鐮刀菌毒素

鐮刀菌毒素是鐮刀菌屬真菌產生的多種次生代謝產物的總稱，在自然界中分布極為廣泛，是危險的食品污染物，對人畜健康危害十分嚴重。

有些種類的鐮刀菌能在各種糧食中生長並能產生有毒的代謝產物，如玉米赤霉烯酮、串珠鐮刀菌素C和單端孢黴素類等。

玉米赤霉烯酮可使豬發生雌性激素亢進症，單端孢黴素類則阻礙蛋白質合成而引起動物嘔吐、腹瀉和拒食。不過還有許多現象至今尚未得到明確的解釋，例如鐮刀菌污染的糧食造成的食物中毒，可能引起帶有流行病特徵的人類的疾病；又如T-2毒素造成的白細胞減少症主要出現在俄國，這種疾病的臨床表現是進行性的造血系統功能衰退。

單端孢黴素類要在溫度超過200℃才能被破壞，所以經過通常的烘烤後，它們仍有活性（在殘留的濕氣中也要100℃才能被破壞）。糧食經多年儲藏後，單端孢黴素類的毒力依然存在，無論酸或鹼都很難使它們失活。

基本介紹

• 中文名：鐮刀菌毒素
• 實質：鐮刀菌屬真菌產生的次生代謝產物
• 分布於：大自然
• 症狀：嘔吐、腹瀉和拒食

類型

鐮刀菌屬產生的毒素種類很多，其中主要是玉米赤霉烯酮、單端孢黴毒素、串珠鐮刀菌素和伏馬菌素等。單端孢黴毒素分為A和B兩類，單端孢黴毒素 A包括T-2 毒素、HT -2 毒素、新茄病鐮刀菌烯醇和蛇形黴素(DAS)；單端孢黴毒素B包括脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)和雪腐鐮刀菌烯醇(NIV)。

理化性質代謝

DON的理化性質及代謝：DON是一種倍半萜烯化合物，其結構為3α，7α，15一三羥基一12一13一環氧單端孢霉一9一烯一8一酮，分子式為C15H20O6，非揮發性的無色針狀結晶，分子量為296.3，熔點為151～153℃。C一12，13環氧環是其毒性所必需，C一9，10雙鍵對其毒性起重要作。

所有動物都對DON敏感，敏感程度為豬>小鼠>大鼠>家禽≈反芻動物，敏感性的差異是由於它們在DON的吸收、分布、代謝和消除上不同所致。即使短期接觸DON也可誘導肝臟第一和第二階段生物轉化酶的產生，表達細胞色素p450的細胞系對DON的細胞毒性來表現出差異，表明該毒素可能不被該途徑代謝。然而，DON在肝臟可與葡萄糖苷酸發生共軛並在動物組織和排泄物中發現該代謝產物。

動物糞尿中DON的主要代謝產物去環氧化DON，是由腸道和瘤胃微生物通過去環氧化反應進行新陳代謝產生的，而不是在肝臟和其它組織產生的。當檢測人腸道微生物對單端孢霉烯3一乙醯基一脫氧雪腐鐮刀菌烯醇和雪腐鐮刀菌烯醇的轉化能力時發現，與大鼠、小鼠和豬不一樣，在糞便的混合孵化物中未檢測到它們的去環氧代謝產物。因此，動物腸道對單端孢霉烯轉化能力的差異具有毒理學意義。

ZEN的理化性質及代謝：ZEN屬於二羥基苯甲酸內酯類化合物，純品為自色結晶、分子式C18H22O5，分子量為318。微溶於鹼性溶液，易溶於乙醚、三氯甲烷、乙酸乙酯及甲醇，不溶於水。熔點為164~165℃。出，ZEN在動物體內兩種主要的生物轉化途徑是：①ZEN在3一α和3一β羥類固醇脫氫酶的作用下生成α一玉米赤霉烯醇和β一玉米赤霉烯醇。②ZEN及其代謝產物在二磷酸尿苷葡糖醛酸基轉移酶催化下與葡萄糖醛酸共軛化。ZEN的有害作用部分取決於排泄過程。豬與羊一樣，ZEN可與葡萄糖醛酸共軛，也可被代謝成α一ZEN。研究指出指出：膽汁分泌和發生的腸肝循環是影響ZEN去向的重要過程。因此，大量從膽汁分泌的ZEN的葡萄糖醛酸苷被重新吸收，並被腸黏膜細胞進一步代謝，最後經門脈供血進入肝和參與體循環。ZEN的還原產物玉米赤霉烯醇雌激素活性增加。

對細胞的影響

對植物細胞的影響

植物病原真菌毒素對寄主的破壞作用首先是影響細胞質膜系統，使電解質滲漏增加。當細胞遭受病原菌傷害時，毒素即與細胞原生質膜的一種蛋白質結合，使膜構造發生變化，膜的結構和功能受到損傷，導致膜透性改變，電解質外漏，電導值增加。郭新梅等研究表明，毒素濃度越大品種(系)的膜透性越大，毒素對細胞膜的傷害愈嚴重。且在脅迫處理72h內細胞膜對毒素脅迫敏感，隨處理時間延長及毒素處理濃度增加細胞膜透性迅速增大。

