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21259-20-1 / T-2毒素的生物毒性

T-2毒素是由镰刀菌产生的A类单端孢霉烯族真菌毒素中毒性最强的一种,对人、畜危害较大,是污染玉米和小麦田间作物和库存谷物的主要毒素,广泛分布于自然界,范围覆盖全球。1973年联合国粮农组织(FAQ)和世界卫生组织(WHO)在日内瓦召开的联席会议上,将T-2毒素等同黄曲霉毒素一样列为天然存在的危险的食品污染毒物之一。

一、T-2毒素的一般性质

1968年bamburg首次分离提纯得到T-2毒素晶体,并确定其化学结构。T-2毒素是一种四环的倍半萜烯化合物,即三个异戊二烯单位的聚合体。化学名为4β-15-二乙酰氧基-3α-羟基-8α-(3-甲基丁酰氧) -12,13-环氧单端孢霉-9-烯,分子式为C24H34O9。该毒素性质稳定,有很强的耐热性和紫外线耐受性,因此,在食物生产和加工过程中高压灭菌不易灭活。T-2毒素在200~210℃时灭菌30~40分钟或者浸泡在NaClO-NaOH溶液中至少4小时才可以灭活。一些真菌和酶有改变和去除T-2毒素毒性的能力。环氧环和双键被认为是毒性基团,当环氧环被打开后,毒素毒性作用基本消失。

T-2毒素的生物毒性

二、T-2毒素的产毒菌株及产毒条件

自然界多种农作物致病菌可以产生T-2毒素,其中多来自镰孢菌属,如拟枝孢镰刀菌、枝孢镰刀菌、梨孢镰刀菌和三线镰刀菌等。产毒能力随真菌种类不同而异,同时受环境因素的影响。真菌在玉米和黑麦中产毒能力最强。枝孢镰刀菌的最适产毒环境为湿度40%~50%,温度3~7℃。三线镰刀菌在相对湿度80%~100% ,且低温条件产生T-2毒素,以7℃为宜。三线镰刀菌株在5~20℃时产毒能力随温度上升而下降。用γ射线照射培养于大米中的三线镰刀菌,发现照射剂量为l~3 kGy(千戈瑞)时产毒能力增强,而剂量达9 kGy(千戈瑞)时,培养物中即无毒素检出。镰刀菌产毒与温度、湿度和环境值关系极为密切,总的产毒趋势是变温>低温>高温;高水分含量>低水分含量;酸性>碱性。低温储藏过冬的玉米、麦类、小米和高粱等常含有大量的单端孢霉烯族毒素。

我国大骨节病病区主要流行分布在从川藏到东北的狭长地带,处于东南沿海温暖、潮湿季风区与西北干旱、寒冷内陆的交界线上,它的南端受阻于世界屋脊而与印度次大陆隔绝,它的北部终止于前苏联的冻土带,恰好适合于镰刀菌的生长,满足了其产毒条件。

T-2毒素的生物毒性

三、T-2毒素的毒性效应

T-2毒素是单端孢霉烯族毒素中毒性最强的一种,可通过多种途径对人和动物的多种组织和器官产生毒害作用,它主要作用于细胞分裂快速、增殖活跃的组织器官,比如骨髓、淋巴细胞、肝脏、小肠和迅速发育的软骨。T-2毒素能够引起的毒性效应包括消化系统和肝脏毒性、骨系统损伤、基因与细胞毒性、血液系统毒性、免疫系统毒性、神经毒性和生殖发育毒性等。T-2 毒素的代谢产物因结构不同,毒性也不同。肝微粒体对T-2 毒素有较强的亲和力,T-2经脱乙酰作用转化成毒性较低的HT-2,并最终形成几乎无毒的T-2醇。

