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黄曲霉毒素和真菌毒素的毒害和防控

作者:紫外光源事业部时间:2019-11-01 16:27:26浏览333 次

信息摘要:

黄曲霉毒素是真菌毒素(约300余种)中的一大类,它于1993年被世界卫生组织的癌症研究机构认定为1类致癌物。黄曲霉毒素是已知的真菌毒素中毒性和致癌性均最强,因而也受到最广泛研究的毒素。其中,黄曲霉毒素B1的毒性最强,据称,其毒性相当于等量氰化钾的10倍、砒霜的68倍。

黄曲霉毒素

黄曲霉毒素是真菌毒素(约300余种)中的一大类,它于1993年被世界卫生组织的癌症研究机构认定为1类致癌物。黄曲霉毒素是已知的真菌毒素中毒性和致癌性均最强,因而也受到最广泛研究的毒素。其中,黄曲霉毒素B1的毒性最强,据称,其毒性相当于等量氰化钾的10倍、砒霜的68倍。

它的毒性有三种临床特征:急性中毒、慢性中毒和致癌性,有致癌、致畸、致突变的作用。其致癌特点是:致癌范围广,能诱发鱼类、禽类,各种实验动物、家畜及灵长类等多种动物的癌症,除主要诱发肝癌外,还可诱发胃癌、肾癌、直肠癌、乳腺癌,卵巢及小肠等部位的肿瘤,亦可导致出现畸胎。因此世界许多都制定了有关食品中黄曲霉毒素限量标准。我国规定玉米、花生及其制品的黄曲霉毒素B1的上限为20微克/千克;大米和其它植物油为10微克/千克;小麦等其它谷物、酱油等酿制品以及发酵豆制品等为5微克/千克;婴儿食品仅为0.5微克/千克。

黄曲霉毒素


干燥,加热,冷冻或其他化学方法是否会降低谷物中的霉菌毒素水平?
没有。霉菌毒素非常稳定,不能通过化学方法在谷粒中还原。在某些情况下,清洁谷物以去除破碎的谷物(细粉),异物和轻质发霉的果仁可以去除谷物和含有较高霉菌毒素含量的细粉,从而降低谷物的总体霉菌毒素水平。适当干燥玉米至水分含量低于15%将停止产生霉菌毒素真菌的生长。当水分含量超过16%时,黄曲霉毒素积累和曲毒素的风险增加。高于18%,脱氧雪腐酚,玉米赤霉烯酮和伏马菌素的风险增加。温暖的条件将加速腐败和霉菌毒素积累的速度。没有证据表明,如果谷物在适当的低湿度下储存,则真菌毒素会继续增加。

食品和饲料中霉菌毒素的安全水平是多少?
对于几种霉菌毒素,美国联邦药物管理局(FDA)已发布“行动”和“咨询”水平。超过“操作级别”限制可能导致采取强制措施,以确保销毁受污染的产品。可接受的霉菌毒素水平通常是在销售点和合同规格中设定的。出口的玉米必须符合每个/地区设定的进口限制,这通常比美国严格有五种主要的霉菌毒素与玉米的耳腐病有关。黄曲霉毒素与曲霉菌一起在玉米腐烂中发现。玉米中有赤霉素和玉米赤霉烯醇与玉米赤霉烯酮一起食用,腐霉菌素由镰刀菌引起。ch曲霉毒素是在被疣状青霉感染的玉米穗中产生的,但某些曲霉菌也会产生霉菌毒素。

我什么时候应该测试真菌毒素?
如果田间调查表明存在耳腐问题,则应进行霉菌毒素检测,谷物将用于食品,动物饲料或乙醇加工。

如何侦查以确定是否存在需要测试的霉菌毒素问题?
收获前侦察
应当在玉米成熟(黑皮)和收获前对玉米田进行穗腐病的筛查。密切注意可能对作物造成压力或使其处于极端环境条件下的田地区域。其中包括干旱可能更为严重的山坡(镰刀菌和曲霉的耳腐)和低雾或高露水条件下潮湿的地区(赤霉菌的耳腐)。搜寻时,随机选择植物并检查耳朵。当发现患病的耳朵时,应检查相邻植物上的至少10只耳朵,并应回答以下问题:
存在什么耳腐病?
耳朵上的疾病有多严重?
多少比例的作物受到影响?
何时检测霉菌毒素
随着患病耳朵(仁)比例的增加,谷物中霉菌毒素的风险将增加。您应该假设患病的内核含有霉菌毒素。但是,霉菌毒素水平在患病的耳朵之间可能有所不同。因此,很难决定是否测试霉菌毒素。决定测试黄曲霉毒素的阈值应非常低。如果发现耳朵有曲霉菌的耳朵腐烂,则应考虑测试收获的谷物中是否含有黄曲霉毒素。对于赤霉素和镰刀菌属的腐烂病,当在现场检查的30%的耳朵患有腐烂病或观察到的几只耳朵患有严重的疾病(大部分耳朵被霉菌覆盖)时,应测试DON和伏马菌素。

玉米中会出现哪些霉菌毒素?

