小麥中常見真菌毒素存在形式

真菌毒素是真菌產生的次級代謝產物，主要污染糧油食品和飼料，在水果、蔬菜、畜牧產品中也經常能發現真菌毒素污染。小麥中真菌毒素的產生在很大程度上是由小麥病害導致的，如小麥赤霉病，禾谷鐮刀菌引起的小麥赤霉病是溫暖濕潤和半濕潤麥區廣泛流行的病害，已在世界五大洲30多個國家發生和流行，在我國主要以長江中下游冬麥區和東北春麥區受其危害最為嚴重。赤霉病對小麥從苗期至穗期均產生危害，引起苗腐、穗腐莖腐和基腐等癥狀。赤霉病不僅使小麥嚴重減產，降低籽粒品質和種用價值，感病麥粒還會受到DON、NIV、T-2毒素等單端孢霉烯族類毒素和 ZEN等真菌毒素的污染，進而危害人畜安全。

小麥赤霉病

    1、小麥及其制品中常見的真菌毒素與危害

    1.1 單端孢霉烯族化合物

    單端孢霉烯族化合物是鐮孢屬的菌種產生的一組生物活性和化學結構相似的有毒代謝產物。主要污染小麥、玉米、大麥、燕麥等谷物及其制品。根據其結構中C8位置上基團的不同，可將其分為A、B、C、D四類，天然污染谷物的單端孢霉烯族化合物主要有T-2毒素、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON，嘔吐毒素)和雪腐鐮刀菌烯醇(NIV)等。單端孢霉烯族化合物的主要毒性作用為細胞毒性、免疫抑制和致畸作用及可能的弱致癌性。

   DON毒性穩定、耐熱、耐酸、耐貯藏，一般在大麥、小麥、玉米、燕麥中含有較高的濃度，大多數國家一般要求人類消費品中的含量不得超過1mg/kg。由DON導致的真菌毒素中毒民間也稱醉谷病。

    到目前為止，世界上報道的人類DON中毒主要發生在中國和印度。一般條件下，所有單端孢霉烯族化合物均非常穩定，可長期儲存。由單端孢霉烯族化合物引起的人畜中毒，均與攝食赤霉病麥、赤霉病玉米和霉變谷物有關。

    1.2 玉米赤霉烯酮

    玉米赤霉烯酮(Zearalenone，ZEN)是由禾谷鐮刀菌、粉紅鐮刀菌、黃色鐮刀菌等菌種產生的2,4-二羥基苯甲酸內酯化和物。在溫帶地區，玉米赤霉烯酮是重要的真菌毒素，主要污染玉米、大米、小米、高粱、大麥、小麥等作物，大豆及其制品、麥芽、啤酒、面粉中也有檢出。

    玉米赤霉烯酮非常穩定，耐熱性較強，110℃下處理1 h才被完全破壞。ZEN是一種生殖系統毒素，有強烈致畸作用。雖然玉米赤霉烯酮的急性毒性很低，但是可造成動物和人的生殖系統的病變，與性早熟、子宮內膜增生、子宮內膜癌和人宮頸癌有關，人誤食后會對懷孕、排卵及胎兒的發育造成影響。

    1.3 黃曲霉毒素

    黃曲霉毒素(Aflatoxins，AF)是由黃曲霉和寄生曲霉產生的次級代謝產物，青霉、毛霉、根霉也能產生，但產量較少。該毒素有17種衍生物，其中以AFBl最常見、污染水平最高、毒性和致癌性也最強。

黃曲霉毒素

    據報道，黃曲霉毒素的高攝入量與肝癌的發病率有關。1993年，黃曲霉毒素被世界衛生組織劃為一類致癌物。黃曲霉毒素廣泛地分布在發霉糧食及其制品中，特別是花生、花生油、玉米及其制品，乳制品和飼料中也含有較多的黃曲霉毒素。黃曲霉毒素化學性質穩定，但在堿性及加熱條件下不穩定。 
黃曲霉毒素

