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1、真菌毒素与食品安全 Mycotoxins and Food Safety主讲：叶华智 教授 四川农业大学,一、真菌毒素是影响食品安全的重要因素,随着人民生活水平的提高，对食品也提出了更高要求，不仅要求有高质量，还要求安全的食品。影响食品安全性的因素有：农药和兽药的残留（Residues of pesticides and veterinary drugs）；食品添加剂（Food additives）；自然出现的有毒物质（Naturally occurring toxicants,ex.Mycotoxins）；人为造成的污染物（Human-derived contaminants）。真菌毒素对农
2、产品及制成品和饲料的污染是影响食品安全性的重要因素，已成为对人畜健康的潜在威胁。世界卫生组织把黄曲霉毒素作为第一大致癌因素。,二、真菌毒素的概念及中毒途径和类型,1、概念：真菌毒素（Mycotoxins）：是由真菌产生，对人和动物有毒的次生代谢产物。真菌毒素中毒症（Mycotoxicosis）：由真菌毒素引起人和动物的疾病，称为真菌中毒症。2、真菌毒素引起中毒的途径直接摄入：食用了产毒素真菌(Toxigenic fungi)污染的霉变食品而引起的中毒。间接摄入：动物食用含有毒素的饲料，其产品（肉、奶等）中含有毒素，人食后引起的中毒。,3、中毒症的类型：根据毒素进入体内引起中毒症的快慢分为二种类
3、型急性中毒：毒素进入体内，在短期内即出现中毒症状，甚至死亡。慢性中毒：毒素进入体内，短期内不显症状，引起内脏机能和生理过程受损的慢性病理反应。如致癌（Carcinogenicity）、致畸（Tetogenicity）和致突变（Mutagenicity）。,三、产毒素的真菌种类及毒素种类,产生真菌毒素的真菌种类主要有下列几类真菌1、曲霉菌属（Aspergillus）的产毒素真菌及毒素种类 曲霉菌属按照1965，Paper和Fennell曲霉属分类标准共分为18个种群，132个种和18个变种，有下列曲霉菌产毒素：（1）黄曲霉（A.flauvs）：黄曲霉毒素（Aflatoxin）、Aflatrem、
4、杂色曲霉素(Sterigmatocystin)（2）棒曲霉（A.clavatus）：展青霉素（Patulin）、松胞菌素E、Tryptoquivalene（3）谢瓦曲霉（A.chevalieri）：黄西林（Xanthocillin）（4）烟曲霉（A.fumigatus）：烟曲霉（Fumagilin）、烟曲霉酸（Helvolic acid）、Verruculogen、Viriditoxin,（5）赭曲霉（A.ochraceus）：赭曲霉素（ochratoxin）、青霉酸（Penicillic acid）、绿僵菌素(Destruxin B)（6）黑曲霉（A.niger）：畸形素（Malformin
5、）（7）白曲霉（A.candidus）：三苯素（Terphenyllin）、黄子囊素（Xanthoascin）（8）寄生曲霉（A.parasiticus）：黄曲霉毒素（Aflatoxin）（9）米曲霉（A.oryzae）：黄曲霉毒素（Aflatoxin）（10）杂色曲霉（A.versicdor）：杂色曲霉素（Sterigmatocystin）、Cyclopiazonic acid（11）构巢曲霉（A.nidulans）：黄西林X（Xanthocillin-X）杂色曲霉素（12）溜黄霉（A.tamarii）：黄曲霉毒素（Aflatoxin）（13）土曲霉(A.terreus)：橘青霉素(Citr
