微生物毒素

第15章 食品中的微生物毒素,1 黄曲霉毒素 2 镰刀菌属毒素3 其他曲霉和青霉毒素 4 细菌毒素5 其它微生物毒素,1 黄曲霉毒素（AF）,1.1 概述1.2 黄曲霉菌的分布1.3 AF的代谢1.4 AF的毒性1.5 AF的脱毒方法,1.1 概述,1960年，英国一家农场发生了10万只雏火鸡突然死亡的事件。经过调查发现，这些雏火鸡食用了黄曲霉菌（Aspergillus flauus）霉变的花生粉，这是造成其肝坏死和中毒死亡的主要原因。黄曲霉菌产生的活性物质是黄曲霉毒素（Aflatoxin AF），它不仅可引起剧烈的急性中毒，而且还是目前所知致癌性最强的化学物质。黄曲霉毒素是一类化学结构相似的二呋喃香豆素的衍生物，有10余种之多。根据其在紫外光下可发出蓝色或绿色荧光的特性，分为黄曲霉毒素B1（AFB1）、黄曲霉毒素B2(AFB2)、黄曲霉毒素AFG1和黄曲霉毒素AFG2。其中以AFB1的毒性最强。黄曲霉毒素B2和G2的羟基衍生物称作黄曲霉毒素B2a和G2a。黄曲霉毒素微溶于水，易溶于油脂和一些有机溶剂，耐高温（280下裂解），故在通常的烹调条件下不易被破坏。在碱性条件下或在紫外线辐射时容易降解。,1.2 黄曲霉菌的分布,黄曲霉菌是空气和土壤中存在的非常普遍的微生物，世界范围内的绝大多数食品原料和制成品均有不同程度的污染。黄曲霉菌在有氧、温度高（3033）和湿润（89%90%）的条件下容易生长，并可淘汰其拮抗菌种如青霉菌和镰刀霉菌的生长。黄曲霉毒素可存在于小麦、木薯、玉米、花生、豌豆、小米、芝麻、高梁、大豆和甘薯中。其中玉米的阳性检出率为3.2%94%，黄曲霉毒素含量为0.1812.5mg/kg；花生的阳性检出率为6.2%97.5%，黄曲霉毒素含量为3.310mg/kg。我国南方地区、印度、美国和一些东南亚国家的黄曲霉毒素污染率较高。一般而言，如果食物和食物原料的贮存条件足够潮湿，允许黄曲霉生长但又并不足以潮湿到使其他生物生长时，都有可都含有黄曲霉毒素。,1.3 AF的代谢1,黄曲霉毒素B1（AFB1）在生物体内的代谢和转化过程如P248图15-2和15-3所示。AFB1至少可转化为7种代谢产物。给奶牛饲喂含黄曲霉毒素B1的食物时，可在牛奶中检出黄曲霉毒素M1（AFM1）。用含黄曲霉毒素B1的食物饲喂绵羊和小鼠，也可在其肝、肾和尿中发现这一代谢物。尽管黄曲霉毒素B1和M1的急性中毒剂量几乎完全相同，但黄曲霉毒素M1对小鼠的致癌活性只及AFB1的1/10。,1.3 AF的代谢2,AFB1在生物体内的还原产物黄曲霉醇（Aflatoxical）的急性毒性、致突变和致癌活性均较AFB1的低得多。由于黄曲霉醇在体内可完全氧化形成AFB1，故其很可能是AFB1在体内的存储池。AFB1的体内可代谢产物AFP1和黄曲AFQ1的急性毒性均低于AFB1，其中，AFQ1对鳟鱼无致癌作用。AFB1的体内代谢的不稳定的产物AFB1-8，9-环氧化物是AF的最终致癌物。在一定条件下AFB1可形成AFB1-8，9-二醇。另一种AFB1的衍生物是AFB1-8，9-环氧化物结合核酸中鸟苷酸碱基的产物。,1.4.1 AF的急性毒性,AF是一种毒性极强的化合物。AFB1的急性毒性主要表现为肝毒性。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。小鼠的急性中毒反应包括伴有水肿的肝损害、胆管增生和实质性细胞坏死，恒河猴的急性中毒反应为肝脏脂肪浸润和胆管增生，并伴有静脉纤维化。