真菌对食品安全性的影响

真菌在自然界中广泛存在，粮食、食品、饲料等常被其污染，其中有些真菌能产生有毒代谢产物即真菌毒素。通常食品中的真菌并不直接引起疾病，而真菌产生的真菌毒素具有毒性、致癌性、致突变性和致畸性，摄入后可引起人或家畜的急性或慢性真菌中毒症（Mycotoxico-sis）。

真菌毒素（Mycotoxin）是真菌产生的有毒的次生代谢产物，是多种真菌所产生的各种毒素的总称。其结构均较简单，分子质量很小，故对热稳定，一般烹调和食品加工如炒、烘、熏等对食品中真菌毒素往往不能破坏或破坏甚少。油煎能破坏一些，高压消毒也仅能破坏一半左右。近三十多年来，真菌毒素的研究进展很快，迄今已发现百余种真菌毒素，大多为曲霉属、青霉属及镰刀菌属中约30种真菌的产毒菌株所产生。

一般来说，真菌性食物中毒可分为急性真菌性食物中毒和慢性真菌性食物中毒。急性真菌性食物中毒潜伏期短，先有胃肠道症状，如上腹不适、恶心、呕吐、腹胀、腹痛、厌食、偶有腹泻等（镰刀霉菌中毒较突出）。依各种真菌毒素的不同作用，发生肝、肾、神经、血液等系统的损害，出现相应症状，如肝脏肿大、压痛，肝功异常，出现黄疸（常见于黄曲霉菌及岛青霉菌中毒），蛋白尿，血尿，甚至尿少、尿闭（纯绿青霉菌中毒易发生）等。有些真菌（如黑色葡萄穗状霉菌）毒素引起中性粒细胞减少或缺乏，血小板减少或发生出血。有些真菌（如棒曲霉菌、米曲霉菌）中毒易发生神经系统症状，而有头晕、头痛、迟钝、躁动、运动失调，甚至惊厥、昏迷、麻痹等。患者多死于肝、肾功能衰竭或中枢神经麻痹，病死率可高达40%～70%。慢性真菌性食物中毒除引起肝、肾功能及血液细胞损害外，有些真菌可以引起癌症。有研究报告显示猴子摄入黄曲霉毒素会发生肝癌，此外可使其它脏器或腺体发生癌变，如出现胃腺癌、皮肤肉瘤等。小剂量长期摄入时会导致慢性毒性，动物生长障碍，肝脏出现亚急性或慢性损伤，食物利用率下降，体重减轻，母畜不育或产仔少等。

曲霉属（Aspergillus）是霉菌中的一群，包括黄曲霉、杂色曲霉、赭曲霉等。一般是从匍匐于基质上的菌丝向空中伸出球形或椭圆形顶囊的分生孢子梗，在其顶端的小梗或进一步分枝的次级小梗上生出链状的分生孢子。此属在自然界分布极广，是引起多种物质霉腐的主要微生物之一（如面包腐败、皮革变质等），其中黄曲霉毒素具有很强毒性。

（一）黄曲霉毒素

黄曲霉毒素（Aflatoxins，AF）是曲霉菌属的黄曲霉（Aspergillus flavus）、寄生曲霉（Asper-gillus parasiticus）产生的代谢物，剧毒，同时还有致癌、致畸、致突变的作用，主要引起肝癌，还可以诱发骨癌、肾癌、直肠癌、乳腺癌、卵巢癌等。

黄曲霉广泛存在于土壤中，菌丝生长时产生毒素，孢子可扩散至空气中传播，在合适的条件下侵染合适的寄生体，产生黄曲霉毒素。黄曲霉毒素是目前发现的化学致癌物中毒性最强的物质之一。

1. 黄曲霉毒素结构与性质

黄曲霉毒素是一类结构相似的化学物质，都有一个糠酸呋喃结构和一个氧杂萘邻酮（香豆素）结构；前者与毒性和致癌性有关，后者加强了前者的毒性和致癌性。目前已分离到的黄曲霉毒素及其衍生物已有20多种，其中10余种的化学结构已明确，并给予以下命名：黄曲霉毒素B₁、B₂、G₁、G₂、B_2a、M₁、M₂、寄生曲霉醇（B₃）、BM₁、GM₁、GM₂、黄曲霉毒醇（R₀）、P₁、Q₁等，前4种是通常共存的，结构如图5-1所示，以B₁的致癌性最强，其次为G₁、B₂、M₁。黄曲霉毒素能被强碱（pH9.0～10.0）和氧化剂分解。对热稳定，裂解温度为280℃以上。

2. 食品中来源

黄曲霉毒素主要存在于被黄曲霉污染过的粮食、油及其制品中。例如，黄曲霉污染的花生、花生油、玉米、大米、棉籽中最为常见，在干果类食品如胡桃、杏仁、榛子、干辣椒中以及在动物性食品如肝、咸鱼以及在乳和乳制品中也曾发现过黄曲霉毒素。

