食品中的天然毒素分析.docx

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1、各类食品外源化学物在食品中为什么存在着有毒物质？一种解释是，动植物在长期的进化过程中为了防止昆虫、微生物、人类等的危害，这是保护自己的一种手段。例如，含有丰富营养的马铃薯是很好的维生素和碳水化合物的来源，但是它们含有有毒物质生物碱，如茄碱。茄碱是马铃薯中的一种生物碱，它是一种很好的天然农药，在马铃薯中残存可以防止马铃薯甲虫、叶跳虫和其他马铃薯害虫，有利于其物种生存。另外一种解释是，这种有毒物质可能是正常植物在代谢作用中产生的废物，或是代谢产物，这种化合物的产生对植物本身有利，而对哺乳动物有害。天然有毒物质的中毒条件因食物中天然有毒物质而引起的中毒，可能有以下几种原因：1. 遗传原因食物成分和食

2、用量都正常，因遗传原因而引起症状。如牛奶，对绝大多数人来说是营养丰富的食品，但有些人由于先天缺乏乳糖酶，不能将牛奶中的乳糖分解为葡萄糖和半乳糖，因而不能吸收利用，而且饮用牛奶后还会发生腹胀、腹泻等症状。 2. 过敏反应食物成分和食用量都正常，因过敏反应而发生症状，如一些日常食而无害的食品，有些人食用后因体质敏感而引起局部或全身症状时，称食物过敏。引起过敏的食物称过敏原食物。各种肉类、鱼类、蛋类以及各种蔬菜、水果都可能成为某些人的过敏原食物。如菠萝是很多人喜欢的水果，但有人对菠萝中含有的一种蛋白酶过敏，当食用菠萝或菠萝汁后出现腹痛、恶心、呕吐、腹泻等症状，同时有头痛、四肢及口舌发麻、呼吸困难，严

3、重者可引起休克、昏迷。另外，有些食物中含有光敏感物质引起某些人的过敏反应。3. 食用量过大食品的成分正常，但食用量过大也会引起各种症状。例如，荔枝是我国的著名水果，含维生素C较多。李时珍在本草钢目中记载：荔枝能补脑健身、开胃益脾。但是，连续多日大量吃鲜荔枝，可引起“荔枝病”，发病时有饥饿感、头晕、心悸、无力、出冷汗，重者有抽搐、瞳孔缩小、呼吸不规则、甚至死亡。有人发现荔枝含有一种可降低血糖的物质，即-次甲基环丙基甘氨酸，所以，“荔枝病”的实质是低血糖症。4. 食物成分不正常在丰富的自然资源中有许多含有有毒物质的动物、植物和微生物，如河豚鱼、鲜黄花菜、毒蘑茹等，少量食用亦可引起相应的中毒症状。食

4、品中外源化学物根据其来源分为天然物（植物和动物）、衍生物、污染物、添加剂四大类。第一节 植物类食品中的天然毒素和生理活性成分植物是人类最重要的食物资源。植物性毒素是人类食源性中毒的重要因素之一，对人类健康和生命有较大的危害。需要指出的是，植物性毒素是指植物体本身产生的对食用者有毒害作用的成分，不包括那些污染的和吸收入植物体内的外源化合物，如农药残留和重金属污染物等。植物的毒性主要取决于它所含的化学成分。有毒成分是有毒植物毒性的基础，虽然生态和环境等因素对植物有毒成分的存在影响很大，但植物物种仍是有毒成分存在的决定性因素。某一确定种的植物具有的有毒成分基本相同，所以，有毒植物的物种基本稳定。但是

5、，由于有毒植物的种间差异，生长阶段以及环境因素的不同，其有毒物质的含量也不相同。同一植株中的不同部位，其含量也不相同。如曼陀罗中的生物碱，主茎中为0.09，而叶脉中为1.39。我国幅员辽阔，地理成分复杂，植物种类丰富，有毒植物的种类也很多。据陈冀胜等（1987）研究指出，我国有毒植物约有1300种，分别属于140个科。需要指出的是，虽然食物、药物、毒物是三种完全不同的概念，但是，许多有毒植物由于其具有强生物活性，而将其作为药物、杀虫剂、灭菌剂等使用。有时药物和毒物很难区分，小剂量时为药物，大剂量时为毒物是很常见的事实。由于有毒成分在植株不同部位的含量不同，所以，同一种植物，当食用其无毒部位时则

6、为食用植物，当利用其有毒部位时则为药用植物或有毒植物。应用不同部位、剂量和条件，可获得不同的结果。因此，同一种植物因用途的不同而将其归属于不同类群是不足为奇的。有人认为有毒植物都是陌生的野生植物，一些常见的植物，特别是食用的栽培植物都是无毒的，这种认识并不全面。粮食作物、油料作物、蔬菜、水果等食用植物都包括一些可能引起中毒的植物，但引起中毒的情况有所不同，一般可分成以下几类：（一）非食用部位有毒有些植物的可食部位无毒，其有毒成分在非食用部位。一些常见水果，如杏、苹果、樱桃、桃、李、梨等，其果肉鲜美无毒，但其种仁、叶、花芽、树皮等含氰甙，因食用水果种仁造成中毒，甚至死亡的事件并不少见。（二）在某

