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黄曲霉素的防除措施

发布日期:2018/10/31 11:00:33

背景及概述[1][2]

黄曲霉素( aflatoxins,AF) 是粮食食品霉变过程中主要由黄曲霉菌和寄生曲霉菌代谢生成的剧毒次生代谢产物。摄入黄曲霉素污染的食物对人类和动物健康造成强烈潜在危害。近年来,黄曲霉素对人类健康的影响备受社会关注,已成为环境毒理学领域研究的热点课题之一。目前已分离鉴定出AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1、AFM2、AFP1、AFQ1和AFH1等17 种该类毒素。

迄今为止,该类毒素在全球范围广泛检出,存在于粮食、饲料、干果、调味剂、油料作物种子、奶制品以及酒类等多种介质中。在我国,玉米是黄曲霉素污染最为严重的粮食品种之一,污染率高达70.27%,污染含量最高为1 098.36 μg /kg。此外,花生作为我国少数在国际上具有明显竞争优势的农产品受黄曲霉素的污染也非常严重,检出率为24.24%,最高含量为437.09 μg /kg,成为我国花生出口的重要限制因素。

黄曲霉素毒性极强,是天然存在的强致癌物质。其中AFB1毒性最强,约为氰化钾的10 倍、砒霜的68 倍,具有致癌、致畸、致突变的“三致”作用,能够引起人畜急性中毒死亡。人畜误食该类毒素能够引起内脏出血性坏死,慢性中毒可导致癌症发生。黄曲霉素对人畜健康的强烈危害性已经引起各国科学家和决策层的关注。

早在1973 年联合国粮农组织和世界卫生组织( WHO) 在日内瓦召开的联席会议上,就将黄曲霉素同T-2毒素一样定为天然存在的最危险的食品污染源。世界各国也分别制定了有关标准。美国食物药品管理局( FDA) 规定食品和奶牛饲料中黄曲霉素总量标准为15.00 μg /kg,我国自1981 年起也制定了粮食和发酵食品中AFB1、AFM1的限量标准,并于2005 年重新发布《食品中真菌毒素限量》标准代替原有的标准。但由于缺乏全面监测数据,新发布的标准中未对旧版规定的AFB1限量水平进行修改,而国内也一直未颁布食品中黄曲霉素总量标准。

毒理学[1]

黄曲霉素具有极强的毒性和致癌、致畸、致突变性。黄曲霉素进入生物体内,在机体代谢酶的作用下代谢产生毒性。研究P450 同工酶对AFB1的代谢作用,发现CYP1A2、CYP2A1、CYP3A 和CYP2C 基因均能催化激活AFB1,其中CYP3A 亚家族基因的作用尤为重要。黄曲霉素的毒理学效应包括阻止凝血因子、蛋白、酶的合成,抑制葡萄糖、脂肪酸的合成,引起免疫抑制,肝脂肪退化等。

有研究表明,黄曲霉素暴露能够引起人和动物多个系统的毒性效应,包括消化系统毒性、肝脏毒性、血液毒性、免疫毒性、生殖和发育毒性等。黄曲霉素中毒可引起动物贫血、黄疸、胃肠紊乱以及生殖能力下降等。人体暴露黄曲霉素的临床症状表现为发热、呕吐、腹痛和食欲下降等,严重时可导致肝脾肿大、肝区疼痛、皮肤黏膜黄染、腹水、下肢水肿、肝功能异常、心脏扩大和肺水肿,甚至引起痉挛、昏迷和死亡等症状。

黄曲霉素对生物大分子的影响黄曲霉素进入机体后,在细胞中能够抑制DNA、RNA 和蛋白质的合成,影响糖类和脂类代谢。Swenson 等研究表明,黄曲霉素在动物体内能够与DNA、核糖体RNA 及蛋白质结合形成加合物。一些动物摄入AFB1后,肝糖元生成受抑制,葡萄糖转运进入肝细胞减少,导致机体肝糖水平下降、血糖水平升高; 此外,AFB1还能够影响脂类合成、运输以及吸收和降解。

1.黄曲霉素的“三致”作用

1)致癌、致突变性。黄曲霉素被世界卫生组织列为已知最强致癌物质,慢性暴露黄曲霉素可引发动物肝脏、胃和肾脏等各器官的损伤和癌变,且黄曲霉素的致癌作用与致突变作用密切相关。黄曲霉素在机体内能与DNA 分子结合引发癌症。以AFB1为例,黄曲霉素在致机体癌变过程中的代谢方式如图所示

2)致畸性。黄曲霉素抑制蛋白质的合成,影响机体原始细胞的发育和胎儿的分化。冯建蕾研究表明,黄曲霉素通过与DNA 分子结合,抑制DNA 的甲基化,从而改变基因的表达和细胞分化。

2. 黄曲霉素的多系统毒性

1)对消化系统的影响。黄曲霉素暴露可刺激家禽胃肠道前段的腺胃和肌胃发生炎症。用提纯的AFB1饲喂火鸡,火鸡出现拉血痢症状,解剖发现火鸡小肠黏膜有出血点。

2)肝脏毒性。肝脏是动物体内、外源性物质代谢的主要场所,是物质的蓄积和解毒器官。已有研究表明,肝脏也是黄曲霉素在动物体内的重要靶器官。暴露黄曲霉素能够引起动物肝损伤以及肝癌。