    1.4 伏馬毒素

    伏馬毒素(Fumonisin，FM)是一組由串珠鐮刀菌產生的結構類似的雙酯類化合物，目前，至少已鑒定出15種不同的伏馬毒素的類似物，根據伏馬毒素的化學結構可將其分為四組：FA1、FA2、FA3和FAK1；FB1、FB2、FB3和FB4；FC1、FC2、FC3和FC4以及FP1、FP2、FP3。

    FB1和FB2是自然界最普遍且毒性最強的兩種毒素，可誘發馬腦白質軟化癥(ELEM)、豬的肺水腫癥候群(PPE)、羊的肝病樣改變和腎病、大鼠的肝壞死和人類的食道癌等。

    1.5 赭曲霉毒素

    赭曲霉毒素(OchratoxinA，OTA)是由疣孢青霉、純綠青霉和赭曲霉等產生的一組結構相似的次級代謝產物，其中以赭曲霉毒素 A 毒性最大。該化合物相當穩定，一般的烹調和加工方法只有部分破壞。赭曲霉屬產生赭曲霉毒素 A 的條件是中溫、寒冷氣候。

    赭曲霉毒素對動物的肝臟和腎臟危害最大，而且還有致畸性、免疫抑制和致癌性。調查表明，巴爾干半島一些國家食物中含有的赭曲霉毒素可能與這些國家的某些地區人類腎病有關。因此 OTA 在食品用和飼料用的谷物中對健康的影響受到普遍的關注。

    歐盟規定谷物中的赭曲霉毒素不超過5μg/kg，谷物制品不超過3μg/ kg。我國規定谷物中赭曲霉毒素不得超過5μg/kg。

    1.6 雜色曲霉素

    雜色曲霉素(Sterigmatocystin，SMC)主要是雜色曲霉和構巢曲霉的最終代謝產物，同時又是黃曲霉和寄生曲霉合成黃曲霉毒素過程后期的中間產物。該毒素主要污染小麥、玉米、大米、花生、大豆等糧食作物、食品和飼料。 
人畜進食被SMC污染的谷物可引起食欲減退、拒食、進行性消瘦、精神抑郁、虛弱、死亡等中毒癥狀，并有致畸、致突變和致癌作用。我國谷物中SMC的自然污染總的趨勢是小麥污染最重，玉米次之，大米較輕。

    2、 隱蔽型真菌毒素

    真菌毒素能夠與蛋白質、細胞壁多糖、脂類以及木質素共價或非共價結合。真菌毒素在植物和動物體內有轉化和結合兩種代謝途徑：轉化主要包括異構化、脫酰基和脫環氧基等；結合是與葡萄糖苷酸及配糖類等結合。

    鐮刀菌侵染谷物產毒后，谷物將毒素與一些極性較強的物質如糖、硫酸鹽、氨基酸等結合來降低毒素的毒性，目前發現的主要是與葡萄糖苷結合，這些葡萄糖化產物被包含進植物細胞壁的不溶性成分中，或者轉變成可溶物，隨后遷移至植物細胞液泡中，形成毒素在谷物中特有的解毒方式。因此，葡萄糖化是植物新陳代謝過程中發生的一個生化反應，是將外源有毒物質進行解毒的主要途徑。

