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霉变橘子产生的展青霉素是毒药

2023-07-15 01:54 作者:貓飞  | 我要投稿

    相传在唐朝时,长安城的裁缝会把长有绿毛的糨糊涂在被剪刀划破的手指上,以此来帮助伤口愈合。

   直接使用“绿毛”来消炎是十分危险的,不知道那位裁缝最后怎么样了......青霉菌的种类很多,对应的青霉素种类也很多,但并不是所有的青霉素都能在人类身上使用,例如长有青毛的橘子上产生的一种青霉素——展青霉素,却是一种强力的毒药。

青霉病主要由青霉菌侵染引起,包括扩展青霉 、橘青霉、黄绿青霉、圆弧青霉 、意大利青霉等,其中扩展青霉是引起多种水果发生青霉病害的主要病原菌之一。

    

扩展青霉在生长代谢过程中会产生一种名为“展青霉素”的物质,最初是在20世纪40年代被作为一种抗生素被分离而得,那时人们发现它是一种广谱性的抗菌毒素,对75种以上的细菌都有抑制作用!后来一系列的研究表明,展青霉素不仅对真菌和细菌有毒性,还对动物和高等植物,包括黄瓜、小麦、 豌豆、玉米及亚麻等均表现出毒性。

大量研究表明,展青霉素可引发一系列的急症、慢性病症,以及细胞水平的病变。摄入展青霉素而引发的急性病症可能导致出现兴 奋、抽搐、呼吸困难、肺肿、水肿、溃疡、充血、胃肠 道胀气、肠道出血、上皮细胞恶化、肠炎、呕吐,以及其他胃肠道及肾脏损伤。摄入展青霉素引发的慢性病症可能产生神经毒性、免疫毒性、免疫抑制性、基因毒性、致畸性和致癌性作用,对人类健康存在着强烈威胁。

培养基中的青霉菌

展青霉素,也被称为棒曲霉素,是一种有毒的真菌次级代谢产物,它可由青霉属、曲霉属和丝衣霉属等多种真菌产生,在自然环境下,扩展青霉是主要产毒菌株。在世界范围内展青霉素是一种常见的水果污染物,在多种水果及其制品中均有发现,尤其是苹果及其制品中。

青霉素是人类发现的第一种抗生素,上世纪40年代用于临床,对于人类的作用无疑是巨大的,它主要包括以下这些:

而有一些青霉菌产生的毒素并不能为人类所用,例如,黄绿青霉、桔青霉和岛青霉能引起大米霉变,产生“黄变米”,它们产生的毒素如黄绿青霉素对动物神经系统有损害,桔青霉素能损害肾,岛青霉产生的黄天精、环氯素和岛青霉素均为肝脏毒。

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展青霉素又称展青霉毒素、棒曲霉素、珊瑚青霉毒素,它是一由曲霉和青霉等真菌产生的一种次级代谢产物,棒曲霉素具有广谱的抗生素特点。然而,由于它的毒性作用,对胃具有刺激作用,导致反胃和呕吐,研究人员已不再继续其作为治疗用途药物的研究。

毒理学试验表明,展青霉素具有影响生育、致癌和免疫等毒理作用,同时也是一种神经毒素。展青霉素具有致畸性,对人体的危害很大,导致呼吸和泌尿等系统的损害,使人神经麻痹、肺水肿、肾功能衰竭。展青霉素首先在霉烂苹果和苹果汁中发现,广泛存在于各种霉变水果和青贮饲料中。

展青霉素易溶于水、氯仿、丙酮、乙醇及乙酸乙酯等有机溶剂,微溶于乙醚、苯,不溶于石油醚。在酸性环境中展青霉素非常稳定,在碱性条件下活性降低,具有不饱和内酯的某些特性,易与含巯基( —S H )化合物反应。不饱和杂环内酯。检测方法主要有薄层色谱法(TLC)气相色谱法(GC)高效液相色谱法(HPLC)酶联免疫吸附法(ELISA)高效液相色谱质谱联用。

 

  • 化学式 C7H6O4

  • 分子量 154.12014

  • CAS登录号 149-29-1

  • 熔    点 110.5~112℃

  • 水溶性 易溶

  • 外    观 晶体呈无色棱形

许多青霉能产生展青霉素,能产生展青霉素的真菌有扩张青霉、展青霉、棒型青霉、土壤青霉、新西兰青霉、石状青霉、粒状青霉、梅林青霉、圆弧青霉、产黄青霉、蒌地青霉、棒曲霉、巨大曲霉、土曲霉和雪白丝表霉等共3属16种,展青霉素主要污染水果及其制品,尤其是苹果、山楂、梨、番茄、苹果汁和山楂片等。这种毒素会引起动物的胃肠道功能紊乱和各种不同器官的水肿和出血。扩展青霉和展青霉的生长和产毒素的温度范围同样很宽,为0-40℃,最佳温度为20-25℃,最适产毒的pH范围是3-6.5。

