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食品中天然毒素的研究
| Studies on Nature Toxins in Food |
汪立君 中國農業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養工程學(xué)院，北京100083 因化學(xué)加工、人為添加及環(huán)境污染所導入食品中的有毒化合物，容易被認識和預防；而許多以食品的天然組分形式存在的天然毒素，由于毒性大，且與食品混為一體，不容易被認識和確定，從而對健康威脅更大。作者將它們分為內因毒素和外因毒素，那些由食品原料自身產(chǎn)生并帶進(jìn)最終食品中的為天然內因毒素；由食品原料以外其它天然方式產(chǎn)生的且污染食品的或被食品蓄積的為天然外因毒素。 1 天然內因毒素 食用的少數動(dòng)、植物在生長(cháng)過(guò)程中，某個(gè)器官(或部位)會(huì )產(chǎn)生一些對人體有害的物質(zhì)，它們可隨著(zhù)生長(cháng)期而被破壞或逐漸蓄積，這些有害物質(zhì)概括起來(lái)有以下幾類(lèi)： 1.1 有毒蛋白質(zhì)(toxoprotein)類(lèi) 目前所發(fā)現的有毒蛋白質(zhì)主要來(lái)自植物性食品，包括血凝素(lectin)和酶抑制劑(enzyme inhibitor)。血凝素是某些豆科、大戟科等蔬菜中的有毒蛋白質(zhì)，這類(lèi)毒素現已發(fā)現10多種，包括蓖麻毒素(ricin)、巴豆毒素(crotin)、相思子毒素(abrin)、大豆凝血素(soybean agglutinin)、菜豆毒素(phasing)等。多年前，免疫學(xué)家就認識到血凝素能在淋巴細胞中觸發(fā)DNA的合成；最近又發(fā)現它能激活潛伏在人體末梢淋巴細胞中的免疫缺陷病毒-1(HIV-1)。除了誘導核分裂，血凝素還能凝聚許多哺乳動(dòng)物的血紅細胞，改變細胞膜的傳遞體系，改變細胞的滲透性并最終干擾細胞代謝。攝取富含凝血素食物1～3ｈ后，即有強烈的惡心、嘔吐、腹瀉(個(gè)別腹痛)以及虛脫等癥狀出現，一般發(fā)病3～4ｈ后康復。人們對凝血素的易感性?xún)H與攝取劑量有關(guān)，而與年齡、性別等因素無(wú)關(guān)。集體食用同批含凝血素的食物后，發(fā)病率為100%。凝血素含量最高的農作物是紅腎豆(red kidney beans)，生的紅腎豆含有20000～70000凝血素單位，煮熟后仍有200～400單位。雖然菜豆等白腎豆中凝血素相對較低(一般是紅腎豆的1/3)，但不良的飲食方式也能導致中毒。雖然對食品進(jìn)行有效的熱處理能破壞凝血素，但加熱到80℃時(shí)，顯示毒性更大(是生食物的5倍)，許多爆發(fā)性凝血素食物中毒都是食物加工不當所引起的。 酶抑制劑主要是胰蛋白酶抑制劑和淀粉酶抑制劑，能引起消化不良和過(guò)敏反應，有人稱(chēng)其為過(guò)敏原(allergen)。人們食用的黃豆(soybean)中已發(fā)現至少有16種蛋白質(zhì)能引起過(guò)敏反應,其中主要的過(guò)敏原是胰蛋白酶抑制劑。尤其在一種轉基因大豆中，這些過(guò)敏原含量高達26.7%；作為蛋白質(zhì)，這類(lèi)毒素受熱后變性，可破壞一些毒素，所以食用豆制品前的徹底熱處理是非常重要的。 1.2 有毒氨基酸 主要指有毒的非蛋白氨基酸(non protein amino acid)。在發(fā)現的400多種非蛋白氨基酸中，有20多種具有積蓄中毒作用，且大都存在于毒蕈和豆科植物中；它們作為一種“偽神經(jīng)遞質(zhì)”取代正常的氨基酸，而產(chǎn)生神經(jīng)毒性；另外，還有一些含硫、氰的非蛋白氨基酸可在體內分解為有毒的氰化物、硫化物而間接發(fā)生毒性作用；重要的毒性非蛋白氨基酸是刀豆氨酸(indospicine)、香豌豆氨酸(lathyrine)、白蘑氨酸(tricholomicacid)等。