生物知识

黄曲霉毒素的危害及去除方法

作者:宫春波 来源:莱阳农学院 发布时间: 2010-04-11 19:54  浏览次数:
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莱阳农学院宫春波等报道

黄曲霉毒素(aflatoxin AFT)是黄曲霉(Aspergillus flavus)、寄生曲霉(A、parasiticus)在生长过程中产生、分泌的次级代谢产物。它是一类毒性极强的物质,具有强致癌性和强免疫抑制性,广泛地分布在发霉粮食及其制品中,特别是花生、花生油及其制品;乳、乳制品和饲料中也含有较多的黄曲霉毒素。因此,污染黄曲霉毒素的食品危害着人们的健康;动物性食品中(乳、肉、蛋)积累、残留的毒素,也潜在地威胁着人们的健康。
    1 黄曲霉素的性质及种类
    黄曲霉素是一类化学结构类似的二呋喃香豆素衍生物,微溶于水,易溶于油脂和某些有机溶剂;对温度的敏感性差,280℃高温下才裂解,故在通常的烹调条件下不易被破坏。碱性条件下,黄曲霉素极易降解;紫外线辐照也容易使黄曲霉素降解而失去毒性。但是在酸性条件下,黄曲霉素比较稳定。
    黄曲霉毒素(AFT)结构相似,在365nm波长紫外光下产生较强的荧光,产生蓝色荧光者为B族(425nm),发绿色荧光者为G族(450nm)。已鉴定出10多种黄曲霉毒素,即黄曲霉毒素B1(AFB1)、黄曲霉毒素B2(AFB2)、黄曲霉毒素G1(AFG1)、黄曲霉毒素G2(AFG2)等。其中以黄曲霉素B1的量最大,毒性最强,一般以黄曲霉毒素B1为代表。黄曲霉毒素B1在生物体内可以转化为七种代谢产物,黄曲霉毒素M1(AFM1)是黄曲霉素B1的一种代谢产物,能在摄入黄曲霉素B1奶牛的鲜乳中检测到。
    AFM1和AFB1的急性中毒剂量几乎相同,但对小鼠的致癌性只有AFB1的 1/10。黄曲霉醇(Aflatoxical)是黄曲霉素B1在生物体内的还原产物,其急性毒性是AFB1的1/20(用雏鸭生物测定),黄曲霉醇在体内可以完全氧化为黄曲霉素B1,是黄曲霉素B1在体内的存储池。黄曲霉素P1和黄曲霉素Q1是黄曲霉素B1在生物体内的另2种代谢物,他们的急生毒性均低于黄曲霉素B1。AFB2和AFG2的衍生物称作为黄曲霉素B2a、黄曲霉素G2a。
    2 黄曲霉毒素的危害作用
    黄曲霉毒素是一种强烈的致癌物质,能使人体或动物的免疫功能丧失,诱导畸形、癌症的发生。黄曲霉毒素是毒性极强的化合物,AFB1的急性毒性为成年人半至死量(LD50)10.0。黄曲霉毒素急性中毒症状主要表现为呕吐、厌食、发热、黄疸和腹水等肝炎症状。而黄曲霉毒素的“三致”(致突变、致癌、致畸性)危害性,更引起人们的关注。黄曲霉毒素是目前所知致癌性最强的化合物,对鱼类、禽类、家畜和灵长目类动物的实验肿瘤诱导作用极大,并且能同时诱导多种癌症。黄曲霉毒素对人的致癌性虽然缺乏直接证据,但大量的流行病学调查均证实,黄曲霉毒素的高摄入量和人类肝癌的发病率密切相关。因此,世界各国对食品中的黄曲霉毒素的含量做出了严格的规定。我国的标准见表1。工业上,黄曲霉毒素的危害也很大,污染农作物饲料、奶制品;阻滞摄入污染黄曲霉毒素饲料的动物的生长;导致畜产品中黄曲霉毒素积累、残留量增加,潜在的危害人体健康。

