食品中的天然毒素2014

食品中的天然毒素药理教研室胡庆华第一节食品中天然毒素概述定义天然有毒物质分类天然有毒物质中毒条件天然有毒物质种类对人体健康的危害以及解毒处理定义:天然毒素(naturaltoxins)指生物本身含有的或代谢过程中产生的某种有毒成分，是一类活性生物的总称。天然毒素存在于一些常见的食用植物如蔬果。天然毒素通常是植物为抵御各种生存威胁（例如细菌、真菌、昆虫和捕食者）而产生的代谢物。自然进化和新培植法增强食用植物的防护系统，天然毒素亦可能因而产生。按毒素来源分类1、植物性天然毒素主要有蓖麻毒素、大豆凝集素和相思豆毒素等2、动物性天然毒素一般有贝类毒素、河豚鱼毒素等3、毒蕈类毒素主要有毒蝇碱等按天然毒素的化学成来分1、生物碱2、甙类3、有毒蛋白和肽4、酶5、其他有毒物质天然有毒物质中毒条件1、遗传因素：例如：牛奶中的乳糖不耐受症；2、过敏反应：由于过敏源食物的存在，因人的过敏性体质而异；3、过量食用：例如荔枝（Vc）降血糖作用；4、食用成分不正常：河豚、发芽的土豆、鲜黄花菜等；“桃养人，杏伤人，李子树下埋死人”。天然有毒物质种类（1）含生物碱类植物中毒，如菜豆、曼陀罗等（2）含毒苷类植物中毒，如苦杏仁、夹竹桃等（3）含毒性蛋白类植物中毒，如蓖麻子、苍耳子等中毒；（4）含亚硝酸盐类植物中毒，如小白菜、菠菜、韭菜等蔬菜，过量食用可引起中毒；（5）有毒植物中毒，如含酚类棉子及其油含棉酚，大麻子含大麻酚；含内酯、萜类植物中毒等。1、生物碱生物碱广泛存在于植物中，味苦，大多具药理特性。生物碱通常是碱性含氮化合物，与酸可形成盐，主要是植物的次级代谢物。在植物科属中，至少约有40%其中的成员的根、种子、叶或树皮分离到生物碱。生物碱含量特别丰富的植物科包括石蒜科、菊科、豆科、百合科、罂粟科和茄科。如金鸡纳树、长春花。生物碱类生物碱按化学结构可分为：有机胺类(麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱)、吡咯烷类(古豆碱、千里光碱、野百合碱)、吡啶类(菸碱、槟榔碱、半边莲碱)、异喹啉类(小檗碱、吗啡、粉防己碱)、吲哚类(利血平、长春新碱、麦角新碱)、莨菪烷类(阿托品、东莨菪碱)、咪唑类(毛果芸香碱)、喹唑酮类(常山碱)、嘌呤类(咖啡碱、茶碱)、甾体类(茄碱、浙贝母碱、澳洲茄碱)、二萜类(乌头碱、飞燕草碱)、其它类(加兰他敏、雷公藤碱)生物碱按生物源特点可分为：原生物碱、真生物碱（绝大多数以为氨基酸为前体）、伪生物碱（少数以甲戊二羟酸为前体）龙葵碱龙葵碱又名茄碱、龙葵毒素、马铃薯毒素，是由葡萄糖残基和茄啶组成的一种弱碱性糖苷，分子式为C45H73NO15。不溶于水、乙醚、氯仿，能溶于乙醇，与稀酸共热生成茄啶及一些糖类。茄啶能溶于苯和氯仿。龙葵碱广泛存在于马铃薯、番茄及茄子等茄科植物中。中毒症状：龙葵碱对胃肠道黏膜有较强的刺激性和腐蚀性，对中枢神经有麻痹作用，尤其对呼吸和运动中枢作用显著。对红细胞有溶血作用，可引起急性脑水肿、胃肠炎等。中毒的主要症状为胃痛加剧，恶心、呕吐，呼吸困难、急促，伴随全身虚弱和衰竭，严重者可导致死亡。毒理机制：龙葵碱主要是通过抑制胆碱酯酶的活性造成乙酰胆碱不能被清除而引起中毒的。马铃薯的龙葵碱苷含量随品种和季节的不同而有所不同，含量一般为20～100mg/kg新鲜组织。马铃薯中的龙葵碱主要集中在其芽眼，表皮和绿色部分，其中芽眼部位的龙葵碱数量约占生物碱糖苷总量的40%。发芽、表皮变青和光照均可大大提高马铃薯中的龙葵碱苷含量，可增加数十倍之多。如将马铃薯暴露于阳光下5d，其表皮中的生物碱糖苷量可达到500~700mg/kg.而一般人只要口服200mg以上的龙葵碱即可引起中毒。在毒性实验中，志愿者直接服用龙葵碱的中毒症状与绿色马铃薯中毒的情形相似，摄取约3mg/kg体重的量可导致嗜睡，颈部瘙痒，敏感性提高和潮湿式呼吸，更大剂量可导致腹痛，呕吐，腹泻等胃肠症状。