真菌毒素的污染状况及毒性研究

陈志飞 王元凯 严亚贤 李树清 于翠 杨翠云 孙建和

(1.上海出入境检验检疫局 上海 200135;2.上海交通大学农业与生物学院)

1 前言

真菌毒素(Mycotoxin)是由真菌产生的次级代谢产物，目前已经发现了400多种，其中危害最严重的是曲霉菌、镰刀菌和青霉菌所产的毒素。毒性较强的真菌毒素包括了黄曲霉毒素(Aflatoxins，AFT)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone，ZEN)、伏马毒素(Fumonisins，FB)、赭曲霉毒素A(OchratoxinA，OTA)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol，DON)。目前，世界各地对于真菌毒素污染的报道日渐增多，其中同一地区检出多种不同真菌毒素，或同一真菌毒素同时在世界各地被报道，而受污染的也不仅限于玉米、小麦、大麦等谷物，亦有中药材等药用植物、水果、牛奶等。为了保障人民群众健康，有效减少真菌毒素污染及危害程度，确保进出口相关产品的安全，本文总结分析了各国报道的真菌毒素污染状况和相关的毒性研究。

2 真菌毒素污染状况及分析

2.1 黄曲霉毒素(AFT)

AFT是由曲霉属(Aspergillus)中的黄曲霉和寄生曲霉产生，其衍生物共有20多种，为化学结构类似的二呋喃香豆素的衍生化合物，毒性最强的为AF B1/M1。AFT作为被世界卫生组织(WHO)的癌症研究机构(IARC)划定到A组，即“人类致癌物”，其引起的关注较多，相关报道也较多。根据最新研究，欧洲［1］、美洲［2］、亚洲［3］、非洲等都有被 AFT 污染并检测出的相关报道。而受污染的植物也不仅限于花生［3］、大豆和玉米［2］等谷物和豆类及牛奶及奶制品［1］，还包括了山药、木薯、开心果、橙子、苹果、葡萄干，无花果干、中药材和其他药用植物等。其中牛奶及奶制品中的AFT是由奶牛食用了含AFT的霉变饲料，其中的AFT经代谢进入牛奶中。2011年12月某品牌牛奶中AF M1超标就是这个原因。由于AFT性质稳定，在奶制品加工过程中不易去除，导致奶酪等相关奶制品中也可能会检测出AFT。根据2010年的报道，在多省市采集的215份样品中，53.02%的玉米样品还受到AFT的污染，其中有5.58%的样品中AF B1含量超过了我国规定的20μg/kg限量标准，尤以云南、广西样品受污染较重［4］。

2.2 玉米赤霉烯酮(ZEN)

ZEN是由镰刀菌属(Fusarium)产生的次级代谢产物。通过对世界上近二十个国家的谷物及动物饲料中的真菌毒素含量的调查发现，很多国家的谷物和动物饲料都不同程度地受到ZEN的污染并已导致了对家畜的毒害。西班牙［5］、美国、尼日利亚、德国、保加利亚、突尼斯等国家近期均有受到ZEN污染的报道。受感染的农产品包括了大麦［5］、玉米和其他谷物［6］，还包括牛奶［7］、食用油类、人参等。其中食用油中的ZEN是由霉变原料中的ZEN引入，而牛奶中出现的原因和AFT一致，均由奶牛食用霉变饲料引起。根据我国学者对13个省市小麦粉和玉米粉的检测，ZEN的污染较为严重，小麦粉(玉米制品)中ZEN的阳性率、污染水平均值、污染水平中位数、污染水平范围分别为 53.42%(87.61%)、5.05μg/kg(40.87μg/kg)、0.30μg/kg(8.04μg/kg)、0.30 － 55.01μg/kg(0.30 －942.60μg/kg。与我国规定的食品中 60μg/kg的ZEN限量标准相比，超标率为15.56%［8］。

2.3 伏马毒素(FB)