值得注意的是色氨酸是蛋白氨基酸，現已發(fā)現它的某些衍生物對中樞神經(jīng)有毒。 1.3 生物堿(alkaloid)類(lèi) 生物堿廣泛存在于毛茛科、蕓香科、豆科等許多植物根、果中的有毒生物堿，成分極其復雜。依其化學(xué)結構可細分為非雜環(huán)氮類(lèi)、吡咯烷類(lèi)、吡啶哌啶類(lèi)、異喹啉類(lèi)、吲哚類(lèi)和萜類(lèi)等。根據生源特點(diǎn)被分為原生物堿(proto alkaloid)、真生物堿(true alkaloid)和偽生物堿(pseudo alkaloid)；典型的生物堿是吡咯烷生物堿(pyrrolizidine alkaloid)。它們能引起攝食者輕微的肝損傷,但中毒的第一反應是惡心、腹痛、腹瀉甚至腹水，連續食用生物堿食品2周甚至2年才有可能出現死亡，一般中毒都可康復。由于生物堿大都具有苦澀性，容易使動(dòng)物產(chǎn)生拒食，所以引起人體生物堿中毒的主要食物源是：(1)谷物等農作物被含生物堿的雜草污染，進(jìn)入面粉及相關(guān)食品中；(2)食用含生物堿植物的動(dòng)物所產(chǎn)的奶和蜂蜜等食品；(3)特殊食療食品、個(gè)別調味料和特殊提取物飲料等。 1.4 蕈(蘑菇)毒素(mushroomtoxins) 食用野生毒蘑菇而引起的食物中毒稱(chēng)為蕈毒，其有毒物質(zhì)稱(chēng)為蕈毒素。已發(fā)現的蕈毒素主要有鵝膏菌素(amamitin)、鹿花菌素(gyromittrin)、蕈毒定(muslardine)、鵝膏蕈氨酸(ibotenicacid)、蠅蕈醇(muscimol)和二甲-4-羥基色氨磷酸(psilocybin)等。蕈中毒通常是急性中毒，依據其中毒癥狀分為四類(lèi)：原生毒——引起細胞破碎、器官衰竭；神經(jīng)毒——引起神經(jīng)系統癥狀；胃腸道毒——刺激胃腸道，引起胃腸道失調癥狀；類(lèi)雙硫醒毒——食用毒蕈后，除非72ｈ內飲酒，否則無(wú)反應。最典型的毒素是產(chǎn)生原生毒的鵝膏菌素，這種毒素潛伏期較長(cháng)(6～48ｈ，平均6～15ｈ)，潛伏期后期癥狀突然發(fā)作，表現出劇烈腹痛、不間斷的嘔吐、水瀉、干渴和少尿，隨后病程很快進(jìn)入到不可逆的嚴重肝臟、腎臟、心臟和骨骼肌損傷，表現出黃疸、皮膚青紫和昏迷，中毒死亡率一般為50%～90%；個(gè)別搶救及時(shí)的中毒者康復期至少需要一個(gè)月。由于蕈毒素不能通過(guò)熱處理、罐裝、冷凍等食品加工工藝破壞，許多毒素化學(xué)結構還沒(méi)有確定而無(wú)法檢測，再加上有毒和無(wú)毒蘑菇不易辨別，所以目前唯一的預防措施是避免食用野生蘑菇。雖然蕈毒素對所有人都易感,且老少病殘者中毒癥狀較重，但中毒對象和死亡者中成年人居多，這與成年人對奇特食物的嗜好有關(guān)。雖然個(gè)別發(fā)生毒蕈混入可食菌中引起中毒，但由于人們對毒蕈的防御心理由來(lái)已久，所以中毒事件呈分散性，爆發(fā)性中毒報道很少。 1.5 木藜蘆烷類(lèi)毒素 這類(lèi)毒素包括木藜蘆毒素(granyanotoxin)、欞木毒素(andromedotoxin)、玫紅毒素(rhodotoxin)和日本杜鵑毒素(rhodojaponin)等60多種化合物。這類(lèi)毒素主要作用于消化系統、心血管系統和神經(jīng)系統，是心臟-神經(jīng)系統毒素。由于這類(lèi)毒性食源主要來(lái)自某些花草的花蜜制品，又稱(chēng)蜂蜜中毒(honeypoisoning)。人畜常見(jiàn)中毒癥狀有流誕、嘔吐、腹痛、腹瀉、心跳緩慢、頭暈、呼吸困難、肢體麻木和運動(dòng)失調，中毒后能在24ｈ內康復；嚴重中毒時(shí)還出現角弓反張、昏睡和因呼吸抑制死亡。因中毒事例較少，這方面研究不多。 1.6 毒甙和酚類(lèi)衍生化物 主要毒甙化合物是氰甙(cyanogenetic-glucoside)，典型的是苦杏仁甙)、芥子油甙、甾甙、多萜甙等，它們蓄積在植物的種子、果仁和幼葉中，在酶的作用下它們在攝取者體內水解生成劇毒氰、硫氰化合物。 