6、inin)、黄橘青霉素（14）肉色曲霉(A.carneus)：橘青霉素、黄橘青霉素（15）焦曲霉(A.ustus)：Austalnide、Austocystin、Brevianamid,本属真菌在自然界分布极广，一些种被广泛利用于制造发酵食品、酶制剂、有机酸等，有重要经济价值。但很多曲霉菌引起农产品、食品和饲料发霉变质，共有15种曲霉菌产生24种毒素。以黄曲霉菌最为普遍，且所产毒素毒性最大，具强烈的致癌性。这类真菌污染的粮食和食品种类多。黄曲霉菌及其毒素污染最重的是：玉米、花生及其制品、棉籽和油。其次是稻米、小麦、大麦、高梁、豆类，此外还有酱制品、乳制品、肉类、干果、鱼虾等。,2、镰刀菌属（F
7、usarium）产毒素真菌及毒素种类 按照C.Booth的镰刀菌属分类（1971），划分为12个组，44个种和7个变种。能产生毒素的镰刀菌和毒素种类如下：（1）禾谷镰刀菌（F.graminearum）玉米赤霉烯酮（Zearalenone）及其衍生物、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenonol）、乙酰脱氧雪腐镰菌烯醇（Acetyldeoxynivalenol）。（2）黄色镰刀菌（F.culmorum）：二醋酸蔗草镰刀菌烯醇（Diacetoxyscirpenol）、新茄病镰刀菌烯醇（Neosolaniol）T-2毒素 丁烯酸内酯（Butenoide）玉米赤霉烯酮（ZEN）接骨木镰菌素,（
8、3）串珠镰刀菌（F.moniliforme）=F.verticillioides 串珠镰刀菌素（moniliformin）伏马毒素（fumonisin）（4）燕麦镰刀菌（F.avenaceum）：二醋酸蔗草镰刀菌烯醇 新茄病镰刀菌烯醇 玉米赤霉烯酮 T-2毒素 接骨木镰菌素（5）半裸镰刀菌（F.semitectum）：T-2毒素 丁烯酸内酯（6）拟技孢镰刀菌（F.sporotrichioides）：玉米赤霉烯酮 拟技孢镰刀菌素（Sporofusarin）T-2毒素、二醋酸蔗草镰刀菌烯醇 丁烯酸内酯、新茄病镰刀菌烯醇。,（7）三线镰刀菌（F.tricincictum）：玉米赤霉烯酮 拟技孢镰刀菌
9、素（sporofusarin）T-2毒素 二醋酸蔗草镰刀菌烯醇 丁烯酸内酯（8）梨孢镰刀菌（F.poae）：梨孢镰刀菌素（Poaefusarin）单端孢烯族化合物（Trichothecenes,如T-2、HT-2乙酰 T-2和新茄病镰刀菌烯醇）；（9）单隔镰刀菌（F.dimerum）：镰刀菌烯酮-X（Fusarenon-x）雪腐镰刀菌烯醇（Nivalend）（10）雪腐镰刀菌（F.nivale）镰刀菌烯酮-X（Fusarenon-x）雪腐镰刀菌烯醇(Nivalend),二乙酰雪腐镰刀菌烯醇 丁烯酸内酯（11）茄病镰刀菌（F.solani）：T-2毒素 新茄病镰刀菌烯醇（Neosolaniol）
10、丁烯酸内酯 二醋酸蔗草镰刀菌烯醇(Diacetoxyscirpenol)NT-1 NT-2 接骨木镰菌素（12）砖红镰菌刀（F.lateritium）：玉米赤霉烯酮和5种单端孢霉烯族化合物（13）水生镰刀菌（F.aquaeductuum）：镰刀菌烯酮-X（Fusarenon-X）（14）尖孢镰刀菌（F.oxysporum）：二乙酰雪腐镰刀菌烯醇 镰刀菌烯酮-X 丁烯酸内酯 二醋酸蔗草镰刀菌烯醇 T-2毒素 玉米赤霉烯酮 接骨木镰菌素,（15）本色镰刀菌(F.concolor)：玉米赤霉烯酮 乙酸蔗草镰刀菌烯醇（16）木贼镰刀菌(F.equiseti)：丁烯酸内酯 T-2毒素 二乙酰雪腐镰刀菌烯