FB是一组主要由镰刀菌属产生的次级代谢产物。在自然界中分布广泛，且危害性较大。已发现的FB结构类似物主要分为A、B、C、P四类，包括FA1、FA2、FB1、FB2、FB3、FB4、FC1、FC2、FC3、FC4、FP1 等，其中毒性最大的是FB1、FB2，这2种真菌毒素已被IARC划分到2B组，即“人类可能的致癌物”。根据最近的报道，很多国家均受到FB的污染，涉及的农产品包括了玉米［9］、大麦等谷物，还包括了茶叶、药用植物、啤酒［10］、动物内脏等。其中啤酒中的FB是因为原材料中含有的毒素保留在最终产品中。根据2010年辽宁、山东和河南三省玉米样品中FB1和FB2进行了检测，结果显示，45.7% 的辽宁样品中FB(FB1+FB2)含量超过美国限量标准(2000μg/kg)，而山东和河南分别有14.3%和7.9%的样品高于这一标准［11］。

2.4 赭曲霉毒素A(OTA)

赭曲霉毒素(OT)是由曲霉属和青霉属(Penicillium)产生的次级代谢产物，是污染谷物食品与饲料的重要真菌毒素，共有A、B、C和α四种衍生物。其中毒性最大、分布最广、对农作物的污染最重的是OTA。世界很多国家在近期报道了OTA的污染状况，受污染的农产品除了谷物及谷物制品，还包括了葡萄和葡萄酒［12］、栗子、香肠、啤酒［13］、可可豆及巧克力、干辣椒［14］、水果、甘草等。根据研究者对我国6个不同省区的玉米、小麦和大米747份样品中OTA的污染水平，结果表明玉米样品的污染率为4.32%，最大污染水平为2.01μg/kg;小麦样品的污染率为12.43%，最大污染水平为1.47μg/kg;大米样品的污染率为6.52%，最大污染水平为0.82μg/kg［15］。

2.5 脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)

DON又称呕吐毒素，是镰刀菌产生的一种真菌毒素，属单端孢霉烯族B族化合物。DON的污染广泛存在于全球很多国家，主要污染小麦［16］、大麦、燕麦、玉米［17］等谷类作物，在一些谷物制品［18］和牛奶、蛋类中也有发现DON残留。根据对我国小麦粉和玉米制品的研究，DON是污染较重、检出率较高的毒素，在小麦粉(玉米制品)中的阳性率、污染水平均值、污染水平中位数、污染水平范围分别为100%(97.41%)、178.44μg/kg(272.18μg/kg)、96.50μg/kg(154.30μg/kg)、0.50 － 2995.10μg/kg(0.30 －2802.80μg/kg)。按照我国规定的食品(玉米、小麦)中1000μg/kg的DON限量标准，超标率分别为1.71% 和4.61%［8］。

2.6 重要真菌毒素的污染趋势分析

通过分析重要真菌毒素的污染状况，发现真菌毒素对农产品及食品的污染呈现污染面积增大、受污染国家增多、受污染植物或产品种类增加的特点。从受污染植物及产品上看，仍集中在谷物、水果、牛奶及产品中，同时还有少量药用植物、肉类、茶叶、蔬菜等收到污染。因此，除了需要加强对重点产品如谷物、水果、牛奶及产品的检测，还需要将检测扩大至药用植物、肉类、茶叶、蔬菜等方面。

3 真菌毒素的毒性与限量标准

3.1 AFT 的毒性

AFT作为致癌物对人畜有非常强的毒性，还有诱变和致畸作用，但对不同动物的毒性并不一致。如对某些动物的毒性主要为肝毒性作用，而对另一些动物的毒性主要为致肝癌作用［19］。AFT导致的肝脏病变，包括出血性坏死，脂肪浸润和胆管浸润。其毒性随剂量，年龄，性别，品种，接触途径，营养状况和饮食的不同而会有变化。致癌毒性最强的为AFB1和AFM1。AFB1的致癌性是由于细胞酶代谢活化了相应的2，3－环氧化物，AFB1与之形成化合物，并与DNA共价结合产生不可逆突变。AFB1－2，3－环氧化合物也可以结合特定蛋白质并产生相应毒性。AFT除了影响肝脏，造成肝炎、肝癌、肝硬化外，也可损害其他器官，如肾脏、心脏、脾、胰，而且AFT还具有抑制免疫机能［20］，损害代谢、生殖功能［21］等毒性作用。其中毒性最强的AFB1的半数致死量为0.36 mg/kg体重，属特剧毒的毒物范围。食品和饲料中AFT的量超过1mg/kg就有剧毒，其毒性是氰化钾的10倍，为砒霜的68倍。