图5-1 黄曲霉毒素的化学结构式

花生是最容易感染黄曲霉的农作物之一，黄曲霉毒素对花生具有极高的亲和性。黄曲霉的侵染和黄曲霉毒素的产生不仅会发生在花生的种植过程（包括开花、盛花、饱果、成熟、收获）中，还在加工过程（包括原料收购、干燥、加工、仓储、运输过程）中产生。

（二）杂色曲霉毒素

杂色曲霉毒素（Sterigmatocystin，ST）是一类结构类似的化合物，曲霉属许多霉菌都能产生杂色曲霉毒素，如杂色曲霉、构巢曲霉、皱曲霉、赤曲霉、焦曲霉、爪曲霉、四脊曲霉、毛曲霉以及黄曲霉、寄生曲霉等。它主要是由杂色曲霉（Aspergillus versicolor）和构巢曲霉（Aspergillus nidulans）产生的最终代谢产物，同时又是黄曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）合成黄曲霉毒素过程后期的中间产物，是一种很强的肝及肾脏毒素。

1. 毒素结构与性质

杂色曲霉毒素的纯品为淡黄色针状结晶，分子式为C₁₈H₁₂O₆，它是由霉菌产生的一组化学结构近似的有毒化合物，目前已确定结构的有10多种。最常见的一种结构式如图5-2所示。1962年，Bulloc首次提出ST的化学结构属于氧杂蒽酮类化合物，其分子由氧杂蒽酮连接并列的二氢呋喃组成。该毒素熔点为247～248℃，耐高温，246℃时才发生裂解，淡黄色结晶。不溶于水及强碱性溶液，微溶于多数有机溶剂，易溶于氯仿、乙腈、吡啶和二甲基亚砜等有机溶剂。ST的紫外吸收光谱为（乙醇）205nm、233nm、246nm和325nm，在紫外光下呈橙黄色荧光。

图5-2 杂色曲霉毒素的化学结构式

2. 食品中来源

杂色曲霉广泛分布于自然界，主要污染玉米、花生、大米和小麦等谷物，甚至空气、土壤、腐败的植物体都曾分离出杂色曲霉。在同一地区，原粮中ST的污染水平远高于成品粮，不同粮食品种之间ST的水平由高到低的顺序为：杂粮和饲料＞小麦＞稻谷＞玉米＞面粉＞大米。

（三）赭曲霉毒素

赭曲霉毒素（Ochratoxin，OT）是曲霉属（Aspergillus）和青霉属（Penicillium）霉菌所产生的一组次级代谢产物，包含7种结构类似的化合物，其中以赭曲霉毒素A（Ochratoxin A，OTA）的毒性最强，主要污染谷类，而且在葡萄汁和红酒、咖啡、可可豆、坚果、香料和干果中发现污染也非常严重。另外还能进入到猪肉和猪血产品以及啤酒中。赭曲霉毒素A是一种有毒并可能致癌的霉菌毒素，不少食品都含有这种毒素。

1. 毒素结构与性质

赭曲霉毒素A（OTA），最先于1965年在实验室内从赭曲霉（Aspergillus ochraceus）产毒菌株中分离得到，属聚酮类化合物，由一个二氢异香豆素第7碳位的羧基端与L-β-苯丙氨酸通过酞胺键连接而成，其化学结构见图5-3。赭曲霉毒素A纯品为无色晶体，分子式为C₂₀H₁₈O₆NCl，相对分子质量为403.82，熔点为90～96℃，能溶解于极性有机溶剂，微溶于水和稀碳酸氢盐中，在紫外线下呈蓝色荧光。

图5-3 赭曲霉毒素A的化学结构式

这种毒素具有耐热性，用普通加热法处理不能将其破坏。赭曲霉毒素分为赭曲霉毒素A、B、C三种。赭曲霉毒素A的氯原子被氢原子取代即赭曲霉毒素B，赭曲霉毒素C是赭曲霉毒素A的乙酯化合物，其中以赭曲霉毒素A的毒性最强。OTA第8碳位的羟基只有在电离状态下才具有毒性。OTA的苯丙氨酸部分可被其它氨基酸取代，从而生成多种OTA类似物。其中酪氨酸、缬氨酸、丝氨酸和丙氨酸类似物的毒性较强，蛋氨酸、色氨酸和谷氨酸类似物有中度性毒，而脯氨酸类似物毒性较低。OTA能通过苯丙氨酸羟化酶的作用生成OTA酪氨酸类似物，而丝氨酸、羟脯氨酸和赖氨酸类似物也可在自然条件下产生。

2. 食品中来源

赭曲霉毒素A是由多种生长在粮食（如小麦、玉米、大麦、燕麦、黑麦、大米和黍类等）、花生、蔬菜、豆类等农作物上的曲霉和青霉产生的，特别是生长于贮藏期间的高粱、玉米及小麦麸皮上。这种毒素也可能出现在猪和母鸡等动物的肉中。动物摄入了霉变的饲料后，在其各种组织中（肾、肝、肌肉、脂肪）均可检测出残留毒素。在花生、咖啡、火腿、鱼制品、胡椒、香烟等中都能分离出产赭曲霉毒素的菌株。赭曲霉毒素A是在适度气候下由青霉属、青霉属变种和温带、热带地区的曲霉产生的。