11、醇 乙酸蔗草镰刀菌烯醇 玉米赤霉烯酮 接骨木镰菌素 本属真菌分布甚广，且多为腐生，但有不少种是重要的植物病原菌，也有少数是人和动物的条件致病菌。其中有16种镰刀菌产生18种毒素。这些产毒素镰刀菌种类除茄病镰刀菌外，主要寄生于麦类、玉米及其它禾谷类作物，引起穗腐和粒腐，除产量损失外，并产生真菌毒素。,3、青霉属（Penicillium）的产毒素真菌及其毒素 按照Raper and Thom的青霉属手册该属分为4个组，41个系，137个种和4个变种，产生真菌毒素的种和毒素如下：（1）纠缠青霉（P.implicatum）：橘青霉素（Citrinin）（2）黄绿青霉（P.citreo-viride）：
12、黄绿青霉素（Citrcoviridin）（3）赭鲑色青霉（P.ochrosalmoneum）：黄绿青霉素（Citrcoviridin）（4）桔青霉（P.citrinum）：橘青霉素（Citrinin）（5）草酸青霉（P.oxalicum）：展青霉素（Patulin）青霉酸（Penicillic acid）裸麦酸D（Secalonic acid）,（6）娄地青霉（P.roqueforti）：娄地青霉毒素(PR toxin)娄地青霉素(Roquefortine)异烟捧曲霉素(Isofumigaclavine A)（7）点青霉（P.notatum）：黄西林(Xanthocillin)（8）蕈青霉（P
13、.paxilli）：蕈青霉素(Paxilline)（9）赭青霉（P.ochraceum）：青霉酸(Penicillic acid)（10）肉黄青霉（P.carneo-lutescens）：霉酚酸(Mycophenolic acid)球二孢菌素(Botryodiploidin)（11）鲜绿青霉（P.viridicatum）：黄梅精(Xanthomegnin)鲜绿青霉毒素(Viridicatum toxin)柴梅连(Viomellein)Rubrosulphin Viopurpurin（12）橄榄绿青霉（P.olivinoviride）：青霉酸(Penicillic acid),（13）园弧青霉（
14、P.cyclopium）：青霉酸（Penicillic acid）园弧偶氮酸（Cyclopiazonic acid）（14）扩展青霉（P.oxpansum）：展青霉素（Patulin）弯孢霉素（Curvularin）（15）软毛青霉（P.puberulum）：黄曲霉素B1（Aflatoxin B1）展青霉素（16）荨麻青霉（P.urticae）：展青霉素（Patulin）（17）棒形青霉（P.claviforme）：展青霉素（Patulin）（18）沃特曼青霉（P.wortmanni）：皱褶青霉素(Rogulosin)（19）岛青霉（P.islandicum）：黄天精（Luteoskyrin）
15、、环氯素（Cyclochlorotin)、红表精（Erythro-skyrin）、毒性生物碱（Toxic alkaloids）、岛青霉毒素(Islanditoxin),（20）红色青霉（P.rubrum）：红色青霉毒素（Rubratoxin）（21）产紫青霉（P.purpurogenum）：红色青霉毒素（Rubratoxin）（22）皱褶青霉（P.rugulosum）：杂色曲霉素(Sterigmatocystin)皱褶青霉素（Rogulosin）（23）变幻青霉(P.variabile)：皱褶青霉素（Rogulosin）（24）缓生青霉（P.tardum）：皱褶青霉素（Rugulosin）山扁
