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粮食中呕吐毒素产生的原因、危害及去除方法！

2019.9.11

呕吐毒素作为真菌次级代谢产物广泛存在于谷物和饲料中,危害了人类和动物的健康。今天聊一聊呕吐毒素产生的原因、危害及去除方法。

产生的原因

田间种植阶段

田间镰刀菌毒素产生主要受气象条件的影响,包括温度、湿度、干旱、降水等,当小麦扬花抽穗期遇到湿冷天气,赤霉病就会流行,大流行年的病穗率达5%一15%;虫害的发生会促进镰刀菌的传播,加重小麦赤霉病和玉米穗腐病的严重性;此外,地形也能够影响镰刀菌毒素的产生,如山顶和洼地的差异导致土壤水分和空乙又湿度空间分布不均一,而湿度是影响谷穗上镰刀菌毒素产生的重要因素,这种影响己经得到了研究证实。

粮食收获阶段

谷物收割阶段温湿度也会影响谷物呕吐毒素的含量。每年在我国小麦的收获季节,由于连阴雨天气的影响,都会产生相当数量的脱氧雪腐镰刀菌烯醇超标小麦。尤其是在2009年和2010年的河南、江苏、湖北、安徽等省份的部分地区,超标小麦比例接近30%或更高。

粮食储藏阶段

温度和湿度是真菌生长和产毒的重要因素,储藏过程中适宜的温度和湿度是促进病菌在谷物上继续繁殖蔓延,加重谷物毒素污染的重要原因。绝大多数真菌的最适温度为25-30℃,温度过高过低都不利于真菌生长和产毒。关于湿度与呕吐毒素的生成这方面的研究报告较多地集中在粮食防霉的研究上,粮食的水分含量过高和过低都不利于真菌的生成和产毒,如小麦在相对湿度63%时、水分含量在14%以下时,基本不发生霉变,当水分含量太高时,真菌会因为营养吸收不良而发育不好。通过降低谷物水分含量,也可使谷物中的镰刀菌难于生长和产毒。

危害

呕吐毒素,化学名称为3a,7a,15-三羟基-12,13-环氧单端抱霉-9稀-8酮,分子式为C15H20O6,属B型单端抱霉烯族化合物,是广泛分布于自然界,对人类和动物健康有极大危害一种真菌毒素。其12,13-环氧环为毒性基团,可与核糖体结合,造成核糖体毒性压力效应,激活多种蛋白激酶,调节基因表达,抑制蛋白合成并产生细胞毒性,对人和动物的免疫功能、繁殖功能产生明显的影响。DON毒素通过污染的小麦、大麦、玉米等原料进入食品和饲料中,家禽食用污染的饲料后,使DON毒素少量进入牛奶、肉和蛋中从而间接影响人类健康。人畜摄入了被DON污染的食物后,会导致厌食、呕吐、腹泻、发烧、站立不稳和反应迟钝等急性中毒症状,严重时会造成骨髓组织的坏死和内脏器官出血、母畜不孕或流产以及死亡。DON对心肌细胞、血管内皮细胞、软骨细胞等也有一定的毒性。国内外对DON三致(致癌、致畸、致突变)毒性的研究结果不完全一致,但多数研究均表明DON具有致畸、胚胎毒性,可能是一种潜在的致癌物质。DON的诱癌实验尚未成果,国内外也无其致癌作用的明显报道,因此其致癌作用尚无定论,但流行病学研究发现,DON的含量与食管癌的发生呈正相关。

去除方法

目前国内外针对去除或破坏粮食中的DON成分的方法主要有机械加工法、物理吸附法和生物降解法等,其中生物降解法是一种新兴且具有光明应用前景的去毒方法。

机械加工法

人们尝试了许多物理和机械的方法对赤霉病麦进行去毒,对天然污染DON的小麦,加工前利用风力,过筛等方法将干瘪,比重轻、易碎的赤霉病麦粒去掉,再进行机械加工去皮和化学试剂处理脱毒,去毒效果优于普通的小麦制粉工艺,可使面粉中DON含量得到有效控制,陆刚等对剥皮制粉去除霉变小麦种致DON的去毒效果进行了研究,霉变小麦经碾米机碾去6%和11%的外皮后,再磨成粉,在第一次磨出的面粉中,DON减少了53.3%和88 .9%最后成品面粉中,霉素分别下降了30%和55.6%,其去毒效果优于普通小麦制粉工艺。

吸附剂吸附法

在饲料中添加毒素吸附剂是目前畜禽生产中应用最为广泛的毒素脱毒方法。吸附剂在动物体内与毒素结合形成复合体,使毒素经过消化道时不被动物体吸收并随吸附剂排出体外,从而降低毒素的生物学效应,减少肠道对毒素的吸收和血液中毒素浓度,并且减少器官中毒素含量。用于真菌毒素的吸附剂主要有活性炭、硅酸铝(沸石,水合铝硅酸钠钙,粘土)、膨润土,斜发沸石·合成树脂及酵母细胞壁衍生产物等。其中,对黄曲霉素有效的吸附剂比较广泛,而适用于DON的吸附剂种类较少及效果较差。在众多的吸附剂当中,只有活性炭对DON具有较高的吸附率,1g活性炭可以吸附35.1mol 的DON,并降低了DON的吸收率。但目前欧盟还不允许使用吸附剂来解决饲料中毒素污染的问题,针对中国畜禽生产的现状,吸附剂的研究仍是十分必要的。

生物降解法

DON的生物降解包括毒素分子的去环氧化、脱乙酷、经化、水解和糖苷化,微生物通过释放胞外酶,作用于DON并将其转化为低毒的化合物。由于生物降解具有条件温和、产物专一且产物毒性较低而受到重视,目前有关DON毒素的生物转化研究主要针对DON结构中的环氧基团和C3羟基展开。动物消化道系统细菌能降解DON毒素及其它单端孢霉烯毒素环氧化基团,形成脱环氧的9,12-双键衍生物,脱环氧DON(DOM-1)的毒性远低于DON,其抑制DNA合成的IC50为DON的54倍。目前,针对C3羟基的研究主要包括:氧化和差向异构化,乙酰化及糖苷化作用。土壤微生物在有氧条件下可以把DON氧化为3-酮-DON,菌属根瘤菌E3-39可以将转化DON为三种产物,主要产物为3-酮-DON,其抑制免疫力的值为DON的1/10。

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