7、个特定的发育期有毒麦类、玉米等粮食作物在幼苗期含氰甙，如放牧时不慎被牧畜采食，则可引起牧畜中毒；未成熟的蚕豆、发芽的马铃薯都含有有毒成分。（三）其有毒成分经加工可去除富含淀粉的块根植物，如木薯，含有有毒成分，经水浸、漂洗等处理去除后可安全食用，但未经处理或处理不彻底均可引起中毒。菜豆、小刀豆等含有血球凝集素等物质，经煮沸可除去毒性。菜籽油、棉籽油等必须经过炼制，以除去毒蛋白、毒甙、棉酚等有毒成分。（四）含有微量有毒成分，食用量过大时引起中毒 蔬菜是人们膳食中的重要组成之一，它们都含有硝酸盐，一般情况下是安全的，但是，如果大量单独连续食用含硝酸盐最高的蔬菜或腐败的蔬菜都能引起中毒。按化学成分可将

8、植物性毒素分为以下六类：1. 有毒酚类与醇类 银杏果含木贾如酸类(anarcadic acids)；它在加热高温时脱羧基转变为如酚类或腰果酚类。这些化合物均会引起皮炎。木薯、苦杏仁、银杏均含氰基的甙类，在肠胃内被水解，释放出氢氰酸，被吸收入血液中，导致组织缺氧，严重可致死亡。2. 胆碱酯酶抑制剂 多种蔬菜和水果（如龙葵科中的马铃薯、蕃茄和茄子）含有胆碱酯酶抑制剂，其中以马铃薯中的龙葵素（solanin）最重要。龙葵素不溶于水，对热稳定，烹调不能破坏。青皮或变黑（受晚疫病霉菌感染的）或发芽薯含龙葵素最高。3. 蚕豆嘧啶葡糖苷与蚕豆中毒（favism） 蚕豆含有二种核苷蚕豆嘧啶葡糖苷（vicine

9、）和伴蚕豆嘧啶核苷（covicine），它们在弱酸环境中被-糖苷酶分别水解为蚕豆嘧啶(divicine)和异乌拉米尔（isouramil）。这两个糖苷配基在体内能降低红细胞的GSH含量，使红细胞不能将氧化的谷胱甘酞（GSSH）还原，干扰G-6-PD（6-磷酸葡萄糖脱氢酶），造成NADPH（还原型辅酶）缺乏，最终发生溶血。维生素C对两个糖苷配基有协同作用。有的人吸入蚕豆花粉也能发生中毒。多数蚕豆中毒发病于餐后524小时。曾有死亡报道。中毒症状有乏力、头晕、肠胃不适、黄疸、呕吐、腰痛甚至血尿。无论吃煮蚕豆或鲜生蚕豆后都可能发生中毒。红细胞中GSH和G-6-PD缺乏的人较易发生蚕豆中毒，G-6-PD

10、缺乏与染色体上一个不完全显性基因有关。这类人对某些药物可能易感而发生溶血。蚕豆中毒的发生，除G-6-PD缺乏还有其他一不完全清楚的因素。4. 致癌物 作为食品或草药的某些植物含有内源性前致癌物，如单宁、亚硝胺、苏铁素、黄樟素、多环芳烃、苯并芘、萜烯等。5. 抗营养物（antinutritives） 能产生营养缺乏或干扰身体对营养素吸收利用的物质称为抗营养物(antinutritive substances，简称antinutritive)。有些药物和农药具有抗营养作用。抗营养物可分为三类：（1）干扰蛋白质消化或氨基酸及其他营养素的吸收与利用的物质，如消化性蛋白酶抑制物（黄豆含有）、植物凝集素（

11、黄豆、蚕豆含有）、皂角苷等。（2）干扰矿物元素的吸收或代谢利用的一切物质，如肌醇六磷酸、草酸盐、致甲状腺物，膳食纤维。（3）抗维生素(antivitamins)：抗维生素是在一定条件下无论是非经口、经口或随食品中维生素一起摄入后能够引起或有可能引起相应维生素缺乏而表现出中毒症状的任何物质。 抗坏血酸氧化酶(ascorbic acid oxidase)：它存在多种蔬菜和水果内，如黄瓜、西葫芦、莴苣、水芹、桃子、花菜、青豆、豌豆、胡萝卜、马铃薯、南瓜、香蕉、蕃茄、甜菜、球茎甘蓝。蕃茄的外层，尤以青蕃茄含酶较多。在弱酸性环境(pH5.66.0)和38时酶活性最高。在切碎菜或水果时，酶从细胞分离出来，

12、使所含维生素C量减少。蔬菜的类黄酮有保护维生素C作用。橙汁中也含保护因子。 抗视黄醇和抗胡萝卜素(antiretinol and anticarotene)：过多维生素E起抗视黄醇作用。亚油酸和亚麻油酸拮抗视黄醇和胡萝卜素。黄豆中的脂氧化酶能促进胡萝卜素的氧化。 抗维生素E（antitocols）：维生素E是不饱和脂肪酸的抗氧化剂。时下人们喜欢吃多烯脂酸（不饱和脂肪酸），如深海鱼油，这意味着对维生素E的代谢需求增加。如果不相应补充维生素E就会产生不平衡状态，甚至维生素E缺乏。维生素E-多烯脂酸比值至少应达到0.6mg/g（Harris and Embree，1963）。深海鱼油不像植物油那样含