16、豆酸（Endocrocin）（25）棕褐青霉(P.brunneum)：皱褶青霉素（Rugulosin）（26）疣孢青(P.verruculosum)：疣孢青霉原（Verruculogen）(27)皮落青霉(P.crustosum)：Penitren(28)多毛青霉(P.hirsutum)：橘青霉素（Citrinin）,本属真菌，种类多，分布极广泛。一些青霉菌在工业上有很大经济价值，但许多是有害菌，引起粮食、食品、饲料、水果和工业产品霉变，共有28种青霉菌产生34种毒素，尤以米上最多，其次是谷类及制成品，如饼，酱团和饲料。,3、其它产毒素真菌 除上述三属产真菌毒素的真菌外，还有其它一些真菌产真菌
17、毒素。重要的有麦角菌（Claviceps purpurea）产麦角毒碱，稻曲病菌产一种生物碱C9H6O7;绿色木霉(Trichoderma viride)产木霉菌素和暴霉毒素;交鏈孢(Alternaria alternata)产鏈格孢酸和鏈格孢菌醇；葡萄穗状霉（Stachybotrys sp.）产黑葡萄状穗霉毒素（Satratoxin C.F.H）。此外还有漆斑霉菌（Myrothecium.）、长蠕孢霉（Helmenthosporium sp.），球毛壳菌（Chaetomium globosum）、丝核菌（Rhizoctonia sp.）、节卵斑霉（Ospara sp.）、头孢霉（Cephal
18、osporium sp.）、交鏈孢（Alternaria sp.）产胶霉毒素；粉红单端孢霉（Trichothecium roseum）、黑附球霉（Epicocum nigrum）和芽技霉（Cladosporium sp.）。白色念珠球菌（白色假丝酵母），产生的念珠菌毒素及糖蛋白有致癌性。,四、主要真菌毒素的化学成分及其物理特性,根据目前的研究，绝大多数真菌毒素的分子量均很小，结构简单，对热稳定（一般蒸煮、烤都不被破坏），在酸性或中性条件下稳定，而在碱性条件下，易被破坏。例如黄曲霉素有17种衍生物，主要有6种，分子式C17H12-14O6-8，分子量为312-346，熔点190-300oC，加热
19、到280oC以上才被破坏，在强碱溶液中被分解。玉米赤霉烯酮，分子式C18H22O5，分子量318，熔点164-165oC，病菌毒素经蒸、烘、烤和发酵不被破坏，毒素在石灰水中处理后被破坏。,根据毒素的化学结构，可分为下列几大类：1、香豆素（Coumarin）：例如黄曲霉素 2、酚大环内酯（Phenolic macrolide）：玉米赤霉烯酮 3、单端孢霉烯族化合物：T-2毒素、雪腐镰刀菌烯醇 4、蒽醌（Anthra quinon）：皱褶青霉素、黄天精 5、环氯肽（Cyclopeptide）：岛青霉毒素 6、吡喃酮和吡喃：黄绿青霉毒素、桔青霉素 7、nonadride：红色青霉毒素B 8、生物碱（
20、Alkaloid）：麦角酸衍生物、捧麦角生物碱 9、丁烯酸内酯（Butenoide）：捧曲霉素、展青霉素 10、哌嗪（Piperazine）：葚孢霉素,曲霉属真菌产生的毒素主要是香豆素类和丁烯酸内酯化合物以前者最多。镰刀菌属真菌的毒素主要是酚大环内酯和单端霉烯族化合物，以后者最多。青霉属真菌产生的毒素种类及化学组成最多，主要是蒽醌、丁烯酸内酯、环氯肽、吡喃酮及吡喃结构的化合物。五、真菌毒素的致病作用 真菌毒素的致病作用，是用动物如鼠类，甚至用接近人的灵长类动物猴作急性和慢性毒性试验。试验结果表明，一种毒素能引起多种器官组织的中毒病变，但每种毒素有主要的损害器官和病变作用。现概括如下：,1、损害