3.2 ZEN 的毒性

ZEN具有很强的生殖毒性和致畸性，最显著的是致早熟发育等雌激素毒性作用，在其他方面也有很强的毒性。在生殖毒性方面，由于ZEN与雌激素在结构上相似，能像雌激素一样，与雌激素受体结合，从而发生一系列拟雌激素效应。通过对小鼠子宫发育的影响和猪体外试验，发现ZEN对小鼠子宫发育和猪的精液有毒性作用［22］。

在DNA损伤毒性方面，主要表现在结构失常，如出现缺口，部分碱基配对形成茎环结构等。对小鼠腹腔注射ZEN，发现ZEN诱导染色体不同类型的变异、畸形。ZEN还能诱导细胞核病变、损害细菌SOS修复，增加细胞姐妹染色单体交换率［23］。

ZEN可对人和家畜的免疫系统产生影响，使人和家畜的免疫力降低。通过ZEN对外周血液单核细胞影响的研究，发现高浓度的ZEN(30μg/mL)能够抑制T和B淋巴细胞的增殖。同时发现，ZEN能影响靶细胞新陈代谢，导致蛋白质合成被阻止［24］，并能影响细胞完整性。根据联合食品添加剂专家委员会(JECFA)规定的每日耐受摄入量(tolerable daily intake，TDI，μg/kg·d)，ZEN 的 TDI应≤0.2 μg/kg·d。

3.3 FB 的毒性

FB可致马大脑白质软化症，对肝脏的影响主要是在小叶中心地区出现纤维化，造成肝脏损伤。同时，FB可致猪肺水肿和胸腔积水，表现肺水肿综合征，胸腔堆积有黄色液体。通过向小鼠饲喂含有FB的饲料，发现可诱发大鼠肝癌［25］。FB1还发现对对怀孕小鼠的胎儿发育有严重影响，引起体重减轻和胎儿骨骼发育迟缓。

部分地区的流行病学研究显示，FB与人类食道癌的发生密切相关。如在南非特兰斯凯地区、意大利东北部和我国林县［26］均发现玉米中FB1含量与食道癌发病率之间有明显相关性。FB的分子结构与人或动物机体内的神经鞘氨醇极为相似，因此在神经鞘脂类的代谢过程中，FB竞争性地结合神经鞘氨醇N－2酰基转移酶，从而抑制了神经鞘氨醇的生物合成，阻碍了鞘脂类代谢［27］。而神经鞘脂类是真核生物细胞膜的重要构成成分，在细胞的生长分化过程中起着关键作用，因而一旦其代谢被破坏，将引发各种疾病的发生。国际癌症研究院(IARC)将FB定为2B类致癌物质(可能是人类致癌物)。FB的TDI为2μg/kg·d。

3.4 OTA 的毒性

OTA具有很强的肾脏和肝脏毒性，还具有致癌、致畸和致突变性。其毒性作用机理主要为抑制ATP的合成，降低蛋白质合成并破坏DNA及RNA的合成，增加细胞中的脂质过氧化物［28］并破坏钙的动态平衡等。OTA的毒性可分为急性毒性和慢性毒性。急性毒性由短期大量摄入OTA引起，表现为体重下降、腹泻、多尿、多饮和脱水，最后可能死亡。慢性毒性是由于长期摄入一定量的OTA引起，表现为对脏器(肾脏［29］、肝脏)的损伤。此外，OTA还具有免疫抑制毒性，细胞毒性，神经毒性，遗传毒性和致癌毒性［30］。OTA 的 TDI为17.1 μg/kg·d。