13、有维生素E，因此较科学的产品，其配方中应加入适量的维生素E。 抗硫胺素(antithiamine)：多种鱼类（海鱼、淡水鱼）含硫胺素酶（thiaminase）如鲫鱼、鲱鱼以及蛤。它将硫胺素水解而破坏。有些蔬菜和水果亦含抗硫胺素物质，如花椰菜、甜菜、黑加仑子。咖啡酸和氯原酸（chlorogenic acid）都是植物中的抗硫胺素物质。所以茶有抗硫胺素作用。一升茶汁能破坏2.1mg硫胺素。 激素类似物(hormoneminetics)：这是近年来研究热点之一。环境中有些外源化学物与激素相关肿瘤、子宫内膜异位症以及不良生殖效应（如男人精子数减少与不育症）有关系。由于这些外源化学物到体内后呈激素的作用

14、，干扰内分泌系统，引起健康效应，故统称为激素类似物，也可称为内分泌干扰物（endocrine-disrupting chemicals或endocrine disruptors）。激素类似物包括天然存在的（如植物性激素）和人工合成的（如农药硫丹）。在植物性食物中含有植物雌激素（phytoestrogens）。黄豆中有丰富的异黄酮类，如金雀异黄素（genistein）、黄豆甙原(daidzein)。人类从食物中摄入的植物雌激素量比从环境中获得的合成雌激素多4千倍。激素类似物是雌激素受体和雄激素受体的激活剂或抗激活剂。激素类似物在体内与激素一样，进入靶细胞后相互竞争甾类受体（或结合蛋白）结合，形成

15、激素-受体复合物，再进入细胞核，与DNA结合，从而改变细胞功能。每种激素类似物可以同时影响多个甾类信号通路，而多种激素类似物可以对雌激素有关基因呈协同作用。性激素对性器官细胞的生长与分化起重要作用。激素类似物与激素一样，极微量就可以引起细胞功能的显著变化。西方医学界认为中国和东南亚（特别是印度尼西亚）妇女乳腺癌患病率远低于欧美妇女的原因与东方妇女经常吃大豆及其制品有关。豆制品中的异黄酮类在人小肠内被细菌的葡糖苷酶分解其糖基部分，而游离出有活性的异黄酮。该说法已有动物试验和初步流行病学研究结果支持，但尚未见国内报道资料。 野生菌类：因为野生菌类（谷称蘑菇）滋味好吸引人们去采摘来吃。食入有毒蘑菇会

16、发生中毒甚至死亡，死亡率比较高。有毒蘑菇含有的毒素可分为：细胞毒、血液毒、神经毒、致幻觉剂、致癌物、胃肠毒。一、致甲状腺肿物在世界的许多地区，甲状腺肿仍然严重困扰着人们。虽然仅有4%的甲状腺肿病例是由碘缺乏以外的因素引起的，但地方性甲状腺肿的病例往往起因于碘缺乏和某种食物成分的共同作用，以十字花科（Cruciferae）的甘蓝属植物（Brassica）为主要膳食成分就是一个重要的致病因素。甘蓝属植物如油菜、包心菜、菜花、西蓝花和芥菜等是世界范围内的广泛食用的蔬菜。甘蓝植物的可食部分（茎、叶）一般不会引起甲状腺肿，但如果大量食用这类蔬菜则可能引起甲状腺肿。在某些碘摄取量较低的偏僻山区，以甘蓝植物

17、为食是其甲状腺肿发病率高的原因之一。（一）致甲状腺肿物质的分布甘蓝植物含有一些致甲状腺肿的物质（Goitrin）。这些物质的前体是黑芥子硫苷（Glucosinolates），黑芥子硫苷有100多种，主要分布在甘蓝植物的种子中，含量约为25mg/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。小鼠服用超过一定剂量（150200mg/kg）的黑芥子硫苷可引起其甲状腺肥大、生长迟缓、体重减轻及肝细胞损伤。在甘蓝植物的可食部分，黑芥子硫苷在葡萄糖硫苷酶的作用下可转化为几种产物，如腈类化合物、吲哚-3-甲醇、异硫氰酸酯、二甲基二硫醚和5-乙烯基恶唑-2-硫酮（5-vinyl

18、oxazolidine-2-thione，OZT）。据估计，一般人每天通过食用甘蓝蔬菜可摄入约200mg的这类化合物。表4-1显示不同甘蓝属蔬菜可食部分的芥子硫苷衍生物含量。表4-1 甘蓝属蔬菜可食部分（茎叶）的芥子硫苷衍生物含量植 物硫 苷 种 类含 量包 心 菜中国甘蓝花 椰 菜球茎甘蓝油 菜3-甲亚磺酰丙基硫苷，3-吲哚甲基硫苷，2-烯丙基硫苷3-氮吲哚甲基硫苷，2-苯乙基硫苷，3-西烯基硫苷3-甲亚磺酰丙基硫苷，3-吲哚甲基硫苷3-丁烯基硫苷，2-羟基-3-丁烯基硫苷，3-氮吲哚甲基硫苷2-羟基-3-丁烯基硫苷，3-氮吲哚甲基硫苷0.421.560.131.510.611.160.6