,1.4.2 AF的致突变、致癌和致畸性1,AF在Ames实验和仓鼠细胞体外转化实验中均表现为强致突变性，它对大鼠和人均有明显的致畸作用。AF是目前所知致癌性最强的化学物质。其不仅能诱导鱼类、禽类、各种实验动物、家畜和灵长类动物的实验肿瘤，而且其致癌强度也非常大，其致癌活性是奶油黄的900倍，诱导肝癌的能力比二甲基亚硝胺强75倍。AF可诱导多种癌症，除肝癌外，还可诱导前胃癌、垂体腺癌等多种恶性肿瘤。,1.4.2 AF的致突变、致癌和致畸性2,AF对人的致癌性虽然缺乏直接的证据，但大量的流行病学调查均证实，AF的高水平摄入和人类肝癌的发病率密切相关。广西扶绥县为肝癌高发区，县境内低、中和高发地区主粮中AFB1的平均含量分别为25.6g/kg、56.4g/kg和164.8g/kg，人年均摄入AF分别为0.638mg、1.197mg和6.016mg。另一个肝癌高发区江苏启东市玉米和花生所含的AFB1含量大多超过了诱发动物肿瘤所需要的剂量。,1.4.2 AF致突变、致癌和致畸性3,鉴于AF具有极强的致癌性，世界各国都对食物中的AF含量作出了严格的规定。我国规定食品中AF的最大允许量见P250表15-2；WHO规定最高限量为15g/kg；美国FDA规定牛奶中AF的最高限量为0.5g/kg，其他大多数食物为20g/kg，动物性原料中的为100g/kg，超标的污染食物和原料产品将被没收和销毁。,1.5 AF的脱毒方法,控制仓储粮食的含水量，防止其发霉外；利用霉菌在紫外光照射下可发出明亮的黄、绿色荧光这个特征可将污染的花生和玉米和其他谷物分离开来，紫外线照射也可使毒素的含量下降。对污染的谷物进行加热处理也常用于黄曲霉毒素的脱毒。湿热处理比干热处理更有效。较为有效的化学去毒方法是使用氨水（碱性），可用于玉米和粗棉籽的脱毒。将严重污染黄曲霉毒素的棉籽和氨水混合，密封于大塑料袋中，保存于阳光下几周，可使其黄曲霉毒素含量降至FDA要求的低于100g/kg的水平。,2 镰刀菌属毒素,镰刀菌属毒素是镰孢菌属产毒菌株产生的非蛋白质和非甾类的次生代谢产物。主要有：2.1 腐马索2.2 单端孢霉烯类2.3 玉米赤霉烯酮类2.4 丁烯酸内酯2.5 串珠镰孢菌素,2.2 单端孢霉烯类,主要有：T-2毒素二醋酸蔗草镰刀菌烯醇脱氧雪腐镰刀菌烯醇 雪腐镰刀菌烯醇 与镰刀菌烯酮-X,T-2毒素,T-2毒素是三线镰刀菌和拟枝镰刀菌产生的代谢产物。主要污染玉米、大麦、小麦、燕麦和饲料等，多数国家都有不同程度的污染，其中以欧美各国的谷物和饲料污染较为严重。T-2毒素可使末梢血管发生痉挛性收缩，引起多系统和器官损伤：对淋巴组织损伤最重而损伤免疫功能；可引起食物中毒性白细胞缺乏症（发热、鼻喉及齿龈出血、坏死性咽炎、进行性白细胞减少，重者可致败血症）；可引起胃粘膜出血及软骨损伤；能抑制蛋白质和DNA的合成；具有致畸、致突变和致癌活性，但致癌活性较弱。T-2毒素的毒性具有种属差异。,二醋酸蔗草镰刀菌烯醇,其主要由蔗草镰刀菌和木贼镰刀菌产生。其毒性与T-2毒素相似，可损害动物造血器官，使血细胞进行减少，心肌出血等。,脱氧雪腐镰刀菌烯醇,脱氧雪腐镰刀菌烯醇（ deoxynivalenol，DON）又名致呕毒素（ VT），主要由某些镰刀菌产生。 不仅污染粮谷类，也可污染粮食制品，人和牲畜在误食被毒素污染的粮谷类后可产生广泛的毒性效应。DON可以引起恶心、呕吐、头痛、眩晕、手足发麻、乏力、颜面潮红，重者见“醉谷病”（呼吸、脉搏、体温、血压波动，四肢发软、步态不稳，形似醉酒）；还可使免疫系统和造血系统受到损害，也具有很强的皮肤毒性和细胞毒性。