双稠吡咯啶生物碱（Pyrrolizidinealkaloids，PA）广泛存在于多种植物中，世界上约有3%的有花植物即6000余种植物含有PAs。迄今为止，PAs已在13个科的植物中检出，多数属于紫草科（聚合草属和天芥菜属）、菊科（千里光属、狗舌草属、橐吾属及泽兰属）和豆科（野百合属）。植物的次生代谢产物，对植物来说具有化学防卫的功能，在一定程度上可抵御草食动物、昆虫和植物病原的侵害。家畜如采食含有PAs的牧草（朝鲜聚合草等）或PA植物及其种子（猪屎豆、菽柽麻等）污染的饲料，以及被迫食入或误食PA植物（天芥菜、狗舌草、熟连叶千里光等），会导致中毒，给畜牧业造成了相当大的损失，也可通过动物产品如奶、蜂蜜和肝脏等等进入人体。PAs又称为吡咯里西啶生物碱，它们大多数是由具有双稠吡咯啶环的氨基醇和不同的有机酸两部分缩合形成，其醇部分叫裂碱，酸部分叫裂酸。以裂碱的结构来划分，PAs有两种类型，一种是倒千里光裂碱型，另一种是奥索千里光裂碱型。在双稠吡咯啶环的1，2位可是双键或单键，l，2位为双键（即可形成烯丙酯结构）的PAs具有肝脏毒性，称为肝毒双稠吡咯啶生物碱（hepatotoxicpyrrlizidine,HPAs）。PAs的毒性与结构非常相关。倒千里光碱毛果天芥菜碱麦角醇寄生在黑麦、小麦、鹅冠草等和本科植物子房内，将子房变成均和，形同麦粒的菌类，特别多见于黑麦。有使子宫强烈收缩，促进分娩及分娩时的止血作用分类：第一类为麦角毒系生物碱，是麦角酸的酰胺类衍生物；第二类为相应的麦角异毒系生物碱，是异麦角酸的酰胺类衍生物；第三类为棒麦角系生物碱，麦角酸的羧基变成了羟基和甲基。神经性痉挛性麦角中毒、坏疽性麦角中毒。秋水仙碱一种生物碱，因最初从百合科植物秋水仙中提取出来，故名。纯秋水仙素呈黄色针状结晶，熔点157℃。易溶于水、乙醇和氯仿。味苦，有毒。秋水仙碱能抑制有丝分裂，破坏纺锤体，使染色体停滞在分裂中期。黄花菜等植物中存在，在机体内转化为二秋水仙碱，对人体胃肠道、泌尿系统具有毒性并产生强烈刺激。进食黄花菜后4h出现中毒症状，轻者口渴、喉干、心慌胸闷、头痛、呕吐、腹痛、腹泻（水样性）；重者出现血尿、血便、尿闭与昏迷等。咖啡碱也称为咖啡因，是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。但是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重。但由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时，咖啡因就不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者下一代智能低下，肢体畸形。2、甙类所有茄科植物都产生甙生物碱毒素。马铃薯所含的甙生物碱主要是-茄碱和-卡茄碱，是由周皮的薄壁组织细胞和块茎皮层产生。这些化学物对昆虫和动物具毒性，用以保护植物免受捕食者侵害。一般而言，所有马铃薯块茎都含小量甙生物碱，薯皮和代谢活动较强的部分的含量则较高，例如芽眼。在变绿或坏的马铃薯中甙生物碱含量较高，而芽部的甙生物碱含量可以相当高。清洗、浸泡或烹煮都不能把毒素降低；茄碱含量高的马铃薯在煮熟后有苦味，食用后会令咽喉有烧灼感。糖与非糖类形成的具有缩醛、半缩醛结构的化合物，味苦，被酸或酶水解为糖和甙元（非糖部分）。1）氰甙：含氰基，水解后产生氢氰酸，能麻痹咳嗽中枢，少量可以镇咳，过量中毒。2）皂甙：无定型粉末或结晶，对鼻粘膜刺激大，内服呕吐。豆科、菊科、葫芦科、海星、海参，如夹竹桃含夹竹桃甙。生氰糖苷生氰糖苷（Cyanogenticglycosides）是由氰醇衍生物的羟基和D-葡萄糖缩合形成的糖苷，广泛存在于豆科，蔷薇科，稻科的10000余种植物中。生氰糖苷物质可水解生成高毒性的氰氢酸，从而对人体造成危害。