19、3.90.130.76（二）致甲状腺肿物质的毒性和其他药理性质甘蓝属食品中抑制甲状腺功能的物质可分为两类致甲状腺肿大素和硫氰酸酯。致甲状腺肿大素（Goitrin）主要抑制甲状腺素的合成，硫氰酸酯和腈类化合物却抑制甲状腺对碘的吸收。5-乙烯基恶唑硫酮（OZT）是一种致甲状腺肿素，可使实验动物的甲状腺肿大和碘吸收水平的下降。据报道单剂量口服25mg的OZT可降低人体对碘的吸收。欧洲一些山区的奶牛以甘蓝属蔬菜为饲料，牛奶中含有高达100g/L的OZT，该地区居民甲状腺肿大症也较为普遍。致甲状腺肿素的活性随物种的不同而有所不同，对人而言，其活性约为抗甲状腺素药物丙基硫尿嘧啶的1.33倍；但该物质对老鼠

20、的抗甲状腺活性不高，实验表明用含0.23%致甲状腺素（OZT）的饲料长期喂养老鼠，其甲状腺只有轻微肿大。甲状腺激素的释放及浓度的变化对氧的消耗、心血管功能、胆固醇代谢、神经肌肉运动和大脑功能具有很重要的影响。甲状腺素缺乏会严重影响生长和发育。硫氰酸盐也是黑芥子硫苷和异硫氰酸酯的裂解产物。该物质可抑制甲状腺对碘的吸收，降低了甲状腺素过氧化物酶（将碘氧化的酶类）的活性，并阻碍需要游离碘的反应。碘缺乏反过来又会增强硫氰酸盐对甲状腺肿大的作用，从而造成甲状腺肿大。人和实验动物食用了这类抑制甲状腺素合成的物质后，甲状腺素的分泌仍可继续进行。当组织中的碘源耗尽时，甲状腺素的分泌会因为缺乏再合成物质而减慢。

21、这时，甲状腺释放激素（TSH）的分泌水平会增高，刺激垂体合成和释放促甲状腺素（TSH），造成甲状腺增生。黑芥子硫苷的裂解产物如异硫氰酸酯、吲哚3,2-b甲醇（ICZ）和促甲状腺素（OZT）可激活人体微粒体氧化酶的活性，并明显提高大鼠肝细胞的谷胱甘肽S转移酶（GST）的活性。故有预防癌变的作用。目前的研究发现甘蓝黑芥子硫苷的各种有机硫衍生物均具有防癌的作用。1977年，科学家发现从包心菜中提取的异硫氰酸酯类化合物可抑制由致癌物诱发的小鼠恶性肿瘤。目前的资料显示甘蓝属蔬菜所含的各种甘蓝黑芥子硫苷的水解产物或衍生物吲哚-3-甲醇、异硫氰酸酯、二甲基二硫醚及二硫酚硫酮均有较强的防癌能力，可以抑制由多种

22、致癌物诱发的小鼠肺癌、乳腺癌、食管癌、肝癌及胃癌的发生，特别是对激素依赖性的癌，如乳腺癌及子宫癌有显著的抑制作用。多年的流行病学调查也表明，经常食用十字花科甘蓝属蔬菜的居民的胃癌、食管癌及肺癌的发病率较低。近年来进行的多种蔬菜防癌的实验证明各类蔬菜均有一定的预防结肠癌的能力，而以十字花科甘蓝属蔬菜的防癌能力最强。1994年，在美国进行的一项大型对照控制实验将口腔癌患者分为两组，一组吃甘蓝属蔬菜，一组供给安慰剂，结果发现常吃甘蓝属蔬菜的口腔癌患者癌的复发率比对照组低40%60%。二、生氰糖苷生氰糖苷（Cyanogentic glycosides）是由氰醇衍生物的羟基和D-葡萄糖缩合形成的糖苷，广

23、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。含有生氰糖苷的食源性植物有木薯（Manihot esculenta）、杏仁、枇杷和豆类等，主要是苦杏仁苷（Amygdalin）和亚麻仁苷（Linamarin）（见表4-2）。表4-2 含有生氰糖苷的食物及其中HCN的含量植 物HCN含量/mg(100g)-1糖 苷苦 杏 仁木薯块根高梁植株利 马 豆2505325010312苦杏仁苷亚麻仁苷牛角花苷亚麻苦苷（一）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-葡萄糖苷酶的作用下分解生成氰醇和糖，氰醇很

24、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-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-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。图4-1 生氰糖苷产生氰氢酸的过程氰离子在人体中的正常代谢如图4-2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。（二）氰化物的毒性生氰糖苷的毒性甚强，对人的致死量为18mg