21、肝脏：引起肝细胞变性、坏死或肝硬化和癌变，如黄曲霉毒素，赭曲霉毒素、岛青霉毒素等。2、损害肾脏：引起肾小管病变，造成肾小球损害，产生急性或慢性肾脏病。如鲜绿青霉毒素，赭曲霉毒素。3、损害神经系统：引起中枢神经系统损害，造成功能障碍，痉挛和震颤等，如展青霉毒素，麦芽米曲霉毒素等。4、损害造血组织：引起骨髓造血组织的坏死或造血机能障碍和内脏器官出血，出现白细胞缺乏症。如T-2毒素，雪腐镰刀菌烯醇，拟枝孢镰刀菌素是食物中毒性白细胞缺乏症的病因。,5、损害生殖系统：引起雌性激素综合症，如母畜子宫肥大、外阴肥大等造成流产、早产、畸胎。公畜乳腺膨大等雌性效性，如玉米赤霉烯酮 ZEN，又称雌性毒素。6、损害
22、消化系统：引起消化道粘膜出血或溃疡以及腹泻等症状。主要是单端孢霉烯族化物毒素引起，如T-2毒素，D0N又称致吐毒素。7、其它损害：如抑制免疫机能、影响呼吸道系统引起呼吸障碍和引起过敏皮炎等。,六、几种重要真菌毒素,1、黄曲霉素（Aflatoxin）WHO 把黄曲霉素列为第一类致癌物质。毒性很强，是氰化钾的10倍，砒霜的68倍。由黄曲霉、米曲霉、寄生曲霉、溜黄曲霉等产生。主要有B1、B2、G1、G2、M等成份，以B1毒性最强。在玉米、花生、坚果、棉籽及其制成品中含量最多。牛奶和发酵豆制品中也有检出。主要引起肝癌，还可诱发骨癌、肾癌、直肠癌、乳腺癌、卵巢癌。美国FDA规定在食品中最大允许量是20p
23、pm，牛奶及其制成品中最高允许量低于0.2ppm。,2、伏马毒素（Fumonisin）,既是真菌毒素，也是植物致病毒素（Phytotoxin）。由引起玉米和谷物穗腐、粒腐的串珠镰刀菌（F.moniliforme=F.verticillioides拟轮生镰刀菌）产生。伏马毒素衍生物有28种，分为4组，、以B组最丰富，其中以B1为主，毒性最强。该毒素主要出现在玉米及其制成品中，大米中出现少。对多种脊椎动物都有毒性，如影响马的神经系统引起马的发狂病，和损害动物的肝、肾、肺以及可能致癌，如猪的肺水肿。在中国、南非和意大利有报导，该毒素和人的食道癌有关。它的植物致病毒素作用是抑制玉米胚根和愈伤组织生长，
24、是玉米萎蔫的一种致害因子。,3、致呕毒素(Deoxynivalenol，D0N，脱氧雪腐镰刀菌烯酵),脱氧雪腐镰刀菌烯醇居属于单端霉烯族化合物。该毒素由禾谷镰刀菌(F.graminiaum)等多种镰刀菌产生。在玉米、小麦中产毒素高。该毒素对人和动物有很强的慢性和急性毒性，引起人的胃肠疾病，急性中毒症表现为呕吐、复泻、头疼、头晕及中枢神经系统紊乱等症状。美国FDA要求在人的食品中允许剂量是1ppm。,4、雌性毒素（Zearalenone，ZEN 玉米赤霉烯酮）,首先从玉米赤霉病病粒中分离到此毒素。禾谷镰刀菌等十余种镰刀菌均产生此种毒素。主要汚染玉米、小麦等谷物作物。该毒素属于单端霉烯族化合物，主
25、要作用于生殖系统，具有雌性激素作用，姓媷期动物（包括人）食用含此毒素的食物可引起流产、死胎和畸胎，还可引起神经系统的中毒症，如恶心、发冷、头疼等中毒症。,5、橘青霉素（Citrinin）,首先从橘青霉Penicillium citrnium分离到该毒素。现发现有12种以上的青霉菌和几种曲霉菌能产生这种毒素。是一种作用于肾器官的毒素，橘青霉素能与赭曲霉素A协同作用RNA合成。在玉米、大米、燕麦、黑麦、大麦以及变色的食品中。曾经发生在日本的黄变米中毒事件，就是此毒素引起。,6、赭曲霉毒素（Ochratoxin）,由多种生长在霉变粮食（玉米、小麦、大米、燕麦等）、花生、蔬菜、水果和饲料上的青霉属和曲