對動物細胞的影響

飲食中污染的鐮刀菌毒素可以對機體造成多種病理損傷，是黴菌毒素研究中的熱點。其中誘導細胞凋亡是鐮刀菌毒素髮揮致病作用的重要途徑之一。 FB1（Fumonisin B1）可誘導體外培養的多種細胞發生凋亡，如：人角化上皮細胞、HET-1A 細胞、CV -1 細胞和 H T 29 細胞等，而 FX 和 T -2 毒素主要選擇性影響胸腺組織中CD4+ 和CD8+ 雙陽性的細胞。DON可以明顯抑制動物的免疫機能，誘導小鼠胸腺、脾和小腸黏膜集合淋巴結的T細胞、B 細胞和IgA + 細胞產生凋亡。

分離與檢測

生物測定法：有關鐮刀菌毒素測定結果在不同實驗室的差異，除了使用了地理來源不同、遺傳基礎差異懸殊的菌株外，另一個重要的原因是不同實驗室使用不同的毒素純化、毒素生物測定方法。缺乏統一的規範化標準。目前，國內外從整體植株、組織器官、細胞及細胞器、酶等不同水平的毒素生物測定方法很多，如幼苗浸漬法、葉片浸漬法、花粉萌發法、PAL法等。但這些方法都沒有克服生物測定方法自身的缺點，通常僅能夠用於定性分析，或半定量檢測，因而未能得到廣泛套用。

化學和免疫化學測定法：化學測定法是目前用於鐮刀菌毒素測定的主要方法，其特點是快速、準確、重演性好。現已建立了薄層色譜、氣相色譜、高效液相色譜等方法。由於HPLC和GC更為精確，一次能夠檢測出多種毒素的類型和含量，而且儀器和試劑的選擇性範圍較大，現在越來越受到研究者的青睞，但其純化程式比較費時和複雜，技術含量要求也較高。歐盟曾組織12個國家，28個實驗室的研究人員共同檢測相同農產品中的DON和zearalenone的含量，結果不同實驗室、不同方法得到的結果差異較大，據分析主要原因是未能使用標準統一的分離純化檢測方法。通過比較種分析檢測B型tdchothecene的方法，證實MycoSep是目前檢測糧食樣品中真菌毒素最好的純化色譜柱。免疫化學法如酶聯免疫吸附法也用於鐮刀菌毒素測定。套用ELISA法測定真菌毒素，操作簡單，費用較低，但因為檢測出的毒素中常含有一些其它衍生物，所以測定的結果往往偏高。由於鐮刀菌毒素抗原多數為半抗原，通常需要改變毒素分子或與其它蛋白質分子偶聯後作為抗原，製備多克隆或單克隆抗體，目前商品化的鐮刀菌毒素特異抗體不多。一般認為，檢測分析方法的選擇應視實驗室的設備、要求的最低檢出量、待檢測的樣品數量和毒素類型而定。

脫毒方法

鐮刀菌毒素具有毒性強和污染頻率高的特點。鐮刀菌毒素對人畜健康的嚴重危害越來越引起人們的關注，故關於鐮刀菌毒素的脫毒研究已成為國際上重要的研究課題之一。關於鐮刀菌毒素的脫毒方法主要有物理脫毒、化學脫毒和生物學脫毒。

物理脫毒

物理脫毒主要是使用特殊的吸附材料來對毒素進行吸附，從而達到脫毒目的的一種方法。由於吸附材料具有很高的比表面積和獨特的分子結構，能為捕捉毒素提供大量特殊的結構位點，因此可以起到脫毒目的。常見的吸附材料有活性炭、膨潤土、滑石粉、沙岩和硅藻土等。

物理脫毒的吸附材料雖然便宜易得，但添加進飼料後導致口感下降，且有些吸附劑的後期影響不明確，故大面積的推廣仍存在一定的局限性。

化學脫毒

化學脫毒是利用改變毒素的化學性質來使其毒性降低或者喪失毒性的一種脫毒方法。有一些化學物質，如氨、亞硫酸氫鈉、次氯酸鈉等已經被試驗性地用於淨化含鐮刀菌毒素的穀物。雖然這些化學物質的脫毒效果良好，但產生的安全問題還需進一步論證。

生物學脫毒

經過多年來國內外研究人員的不斷探索，發現一些微生物可以在自身生長的同時起到降解鐮刀菌毒素的效果。雖然微生物的篩選過程工作量大，分離的一些具有脫毒能力的菌株培養困難，且在人工培養條件下其脫毒能力可能喪失，但生物學脫毒是利用微生物的代謝過程使毒素的毒性降低或喪失，不產生有毒物質，所以目前看來生物脫毒是最具發展前景的脫毒方法之一。