25、/kg体重。生氰糖苷的毒性主要是氰氢酸和醛类化合物的毒性。氰氢酸被吸收后，随血液循环进入组织细胞，并透过细胞膜进入线粒体，氰化物通过与线粒体中细胞色素氧化酶的铁离子结合，导致细胞的呼吸链中断。生氰糖苷的急性中毒症状包括心律紊乱、肌肉麻痹和呼吸窘迫。氰氢酸的最小致死口服剂量为0.53.5mg/kg体重。 图4-2 氰离子在人体中的正常代谢处理急性氰化物类物质中毒时，首先应立刻让病人口服亚硝酸盐或亚硝酸酯（如亚硝酸异戊酯），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。其后应让病人口服硫代硫酸盐等解毒剂，

26、使氰化物容易形成硫氰化物而随尿排出。生氰糖苷引起的慢性氰化物中毒现象也比较常见。在一些以木薯为主食的非洲和南美地区，至少有两种疾病是由生氰糖苷引起的，一种疾病称之为热带神经性共济失调症（TAN），另一种是热带性弱视。热带神经性共济失调症在西非一些以木薯为主要食物的地区已多有发现，该病毒现为视力萎缩、共济失调和思维紊乱。TAN患者血液中半胱氨酸、甲硫氨酸等含硫氨基酸的浓度很低，而血浆中硫氰酸盐的含量很高。当患者食用不含氰化物的食物时，病症消退；恢复传统饮食时，病症又会出现。甲状腺肿大在这些地区也同样流行，这说明血中硫氰酸盐水平升高，也可导致甲状腺肿大。热带性弱视疾病也流行于以木薯为主要食物的人群

27、中，该病病症为视神经萎缩并导致失明。长期以致死剂量的氰化物喂饲动物，也可使这些动物的视神经组织受损。（三）处理和预防生氰糖苷有较好的水溶性，水浸可去除产氰食物的大部分毒性。类似杏仁的核仁类食物及豆类在食用前大都需要较长时间的浸泡和晾晒。木薯是南美和北非居民摄取碳水化合物的主要来源，人们将其切片，用流水研磨可除去其中大部分的生氰糖苷和氰氢酸。发酵和煮沸同样用于木薯粉的加工，尽管如此，一般的木薯粉中仍含有相当量的氰化物。从理论上讲，加热可灭活糖苷酶，使之不能将生氰糖苷转化为有毒的氰氢酸。但事实上，经高温处理过的木薯粉食物对人和动物仍有不同程度的毒性。虽然用纯的生氰糖苷（如苦杏仁苷）大剂量哺饲豚鼠一

28、般不产生毒性反应，而且生氰糖苷在人的唾液和胃液中都很稳定，但食用煮熟的利马豆和木薯仍可造成急性氰化物中毒。这一事实说明人的胃肠道中存在某种微生物，可分解生氰糖苷并产生氰氢酸。改变饮食中的某些成分可避免慢性氰化物中毒。氰化物导致的视神经损害通常只见于营养不良人群。如果膳食中有足够多的碘，由氰化物引起的甲状腺肿就不会出现。食物中的含硫化合物可将氰化物转化为硫氰化物，膳食中缺乏硫可导致动物对氰化物去毒能力的下降。而长期食用蛋白质含量低而氰化物含量较高的食物，会加重硫缺乏状况。因此，食用含氰化葡萄糖苷的食物不仅可直接导致氰化物中毒，还可间接造成特征性蛋白质的营养不良症。三、蚕豆病和山黧豆中毒（一）蚕豆

29、病蚕豆病（Favism）是食用蚕豆（Vicia faba）而引起的急性溶血性贫血症。蚕豆病是我国和地中海地区居民特有的食物中毒现象，发病人群中男性多于女性。该病对婴儿和儿童威胁较大。成人很少死于蚕豆病，只有婴儿和儿童才有蚕豆病的死亡报道。蚕豆病的中毒症状包括：面色苍白、身体疲劳、呼吸短促、恶心、腹痛、发热和寒战，严重者会出现肾衰竭。通常在食用蚕豆24h内会出现中毒症状，症状可持续2d以上，并可自发性恢复。由于无法建立舒适的蚕豆病动物模型，因而大大阻碍了蚕豆病的病理学研究。研究发现，蚕豆病患者的血红细胞的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）和还原性谷胱甘肽（GSH）的含量很低。G6PD在葡萄糖代谢

30、生成还原性辅酶（NADPH）中起催化作用，GSH是人体主要的抗氧化物和脱毒素物质。NADPH与氧化性谷胱甘肽（GSSG）反应产生GSH，因此G6PD水平降低导致细胞缺乏GSH。图4-3 蚕豆中的活性物质蚕豆的毒性物质可能是嘧啶衍生物蚕豆双嘧啶（Divicine）和异脲咪（Isouramil），该物质是蚕豆嘧啶葡萄糖苷（Vicine）和蚕豆脲咪葡萄糖苷（Convicine）的苷元。在实验室条件下发现，这些物质的迅速氧化可促进溶液中的GSH向GSSG的非酶性转化。因此有理由认为蚕豆病是由蚕豆嘧啶葡萄糖苷在植物或肠道中经过酶作用产生的这些嘧啶衍生物引起的。但这一假说还需合适的动物和人体实验验证。不过