26、霉属的一些种产生的毒素。包括赭曲霉毒素A、B、C三种类型，其中以赭曲霉毒素A的毒性最强。主要作用于肾和肝，引起肾、肝肿大病变，也可能引起癌变、致畸、致突变以及抑制免疫系统。还可和橘青霉毒素协同作用，促进肝、肾肿瘤细胞的蛋白质合成。猪、鸡食用含此毒素的饲料后，在肉中可检测到毒素。欧盟规定在谷物中每公斤、不淂超5微克，在谷物制品中3微克、在干果中10微克。,七、影响真菌产毒素的因素 真菌的产毒素是由基因所控制，其产毒素能力受下列一些因素影响：1、真菌种类及菌株对产毒素的影响：一种毒素可由不同种类的真菌产生。如赭曲霉毒素可由赭曲霉菌和鲜绿青霉菌产生。同一种产毒素真菌，菌株间产毒的差异很大，如产黄曲霉
27、毒素的黄曲霉菌不是所有菌株都产毒，据Matles报导，自然界中的野生菌株只有10%能产毒素。又据报导，近年来产黄曲霉毒素的菌株比例在升高，可高达60-90%。禾谷镰刀菌菌株间产毒素的能力也存在很大差异，对原四川11个代表菌株产生二种毒素量的研究结果如表一。,表1 11个菌株产ZEN和DON真菌毒素的比较Table 1 Comparison of ZEN and DON mycotoxin production of 11 strains,2、基物类型影响产毒素：如黄曲霉菌在花生、玉米、坚果等种子上产毒素能力最大，但在黄豆种子上则产生毒素少。伏马毒素在玉米上产毒素多，大米上产毒素低。3、环境条件
28、影响产毒素：环境影响产毒菌的生长，也影响产毒量。影响因素有温度、湿度、CO2、O2等。一般说来，温度和湿度低可减少毒素，CO2从0.03%到100%，随CO2增加，毒素含量降低。氧从5%降到1%可使毒素明显降低。在温暖潮湿地区，花生仁被黄曲霉污染严重，而且产毒菌株的比例高。又如产玉米赤霉烯酮毒素的禾谷镰刀菌，在变温条件下25oC培养二周，再在12oC下培养8周产毒量最大。一般环境湿度大，基物水份含量高，产毒量高。,4、污染和危害程度影响毒素量：产毒菌污染和危害程度及霉变程度愈高，农产品和食品中的毒素含量愈高。表2 镰刀菌毒素*含量与小麦籽粒受害程度的关系 Table 2 The relatio
29、nship between kernel toxin content and kernel disease severity,八、一些真菌毒素在粮食、食品和饲料中的允许标准1、黄曲霉毒素的允许含量：国际上黄曲霉素B1的最高允许量范围为5-30微克/公斤。各国的允许标准如下：表3 中国允许的黄曲霉毒素量,表4 世界一些国家的黄曲霉毒素允许量（微克/公斤）,2、镰刀菌毒素的允许含量标准 世界卫生组织把镰刀菌毒素作为第二类重要毒素。目前我国和世界很多国家尚未制定出允许标准。仅美国FDA（Food and Drug Administration）提出了安全范围。在玉米为原料的食品中低于2-4PPM、饲
30、料中1-50PPM，而1990，美国对玉米带玉米的毒素含量测定，在1-10%的玉米中，镰刀菌毒素含量在5PPM或更高。,九、如何预防粮食、食品中毒素的污染和引起的中毒,1、采用综合措施，控制田间产毒素真菌的危害，把田间危害减小到最低程度。2、在粮食、食品和饲料的加工和贮藏过程中要注意环境和卫生条件的控制，减少霉变。特别要控制好温、湿度。3、淘除霉变粮食，选用无霉变的原料加工农产品、食品和饲料。4、不要食用霉变的粮食和食品。5、中毒后一般难于诊断也没有特殊解毒药物，只能采用间接方法治疗。,十 真菌毒素的检测方法,1.生物检测法 A.植物检测法 B.动物试验2.色谱法：簿层层析法、液相色谱检测法3.酶联免疫检测法4.分子检测法 程序：供试菌的菌体培养 菌体的收集 DNA提取 用特异引物进行PCR扩增 扩增产物的电泳分析 观察扩增产物的片段大小，是否有特征性片段。玉米串珠镰孢霉产佛马毒素基因(Fum1)的PCR检测,M 1 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34,参考文献（从略）,谢 谢,
