浅析麻痹性贝毒在生物间的传递过程和贝毒净化的研究进展.doc

浅析麻痹性贝毒在生物间的传递过程和贝毒净化的研究进展摘要从国内海洋生物和国外海洋生物的研究进展2个方面概括地介绍了麻痹性贝毒在生物间传递过程的进展情况;总结了几种相关的加速贝毒净化的方法,并对各自的优缺点进行了详细的阐述,以期为研究麻痹性贝毒提供理论帮助。 关键词麻痹性贝毒;传递过程;贝毒净化;研究进展 AdvancEintheResearchofTransmissionandMetabolismofParalyticShellfishPoisoningin theFoodChainofMarineEcosystemandItsAcceleratingDetoxification HAO Jia 1SHI Yong-bo 2SHI Chang-lei 3LU Yan-li 4 (1 The Fishery Technology Spread Station of Dalian in Liaoning Province,Dalian Liaoning 116023; 2 The Fishery Technology Spread Station of Changhai; 3 The Fishery Technology Spread Station of Lvshun; 4 Aquatic Animal Epidemic Prevention Station of Jinzhou District in Dalian) AbstractIn this paper,the research process of transmission and metabolism of paralytic shellfish poisoning was briefly introduced from domestic and abroad,some related methods of its accelerating detoxification were summarized,and the advantages and disadvantages were proposed in detail in order to provide reference for paralytic shellfish poisoning toxins research in theory. Key wordsparalytic shellfish poisoning toxins(PSP);transmission shellfish;detoxification;research advance 麻痹性贝毒(PSP)可以沿食物网进行传递、积累和代谢,结果不仅使直接营滤食性生活的贝类、草食性鱼类等含毒,而且使许多更高营养级的生物染毒。Shumway(1995年)和LeighLehane(2000年)曾对人类食用的能够蓄积毒素的水产品种类做过详细的报道1-2。人们发现有毒藻被双壳类如贻贝、蛤、牡蛎等滤食后,在胃、肠道内经消化吸收,其所蓄积的毒素成分可借由食物链传递至更高级的鱼、甲壳类(虾、蟹),甚至哺乳类的体中3。近年来的野外及实验室研究还发现PSP可沿着浮游动物(挠足类、枝角类)转移至鱼苗中4,从而对鱼类的繁殖环节产生负面作用。 麻痹性贝类毒素经过生物体内的代谢和生物体间的逐级转移、传递后,最终的归宿主要为以下2种:一是净化>积累,毒素传递终止在某一营养级,这类情况危害相对较小;二是积累>净化,毒素沿食物链转移后,使多个营养级染毒,且更为严重的是,可能生成毒性较强的物质,从而作用于各级消费者。 由于担心麻痹性贝毒在生物体内富集对人类产生危害,一些发达国家已纷纷建立起相应的贝类监测体系,并制定了非常严格的贝类卫生标准5。我国作为一个海洋贝类养殖大国,由于此领域基础研究的欠缺,还未形成配套的卫生质量标准及监测和检测计划,致使贝类出口及国内安全卫生消费都受到很大的影响。本文针对麻痹性贝毒在海洋生物间的传递过程和贝体内毒素排出的方法等问题进行了详细的阐述,以期对我国在此领域的发展提供一些借鉴。 