1.7 酚類(lèi)衍生化物 食品原料尤其是植物性原料往往含有一些酚類(lèi)化合物，其中的簡(jiǎn)單酚類(lèi)毒性很小，有殺菌、殺蟲(chóng)作用，但食品中含有復雜酚類(lèi)如漆酚(urushiol)、香豆素(cumarin)、鬼臼毒素(podophyllotoxin)、大麻酚(cannabinoid)和棉酚(gossypol)等特殊結構的酚類(lèi)化合物，則顯毒性，最典型的食物中毒事件是棉子引發(fā)的棉酚中毒。 2 天然外因毒素 天然外因毒素大都由附著(zhù)在食品上的微小生物(有害菌、有害真菌、微藻等)產(chǎn)生，被人類(lèi)的食物源所吸收并蓄積，最終危害誤食者的健康。由微生物引起食源性疾患有兩方面，一是由有害微生物本身引起的；二是由有害微生物在食品上代謝分泌的毒素引起；本文僅討論后者中幾類(lèi)危害較大的重要毒素。 2.1食源性細菌毒素(bacterial toxins) 典型的食源性細菌毒素是鯖精毒素(scombro toxin)和藍細菌毒素(cyanobacterialtoxins)，其中發(fā)現在池塘浮渣上進(jìn)而污染水產(chǎn)品的藍細菌毒素對食品衛生危害較輕。本文重點(diǎn)介紹鯖精毒素。鯖精毒素即組胺(histamine)，食用組胺和其它胺對血管有作用，且含量較高的食品可引起惡心、嘔吐、皮膚潮紅、蕁麻疹等中毒癥狀，稱(chēng)鯖精中毒，又叫組胺中毒。一般食用組胺食品后30min內毒性發(fā)作，病期通常在3h左右，個(gè)別延續幾天。組胺污染食品后任何熱處理、罐裝和冷凍等工藝都無(wú)法降低其毒性，爆發(fā)性中毒事件多發(fā)生在集體食用罐裝和冷凍海產(chǎn)品。可能含有組胺的主要食品是組織壞死的魚(yú)類(lèi)及其制品，這些魚(yú)類(lèi)包括鮐魚(yú)(mackerel)、沙丁魚(yú)(sardine)、鰹魚(yú)(skipjack)、黃鰭(yellowfin)、竹夾魚(yú)(bluefish)等,現已發(fā)現也有些干酪、蔬菜、紅葡萄酒等含有組胺。組胺無(wú)論在哪種食品中都是在微生物作用下生成的，例如魚(yú)中的組胺首先是死亡的海產(chǎn)品在組氨酸酶的作用下釋放出組氨酸，再在微生物的脫羧酶作用下脫羧形成組胺。 2.2 真菌毒素(mycotoxin) 已發(fā)現的真菌毒素有黃曲霉毒素(aflatoxin, AFT)、赭曲霉毒素(ochra toxin)、展青霉素(patulin)、鐮刀菌毒素(fusarium toxins)、藤黃醌茜素(luteoskyrin)等。其中黃曲霉毒素最重要，本文將以此為重點(diǎn)闡述。在適當的溫度、濕度下,生長(cháng)在食物上的黃曲霉(Aspergillus flavus)和(Aparasiticus)等霉菌所產(chǎn)生的黃曲霉毒素是一組結構相關(guān)的劇毒化合物，即黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2，一般情況下毒性最大的B1含量也最高。易感的食品是堅果、花生、玉米和棉花等的種子，B1在動(dòng)物體內代謝后轉化成仍有毒的M1，在個(gè)別乳牛的奶和尿中可發(fā)現M1，所以食用含AFT飼料飼養的動(dòng)物所產(chǎn)的乳及器官對人類(lèi)也是有害的。ＡＦＴ對動(dòng)物(可類(lèi)推到人類(lèi))的大劑量急性中毒是出血、胃腸失調和包括急性肝壞疽、肝硬化和肝癌在內的肝損傷，甚至死亡。目前還沒(méi)有發(fā)現任何動(dòng)物對ＡＦＴ的急性毒性有抵抗作用，但動(dòng)物對ＡＦＴ的急、慢性毒性的易感性因動(dòng)物種類(lèi)不同而有差別。ＡＦＴ是非常強的致癌化合物，這種慢性毒性與環(huán)境因素相關(guān)，即與暴露量級、暴露周期和攝取者年齡、健康情況、營(yíng)養狀況有關(guān)。研究表明ＡＦＴ在體內需要代謝活化才能發(fā)揮致癌效應，但此效應能被體內氧化酶所阻止和活化。