6-60℃之间，最适生长温度为35-38℃，产生黄曲霉毒素的温度为11-37℃如果以大米为基质，则AFB的最适产生温度为28-32℃，AFG为28℃，当温度为37℃时，则只产生AFB1，而无B2、Gl和G2；若以花生为基质，则寄生曲霉的产毒最适温度为25-30℃.多数研究报告说明．在24-25℃条件下，黄曲霉毒素的产量最高，也有些研究人员认为，35℃亦可产生最高产量的毒素。2）pH一般来说，真菌生长的pH范围较广，但是，产生毒素的pH范围却比较窄，一般在酸性条件下易生成。Hayes等研究发现当pH为4.7时，黄曲霉毒素的产量最高。其他一些研究表明，黄曲霉毒素产生的PH在4.0以下，最低可达pHl.0。pH对黄曲霉毒素生成的影响与霉菌培养基质有关。3）湿度黄曲霉生长的最低