展青霉素的毒性展青霉素对人及动物均具有较强的毒性作用,展青霉素对呼吸有妨害作用。摄人体内的展青霉素,通过细胞膜的透过性变化,使膜的物质移动发生异常,从而间接地引起生理呼吸异常 [1]  。

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赭曲霉毒素包括7种结构类似的化合物,结构通式:R1=Cl或H;R2=H、CH3或C2H5。其中赭曲霉毒素A(R1=C1,R2=H)毒性最大,在霉变谷物、饲料等最常见。

赭曲霉毒素是继黄曲霉毒素后又一个引起世界广泛关注的霉菌毒素。它是由曲霉属的7种曲霉和青霉属的6种青霉菌产生的一组重要的、污染食品的真菌毒素,4种,其中毒性最大、分布最广、产毒量最高、对农产品的污染最重、与人类健康关系最密切的是赭曲霉毒素A

     现已发现有7种曲霉和6种青霉菌能产生赭曲霉毒素A,但主要由纯绿青霉、赭曲霉和碳黑曲霉产生。该毒素主要污染粮谷类农产品如燕麦、大麦、小麦、玉米、动物饲料和动物性食品(如猪肾脏、肝脏)等。赭曲霉毒素A是苯丙氨酸与异香豆素结合的衍生物。

    

毒性毒理

赭曲霉毒素A对动物和人类的毒性主要有肾脏毒、肝毒、致畸、致癌、致突变和免疫抑制作用。赭曲霉毒素A进入体内后在肝微粒体混合功能氧化酶的作用下,转化为4一羟基赭曲霉毒素A和8一羟甚赭曲霍毒素A,其中以4一羟基赭曲霉毒素A为主 [1]  。

赭曲霉毒素的毒性强弱顺序是:OTA>OTC>OTB。这在很大程度上取决于分子中第八位羟基的电离常数大小。OTB和OTC在被污染饲料中的含量一般较低,对大多数动物的毒性较OTA小。因此,饲料检测时可以不考虑,主要分析OTA含量。近来Creppy等(1983)和Hadidane等(1992)用色氨酸、缬氨酸、赖氨酸等氨基酸取代OTA分子中的苯丙氨酸,获得了一系列OTA类似物,其中酪氨酸、缬氨酸、苏氨酸和丙氨酸取代类似物的毒性最强,蛋氨酸、色氨酸和谷氨酸取代类似物次之,谷酰胺和脯氨酸取代类似物的毒性最低。Hadidane等(1991)报道,自然界也存在OTA的苏氨酸、羟脯氨酸和赖氨酸取代类似物。

Marquardt等(1992)调查表明,饲料中OTA含量在0.3~16mg/kg时可引起畜禽中毒,使死亡率上升2%~58%。Madsen等(1982)报道,连续饲喂含OTA200μg/kg的饲料4个月,对猪的影响不大,而当OTA含量大于1400μg/kg时,显著降低猪的采食量和生长速度,饮水量增加。Huff等(1974)报道,连续饲喂含0.5~1.0mg/kgOTA的饲料3周,对肉仔鸡的增重无影响,而含0.5mg/kgOTA的饲料连续饲喂6周,可降低蛋鸡的产蛋性能和饲料转化率。

Dwivedi和Burns(1985)报道,OTA可引起畜禽免疫器官变化,使多种动物胸腺、法氏囊、脾脏和淋巴结中的白细胞数量降低,巨噬细胞和单核细胞的迁移能力下降。从Lee等(1989)的资料看,似乎还可以抑制细胞免疫(T细胞和B细胞)的活性。

Appelgren和Arora(1983),Kovasf和Vanyl(1994)报道,OTA可以透过胎盘对胎儿具有致畸作用,但猪对其不太敏感。对OTA致癌作用的研究目前尚停留在试验动物阶段,未见有关畜禽方面的报道。Krogh(1991)报道,血液总蛋白、白蛋白和球蛋白含量,以及肾脏磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)活性都可作为OTA中毒的敏感指标。