四、T-2毒素污染的影响因素

T-2毒素对饲料的污染,分为内源性污染和外源性污染。内源性污染是粮食收割前的污染,来自土壤或植物体上的孢子。外源性污染指收获后的污染,是饲料在加工、运输、贮存、饲喂过程中,空气、水、地面、加工机械、运输工具、贮存场所及饲喂器具上的孢子附着在谷物和饲料上,遇到合适的条件生长繁殖而引起的污染。在诸多影响因素中,潮湿是最主要的因素,来自3个环节:

①饲料原料采收环节。未经干燥的粮食籽实含水量高,易于发霉。粮食及时收割晾晒,控制其湿度,使贮存时的含水率小于14%,是防止T-2毒素产生的关键。

②饲料的加工环节。粉碎使饲料发热,同时粉碎后的饲料容易吸潮,给T-2毒素产生创造条件;饲料颗粒化,水分一般要增加3%~5%。因此,粉碎后的饲料要及时加工处理,在颗粒饲料生产过程中要冷却、干燥彻底,减少霉菌产生。

③饲料的贮存环节。饲料应贮存在干燥的地方,防止仓库漏雨和地面潮湿。饲料要现配现喂,不要存放时间过长,防止霉菌毒素产生。在湿度小于14%条件下存储,真菌生长和产生T-2毒素的可能性最小,保持干燥可以减少进一步的污染。

粮食的不同状态对T-2毒素生成产生影响,粮食中T-2毒素含量是造成人畜损害的基础,不同种类的粮食T-2毒素含量不同。大量的观察发现,粉状粮与粒状粮中T-2毒素含量有明显差异,粉状粮如玉米粉,面粉中T-2毒素污染阳性率高、含量大,粒状粮玉米粒、大米、小米中T-2毒素污染阳性率低、含量小。粉状粮和粒状粮T-2毒素含量的这种差异可能来源于制粉过程,制粉是促使镰刀菌产生T-2毒素的重要环节,这可能和谷物与镰刀菌混合充分,营养物质更易被真菌利用这一环节有关,还可能和谷壳抗镰刀真菌侵染有关。因此,贮存粮食贮藏应以粒粮为主,食用需粉粮时,宜采取少量加工的方式,以便减少T-2毒素生成。

五、T-2毒素污染的预防和控制方法

预防T-2毒素要从源头做起,增强抗霉菌植物的培育、选用抗霉菌品系、加强田间管理。田间和贮藏期间防止谷粒发生霉变及去除霉变谷粒中的毒素,是预防疾病发生的关键。对于无法避免的污染,在收获和储藏的过程中应选择合适的收获时间、储藏在干燥的场所、正确堆放、必要时添加防霉剂。目前,清除T-2毒素或者将其转变成低毒、无毒的物质主要有以下3种方法:

①物理方法。长期加热对T-2毒素有一定破坏作用,毒素吸附剂如硅铝酸盐类、沸石、膨润土、活性炭、酯化甘露聚糖等也表现出很好的脱毒效果。伊利石、绿泥石可吸附T-2毒素。

②化学方法。5%~8%苛性钠、苛性钾效果最好,85.5%~90.7%的T-2毒素能被破坏,但碱浓度过高,饲料不能饲用;碳酸铵也可除去1/2毒性。碳酸氢钠、次氯酸钠也具有一定的脱毒效果。

③生物方法。生物工程发展迅速,为T-2毒素降解提供了新技术。人们利用能够降解单端孢霉烯族毒素的环氧结构的细菌品系,通过发酵工艺使其具有高水平的生物转化功能。

六、T-2毒素的分析检测方法

随着检测技术的不断发展,目前应用比较广泛的测定方法有气相色谱(GC)、液相色谱(HPLC)、气质联用( GC-MS) 、液质联用(LC-MS) 和免疫法。其中,液相色谱-质谱联用技术由于不需要针对T- 2毒素进行衍生化处理,且有较高的灵敏度和特异性,目前已成为包括T-2毒素在内的单端孢霉烯族真菌毒素的最准确的分析检测方法,但最便捷、灵敏度也高的检测方法是ELISA法,可用于广泛的粮食样品T-2毒素的筛查。