3)血液毒性。生物体经口途径摄入黄曲霉素后,影响机体造血功能及血液成分变化。暴露黄曲霉素后肉鸡血清总蛋白、白蛋白和球蛋白水平均显著下降。

4)免疫毒性。黄曲霉素暴露能够引起机体免疫损伤,降低体液和细胞免疫力。给鸡饲喂0.3 mg /kgAFB1,结果出现细胞免疫抑制,白蛋白和球蛋白水平下降,外周血T 淋巴细胞数量减少。因此推断黄曲霉素可能通过抑制RNA 聚合酶活性,阻止蛋白质合成,从而抑制特异性免疫球蛋白合成,导致机体免疫抑制。

5)生殖和发育毒性。黄曲霉素毒性可通过母体传递到子体,影响子体胚胎期免疫系统发育,致使子体免疫机能受损。对肉鸡暴露黄曲霉素,仔鸡体液免疫和细胞免疫功能受到抑制,患病率升高。

6)其他毒性。黄曲霉素可损伤肺器官。暴露黄曲霉素可引起动物肺水肿,长期暴露可导致肺癌。单剂量灌胃或腹腔注射AFB1暴露大鼠,解剖发现,大鼠肺、肾和肾上腺均出现出血现象。此外,暴露黄曲霉素还影响家禽的体重、采食量和饲料利用率。

防除措施[3]

由于黄曲霉素对人类和动物存在巨大的危害,世界组织和各国政府都制定的相火法律,对食品和饲料中黄曲霉素的容许含量做出严格的规定。同的国家有不同的规定,但总的趋势是最高容许含量越来越低。我国规定大米、食用油中黄曲霉素的最大允许量为10 ugmg,其它粮食、豆类及发酵食品为5ug/kg,婴儿乳制品中小得检出。

随着我国经济快速发展,食品的多样化,粮油食品的存储周期不断增长,黄曲霉及黄曲霉素污染的粮油食品已人人增多;屡见报道的陈化粮中,黄曲霉素污染是存在的主要问题提高人们对黄曲霉素的认识,防除黄曲霉素就显得尤其重要。

1. 防霉

防霉是防止食品和饲料被黄曲霉素污染的最根本的措施。最主要的防霉措施是 制储存温度、湿度、食品和粮食中水分的含量,主要方法有:

(1) 培养选用抗菌的农作物品种: 同的农作物品种对霉菌的敏感性不同,培养抗菌品种,使农作物受霉菌感染的几率人幅下降,这是防霉的根本措施。

(2) 选择适当的种植和收获技术:试验结果表明从花生中分离出的黄曲霉80~90%能 赴生毒素,远远高于其它农作物。因此在连续种植花生的田地里的花生,黄曲霉污染率高,黄曲霉素含量高。采取轮种作物等种植技术和适当的收获方法可降低霉菌和霉菌毒素的污染。另外,收获和储运过程中尽量避免虫咬、鼠啃、磨乐,避免玉米、花生等的表皮损伤,除去破碎的籽粒,因为这样的籽粒往往高度污染。

(3) 严格控制水分的含量:一般要求玉米、高粱、稻谷中的水分不得超过14%,大豆及其饼粕、麦类、次粉、署干不得超过13%,棉籽饼粕、菜籽饼粕、向日葵饼粕、亚麻仁饼粕、花生仁粕、鱼粉、骨粉不超过12%。

(4) 改善储存条件,抑制霉菌生长:控制储存环境温度和湿度,封闭隔氧储存,使用防霉包装袋:对饲料用粮食可加防霉剂,常用作饲料防霉剂的有丙酸及其盐类、山梨酸盐、龙胆紫、富马酸二甲酯等。

2. 去霉

黄曲霉素污染严重的食物和饲料,应该废弃;对于轻度污染的食物和饲料,经适当的处理符合国家标准才以食用。通常处理黄曲霉素污染的食物和饲料的方法有:化学脱毒法、生物脱毒法和物理脱毒法。很多化学物质可和黄曲霉素发生化学反应,使之生成无毒无害物质,但大多数条件苛刻(高温、高压)、适用性和安全性差而无法使用,运用哑硫酸氢钠溶液或石灰水处理饲料是使用较多的两种化学脱毒法。

一些微生物可以转化降低黄曲霉素地毒性,乳酸菌可以把黄曲霉素B降解为黄曲霉素B2,从而降低毒性达一千倍以上。最经济可行的是物理脱毒法,常用的有:萃取法、吸附法、热处理法和辐射法。

(1) 萃取法:使用溶剂可以萃取食用油籽(花生、棉花籽)中的黄曲霉素,可作溶剂的有乙醇、丙酮、异丙醇、环己基甲醇等,但费用高,只适用于处理动物饲料。

(2) 吸附法:一些矿物质能够吸附捕获黄曲霉素分解,如硅酸铝盐、沸石、膨润、活性硅藻土,但大量添加这类吸附剂会降低养分的浓度。

(3) 热处理法:在高温或高 高温条件下,黄曲霉素分子会发生分解生成低毒或无毒的物质,如260℃条件下处理卡米可使黄曲霉素含量下降85%。

(4) 辐射法:太阳光、微波、红外辐射、紫外线以及伽玛射线都 以破坏黄曲霉素的分子结构,从而降低其毒性,但强射线(紫外线以及伽玛射线)也会破坏营养物质的结构。

主要参考资料

[1] 中国老年百科全书·家庭·生活·社交卷

[2] 安虹, 邹广迅. 黄曲霉素毒性效应机制的研究进展[J]. 安徽农业科学, 2011, 39(24): 15007-15009.

[3] 汪小舟, 祝阳. 黄曲霉素的毒害及防除[J]. 现代食品科技, 2005, 21(2): 223-224.

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