豆角中毒素中毒机理的研究.doc

豆角中毒素中毒机理的研究!#1,%&2*,()3(1.东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;2.中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所,北京100081;3.惠州出入境检验检疫局,惠州516001)*+:豆角营养丰富,口感好,是我国大众普遍喜食的蔬菜,但其因加工熟制过程不当,引发豆角中毒事件频繁发生,初步研究认为豆角中含有血细胞凝集素、皂苷和蛋白酶抑制剂等毒性物质。文章对豆角中能够引起中毒的各种因素进行了综合阐述,对可能的毒素的毒性及解决方法进行了具体的分析,以期为科学加工及食用豆角提供理论依据。-./:豆角;血细胞凝集素;皂苷;蛋白酶抑制剂01234:TS201.6 56789:B 5;PHAVFLPSL10。国外对血细胞凝集素及其毒性的研究较早,在1908年就有人报告豆角含有血细胞凝集素,1955年由杰菲及其同事首次提出豆角含有血细胞凝集素的部分纯化制品的毒性报告11。血细胞凝集素活性和毒性之间的关系甚为复杂,牵涉到很多因素,其中之一就是豆角有几千个不同的品系和栽培品种。豆角所含的凝集素随着以下几种情况的不同而显示不同的专一性:血细胞的动物种属、人体的血型、血细胞是否经过蛋白水解酶或神经氨酸苷酶的预处理。对众多不同品种豆角的血细胞凝集活性进行系统的研究表明,含有胰蛋白酶的牛血细胞系统可能是检测豆类是否有毒的最有用工具。同时在测定种子提取物的血细胞凝集活性时,必须注意血细胞的种类,这样才能正确地作出某一种豆类是否有毒的结论。血细胞凝集素是一种具有高度特异性糖结合活性蛋白,并且具有罕见的稳定性。去除豆类中的血细胞凝集素的最简单有效的办法就是湿热处理方法,一般30min可以达到去除目的12。但是凝集素对干热钝化处理有抗性,有人用干热加热18h,大豆仍然可以检出血细胞凝集素活性。有研究表明,大豆凝集素在100、20min或105、10min湿热处理的条件下即可完全失活13。豆角凝集素具体的失活条件目前还有待进一步研究。3(皂苷(saponin)又称皂甙、皂素,是类固醇或三萜类化合物的低聚配聚体的总称,属于糖苷类物质,只存于植物界,因其水溶液能形成持久泡沫而得名。皂苷大多数为白色无定形粉末,易吸湿,味辛辣,能溶于水、稀乙醇、甲醇,易溶于热醇、热水,不溶于氯仿、乙醚、苯、丙酮等有机溶剂。皂苷对热稳定,在酸性条件下,遇热易分解,水解下来的皂苷元易溶于氯仿、乙醚、丙酮,而不溶于水14。皂苷类化合物的种类繁多,且具有大量的生理功能或药理功能,包括与癌症相关的活性、刺激或增强免疫、消炎、抗肝中毒、改善心血管活性以及对中枢神经系统的效果等。因此目前国内外对皂苷的生物活性或药理进行了大量研究,并取得了较大的进展,展示出它们在功能性食品或医药品中的应用前景。但有关它们的毒理学研究仍然不足15。皂苷的毒性主要体现在溶血性及其水解产物皂苷元的毒性。皂苷元可强烈刺激胃肠道黏膜,引起局部充血、肿胀、炎症,以致造成恶心、呕吐、腹痛、腹泻症状。低浓度的皂苷水溶液即可破坏红血球而产生溶血作用,因此皂苷又称为皂毒素(Sapotoxin)。这一作用可能是由皂苷与胆甾醇结合生成分子复合物所致,No.8.2006故皂苷类药物一般不能用于静脉注射。但口服皂苷无溶血作用,可能因其在肠胃中不被吸收或被水解成无溶血作用的次生产物。皂苷的溶血作用对鱼、蛙等冷血动物毒性较大,目前对茶皂苷的溶血性研究较多16。关于豆角皂苷的毒性与溶血性,在当前研究报道中尚属少见,还有很大的研究空间。皂苷普遍存在于豆类中,但是不同豆类的总皂苷含量相差甚远,甚至在同一种豆类中的含量也相差较大。