生氰糖苷植物名称苦杏仁苷(amygdalin)杏高梁苦苷(dhurrin)高梁亚麻苦苷(linamarin)木薯利马豆(limabean)百脉根苦苷(lotaustralin)木薯利马豆(limabean)扁桃腈苷(prunasin)核果(stonefruit)生氰糖苷的代谢生氰糖苷产生氰氢酸的反应由两种酶共同作用（见图4-1）。生氰糖苷首先在β-葡萄糖苷酶的作用下分解生成氰醇和糖，氰醇很不稳定，自然分解为相应的酮，醛化合物和氰氢酸。羟腈分解酶可加速这一降解反应。生氰糖苷和β-葡萄糖苷酶处于植物不的同位置，当咀嚼或破碎含生氰糖苷的植物食品时，其细胞结构被破坏，使得β-葡萄糖苷酶释放出来，和生氰糖苷作用产生氰氢酸，这便是食用新鲜植物引起氰氢酸中毒的原因。氰离子在人体中的正常代谢如下图所示。氰化物的主要转化产物是硫氰酸盐，这一反应由硫氰酸酶（Rhodenase）催化。这种酶广泛存在于大多数哺乳动物的组织中。氰化物还有几种较少见的代谢途径，例如它可以和半胱氨酸反应生成噻唑类化合物并随尿排出。24氰苷的毒性醛类化合物--苯甲醛,抑制胃蛋白酶的活性,影响消化功能。致死量为18mg/kg体重氰氢酸—最小致死口服剂量为0.5～3.5mg/kg体重(1)呼吸抑制剂：随血液循环进入组织细胞,并透过细胞膜进入线粒体,CN-能迅速与氧化型细胞色素氧化酶的Fe3+结合,生成非常稳定的高铁细胞色素氧化酶,使其不能转变为具有Fe2+的还原型细胞色素氧化酶,致使细胞色素氧化酶失去传递电子、激活分子氧的功能,使组织细胞不能利用氧,导致细胞的呼吸链中断。形成“细胞内窒息”.同时反射性刺激呼吸中枢，麻痹死亡。(2)氢氰酸对于呼吸中枢及血管运动中枢有损伤作用25急性中毒效应--果仁中毒苦杏仁苷致死量约为1g，0.6mg/kg。潜伏期为0.5-5h。急性中毒表现为：心率紊乱、肌肉麻痹和呼吸急促，严重者呼吸麻痹而死亡。治疗原则1）首先应立刻让病人口服亚硝酸盐或亚硝酸酯，使病人体中的血红蛋白（Fe2+）转变为高铁血红蛋白（Fe3+），高铁血红蛋白的加速循环可将氰化物从细胞色素氧化酶中脱离出来，使细胞继续呼吸。2）其后应让病人口服硫代硫酸盐等解毒剂，使氰化物容易形成硫氰化物而随尿排出。26慢性中毒亚麻苦苷木薯中毒病情发展较慢，它要在小肠内才能水解，因此产生HCN的时间延后，中毒的潜伏期较长,一般6-9h。两种慢性病热带神经性共济失调症表现为视力萎缩、共济失调和思维紊乱。热带性弱视症因视神经萎缩，导致失明。27氰苷中毒的预防传统方法--水煮法、温热处理法、酸处理;新兴方法---挤压法、微波法、压热法、微生物法和溶剂法不直接食用各种生果仁，食用前要反复用清水浸泡，充分加热，以去除或破坏其中的氰苷。木薯加工必须去皮，水洗、充分加热煮熟后再食用，且每次不宜食用过多。改变饮食中的某些成分可避免慢性氰化物中毒。282.硫代葡萄糖苷硫代葡萄糖苷，即芥子苷，是由葡萄糖与非糖部分通过硫苷键联结起来的化合物。主要分布在甘蓝植物的种子中，含量约为2～5mg/g。该物质对昆虫、动物和人均具有某种毒性，是这类植物阻止动物啃食的防御性物质。甘蓝属蔬菜可食部分的芥子硫苷衍生物含量29芥子苷本身无毒，但在芥子酶（葡萄糖硫苷酶）或胃肠道中的细菌酶的催化作用作用下，分解成异硫氰酸酯、噁唑烷硫酮(OZT)、腈类、硫氰酸盐等有毒物质，并释放出葡萄糖和硫酸根离子。腈类毒性很强，能抑制动物生长或致死，其他几种分解产物有不同程度的致甲状腺肿的作用。广泛存在于人类食用的蔬菜、油料作物和动物食用的菜籽饼粕中图硫代葡萄糖苷的水解及其水解产物30腈类(RCN)噁唑烷硫酮(OZT)异硫氰酸酯(ITC)代谢CN¯硫氰酸盐酶SCN抗甲状腺作用甲状腺释放激素上升脑垂体合成和释放促甲状腺素甲状腺肿大碘吸收下降氨基化合物硫脲类衍生物硫氰酸SCN¯吸取血中碘,与甲状腺碘泵竞争,致缺碘抑制甲状腺过氧化氢酶+硫代葡萄苷水解产物致甲状腺肿大31硫代葡萄糖苷的安全性在膳食中碘供应量充足时正常食用十字花科植物，不会造成甲状腺肿。芥子苷不妨碍甲状腺激素的合成当组织中的碘源耗尽时，甲状