31、人体红细胞悬液实验发现：蚕豆提取物对蚕豆病患者红细胞的GSH水平有明显影响，而对正常人红细胞的GSH水平则没有这么敏感。（二）山黧豆中毒山黧豆中毒（Lathyrism）是食用山黧豆属的豆类如野豌豆、鹰嘴豆和卡巴豆（Garbanzos）而引起的食物中毒现象。山黧豆中毒有两种表现形式：骨病性山黧豆中毒（Osteolathyrism）和神经性山黧豆中毒（Neorolathyrism）。此病在印度等亚洲国家的贫瘠山区仍有流行。动物食用了山黧豆属的豆类都会引起山黧豆中毒性骨病，其病征为骨头畸形和骨关节脆弱。引起该病的山黧豆毒性物质为-L-谷氨酰丙腈（BAPN，见图4-4）。给小鼠食物中添加BAPN含量达

32、到0.1%0.2%水平时，小鼠的骨骼变性和关节破裂的情况会有所增加。研究表明，BAPH主要抑制组织与骨间的基本蛋白胶原蛋白的交连。胶原蛋白的交连首先由肽链上的赖氨酸残基氧化脱氨基酸残基与相邻肽链上的氨基酸结合，从而形成交连的不溶性胶原。BAPN不可逆地抑制赖氨酰氧化酶的活性，从而抑制了胶原的形成。图4-4 山黧豆中的活性物质神经性山黧豆中毒是由长期（超过3个月）食用山黧豆而引起的神经损伤性疾病，症症为腿麻痹加强、肌肉无力、僵直。此病多见于年轻人，发病经常很突然。最初的研究表明，将山黧豆提取物注射到雏鸡中会引起其抽搐和其他神经损伤症状。在这些早期研究中，从栽培山黧豆中分离出了-N-草酰基-L-a

33、，-二氨基丙酸（ODAP，见图4-4），研究发现，ODAP可使幼鼠、小豚鼠和小狗的神经受损。松鼠猴在接受腹膜注射ODAP时会出现神经受损症状，在猴的小脑中也可测到不同浓度的ODAP。尽管ODAP引起人类神经性山黧豆中毒这一假说还未得到证实，但目前的动物研究资料支持这一假说。ODAP对神经系统产生毒性反应的机制仍不明，然而有证据表明，ODAP可导致神经触突释放的谷氨酸累积。ODAP是谷氨酸的类似物，可竞争性抑制老鼠和猴神经系统触突组织对谷氨酸的吸收，但这是否会导致神经性中毒还需进一步研究。四、外源凝集素和过敏原（一）外源凝集素外源凝集素（Lectins）又称植物性血细胞凝集素（Hemagglu-

34、tinins），是植物合成的一类对红细胞有凝聚作用的糖蛋白。外源凝集素可专一性结合碳水化合物。当外源凝集素结合人肠道上皮细胞的碳水化合物时，可造成消化道对营养成分吸收能力的下降。外源凝集素广泛存在于800多种植物（主要是豆科植物）的种子和荚果中。其中有许多种是人类重要的食物原料，如大豆、菜豆、刀豆、豌豆、小扁豆、蚕豆和花生等。外源凝集素由结合多个糖分子的蛋白质亚基组成，分子量为91000130000u（道尔顿），为天然的红细胞抗原。外源凝集素比较耐热，80数小时不能使之失活，但100温度下1h可破坏其活性。外源凝集素对实验动物有较高的毒性。在小鼠的食物中加入0.5%的黑豆凝集素可引起小鼠生长迟

35、缓。大豆凝集素的毒性相对较小，但以1%的含量喂饲小鼠也可引起其生长迟缓。大豆凝集素的LD50约为50mg/kg体重。蓖麻凝集素（Ricin）的毒性非常高，其LD50（腹腔注射）为0.05mg/kg体重。所以用蓖麻作动物饲料时，必需严格加热，以去除饲料中的蓖麻凝集素。外源凝集素产生毒性的机制尚在争论中。实验动物食用生的大豆脱脂粉会导致其生长迟缓，一半原因应归于其中的外源凝集素。研究表明，外源凝集素摄入后与肠道上皮细胞结合，减少了肠道对营养素的吸收，从而造成动物营养素缺乏和生长迟缓。但去除外源凝集素的生大豆粉脱脂粉，其营养价值只有轻微的提高。生大豆粉除外源凝集素外，同时也含有胰蛋白酶抑制剂，该物质

36、抑制胰腺分泌过量的蛋白酶，阻碍肠道对蛋白质的吸收（见下文）。另外，一些豆类储藏蛋白（如7S菜豆球蛋白）对消化道蛋白酶的敏感性不高，故豆类蛋白及其制成品普遍存在消化率不高的问题，这也是引起动物生长迟缓的原因之一。（二）过敏原“食物过敏”往往被一般消费者表述为对某一特定食物难以解释的不良反应。但从严格意义上讲，“过敏”是指接触（摄取）某种外源物质后所引起的免疫学上的反应，这种外源物质就称为过敏原（Alergen）。由食品成分引致的免疫反应主要是由免疫球蛋白E（Immunoglobin E, IgE）介导的速发过敏反应（immediate hypersensivty）。其过程首先是B淋巴细胞分泌过敏