有關(guān)ＡＦＴ對人類(lèi)的最低易感性還沒(méi)有確定，也就是說(shuō)ＡＦＴ在人體的量級與癌癥的具體關(guān)系還沒(méi)有確定。 2.3 河鲀毒素(tetrodotoxins, TTX) 由7種同系化合物構成的ＴＴＸ，由Pseudomonassp和Alteromonassp等細菌產(chǎn)生，進(jìn)而污染河鲀魚(yú)等水生(或兩棲)動(dòng)物，河鲀魚(yú)的肝臟、生殖器官及伸展肌蓄積ＴＴＸ而染毒。這類(lèi)毒素作為鈉離子阻斷劑，是最毒的天然產(chǎn)物之一，LD50≤10μg/kg。人類(lèi)攝取一定量后先有手指、唇和舌的刺痛感，然后惡心、嘔吐、腹瀉，最后肌肉麻痹、呼吸困難、衰竭而死，致死率很高，濕組織每千克含量達5～30mg時(shí)，對食用者就能致命。中毒無(wú)特效解毒藥物，較輕中毒經(jīng)搶救治療后完全康復需要7d。在pH1的條件下，100℃長(cháng)時(shí)間煮沸可使毒源的毒性減弱(顯然這種烹調方式是不可能的)。因為河鲀魚(yú)“有毒”已被人們廣泛熟知，所以除了在日本因特殊嗜好中毒事件較多外，在其他國家(包括我國)實(shí)際中毒事件(除誤食)并不比海洋藻毒素中毒更突出。 2.4 藻類(lèi)毒素(algaetoxins) 隨著(zhù)近海海域的富營(yíng)養化日趨嚴重，藻類(lèi)毒素所致海產(chǎn)品染毒進(jìn)而危害人類(lèi)健康已成為國外沿海地區食品衛生的研究熱點(diǎn)。這些毒素引起人類(lèi)中毒的途徑是：以海洋微小藻類(lèi)為食物源的魚(yú)貝類(lèi)，在食用藻類(lèi)的同時(shí)蓄積了藻類(lèi)(尤其是渦鞭毛藻屬)所產(chǎn)的毒素，在毒素沒(méi)被完全代謝排除前，人們食用貝類(lèi)即可引起中毒，所以此類(lèi)中毒被稱(chēng)為貝類(lèi)毒中毒(shellfish poisoning)。目前所發(fā)現的貝類(lèi)中毒分別是：麻痹性貝類(lèi)毒中毒(paralytical shellfish poisoning, PSP)、腹瀉性貝類(lèi)毒中毒(diarrhetic shellfish poisoning, DSP)、神經(jīng)性貝類(lèi)毒中毒(neurotoxicshellfish poisoning, NSP)、記憶喪失性貝類(lèi)毒中毒(amnesicshellfish poisoning, ASP)和西加魚(yú)毒(ciguatera)。 3 天然毒素的利用 毒素和藥物可以說(shuō)是“孿生兄弟”。從李時(shí)珍的《本草綱目》到現代醫藥領(lǐng)域，都有天然毒素的蹤跡，隨著(zhù)對天然毒素研究的深入，其應用范圍也迅速擴展，許多新的重要用途不斷被開(kāi)發(fā)利用。 具有極高的專(zhuān)一性的生物活性，是天然毒素最重要的特征，其在臨床應用、防治研究及作為新藥導向方面，占有顯著(zhù)的地位。很多天然毒素，如強心苷、烏頭堿、奎寧、箭毒等，至今仍是有效的臨床藥物。我國早就有利用“以毒攻毒”的方法來(lái)治療“疑難雜癥”的傳統經(jīng)驗。植物毒素喜樹(shù)堿、三尖杉酯堿等都是重要的臨床抗癌藥物。動(dòng)物毒素中蛇毒、蝎毒、蜂毒等早已在臨床上應用，而且不斷有新的發(fā)現。如蛇毒在制藥工業(yè)中已被用于生產(chǎn)治療血栓、偏癱、潰瘍、心臟病的多種藥品及配制鎮痛藥、抗凝血劑等。就連最毒的細菌毒素-肉毒桿菌毒素，也可用于治療功能性失明的眼瞼痙攣癥及內斜視等。 因此，對毒素的危害及利用的研究同等重要，既要認識到它的危害，使其危害降低到最低程度，又要研究它的可利用價(jià)值，使這些天然資源得到充分利用。尤其是研究天然毒素的藥用價(jià)值，對豐富和發(fā)展我國中醫藥寶庫意義重大。 參考文獻： [1] 修橋，郭云峰. 引發(fā)食源性疾患的天然毒素研究概況(綜述). 中國食品衛生雜志，2000年第12卷第6期 [2] Charlotte. 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