3.5 DON 的毒性

DON针对不同种属的动物，其毒性差异较大。DON对马、猪、猴、兔子、猫和鸽子的毒性较大，急性中毒症状主要是站立不稳、反应迟钝、竖毛、呕吐、食欲下降等，并有可能死亡。此外，呕吐症状是DON毒性的一个重要方面，致呕吐作用的机理主要包括了DON对黏膜的刺激作用和对中枢神经的作用。DON的毒性还有细胞毒性、致畸、致突变、致癌作用［31］。其中细胞毒性方面，目前研究发现DON对卵母细胞、软骨细胞、Vero细胞、上皮细胞、内脏细胞［32］等均有毒性作用。DON的TDI为1μg/kg·d。

3.6 不同毒素同时存在时的毒性研究

单真菌毒素对各种家养动物的毒性作用己经被广泛报道，但是随着研究深入，多种真菌毒素的共同出现并产生的协同作用，已经开始引起科研人员和相关从业人员的关注。目前，针对不同毒素同时存在时的毒性研究，国内外已有相关报道(表1)。自然感染中能够引起人和家畜出现不适或中毒症状所需要的单真菌毒素的剂量，通常比在实验动物研究中表现出同样中毒症状所需要的剂量要低的多。这种现象可能就是因为粮食中通常不是存在一种真菌毒素，而是多种毒素并存，并出现毒素间的协同作用、相加作用等情况，从而使中毒后所产生的症状更加复杂。由此可见，如何同时防控多种不同的真菌毒素，并开发同时检测多种真菌毒素的检测方法迫在眉睫。

表1 不同真菌毒素同时存在的相关研究

OT，AFB1 ［36］ 小麦、大麦 增强致突变性展青霉素，桔青霉素 ［37］ 水果及产品FB1，串珠镰刀菌素 ［38］ 谷物及产品OTA，单端抱霉烯族毒素，FB ［13］ 啤酒AFT，OTA，ZEN ［5］ 大麦AFT，DON，ZEN ［9］ 玉米AFB1，FB1，ZEN，DON，雪腐镰刀菌烯醇 ［39］ 玉米DON，雪腐镰刀菌烯醇，二醋酸熏草镰刀菌烯醇，T－2毒素，HT－2毒素和其他单端抱霉烯族毒素［40］多种谷物

3.7 真菌毒素限量

由于真菌毒素存在于多种农产品及食品中，因此受到了各国的广泛关注。为了有效控制真菌毒素对人和动物的危害，国内外关于真菌毒素的限量标准也相继公布，表2列举了中国、美国和欧盟在真菌毒素方面部分限量标准。

表2 中国、美国和欧盟的部分真菌毒素限量

4 总结

食品安全已是全球范围内日益关注的问题，作为对人和动物有重要危害的真菌毒素也受到了前所未有的关注，最近蒙牛牛奶中AFM1超标事件，一经报道即引起了各方广泛关注。真菌毒素由真菌在农产品生长和储存过程中产生，特别在潮湿、温暖的地区更易产生大量真菌毒素。因此，真菌毒素的污染多在温带地区出现，而中国大部分区域正处在温带气候区域;我国作为农业大国，谷物、水果产量等均居世界前列，药用植物是中药的原材料。由于不及时注意种植条件、储存方式、运输等因素，已发现真菌毒素对谷物及谷物制品、水果、药用植物、奶类、蛋类等均有污染。这些农产品的质量直接影响到了终端的食物或中成药的质量，导致经济损失，并使人民群众的健康受到危害。因此，应当注意在粮食收获、储存、加工、运输各个环节科学作业、注意防霉去毒，加强对食品、饲料及其原材料的检测监控，建立高效的检测监控和预警体系，及时发现污染的食品和饲料，并立即妥善销毁超标污染的食品和饲料，确保消费者的安全和健康。

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