37、原特异的IgE抗体，敏化的IgE抗体和过敏原在肥大细胞和嗜碱细胞表面交连，使肥大细胞释放组胺等过敏介质，从而产生过敏反应。速发过敏反应的症状往往在摄入过敏原后几分钟内发作，不超过1h。影响的器官主要包括皮肤、嘴唇、呼吸道和胃肠道，甚少影响中枢神经。过敏的主要症状为皮肤出现湿疹和神经性水肿，哮喘，腹痛，呕吐，腹泻，眩晕和头痛等，严重者可能出现关节肿和膀胱发炎，较少有死亡的报道。产生特定的过敏反应与个体的身体特质和特殊人群有关，例如在美国，花生制品无论对成人还是儿童都是主要的过敏食品，而对中国人则不然。一般而言，儿童对食物过敏的种类和程度都要远比成人强。从理论上讲，食品中的任何一种蛋白质都可使特殊

38、人群的免疫系统产生IgE抗体，从而产生过敏反应。但实际上仅有较少的几类食品成分是过敏原，这些食品包括牛奶、鸡蛋、虾和海洋鱼类等动物性食品，以及花生、大豆、菜豆和马铃薯等植物性食品（见表4-3）。表4-3 食品中的过敏原食 品过 敏 原食 品过 敏 原牛 奶鸡 蛋小 麦水 稻荞 麦-乳球蛋白，-乳清蛋白卵粘蛋白，卵清蛋白清蛋白，球蛋白谷蛋白组分，清蛋白（15000u）胰蛋白酶抑制剂花 生大 豆菜 豆马铃薯伴花生球蛋白Kunitz抑制剂，-伴大豆球蛋白清蛋白（18000u）蛋白（1600030000u）过敏原大多是分子量较小的蛋白质，它们的分子量为1000070000u（道尔顿）左右。植物性食品的

39、过敏原往往是谷物和豆类种子中的所谓“清蛋白”（albumin），许多过敏原仍未能从种子中纯化和鉴定出来，例如花生的过敏原。五、消化酶抑制剂许多植物的种子和荚果中存在动物消化酶的抑制剂，如胰蛋白酶抑制剂（Trypsin inhibitor），胰凝乳蛋白酶抑制剂（Chrymotrypsin inhibitor）和-淀粉酶抑制剂（-Amylase inhibitor）。这类物质实质上是植物为繁衍后代，防止动物啃食的防御性物质。豆类和谷类是含有消化酶抑制剂最多的食物，其他如土豆、茄子、洋葱等也含有此类物质。（一）消化酶抑制剂的分布目前，已从多种豆类（大豆、菜豆和花生等）及蔬菜种子中纯化出各种胰蛋白酶及

40、胰凝乳蛋白酶的抑制剂。多数豆类种子的蛋白酶抑制剂约占其蛋白总量的8%10%，占可溶性蛋白量的15%25%。胰蛋白酶抑制剂根据氨基酸序列同源性分为Kunitz及Bowman-Birk抑制剂（KTI与BBTI）两类，其中，BBTI也同时是胰凝乳蛋白酶抑制剂。Kunitz抑制剂分子量约2000025000u；BBTI分子量较小，约600010000u。大豆和菜豆的胰蛋白酶抑制剂和胰凝乳蛋白酶抑制剂活性分别为0.154.6U/mg和0.40.8U/mg。BBTI蛋白酶抑制剂具有较强的耐热酸能力。大豆和菜豆在80干热处理24h，其胰蛋白酶抑制活性几乎没有任何降低。100干热处理24h仍有70%90%的残

41、留活性，150湿热处理仍有7.6%的残留活性，加热不能彻底钝化豆类蛋白的蛋白酶抑制活性。由于许多胰蛋白酶抑制剂具有很强的耐热性，因此，经热处理的植物蛋白制成品，特别是含植物蛋白配方的婴儿食品也存在安全性问题。采用pH溶液（50mmol/L醋酸）提取，丙酮分级沉淀和DEAE-Sephrose柱层析的方法，纯化了花生胰蛋白酶抑制剂（PTI）。研究表明，花生胰蛋白酶抑制剂的分子量为50008000u。根据花生胰蛋白酶抑制剂的分子量和氨基酸组成，将其归属于Bowman-Birk胰蛋白酶抑制剂（BBTI）。花生胰蛋白酶抑制剂比大豆BBTI的分子量更小，耐热耐酸能力更强。-淀粉酶抑制剂主要存在大麦、小麦、

42、琼、高梁等禾本科作物的种子中，是一种耐热的小分子量蛋白质，分子量约140006000u。-淀粉酶抑制剂可抑制动物（包括人）对淀粉的吸收利用。绝大多数豆类种子同时也含有-淀粉酶抑制剂。豆类种子的-淀粉酶抑制剂大多含有糖基配体，含量由7.514.5%不等，一般含有34个亚基。近年来发现抑制剂有双功能现象，一些豆科种子的胰蛋白酶抑制剂也被发现是-淀粉酶的抑制剂；而在一些豆类种子中发现的-淀粉酶抑制剂也具有过敏原性，而且与血凝集素有很强的同源性，说明这类营养限制因子具有共同的结构特征。（二）消化酶抑制剂的毒性豆类中的胰蛋白酶抑制剂和-淀粉酶抑制剂是营养限制因子。用含有胰蛋白酶抑制剂的生大豆脱脂粉饲喂实

