J. Future Foods | 食品中主要真菌毒素的特性、毒性及分析
Introduction
真菌毒素是黴菌產生的有害物質的廣義術語。真菌毒素是食品和飼料中毒性最大的化學物質，對人類和動物健康構成極大威脅。真菌毒素對肉類的污染是食品安全方面需要解決的最緊迫問題之一。雖然無法完全計算，但有人認爲，真菌毒素污染是造成重大經濟損失以及食品安全和公共衛生問題的原因。真菌毒素的影響根據器官分爲肝毒素、腎毒素、神經毒素和免疫毒素。還可根據致畸劑、誘變劑、致癌物和過敏原對細胞的危害程度，將其分爲四類。根據其化學來源，它們也被分類爲多肽和氨基酸衍生物。
真菌毒素通過攝入食用受污染食物的動物的肉以及在加工這些肉時使用的受污染的香料而輸送給人類。真菌毒素被認爲是人類各種病理性疾病的病因。例如，赭麴黴毒素與巴爾幹地區的地方性腎病有關，而伏馬菌素B1與食管癌有關。已經鑑定出300多種真菌毒素。黃麴黴毒素、赭麴黴毒素A（OTA）、伏馬菌素、毛黴烯和玉米赤黴烯酮毒素等是與農業、經濟和公共衛生相關的重要真菌毒素。
真菌毒素：類型和來源
黃麴黴毒素（AF）、赭麴黴毒素（OTA）、伏馬菌素、毛黴烯（TH）、棒麴黴素（PAT）、桔黴素（CIT）和玉米赤黴烯酮（ZEA）是研究中檢測到的商業上重要的真菌毒素。真菌毒素對作物種植者和消費者的健康和盈利能力具有同等的影響。玉米、小米、小麥、高粱、大豆、花生及其製品，以及由受污染的核心成分產生的副產品，是對真菌毒素最敏感的作物。食物垃圾、發黴的麪包、棉籽、香料和其他食物，以及穀物、豆科種子、油籽以及轉移到動物飼料中的工業副產品，都可能含有真菌毒素。真菌（麴黴、鐮刀菌、鏈格孢青黴和鎖骨菌）和腐生黴菌是在收穫前後危害作物的常見污染物。
表1 幾種重要的真菌毒素及其對人和動物的影響
食品工業中的主要真菌毒素
黃麴黴毒素
AF生物合成有18 個酶階段，至少有25 個基因參與調節酶的生產和生物合成。AFs通常存在於各種膳食和飼料中。“花生、堅果、無花果、玉米、大米、香料和乾果”是受影響最嚴重的食物和飼料。攝入受污染的食物和飼料以及其中攜帶的AFs會對健康造成嚴重危害。在已發現的20個AFs中，AFB1、AFB2、AFG1和AFG2是四個最重要的毒素。AFB1是一種強大的人類致癌物，與重大健康問題有關。黃麴黴毒素相關疾病俗稱黃麴黴毒素中毒。急性黃麴黴中毒致死；慢性黃麴黴毒素病會導致癌症、免疫抑制和其他“緩慢”的病理疾病。肝臟是主要的靶器官，當對不同的動物施用黃麴黴毒素B1時，會發生肝損傷，不同動物的易感性差異顯著。
食品和飼料的AF污染是全世界長期存在的問題。除了溫帶國家的少數例外，AF暴發在熱帶和亞熱帶地區更爲常見。此外，由於氣候變化導致傳統AFs發生區域發生變化。這導致全球範圍內真菌和AFs對作物的污染增加（圖1）。
圖1 黃麴黴毒素的不同污染源
年齡、性別、體重、飲食、傳染源暴露以及其他真菌毒素和藥理活性化學物質的存在都會影響物種內反應的程度。黃麴黴毒素通過細胞色素P450酶轉化爲反應性8,9-環氧化物形式，可與DNA和蛋白質結合。黃麴黴毒素B1-DNA加合物可導致GC到TA的轉換。細胞質和微粒體中的反應性谷胱甘肽S-轉移酶系統催化活化的黃麴黴毒素與還原性谷胱甘肽的結合，導致黃麴黴毒素的代謝。谷胱甘肽轉移酶系統以及細胞色素P450系統的變化（圖2）被認爲在物種間黃麴黴毒素敏感性差異中起作用。
圖2 黃麴黴毒素對宿主系統的影響
麥角生物鹼(Ergot alkaloids，EAs)
EAs是一種主要由 Claviceps菌屬產生的真菌毒素，食用受EAs污染的食物或飼料會引起的人類和動物疾病。
EAs毒素會產生嚴重的人類和動物健康問題，主要導致麥角病，麥角病有兩種形式：痙攣性和壞疽性。食用EA污染食品的人可能會出現幻覺、抽搐、無乳症、燒灼感、血管收縮和四肢壞疽性缺失。其他症狀包括噁心、內分泌功能改變、嘔吐、虛弱、麻木、對心血管系統的嚴重影響，甚至死亡。
伏馬菌素（Fumonisins）
伏馬菌素可在多種穀物和穀物產品中發現，但它們最典型地存在於玉米和玉米基產品中（大米、小麥、大麥、玉米、黑麥、燕麥和小米）。已經發現並命名了15 種以上的伏馬菌素同系物，包括伏馬菌素A、B、C和P。伏馬菌素B最豐富的形式是FB1、FB2和FB3，其中FB1是最危險的形式，可能與其他伏馬菌素形式FB2和FB3共存。
伏馬菌素對食物的污染受農業氣候條件的影響（表1）。FB1存在於多種飲食產品中，包括蘆筍和大蒜、大麥食品、啤酒、無花果乾和牛奶。FB1最典型的污染食品是玉米（Zea mays L.）和玉米制品。包括玉米餅和玉米片、玉米片和玉米澱粉、爆米花、砂礫、麪粉和玉米油等。伏馬菌素每年感染25%的收穫作物，給農業和工業部門造成巨大的經濟損失。這些真菌毒素性狀穩定，不會通過食品加工、烹飪、烘焙、烘焙或巴氏殺菌消除。除此之外，伏馬菌素已被證明會影響水生動物的性能，如尼羅羅非魚的魚苗和幼魚。
赭麴黴毒素
最有害的真菌毒素之一是赭麴黴毒素A（OTA）。OTA對多種動物具有肝毒性、腎毒性、神經毒性、致畸性、胚胎毒性、遺傳毒性、免疫毒性和致癌性，具有物種和性別差異。國際癌症研究機構（International Agency for Research on Cancer）於1993年將OTA列爲潛在的人類致癌物（2B類）。動物或人類頻繁接觸OTA可能會導致各種健康問題。尤其是OTA，可能會給人們帶來癌症風險。長期暴露於低濃度的OTA可能比急性暴露於高濃度的OTA更有害。人類通常通過各種機制接觸OTA以及其他真菌毒素，其中最重要的是飲食攝入。
OTA存在於穀物、橄欖、豆類、啤酒、葡萄酒、咖啡、可可製品、葡萄乾、無花果、甘草、豆類、南瓜子和茶中。經測量，OTA的平均濃度在0.1至100 ng/g之間。動物源性食品中的OTA水平在0.1至1 ng/g之間，如豬肉製品、食用內臟、豬肉、雞肉和內臟以及幹醃火腿中的OTA水平。在動物飼料中也發現了相同的比例，如豬腎和豬肝、豬肉、雞肝和內臟，以及用於貓糧和狗糧的機械分離雞肉（圖3）。
圖3 OTA的生化效應綜述
食品中真菌毒素的分析