也有致突变、致畸、致癌作用，可能与人类食管癌、 igA肾病、大骨节病有关。,雪腐镰刀菌烯醇与镰刀菌烯酮-X,两者均为B型单端孢霉烯类化合物。可引起恶心、呕吐、腹泻、头痛、疲倦、乏力、体重减轻等症状。,2.3 玉米赤霉烯酮,玉米赤霉烯酮（Zearalenone）又称F-2毒素，产毒菌主要是镰刀菌属的菌株，如禾谷镰刀菌和三线镰刀菌。玉米赤霉烯酮主要污染玉米、小麦、大米、大麦、小米和燕麦等谷物。玉米赤霉烯酮的耐热性较强，110下处理1h才被完全破坏。玉米赤霉烯酮具有雌激素作用，主要作用于生殖系统，可使家畜、家禽和实验小鼠产生雌性激素亢进症。妊娠期的动物（包括人）食用含玉米赤霉烯酮的食物可引起流产、死胎和畸胎。食用也可引起中枢神经系统的中毒症状，如恶心、发冷、头痛、神智抑郁和共济失调等。,3 其他曲霉和青霉毒素,3.1 杂色曲霉素（Sterigmatocystin）3.2 赭曲霉素（Ochratoxin）3.3 岛青霉素和黄天精,3.1 杂色曲霉素,是主要由杂色曲霉（Aspergillus uersicolor）和构巢曲霉（A.nidulans）等真菌产生的一类结构类似化合物。杂色曲霉主要污染玉米、花生、大米和小麦等谷物。在肝癌高发区居民所食用的食物中，杂色曲霉素污染较为严重；在食管癌的高发地区居民喜食的霉变食品中也较为普遍。杂色曲霉素的急性毒性不强，慢性毒性主要表现为肝和肾中毒，但该物质有较强的致癌性。,3.2 赭曲霉素,产毒菌株有赭曲霉（Aspergiltus Ochratoxin）和硫色曲霉（A.sulphureus）等。赭曲霉素的污染范围较广，几乎可污染玉米、小麦等所有的谷物。赭曲霉素的急性毒性较强。赭曲霉素的致死原因是肝、肾的坏死性病变。虽然已发现赭曲霉素具有致畸性，但到目前为止，未发现其具有致癌和致突变作用。,3.3 岛青霉素和黄天精,由于岛青霉（Penicillium.islandicum）污染谷物脱粒后即形成“黄变米”或“沤黄米” 。黄变米在我国南方、日本和其他热带和亚热带地区比较普遍。流行病学调查发现，肝癌发病率和居民过多食用霉变的大米有关。吃黄变米会引起中毒（肝坏死和肝昏迷）和肝硬化。岛青霉除产生岛青霉毒素（Silanditoxin）外，还可产生环氯素（Cyclochlorotin）、黄天精（Luteoskyrin）和红天精（Erythroskyrin）等多种霉菌毒素。岛青霉素和黄天精均有较强的致癌活性，其中黄天精的结构和黄曲霉素相似，毒性和致癌活性也与黄曲霉素相当。环氯素为含氯环结构的肽类，有很强的急性毒性。环氯素摄入后短时间内可引起小鼠肝的坏死性病变，小剂量长时间摄入可引起癌变。,4 细菌毒素,4.1 梭状芽孢杆菌-肉毒杆菌4.2 梭状芽孢杆菌-产气荚膜杆菌4.3 蜡状芽孢杆菌4.4 金黄色葡萄球菌4.5 大肠埃希杆菌,4.1 肉毒杆菌,来源与分布生物学性质侵入人体的途径致病机制中毒表现,来源与分布,肉毒杆菌（包括肉毒梭菌和丁酸梭菌）在自然界分布广泛，土壤中常可检出，偶亦存在于动物粪便中。根据所产生毒素的抗原性不同，肉毒杆菌分为A、B、Ca、Cb、D、E、F、G这8个型，能引起人类疾病的有A、B、E、F型，其中以A、B型最为常见。肉毒急慢性中毒在我国大部分地区均有发现。最常见的污染食品种类，以罐头、香肠、腊肉等肉类制品为主，还有发酵豆制品（如臭豆腐、豆瓣酱、豆豉等）和面制品（如甜面酱等），另外，在其它的某些食品、饮品中，也含有一定的肉毒杆菌芽胞及其释放肉毒毒素。,生物学性质,人体的胃肠道是一个良好的缺氧环境，适于肉毒杆菌居住。