有五种主要的霉菌毒素与玉米的耳腐病有关。黄曲霉毒素与曲霉菌一起在玉米腐烂中发现。玉米中有赤霉素和玉米赤霉烯醇与玉米赤霉烯酮一起食用,腐霉菌素由镰刀菌引起。ch曲霉毒素是在被疣状青霉感染的玉米穗中产生的,但某些曲霉菌也产生这种霉菌毒素。

黄曲霉毒素危害发生的普遍性

既然黄曲霉毒素如此危害严重,我们为什么还要允许它在食品和饲料中存在?那是因为自然界当中真菌几乎无所不在,我们在农作物种植、储存和加工过程中无法完全避免其污染。但我们可以采取多种措施尽量减少它对食品的污染。1960年,英国发现有10万只火鸡死于一种以前没见过的病,被称为”火鸡X病",再后来鸭子也被波及。追根溯源,其罪魁祸首是饲料中的一种真菌——黄曲霉菌产生的毒素,因此它被命名为黄曲霉毒素。这一真菌广泛存在于土壤和空气中,特别容易侵染花生、核桃及多种坚果,以及玉米、稻米、大豆、小麦等粮油产品;此外,在调味品(胡椒、辣椒及干姜等)、牛奶、奶制品、食用油等制品中也经常发现黄曲霉毒素。黄曲霉毒素在自然界中是一大家族,已经发现至少18种类型。它一般在热带和亚热带地区的食品中检出率比较高。2004年,肯尼亚有125人因食用受黄曲霉毒素污染的玉米而死亡。

在中国,产生黄曲霉毒素的菌种主要为黄曲霉。1980年测定了从17个省粮食中分离的黄曲霉1660株,广西地区的产毒黄曲霉菌最多,检出率为58%。总的分布情况为:华中、华南、华北产毒株多,产毒量也大;东北、西北地区较少。也就是说,在干旱和冷凉地区黄曲霉菌相对较少。这一问题还影响到了我国的食品出口,如波兰、西班牙、马耳他和希腊等曾通报我国出口花生中黄曲霉毒素超标,荷兰通报我国出口莲子中黄曲霉毒素超标。当然我国也对相关进口产品进行了检测,如,2016年就有34.6吨从美国进口的花生由于黄曲霉素超标两倍多而被退运。一些欠发达为赚取外汇出口粮食,由于进口国设有严格的黄曲霉毒素检验标准,他们将质量更好的粮食出口,而将无法出口的粮食在本国销售从而导致本国消费者面临较高的健康风险。

黄曲霉毒素在LUYOR-3410高强度黑光灯下发出荧光

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肆虐的不仅是黄曲霉毒素
黄曲霉毒素主要是由黄曲霉菌寄生产生的次生代谢产物,除黄曲霉菌外,其他一些霉菌(如,寄生曲霉)也可产生黄曲霉毒素。而且,除了黄曲霉毒素,其它一些真菌还会产生赭曲霉毒素、伏马毒素、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、桔青霉素、麦角毒素等真菌毒素。它们都能对人体健康造成一定程度的危害。小麦赤霉病不仅给小麦生产造成严重产量损失和品质影响,更重要的是由镰刀菌属真菌引起该病还会产生以脱氧雪腐镰刀菌烯醇(即呕吐毒素DON)为主的真菌毒素,对人畜都有较大的危害。食用病麦会引起眩晕、发烧、恶心、腹泻等急性中毒症状,严重时会引起出血,影响免疫力和生育力等,直接对人畜健康和生命安全构成威胁。

一般情况下,潮湿和温暖的环境会促使其生长导致生成更多的毒素,而低温(5-8 ºC及以下)则会抑制其生长。就其生长环境来说,在湿热地区食品和饲料中出现黄曲霉毒素的几率更高。在我国湿热多雨的南方地区,黄曲霉毒素引起的食物污染问题会尤其严重。所以,最合理的选择是尽可能从源头来减少和避免摄入。据世界粮农组织估计,全球25%的谷物受到真菌毒素的污染。真菌毒素可能通过摄取、皮肤接触、吸入等途径进入血液和淋巴系统而对健康产生急性和慢性影响。它们在动物消化道中有很大的抗分解能力,因此经常被发现存在于人类食物链中,如在肉类和奶制品中;温度处理,如烹饪和冷冻,都不会破坏一些真菌毒素。真菌毒素中毒的症状取决于真菌毒素的种类、接触的浓度和时长,以及接触个体的年龄、健康状况和性别等。