    表1 我国标准规定的黄曲霉毒素的允许量
    项目 食品种类 指标ug/kg
    AFB1 GB-2761-81 玉米、花生仁、花生油 ≤20
    AFB1 GB-2761-81 玉米及花生仁制品 ≤20(按原料折算)
    AFB1 GB-2761-81 大米及其它食用油 ≤10
    AFB1 GB-2761-81 其它粮食、豆类发酵食品 ≤5
    AFB1 GB-2761-81 婴儿代乳品 不得检出
    AFM1 GB-9676-88 牛乳 ≤0.5(按含牛乳量计算)
    AFM1 GB-9676-88 乳制品 ≤0.5(按含牛乳量计算)

    3 黄曲霉素的去除方法
    黄曲霉毒素的污染是一个全球性的难题。黄曲霉在食品的加工、生产、贮存、运输等各个环节都能生长,并且分泌黄曲霉毒素B1。动物摄入了黄曲霉毒素污染的饲料,其乳、肉、蛋中能积累、残留黄曲霉毒素。目前,常用理化法、生物法和酶解法去除黄曲霉素。
    3.1 理化去除法
    黄曲霉毒素主要存于发霉变色、破损的食品原料中,用挑选法除去含黄曲霉毒素的霉坏原料是非常简单的方法。但对于粉状和液体类物品中污染的黄曲霉毒素,吸附剂的吸附和化学物质的浸提法去毒较好。活性碳是有机物质热解时形成的不溶解性粉末,它能吸附多种药物及有毒物质。人们将其作为吸附剂吸附肠道中的有害物质。水貂的饲料中分别加入0、34和102μg/kgBW黄曲霉毒素B1,同时加入1.0%的活性碳,喂养77天。在102μg/kgBW黄曲霉毒素B1组,活性碳的加入使水貂的死亡率降低了50%,可预防34μg/kgBW组水貂的死亡,同时活性碳减轻了肝脏损伤的程度。皂土也称膨润土,类似于木炭,本身具有结晶体的微小结构,可以吸附其它分子,同时也可吸收大量水分而膨胀。研究认为:2%的皂土能吸附磷酸盐缓冲液中400μg的黄曲霉毒素B1,吸附率为90~100%。皂土与黄曲霉毒素形成的复合物用氯仿抽取,可抽提5~23%黄曲霉毒素B1。天然沸石的水合钠钙硅铝酸盐(hydrated sodium calcium aluminosilcate HSCAS)具有结合黄曲霉毒素的特性,不但能够减轻牛的黄曲霉毒素中毒症状,且能吸附牛奶中黄曲霉毒素M1 ,去除鲜乳中的黄曲霉毒素M1 。
    黄曲霉毒素不溶于水、己浣等,易溶于氯仿、甲醇、苯等其它有机溶剂。根据这一特点,用水处理污染毒素的花生粉之后,再用氯仿提取,则很容易去掉花生粉中的黄曲霉毒素。用56%丙酮、42%己烷、2%的水(重量比)浸提榨过油的花生饼。可以除去98~99%的黄曲霉毒素。近年来,日本研究以二甲醚作为除去花生及制品中的黄曲霉素的有效溶剂。用二甲醚浸提后,黄曲霉毒素可全部除去,而二甲醚沸点低,在处理品中的残留量仅为10ppb。但是化学浸提液去除毒素,残留量大,对食品中的营养物质破坏性强,降低其营养价值,应用上受到限制。氨、醛法处理黄曲霉毒素污染的花生、玉米去毒效果良好。在含水量为15%、压力202.6kpa,温度93℃时;处理含有110ppb的黄曲霉素的花生粉,经15min后,去毒率为100%;在30℃下,用氨水(含氨26%)熏蒸粉碎的玉米,密封储存2~6天,去毒率达100%,这种方法对玉米品质无影响,目前,国外已将黄曲霉素的氨、醛处理法用于生产。此外,酸碱去毒法、加热去毒、紫外线处理、盐类去毒、氧化剂去毒也是较好的去除黄曲霉毒素的方法。
    3.2 生物去除法
    生物去除法主要是利用生物间的拮抗作用,抑制黄曲霉素生产菌的生长,进而减少了黄曲霉素的污染;或者利用生物间的粘附作用降解、去除黄曲霉毒素。微生物特别是乳酸菌的去毒效果和实用性研究的较多。