1麻痹性贝类毒素在生物间的传递过程 国内对PSP毒素在生物体内的传递和代谢研究起步较晚,涉及不多。从20世纪60年代浙江宁波和舟山织纹螺(Nassarius sp.)PSP中毒事件以来该领域相关研究主要集中以下几个方面。首先是染毒贝类体内的PSP含量监测,及对肇事藻的来源、毒素成分和贝类体内可能存在的毒素转化过程等几个方面进行分析6-7。对于挠足类对甲藻的摄食,这方面的研究很少,迄今为止,仅见于孙雷、江天久等文章中8。实验室条件下针对PSP毒素在贝类(贻贝、扇贝)体内的累积、转化与排出等方面的研究,基本起步于近5年9。除了以上一些报道产PSP毒素的藻类对其他海洋生物(轮虫、鱼类、双壳类)的生命活动及个体发育的影响,相关报道不多,亦主要集中在近几年10。还有一些关于PSP在食物链内的传递与代谢11和PSP毒素对其他浮游动物、鱼类影响的综述类报道12。在最近的研究中运用中国龙虾作为生物材料,实验室研究华贵栉孔扇贝一中国龙虾的PSP传递与转化过程。同时,采用枝角类作为海洋生态系统中PSP传递的中间体,研究其对产毒藻的摄食及毒素的组成和变化13。相对国内而言,国外在该领域的研究无论在深度上还是广度上都要走得更远。除了对贝类体内的PSP含量进行常规检测外,还在野外和实验室条件下对PSP毒素在贝类体内的积累和净化及其动力学进行了大量研究,同国内一样,该方面工作选择的试验材料主要为贻贝、扇贝、蛤。另外,也有部分内容是关于产PSP的有毒藻细胞或者纯标准毒素对挠足类、幼鱼、双壳贝类的行为和生理活动的影响13。不过,国外在以下三方面所做的研究远较国内深刻。一是对受PSP危害的海洋生物种类的认识。除贝类外,还在野外监测到软体动物、腹足纲动物、鱼类、甲壳类甚至是哺乳类动物等均含有PSP毒素,如海星、章鱼、螺、鲤鱼、鳍鱼、鲜鱼、沙蟹、龙虾、鲸,有时甚至可因染PSP而导致该类动物的死亡14-15。二是挠足类对产PSP有毒藻的摄食研究时间上要较国内早得多。White在1979年就开始了相关报道,此后从实验室和野外2个角度进行了大量的研究16-17。内容主要包括摄食率、摄食强度、摄食选择性的变化和PSP毒素沿甲藻一挠足类传递时的毒素含量和成分变化研究,并由此衍生出的关于挠足类在生态系统中作用的思考,即它在食物链中的作用究竟是PSP往更高营养级传递的一个载体(vector)还是使PSP退出食物网传递的一个沉降环节(sink),或者兼而有之。不同的学者由于采用的实验材料和条件不同,结果大相径庭。如S. Liu(2002年)发现挠足类对甲藻和其他无毒藻组成的混合摄食实验中,并不会像G. J Teegarden(1996年)报道的一样选择性摄食无毒藻。另外,挠足类摄食后是否导致生理不适如运动协调性下降、摄食能力减小等亦存在众多争议。三是实验室条件下,对PSP毒素可能存在的其他一些食物链途径进行了可控模拟,重点研究积累率、净化率及毒素的生物化学转化。如Chih-Yu Chen(1997年)研究了甲藻紫蛤(一腹足纲动物象牙蛤)的PSP动态传递过程18,Hiroshi Oikawa(2005年)则研究了贻则一甲壳类沙蟹的实验室PSP积累和净化过程19。和原先的工作不同的是,这类研究将目光投向PSP沿多个营养级传递时的动态代谢及与人类有密切关系的高营养级生物。 2贝体内PSP 毒素排出的方法 2.1将贝类转移至清洁水体使其自净 最明显的方法莫过于将受污贝转移至清洁水体(不含有毒藻),使其自净。但有资料表明,排泄率因种而异。其中一些种的排毒效果较好;另有一些种在相当长的一段时间里仍然保持较高的毒性;还有一些种在转移后不仅排毒慢且毒性水平有所上升。况且转移大量贝类是一件劳动力密集、耗资巨大的工作。Desbiens等20进行的试验是通过垂直移动水体中的贻贝来达到减轻PSP 累积的目的。结果表明这种方法能起到一定的作用,但在高PSP 毒性水平时,这种垂直重置的方法会受到限制。 2.2温度刺激 选用温度刺激来加速排出PSP 毒素的方法主要是基于这样一个设想,即毒素的驻留与排泄是动物体内代谢反应的结果,温度刺激可以调节此代谢反应。