真菌毒素与多种癌症高发密切相关
我国是肝癌发生大国,发病率是世界平均水平的2.5倍多,其造成的死亡率占世界51%。根据中国癌症地图(2014版),我国沿海地区是肝癌高发区,特别是南方沿海省份,如两广地区肝癌发病率和死亡率都远高于全国平均水平。这些地区多高温高湿环境,是黄曲霉毒素等真菌毒素污染的重灾区。其他一些癌症,特别是消化道癌症的高发也与真菌毒素的污染高度相关。根据广东省疾控中心专家对本省3次调查(1970年至1972年、1990年至1992年、2004年至2005年)的数据进行分析发现,在恶性肿瘤前5位死因中,肝癌始终占据首位。与全国比较,广东省肝癌死亡率较全国平均水平高出50%,是世界平均水平的3~4倍。甚至有人惊呼,广东是世界“肝癌中心”!广西的情况与此类似。真菌毒素易发生区域与肝癌高发区高度重合,说明它们之间有高度的相关性。因此,减少癌症特别是肝癌、胃癌等恶性疾病的重要措施之一是降低食品中的黄曲霉毒素等真菌毒素。

对真菌毒素的防控应覆盖入口前的全过程
对真菌毒素的防治应覆盖从生产到入口前的全过程,即从生产、储运、到购买加工直至上餐桌。在生产过程中要防治病虫危害,受锈病、叶斑病以及玉米螟虫侵害而枯死的花生荚果的黄曲霉感染率较高。生产上主要应采取的防止措施有:使用抗病虫品种,实行轮作制度,合理施肥和使用农药,做好病虫害防治,培养健壮植株,提高其抗真菌侵染的能力等。我国每年都会在农作物病虫害防治上投入巨资,如江苏盐城在2018年“除了中央财政救灾资金840万元,各地切实加大地方财政支持力度,纷纷出资购置赤霉病防控药剂,全市赤霉病防控专项资金达3653万余元,确保小麦赤霉病一遍防控全覆盖。” 也就是说,仅在盐城一地政府每年就不仅需投入数以千万计的资金来防控赤霉病,而且“截至目前,全市开展技术培训161场次、培训1.7万人次,发放技术资料100多万份。市、县农业部门成立了61个服务指导组,全力服务指导防控工作。”但这还远不能满足需要,农民自身除必须投入大量人力外,仅在购药上就还需要投入更多的资金。

在储运和加工过程中防止有害真菌污染也非常重要,有关部门应从采收、收购、储存、运输、加工、销售和制作等各个环节都予以严格把关。我国已经制定了一些防控黄曲霉毒素等真菌毒素的作物栽培标准和食品检测标准,但其覆盖面还需进一步拓宽,而且执行力度尚有待加强。应将防止真菌毒素污染列入重要议事日程和监管范围,对食品和饲料进行更严格和普遍的真菌毒素检测,尽量减少其进入我们的食物链。严格把住食品进口关,对进口食品和饲料特别是来自容易被真菌毒素污染风险高的地区进口的食品要制定严格的真菌毒素含量检测制度,防止其从境外输入。对市场上销售的食品特别是加工食品应有针对性地增加真菌毒素的检测项目,以增强食品加工者的安全意识和保证消费者能吃到安全放心的食品。

使用转基因抗病虫品种是最有效的防控手段
由于真菌寄生大多是在作物被害虫危害后“乘虚而入”,因此,采用转基因等生物技术和常规育种手段培育抗病虫品种就是最有效和经济的预防真菌毒素污染的措施。根据国外试验,转基因抗虫玉米不仅能够减少玉米螟等害虫造成的损失,而且能够减少真菌毒素的产生。即使在储藏过程中,Bt转基因玉米发生虫害和被真菌污染的几率也会大大降低。在法国、意大利、土耳其、阿根廷和美国的288个独立试验点上所得出的实验结果表明,转基因抗虫品种的伏马毒素含量均比对照品种显著降低。另一实验显示,无论在何种条件下,转Bt基因品种的真菌毒素含量均显著低于非转基因的对照(减少1.8-15倍)。类似的研究结果还有很多,这些研究充分说明了转基因抗虫品种在降低真菌毒素污染上的巨大作用。

黄曲霉毒素在LUYOR-3410高强度黑光灯下发出荧光

黄曲霉素在LUYOR-3410高强度黑光灯下发出荧光

目前,我国转基因作物商业化的路线图是按照非食用、间接食用和直接食用的顺序。同时我们还充分考虑产业的需求,重点解决制约我国农业发展的问题,如抗病、抗虫、节水抗旱、高产优质等瓶颈问题。在此基础上需要再增加一条,就是应优先关注食品安全。我国除应继续重点资助水稻、玉米、小麦等经济价值较大的作物外,也应关注容易被真菌毒素污染、而人民经常食用的作物,如花生、干果和调味品等,以及会直接影响我们肉蛋奶质量的饲草作物等。采用生物技术改良这些作物品种无疑会提高人民的健康水平,而且必将会受到广大消费者的欢迎。

 


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