    3.2.1 乳酸菌粘附去除黄曲霉毒素
    许多乳酸菌分离出许多抗菌物质。研究认为,乳酸菌抑制黄曲霉素主要因为其自身粘附作用或是其代谢物的作用。发酵乳制品中乳酸菌的应用最为广泛,其粘附、降解黄曲霉毒素的作用非常明显。寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)的孢子和乳链球菌Streptococcus. lactis、乳酸乳球菌Lactococcus Lactis同步培养;或者S.Iactis接种到培养3天的A.parasiticus培养物中;或者培养3天的S.lactis与A.parasiticus一起培养7天。两天培养后,3种方式处理黄曲霉毒素(B1+G1)的产量分别从原先的108.33μg/mL、94.18μg/mL降为31.01μg/mL、58.01μg/mL。酸奶中接种S.lactis或者市售酸奶与黄曲霉素B1(50μg/ml),在45℃、2~5h贮存;随后5~10℃贮存。7天后,S.lactis使黄曲霉毒素从50μg/mL降到33.70μg/mL,而乳酸菌使之降到37.25μg/mL。现已证明乳酸菌中L.rhamnosus.GG、L.rhamnosusLG-705在液体介质中去毒效果最好,它们与黄曲霉素结合的稳定性明显地优于其它乳酸菌。菌体与黄曲霉毒素的粘附是一种表面联结粘附,处理方法不同时,粘附的方式也不同。实验证明,37℃、ph2~10的水介质中,L.rhamnosus GG、L.rhamnosusLG-705能去除大部分污染的黄曲霉毒素。黄曲霉毒素M1是鲜奶中有毒的污染物,对消费者的健康形成威胁,特别是青少年。而乳酸菌Lactobacillus acidopilus LA1、L.gasseti ATCC 33323,L.rhamnosus GG、L.rhamnosus LC-705、L.rhamnosus 1/3 and Lactococus lactisubsp.cremoris ARH74在液体介质中,无论是活性菌体还是加热失活菌体都能粘附、去除黄曲霉素M1;牛奶中加入乳酸菌的个别种是除去牛奶中黄曲霉毒素M1有效途径。
    3.2.2 其它微生物的去除黄曲霉毒素作用
    橙色黄杆菌(Flavobacterium auraantiacum)也具有较强的去除黄曲霉毒素的能力,可去除污染黄曲霉毒素食品中的全部毒素,且不会产生新的有毒物质,没有2次污染。假丝酵母菌(Candida spp)在20天内能降解80%的黄曲霉素B1,红色棒杆菌在液体中培养4天后,可以使加入的黄曲霉毒素B1降解99%。其它许多霉菌对黄曲霉毒素有降解、去除作用。
    3.3 酶的降解作用去除黄曲霉毒素
    酶的降解去毒主要利用酶的专一亲和性,高效地催化、降解黄曲霉毒素为无毒化合物或者小分子无毒物质。真菌E—2的提取液可使AFB1转化,或使其发光基因发生改变,而使其毒性降低。该提取液的去毒作用20~50℃有效力,60℃对活力几乎全部丧失,最佳作用温度为25℃。解毒活性在PH5.4~7.6,最佳值为PH6.0处,有效作用时间为60分。该抽提液起解毒作用的很可能是某种变构酶,亲和AFB1的能力可能较大。花生粕中往往含有7000ppb的黄曲霉毒素。黄曲霉毒素在酶的作用下,从结合的疏水性氨基酸残基上充分游离出来,经过滤使大部分黄曲霉毒素得以截留。酶降解去除黄曲霉素效果高效,实用性强,适用于各种形式受到污染的食品,是我们研究和探讨的理想去毒剂。

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