    DON與葡萄糖結合生成脫氧雪腐鐮刀菌烯醇-3-葡萄糖苷(Deoxynivalenol-3-glucoside，D3G)和脫氧雪腐鐮刀菌烯醇-15-葡萄糖苷(Deoxynivalenol-15-glucoside，D15G)，ZEN與葡萄糖結合生成玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷(Zearalenone-14-glucoside，Z14G)。自然發病的谷物，如小麥、大麥、玉米中經常污染D3G和 Z14G。ZEN 的生物轉化也可能積累α-玉米赤霉烯醇(α-zearalenol，α-ZOL)和β-玉米赤霉烯醇(β-zearalenol，β-ZOL)等非結合型代謝物，許多微生物、哺乳動物、植物都會產生這類代謝物，這些物質也能夠發生葡萄糖化反應，分別形成α-ZOLG 和β-ZOLG。此外，Plasencia和Mirocha報道，植物和真菌也能夠將 ZEN 轉化為玉米赤霉烯酮-14-硫酸鹽(Zearalenone-14-sulphate，Z14S)。Vendl等報道了Z14S在谷物制品中的污染情況。

    這類真菌毒素與大分子物質的結合物在常規提取條件下(甲醇/水或乙腈/水)完全或部分穩定，若缺乏適當的解離過程(化學水解或酶水解)，就會完全丟失，導致對真菌毒素真實污染水平的低估，這類結合態毒素稱之為隱蔽型真菌毒素(Masked mycotoxins)。因此，隱蔽型真菌毒素即是毒素與谷物基質成分相結合、常規分析方法檢測不到或者/以及凈化過程中丟失的一類強極性結合態毒素。與母體相比，隱蔽型真菌毒素具有更強的毒性。

    目前在谷物及其制品中發現的隱蔽型真菌毒素主要包括D3G、D15G、Z14G、Z14S等，研究較多的是D3G。此外， Plasencia和Mirocha報道，赭曲霉毒素A在玉米、小麥的細胞培養液中能夠轉變為與葡萄糖苷結合的羥基化赭曲霉毒素A。Humpf和Voss，Park等報道了玉米及其制品中隱蔽型伏馬毒素(Hidden fumonisins，主要包括 HFB1、HFB2、HFB3)的污染情況。DON 的兩種乙酰化產物(15-乙酰基脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，15-ADON)和3-乙酰基脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(3-ADON)是真菌DON生物合成的中間體。3-ADON可以在哺乳動物的代謝過程中轉變為 DON，使DON總量上升。因此，Cirlini 等將 3-ADON和 15-ADON 也歸為隱蔽型真菌毒素。1983 年，Miller 等發現小麥在感染DON后，DON含量先是達到最大值(580mg/kg)，然后降低到某一水平(約430mg/kg)并維持該水平直至收獲，由此，Miller 等對DON的葡萄糖反應提出假設。Young等報道，用含DON的面粉制作的發酵食品在一年后DON含量較面粉原料高許多，再次對DON的葡萄糖化反應提出假設。

    目前D3G在谷物及其制品中經常出現，但目前對其毒理學的研究還少有報道，也未做出相關限量。但是，Berthiller 等認為，D3G在被哺乳動物消化后的去向目前還是未知的，其可能被分解成DON和葡萄糖。JECFA 也認為，D3G可能在人體內水解為 DON，但這一假設還需研究加以證實。Gareis報道，Z14G 在豬的消化道內被轉化為玉米赤霉烯酮，這一反應主要是由于動物腸道微生物的作用。類似的研究加深了人們對D3G在人類及動物體內代謝產物的擔憂。因此，D3G被認作是對人類和動物健康存在潛在危害的物質。JECFA認為，D3G可能是人類DON膳食暴露的一個重要原因，因此，亟需對D3G進行人體攝入、分布、代謝和排泄(ADME)等相關研究，評價D3G對人體健康的潛在危害。Berthiller 等利用體外模型模擬不同的消化階段，研究D3G在酸性、水解酶和腸道細菌等作用下的穩定性。研究發現，D3G在 0.2 M 鹽酸，37℃條件下至少穩定存在24小時；纖維素酶和纖維二糖酶等能夠水解大量的D3G為DON；許多乳酸菌，如耐久腸球菌、蒙氏腸球菌和植物乳桿菌都有很強的水解D3G的能力，綜合以上結果，Berthiller等認為，D3G能夠在人體消化道內轉變成DON。