43、验动物可造成其明显的生长停滞。给小鼠及其他动物饲喂具胰蛋白酶抑制活性的植物蛋白可明显抑制其生长，并导致胰腺肥大、增生及胰腺瘤的发生。大豆蛋白中高水平的某些必需氨基酸可同胰酶伴随的高分泌结合反应，从而可能造成生大豆的营养吸收不良的结果。在生大豆中选择去除胰蛋白酶抑制剂，可使胰腺肥大率减低4%。含有残留耐热胰蛋白酶抑制剂的大豆食品亦可引致小鼠胰腺肥大。另外，在供应的生大豆餐的某些氨基酸中去处生长抑制物后，不会造成胰腺肥大的结果。因此，以上结果显示，在饮食中含有大量导致胰腺分泌过度的蛋白质，会造成氨基酸的缺乏并伴随生长抑制。六、生物碱糖苷（一）龙葵碱糖苷生物碱是一种含氮的有机化合物，在植物中至少有1

44、20多个属的植物含有生物碱。已知的生物碱有2000种以上。存在于食用植物中的主要是龙葵碱（Solanine）、秋水仙碱（Colchocine）及吡咯烷生物碱。龙葵碱是一类胆甾烷类生物碱，是由葡萄糖残基和茄啶（Solanidine）组成的生物碱苷（见图4-5），广泛存在于马铃薯、西红柿及茄子等茄科植物中。图4-5 胆甾烷类生物碱的结构龙葵碱糖苷有较强的毒性，主要通过抑制胆碱酯酶的活性引起中毒反应。胆碱酯酶是水解乙酰胆碱为乙酸盐和胆碱的酶。乙酰胆碱存在于触突的末端囊泡中，是重要的神经传递物质。许多植物成分可抑制胆碱酯酶的活性。除龙葵碱外，最著名的生物碱是毒扁豆碱（Physostigmine），该物

45、质来源于西非的一种不可食用的豆类卡里巴豆。目前主要的杀虫剂氨基甲酸酯就是根据毒扁豆碱的结构合成的。马铃薯的龙葵碱糖苷含量随品种和季节的不同而有所不同，含量一般为20100mg/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糖苷含量，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500700mg/kg。而一般人只要口服200mg以上的龙葵碱即可引起中毒、严重中毒和死亡。食用了发芽和绿色的马铃薯可引起中毒，其病症为胃痛加剧，恶心和呕吐，呼吸困难、急促，伴

46、随全身虚弱和衰竭，可导致死亡。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。虽然绿色马铃薯中毒和急性龙葵碱糖苷中毒的症状非常相似，从而确认龙葵碱糖苷是致病因子，但是绿色马铃薯所含龙葵碱糖苷的量并不足以产生中毒症状。在两例马铃薯中毒的病例中测得绿色马铃薯的总生物碱糖苷含量约420mg/kg，如果假定生物碱糖苷的50%是龙葵碱糖苷，病人将需要食用相当于1kg的绿色马铃薯（约含200mg龙葵碱）才能出现中毒症状。动物实验表明，龙葵碱糖苷具有较低的口服毒性，对绵羊

47、、老鼠和小鼠的LD50分别为500mg/kg体重、600mg/kg体重和超过糖苷1000mg/kg体重。因此，可以肯定龙葵碱糖苷并不是引起绿色马铃薯中毒的唯一原因，它可能同其他微量的马铃薯成分共同起作用。龙葵碱糖苷和马铃薯其他成分的毒理学原理需要进一步进行研究。图4-6 吡咯烷生物碱的结构（二）吡咯烷生物碱吡咯烷生物碱（见图4-6）是存在于多种植物中的一类结构相似的物质。这些植物包括许多可食用的植物（如千里光属，猪尿豆属，天芥菜属）。许多含吡咯烷生物碱的植物也被用作草药和药用茶，例如日本居民常饮的雏菊茶中就富含吡咯烷生物碱。目前，从各种植物中分离出的吡咯烷生物碱有100多种。研究发现许多种吡咯

48、烷生物碱是致癌物。以含0.5%长荚千里光（Senecio longilobus）提取物的食物喂饲小鼠，结果存活下来的47只小鼠中17只患上肿瘤。在另一实验中，将吡咯烷生物碱以25mg/kg胃内给予小鼠，处理组的小鼠癌诱导发生率为25%。给小鼠每周皮下注射7.8mg/kg的毛足菊素（Lasiocarpine）1年，也可诱导出皮肤、骨、肝和其他组织的恶性肿瘤。目前吡咯烷生物碱对人类的致癌性仍不清楚。吡咯烷生物碱的致癌性和诱变性取决于其形成最终致癌物的形式。吡咯烷核中的双键是其致癌活性所必需的，该位置是形成致癌的环氧化物的关键。除环氧化物可发生亲核反应外，在双键位置上产生脱氢反应生成的吡咯环同样也可发生亲核反应，从而造成遗传物质DNA的损伤和癌的发生。七、血管活性胺许多动植物来源的食品中含有各种生物活性胺。肉和鱼类制品败坏后产生