肉毒杆菌属于厌氧菌，严格厌氧，在胃肠道内既能分解葡萄糖、麦芽糖及果糖，产酸产气，又能消化分解肉渣，使之变黑，腐败恶臭。在厌氧环境中，此菌能分泌强烈的肉毒毒素，能引起特殊的神经中毒症状，致残率、病死率极高。肉毒杆菌芽胞抵抗力很强，干热180摄氏度5-15分钟，湿热100摄氏度5小时，高压蒸气121摄氏度30分钟，才能杀死芽胞。肉毒毒素对酸的抵抗力特别强，胃酸溶液24小时内不能将其破坏，故可被胃肠道吸收，损害身心健康。,侵入人体的途径,在通常情况下，肉毒杆菌是通过消化道侵害人体的。肉毒杆菌所致疾病总称肉毒病，常见的病型是食入毒素后引起的肉毒中毒。食品被肉毒杆菌芽胞污染，在厌氧环境中发芽繁殖，产生肉毒毒素，饮食后即发生单纯性肉毒毒素中毒，而非细菌感染。,致病机制,肉毒杆菌致病，主要靠强烈的肉毒毒素。肉毒毒素的毒性比KCN强一万倍。肉毒毒素与典型的外毒素不同，并非由生活的细菌释放，而是在细菌细胞内产生无毒的前体毒素，等待细菌死亡自溶后游离出来，经肠道中的胰蛋白酶或细菌产生的蛋白酶激活后方始具有毒性，且能抵抗胃酸和消化酶的破坏。肉毒毒素是一种神经毒素，能透过机体各部的粘膜。肉毒毒素由胃肠道吸收后，经淋巴和血行扩散，作用于颅脑神经核和外周神经肌肉接头以及植物神经末梢，阻碍乙酰胆碱释放，影响神经冲动的传递，导致肌肉的松弛性麻痹。,中毒表现,肉毒中毒的临床与其他食物中毒不同，胃肠道中毒少见，主要为运动末梢麻痹。潜伏期由数小时至数天不等。典型的急性发病是：首先有头晕、头痛、乏力等前驱症状，然后从眼部肌肉麻痹开始，出现复视、斜视、眼睑下垂、瞳孔散大。继之为咽部肌肉麻痹、吞咽困难、咀嚼无力、言语不清，进而膈肌麻痹，呼吸困难。肢体麻痹少见，神志清醒，不发热。重者死于呼吸困难和衰竭，病死率在30%以上。,4.2 梭状芽孢杆菌-产气荚膜杆菌,产气荚膜梭菌是革兰阳性需氧菌，广泛分布于人畜粪便、土壤、污水等外环境中。中毒多发生在夏、秋季节。中毒食品多为生畜肉、禽肉、鱼及其它蛋白性食品。毒性：产气荚膜梭菌产生的肠毒素是引起食物中毒的主要因素。被产气荚膜梭菌污染的食物即使在烹调加热后，其芽孢仍可在较高温度、长时间贮存的过程中生长、繁殖。加工后的食品在较高温度下长时间的缓慢冷却，而食用前没有再加热是引起中毒的主要原因。中毒表现：进食产气荚膜梭菌污染的食物后824小时出现腹痛和腹泻，可伴头痛无力及发热。 中毒预防：肉类食品要彻底加热，食用前再加热是预防产气荚膜梭菌食物中毒的重要措施。煮熟的肉类食品应快速降温，低温贮存，存放时间应尽量缩短。,4.3 蜡状芽孢杆菌,蜡样芽孢杆菌分布广，特别是在谷物制品中。主要通过泥土、灰尘、昆虫、不干净的食具和食品从业人员传播。夏、秋季多发，中毒主要为剩米饭、米粉、甜酒酿、剩菜、甜点心及乳、肉类食品在食用前保存温度较高和放置时间较长。毒性：蜡样芽孢杆菌产生致吐肠毒素和致腹泻肠毒素，前者耐热。主要作用于胃肠道，引起胃肠功能紊乱。 中毒表现：一般在816小时内出现中毒症状，可分为呕吐型和腹泻型，或两者兼有。呕吐型症状以恶心、呕吐为主，并有头晕、四肢无力等；腹泻型以腹痛、腹泻为主。中毒症状836小时可消失，一般不会导致死亡。 中毒预防：蜡样芽胞杆菌在15以下不繁殖，剩饭、剩菜应放在低温保存,在食用前一定要再加热。注意食品的贮藏和个人卫生，防止尘土、昆虫及其他不洁物污染食品。,4.4 金黄色葡萄球菌,被葡萄球菌污染的食品在较高温度下存放时间过长，能产生足以引起中毒的葡萄球菌肠毒素，吃了这种食物就会引起中毒。葡萄球菌食物中毒多发生在夏、秋季节，其它季节也有发病的。