对OTA的中毒机理研究得较多,Endou等(1984)报道,OTA可抑制肾脏近曲小管上皮细胞的阴离子运输系统,使尿中丙氨酸氨基肽酶(alanineaminopeptidase)和亮氨酸氨基肽酶(1euineaminopeptidase)浓度升高。Meisner等(1983,1986)先后证明,OTA可抑制肾脏PEPCK的活性,进而抑制肾脏葡萄糖生成,然而对OTA的抑制方式尚无定论。Creppy等(1983)报道,OTA还是苯丙氨酸-tRNA合成酶的竞争性抑制剂,该酶对OTA的亲和力大于苯丙氨酸,因而可抑制细胞内蛋白质的合成。

作用机理

赭曲霉毒素是由赭曲霉(Aspergillusochraceus)和纯绿青霉(Penicilliumviridicatum)产生的一种霉菌肾毒素,可分为A和B两种类型,A的毒性较大。赭曲霉毒素在4℃的低温下赭曲霉即可产生具有毒害作用浓度的赭曲霉毒素。动物摄入1ppm体重剂量的赭曲霉毒素A可在5~6天致死。常见的病变是肾小管上皮损伤和肠道淋巴腺体坏死。饲喂含1ppm浓度赭曲霉毒素的日粮3个月可引起动物烦渴、尿频、生长迟缓和饲料利用率降低;饲喂含量低至200ppb的日粮数周可检测到肾损伤。其他的临床症状还有腹泻、厌食和脱水。有时临床症状不明显,而在赭曲霉毒素中毒呈地方流行病的地区,动物在屠宰时惟一可观察到的病变是肾苍白、坚硬。

病变机理

①、赭曲霉毒素A阻断氨基酸tRNA合成酶的作用而影响蛋白质合成,使得IgA、IgG和IgM减少,抗体效价降低。

②、损伤禽类法氏囊和畜禽肠道淋巴组织,降低抗体的产量,影响体液免疫,这和赭曲霉毒素的致癌作用有关。

③、引起粒细胞吞噬能力降低,从而影响吞噬作用和细胞免疫。

④、赭曲霉毒素A能通过胎盘影响胎儿组织器官的发育和成熟。

临床症状

编辑 播报

OTA主要毒害动物的肾脏和肝脏,肾脏是第一靶器官,只有剂量很大时才出现肝脏病变。其中猪和禽类的敏感性最强。OTA的急性中毒反应为精神沉郁,食欲减退,体重下降,肛温升高。消化功能紊乱,肠炎可视黏膜出血,甚至腹泻,脱水多尿,伴随蛋白尿和糖尿。妊娠母畜子宫黏膜出血,往往发生流产。

中毒后的病理变化以肾脏为主,可见肾脏肥大,呈灰白色,表面凹凸不平,有小泡,肾实质坏死,肾皮质间隙细胞纤维化;近曲小管功能退化,肾小管通透性变差,浓缩能力下降。鸡血浆总蛋白、白蛋白和球蛋白含量下降。OTA的慢性中毒还表现为凝血时间延长,骨骼完整性差,肠道脆弱及肾脏受损等。

残留

编辑 播报

OTA在单胃动物体组织内、及相应的畜产品内有残留。食物中的OTA与一种致命的地方性肾脏疾病(balkanendemicnephropathy)有关,且有致癌、致畸作用,近年来引起了人类营养学家的重视。其中鸡和猪血液、肝脏、肾脏、肌肉和脂肪组织中均有OTA残留(鸡蛋中的残留量很低)的报道,以血液中的残留浓度最高,肾脏、肝脏、肌肉和脂肪组织次之。研究表明,组织中OTA残留量与其在饲料中的含量有明显的相关关系。而Egmond(1994)在反刍动物组织及其乳中未检测到OTA。

对食品的污染

编辑 播报

产生赭曲霉毒素A的霉菌广泛分布于自然界,导致赭曲霉毒素A广泛分布于各种食品和饲料中。在寒带和温带地区如欧洲和北美洲,赭曲霉毒素A主要来源于青霉属的疣孢青霉;在热带地区,该毒素主要来源于赭曲霉。近年来发现,水果及果汁中的赭曲霉毒素A主要由碳黑瞌霉和黑曲霉产生。动物食用了含有赭曲霉毒素A的饲料,在其内脏、组织及血液中含有大量的赭曲霉毒素A

防制

编辑 播报

发现动物中毒后,首先要停止饲喂霉变饲料,并更换易消化且富含维生素的饲料。对病情严重的动物要对症治疗,防止脱水和保护肝脏。Creppy等(1980)报道,注射苯丙氨酸对OTA急性中毒症有疗效。