由於真菌毒素結構的多樣性，許多分析方法被用於檢測真菌毒素結構，如“高效液相色譜（HPLC）或酶聯免疫吸附試驗（ELISA）、液-液萃取（LLE）、超臨界流體萃取（SFE）、固相萃取（SPE）和帶有UV或熒光檢測（FLD）的液相色譜（LC）方法”。真菌毒素可使用其他色譜法進行鑑定，如“薄層色譜法（TLC）和氣相色譜法（GC）”；然而，現代分析儀器的進步使液相色譜-質譜（MS）方法的潛力大增，尤其是對於多種毒素的測定和確認。由於不同真菌毒素在同一基質中共存，最近開發了同時檢測多種真菌毒素的分析方法（圖4）。
圖4 食品中真菌毒素分析常用步驟流程圖
Conclusion
總而言之，食品中的真菌毒素污染對世界健康極爲重要，瞭解其作用機制使人們越來越有可能將其與各種疾病聯繫起來。另一個關鍵問題是，當農場動物飼料被污染時，可能會發生連鎖反應，導致其產品，如肉、奶和蛋受到感染。
An overview on the major mycotoxins in food products: characteristics, toxicity, and analysis
Raghda A. El-Sayeda, Ali B. Jeburb, Wenyi Kangc, Fatma M. El-Demerdasha,*
a Department of Environmental Studies, Institute of Graduate Studies and Research, Alexandria University, Alexandria 21526, Egypt
b Department of Animal Production, College of Agriculture, University of Kerbala, Kerbala 56001, Iraq
c National R & D Center for Edible Fungus Processing Technology, Henan University, Kaifeng 475004, China
*Corresponding author.
E-mail address: eldemerdashf@yahoo.com
Abstract
Mycotoxins are potentially hazardous secondary metabolites produced by filamentous fungi (molds). These small molecular weight compounds (often less than 1 000 Da) are found in nature and are almost unavoidable. They can infiltrate our food chain either directly or indirectly through contaminated plant-based food components or toxigenic fungal development on food. Mycotoxins can build up in ripening corn, cereals, soybeans, sorghum, peanuts, and other food and feed crops in the field and during transportation. Humans and animals can get sick from eating mycotoxin-contaminated food or feed, which can result in acute or chronic poisoning. In addition to worries regarding direct consumption of mycotoxin-contaminated foods and feeds, the public is concerned about the possibility of ingesting mycotoxin residues or metabolites in animal-derived food products such as meat, milk, or eggs. Three fungal genera dominate mycotoxin production: Aspergillus, Fusarium, and Penicillium. Although more than 300 mycotoxins have been found, only six of them (aflatoxins, trichothecenes, zearalenone, fumonisins, ochratoxins, and patulin) are consistently detected in food, posing unpredictability and continuous food safety issues worldwide. This article focused on some of them, which are typically found in foods that have been contaminated by one or more of these mycotoxins.
Reference:
EI-SAYED R A, JEBUR A B, KANG W Y, et al. An overview on the major mycotoxins in food products: characteristics, toxicity, and analysis[J]. Journal of Future Foods, 2022, 2(2): 91-102. DOI:10.1016/j.jfutfo.2022.03.002.
翻譯/編輯：王佳紅；責任編輯：張睿梅
封面圖片來源：圖蟲創意