污染的食品主要为乳制品、蛋及蛋制品、各类熟肉制品，其次是含有乳类的冷冻食品。中毒表现：进食后24小时内出现剧烈呕吐，可吐出胆汁和血性胃液。并有头痛、恶心、腹痛、腹泻等。儿童发病较成年人多，且病情严重。葡萄球菌中毒病程较短，一般13天痊愈，很少死亡。预防：一般烹调温度不能破坏葡萄球菌肠毒素。熟肉、奶、蛋及其制品在阴凉或低温、通风条件贮藏，且时间不宜过长。饭前便后洗手，不食有病肉食及高温贮藏期长的食品。,4.5 大肠埃希杆菌,大肠埃希氏菌在人和动物的粪便中大量存在，其中有少数几种能引起人类食物中毒。根据致病性的不同，致泻性大肠埃希氏菌被分为产肠毒素性、侵袭性、致病性、黏附性和出血性5种。大肠埃希氏菌O157:H7是导致1996年日本食物中毒的暴发的罪魁祸首，它是出血性大肠埃希氏菌中的致病性血清型，主要侵犯小肠远端和结肠。常见中毒食品为各类熟肉制品、冷荤、牛肉、生牛奶，其次为蛋及蛋制品、乳酪及蔬菜、水果、饮料等食品。中毒原因主要是受污染的食品食用前未经彻底加热。,5 其它微生物毒素,5.1 麦角毒素5.2 蘑菇毒素毒蘑菇(蕈类)与可食蘑菇在外观上较难区别，因此容易造成人误食而引起中毒。我国的800多种蘑菇中已知约有80种可对人产生毒性反应，其中极毒和剧毒者有10多种。低毒性的蕈类，多数只有简单的胃肠胃不适，症状会很快消失。许多有潜在毒性的蕈类，经过特别的烹调过程可将其变得可食。只有少数种类有剧毒，如果食用可导致死亡。5.2.1 毒伞毒素5.2.2 毒蝇碱,5.1 麦角毒素,来源与分类毒性作用作用机制,来源与分类,麦角是麦角菌(Clauiceps prupurea)侵入谷壳内形成的黑色和轻微弯曲的菌核（Sclerotium），菌核是麦角菌的休眠体。麦角毒素由麦角菌产生，其活性成分主要是以麦角酸为基本结构的一系列生物碱衍生物，如麦角胺（Ergotamine）、麦角新碱（Ergonovine）和麦角毒碱(Ergotoxin)。Stowell在1918年第一次分离出了麦角胺。,毒性作用,麦角胺与麦角中毒引起特征性坏疽症状有关，大剂量的麦角胺引起严重的血管收缩并可导致肢体的干性坏疽。人类的麦角中毒可分为两类，即坏疽性麦角中毒和痉挛型麦角中毒。坏疽性麦角中毒的症状包括剧烈疼痛、肢端感染和肢体出现灼焦和发黑等坏疽症状，严重时可出现断肢。痉挛性麦角中毒的症状是神经失调，出现麻木、失明、瘫痪和痉挛等症状。,作用机制,坏疽性麦角中毒的原因是麦角毒素具有强烈收缩动脉血管的作用，从而导致肢体坏死。麦角毒素可直接作用于平滑肌而收缩动脉。低剂量的麦角毒素常用于中止产后出血。目前，人们对痉挛型麦角中毒的生理基础了解得甚少，可能与中毒个体对麦角毒素的易感性及麦角真菌生物合成的变异性有关，其机理需要更进一步的研究。,5.2.1 毒伞毒素,来源理化性质毒性,来源,毒伞毒素来源于毒伞。毒伞（Amanita phalloides）。又名毒鹅膏、绿帽菌、蒜叶菌，是最著名的一种致死性菌类，约有90%95%的蕈中毒死亡事件与之有关。这种蕈通常生长于夏末或秋季，菌体较大，能生长到20cm高。菌盖颜色可由绿褐色到黄色。毒伞和白毒伞（Auerna）因为其尺寸大小与其他可食的蘑菇种类相似，因而经常被误食。,理化性质,毒伞的主要毒性物质是毒伞素（Phalloidins）和-鹅膏蕈碱（-Ammanitin），它们分别是由七肽和八肽构成的环肽化合物结合于多糖成分中。结合物分子量约60000D，用强酸和碱处理可解离出毒伞素和-鹅膏蕈碱。,毒性,鹅膏蕈碱经口或经静脉给予均可致中毒。毒伞素在经静脉给予时与鹅膏蕈碱毒性相当，而口服毒性