在水分含量高的(18%~24%)饲料中,添加由挥发性脂肪酸组成的防霉剂有一定的防霉效果。

OTA对热极其稳定,通过加热脱毒的效果较差。Deberghes等(1995)报道,0.5%胆胺(cholestyramine)、γ射线和紫外线照射可以起到一定的脱毒效果。

OTA与OTB在羧基肽酶A和糜蛋白酶的催化下,可水解成苯丙氨酸和毒性较小的Oa,其中OTB的酶解速度是OTA的6~7倍,瘤胃微生物有很强的类似反应活性。De-berghes等(1995)在赭曲霉菌培养液中加入5单位的羧基肽酶,培养18天,与对照组相比,OTA产量由73.6ng/ml下降到零。由此推测,这将是有开发前途的OTA脱毒方法。

    

检测猪

赭曲霉毒素A(OchratoxinA)是赭曲霉毒素(Ochratoxins)家族中最重要的毒素,由多种曲霉菌(赭曲霉)和青霉菌(疣孢青霉)产生,这些霉菌也产生桔霉素和草酸。赭曲霉毒素普遍存在于热带和气候温和的地区,常现于燕麦,大麦,小麦和玉米农作物上。这些霉菌具有产生高达10ppm赭曲霉毒素A的能力。这样高水平的赭曲霉毒素是很少见的,即使毒素水平很低的情况下,如0.2ppm,就可对养猪生产造成危害性影响(Krogh,1991)。

单胃动物采食被赭曲霉毒素污染的饲料可导致其组织器官,脂肪,肌肉组织和血液被毒素污染。如果猪长时间地采食赭曲霉毒素污染的饲料,霉菌毒素可污染猪的大部分可食组织,导致肾脏损伤和猪肉胴体等级降低。赭曲霉毒素急性中毒症(日粮毒素水平高于5ppm)的特点是肾病(肾功能衰竭),肠炎脂肪肝,淋巴结坏死,免疫抑制,并伴随着其他多种病理症状。由于急性肾衰竭,急性的赭曲霉毒素中毒症有可能导致动物死亡。鉴于赭曲霉毒素可在动物可食肌肉组织中积累,进而导致人类健康问题的特性,研究人员近期将研究重点关注于赭曲霉毒素的致癌性方面。事实上,丹麦养猪业以肾脏赭曲霉毒素水平作为判定猪肉产品是否存在潜在的毒素危害残留的指标。临床症状和剖检可显示赭曲霉毒素中毒症,这还可通过监测饲料中的霉菌毒素或在屠宰场检测肾脏中的毒素水平确认赭曲霉毒素的中毒症。

由于赭曲霉毒素在血清中的半衰期相当长(72-120小时),猪只对赭曲霉毒素的污染十分敏感。研究人员近期在加拿大和欧盟,包括德国,挪威,波兰,瑞典以及前南斯拉夫对猪血液中的天然污染物赭曲霉毒素进行了检测调查。同时,在美国、奥地利、比利时、丹麦、芬兰、德国、波兰、瑞士、英国和前南斯拉夫的调查结果显示,赭曲霉毒素也出现在猪的肾脏中。

残留在动物产品中的赭曲霉毒素可通过食品链传递给消费者,一些国家的政府已采取强硬的监管措施,以消除消费者对猪肉产品安全性的担忧。例如,欧洲于1997年设立了所有食品中赭曲霉毒素的最高允许含量为5ppb。德国将这一标准更严格地定为3ppb。在丹麦,如果猪血液赭曲霉毒素的水平达到25μg/mL,认定为猪的整个胴体被污染,猪肉不得作为食用。

临床影响

赭曲霉毒素中毒症的主要症状为:生长迟缓,饲料效率降低。肝脏受损,但主要是对肾脏的影响,导致肾间质纤维化。饮水量增加(剧渴),导致排尿增多(多尿症),这是赭曲霉毒素中毒症的一大特点。幼龄生长猪会出现肾周水肿,并伴有僵硬。胃溃疡也是常见的症状。公猪的精子质量降低,受精率下降,最终导致整体繁殖性能下降。

中毒者的临床表现

生产性能下降(饲料采食量,生长速度,饲料效率)

肾脏苍白、变大=肾小管变性,肾间质纤维化

肾功能受损=高蛋白血症,氮血症

肾衰竭=死亡

饮水量增加(剧渴),排尿增多(多尿症)

细胞免疫抑制=对感染的易感性大大增加

公猪精子质量降低=受精率下降=繁殖性能降低

仔猪出现水肿=弓背僵直,步调失调

胃溃疡

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