这主要有以下2个原因:(1)至今还没有一种较统一的皂苷化合物的分析方法;(2)不同品种或同一种植物的皂苷含量确实存在较大的差异。据报道,豆角中总皂苷的含量为4.021g/kg15。研究表明,水煮是去除该类物质的有效方法17。4!#$%&()*+,-4.1!#$%&蛋白酶抑制剂(Protease inhibitor)是存在于豆科植物中能抑制某些蛋白质水解酶活性的物质,如胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶等1,以胰蛋白酶抑制剂的存在最普遍。最早发现植物中含有酶抑制剂的人是Read和Hass,报道了大豆粉的水提物能抑制胰蛋白酶液化明胶的能力11。研究表明,胰蛋白酶抑制剂的抗营养作用主要表现在以下2个方面:(1)与小肠液中胰蛋白酶结合生成无活性的复合物,降低胰蛋白酶的活性,导致蛋白质的消化率和利用率降低;(2)引起动物体内蛋白质内源性消耗。小鼠和鸡等动物的大量实验证明,动物体内蛋白质的内源性消耗主要是负反馈调节机制的作用造成的。由于胰蛋白酶和胰蛋白酶抑制剂结合,肠促胰酶肽分泌增多,因而促使胰腺分泌更多的胰蛋白酶到肠道中。由于胰蛋白酶中含硫氨基酸特别丰富,故胰蛋白酶大量补偿性分泌,会造成体内含硫氨基酸的内源性丢失,加剧了由于豆类含硫氨基酸短缺而造成的体内氨基酸代谢不平衡,使动物生长受阻,甚至发生疾病。此外,胰蛋白酶的大量分泌也会造成胰腺的肥大和增生,出现消化吸收功能失调和紊乱,严重时出现腹泻。目前对蛋白酶抑制剂研究较多的是大豆蛋白酶抑制剂,Liener和Kakade曾经研究了这些抑制剂在各种豆类中的分布情况,其中在豆角中受抑制的蛋白酶主要是胰凝乳蛋白酶,胰肽酶E,枯草杆菌蛋白酶和胰蛋白酶18。根据蛋白酶抑制剂具有热不稳定性和后来分离得到它的结晶的实验结果,普遍认为,去除蛋白酶抑制剂最有效、最简单的办法就是高温加热钝化。4.2./氰苷(Cyanogenic glycoside)是由氰醇衍生物的羟282基和D-葡萄糖缩合形成的糖苷,其结构中有氰基,水解后产生氢氰酸(HCN),会对人体造成危害。氰苷广泛存在于豆科、蔷薇科、禾木科约1000余种植物中。氰苷的毒性很强,对人的致死量为18mg/kg体重。氰苷的毒性主要是氢氰酸和醛类化合物产生的毒性。氢氰酸被吸收后,随血液循环进入全身组织细胞,透过细胞膜进入线粒体,氰化物通过与线粒体中细胞色素氧化酶的铁离子结合,导致细胞的呼吸链中断。适量氰苷有镇咳作用,过量食入则可引起中毒。氰苷急性中毒症状主要为心率紊乱、肌肉麻痹和呼吸急促,严重可导致呼吸麻痹而死亡。Montgomery对多种植物中的氰化物含量进行了研究测定,结果表明豆类中氰化物的含量占重要地位,尤其利马豆中的氰化物达到210.0312.0mg/100g,而豆角中的氰苷含量较少,为2.0mg/100g19。控制氰苷中毒应在食用前反复用清水浸泡,充分加热,以除去或破坏其中的氰苷。4.3 0123#存在于豆类中的脂肪氧化酶(lipoxidase)可氧化降解豆类中的亚油酸、亚麻酸,产生众多的降解产物,从而不仅产生了有害物质且降低了豆类的营养价值4-5。脂肪酶在pH78时,活性最高,所以可使用高温或改变pH等方法抑制脂肪酶的活性,提高豆类产品的质量。4.4()*+,-在某些豆角的豆荚里还含有硝酸盐与亚硝酸盐等,与发病也可能有关6。当豆角放置时间超过24h,其亚硝酸盐含量大大增加,高剂量的亚硝酸盐能够使血色素中的二价铁氧化为三价铁,产生大量高铁血红蛋白从而使其失去携氧和释氧能力,引起全身组织缺氧,产生肠源性青紫症。目前仅我国国内的豆角品种就多达数千种,由于毒素成分复杂而难以进行全面系统的研究调查。当前国内外学术界一般认为,豆角中主要致毒因素为血细胞凝集素和皂苷,并且有一点认识是共同的,就是豆角所含的毒性物质均可被持续高温所破坏17。5 45近年来,豆角中毒事件逐年增多,