Madenward21曾利用温度刺激对奶油蛤进行了研究,设置了2个温度7.5 和16.5 ,使其在流水系统中处理14 d,但结果显示试验水温没有对奶油蛤体内毒素排出产生影响。 2.3臭氧法 一些早期的研究报道认为臭氧能够有效地使贝体内的PSP失活22,但截然相反的结果也是存在的23。Blogoslawski认为当受污于产PSP 甲藻细胞的双壳类的自身生理状态没有改变时,臭氧能够有效地使PSP 失活。赤潮发生时也有研究表明臭氧化的海水能阻止贝类(紫贻贝、沙海螂等)累积PSP。但臭氧在排泄胞囊或排泄已在组织中驻留很长时间的毒素时就显得无能为力。因此,臭氧法并非是一种有效安全的加速排毒方法。而且就目前的水平,很难实现人工大规模高效排毒系统。 2.4烹饪法 烹饪法一直被认为是一种加速排毒的好方法,是最后一道防线。但需要指出的是烹饪法并不能消除中毒的威胁,但它可以降低毒性水平。如果初始的毒性水平很低,那么通过烹饪法可以有效地将毒性减弱到安全水平。Medcof等24利用3种典型的烹饪法(煮、蒸、炸)进行了试验,结果表明既使很短时间的烹饪操作也能为消费者增加一定程度的保护24。由于烹饪法的作用在于毒素因动物体高温下失水而随同渗出,并不是因化学分解毒素失活25,所以经烹饪处理后的蛤仔,动物体本身的毒性水平虽然下降了,但汤中的毒性水平还很高,因此部分抵消了烹饪法的优势。目前值得推荐的烹饪法是油炸法。它的优点是:温度更高、排毒更有效、能避免过多的毒素渗入汤中。 2.5罐头加工 已有试验证实,商业性的罐头加工方法能够去除沙海螂体内90%的毒素,所以在加拿大为了减轻有毒赤潮带来的损失,通常把在养殖场关闭之前采集来的受污沙海螂加工成罐头。早在1944年和1945年,加拿大一罐头加工厂就利用已有的工艺对15种蛤仔进行了加工,这种工艺流程包括在绝缘套中先充入蒸气预蒸1520 min,然后将蛤肉分离出,去除吸管,将剩余蛤肉用温水清洗,再压入罐头。预蒸时渗出的肉汤毒素含量一般较高,但往往只是其中的一小部分被压入罐头,大部分已被去除。这种加工工艺对降低毒性水平很有效果。由于PSP在碱性环境中比在酸性环境中的稳定性更差,所以在制罐过程中,如果不用醋调味肉汤,相信会对PSP产生更大的影响。升温和延长处理时间也有一定的帮助。然而,无论哪种方法,处理后的贝肉还是会保持一定的毒性水平,这表明毒素分子某些特定部分具有很强的抵抗能力。Noguchi等的研究也发现,受毒于PSP的扇贝可以通过制罐过程加速排毒。他们的结果显示:在蒸馏过程中,110 加热80 min或122 加热22 min的处理能去除大部分PSP毒素(初始毒性水平最高为102 Mu/g消化腺;而70 加热20 min然后清洗的方法,效果就不是很好。相似的试验还曾用于排出冲浪蛤体内的毒素,但结果不理想。因此,应紧慎使用制罐方法加速排毒,因为许多环节仍需进一步改善。其降低毒性至免疫限以下水平的效率在很大程度上还是取决于最初的毒性水平。 2.6其他方法 除上述方法之外,有文献记载的还有盐度刺激法、电刺激法、调pH 值法及氯化处理法等。但到目前为止,各方法均存在不完善的地方。有的不安全,有的太慢,有的经济可行性差,有的其终产品无论从外观还是从味道上都无法被接受。但全球有毒赤潮的发生呈上升的趋势,发展有效的加速排毒方法是极其必要的。这仅是一个方面,更重要的是要发展高效可靠的监测体系,监测有毒赤潮的发生,使养殖场能够有计划地安排生产。并结合养殖一些快速排毒种类(如贻贝)、能躲避有毒藻的种类(如大部分牡蛎)以及可食用部分毒性较小的种类(如扇贝),从而使经济损失降到最低限。 3结语 近年来,由于工业废水、生活污水等大量排入,造成海水富营养化,导致赤潮频发。赤潮中藻类大量繁殖,对贝类养殖业造成严重的经济损失,更是危害人类健康,有关PSP的中毒事件屡见不鲜,而我国开展PSP方面的研究还不够深入,麻痹性贝毒在双壳贝类体内的动力学研究起步比较晚,仅涉及PSP毒素在贝体内的累积、排除和转化规律等有关问题。PSP毒素作为