青霉的菌丝与曲霉相似，有分隔，但无足细胞。其分生孢子梗的顶端不膨大，无顶囊。分生孢子梗经过多次分枝，产生几轮对称或不对称的小梗，形如扫帚。小梗顶端产生成串的分生孢子，分生孢子一般为蓝绿色或灰绿色。

（一）黄绿青霉素

黄绿青霉素（Citreoviridin，CIT）是黄绿青霉（Penicillium citreaviride）的次级毒性代谢物，具有心脏血管毒性、神经毒性、遗传毒性，真菌毒素能在较低的温度和较高的湿度下产生，自然界中广泛存在，在适宜的温度、酸碱度和湿度条件下，受黄绿青霉污染的粮食可产生大量的CIT，极易进入食物链，导致人畜中毒。

黄绿青霉素容易污染新收获的农作物，呈黄绿色霉变，食用后可发生急性中毒，是一种常见的真菌毒素。中毒的典型症状是后肢跛瘸、运动失常、痉挛和呼吸困难等。

1. 毒素结构与性质

黄绿青霉素是一种黄色有机化合物，结构式如图5-4所示，相对分子质量为402，熔点为107～111℃，易溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和丙酮，不溶于己烷和水。其紫外线的最大吸收为388nm，此毒素在紫外线照射下，可发出金黄色荧光。270℃加热时，CIT可失去动物毒性，经紫外线照射2h也会被破坏。

图5-4 黄绿青霉素的化学结构式

2. 食品中来源

大米水分含量在14.6%以上易感染黄绿青霉，在12～13℃便可形成黄变米，米粒上有淡黄色病斑，同时产生黄绿青霉素。

在克山病病因研究过程中，我国学者依据大量的流行病学事实和实验室研究资料，提出CIT是导致克山病的可疑病因。克山病病区的居民所吃的粮食有霉焐现象，且从这些粮食样品中分离到了黄绿青霉菌及黄绿青霉素。

（二）橘青霉素

橘青霉菌（Penicillium citrinum）可产生橘青霉素（Citrinin），它是一种次生代谢产物。此菌分布普遍，在霉腐材料和贮存粮食上常发现生长，会引起病变，并具有毒性。Yoshizawa报道，玉米、小麦、大麦、燕麦及马铃薯都有被桔青霉素污染的记载。

1. 毒素结构与性质

1931年由Hetherington和Raistrick首次从橘青霉菌的次生代谢产物中分离出橘青霉素，结构见图5-5。纯品为柠檬色针状结晶，相对分子质量250，分子式为C₁₃H₁₄O₅，熔点为172℃。能溶于乙醚、氯仿和无水乙醇等有机溶剂；也可在稀氢氧化钠、碳酸钠和醋酸钠溶液中溶解；但极难溶于水。在紫外光照射下可见黄色荧光。在酸性和碱性溶液中均可溶解。

图5-5 橘青霉素的化学结构式

2. 食品中来源(www.xing528.com)

橘青霉毒素常与赭曲霉毒素A（Ochratoxin A）同时存在，自然界含量一般为0.07～80mg/kg。当稻谷的水分含量大于14%时，就可能滋生橘青霉，其黄色的代谢产物渗入大米胚乳中，引起黄色病变，称为“泰国黄变米”。中国目前尚未见橘青霉污染饲料或粮食和橘青霉素中毒的报道，但黄变米现象在海关检验中时有发生。

（三）圆弧青霉及其毒素

圆弧青霉（Penicillium cyclopium）是常见的青霉菌之一，青霉酸（Penicillic Acid，PA）是其有毒代谢产物的主要成分，自1931年由Alsbrg和Black首次从侵染软毛青霉的玉米中分离出后，现已确定曲霉属、青霉属和瓶梗青霉属共28种真菌能产生青霉酸，是饲料中含量较高的真菌毒素之一。

1. 毒素结构与性质

青霉酸属于内酯类毒素，可以异构形成一种取代的酮酸，相对分子质量为 170.16，溶于热水、乙醇、乙醚和氯仿。结构如图 5-6所示。

图5-6 青霉酸的化学结构式

2. 食品中来源

国内学者在食管癌高发区粮食中发现青霉酸污染严重，四川省食管癌高发区粮食中圆弧青霉污染率居于首位，酸菜中的圆弧青霉检出率与食管癌流行情况具有统计学意义。

（四）岛青霉及其毒素

岛青霉（Penicillium islandicum）亦称冰岛青霉，产生岛青霉毒素（Islandicin or Islanditoxin）、黄天精（Luteoskyin）、环氯素（Cyclochlorotine）及红天精等有毒物质，均为肝脏毒，对肝脏损伤极大，甚至引起肝癌。

1. 岛青霉毒素结构与性质

岛青霉毒素纯品为白色晶体，熔点为251℃，溶于水，在紫外下呈蓝色荧光。岛青霉化学结构式如图5-7所示。黄天精纯品为黄色六面体的针状结晶，熔点为287℃，易溶于有机溶剂如正丁醇、乙醚、甲烷、丙酮等，不溶于水。红天精是由岛青霉分离出来的红色色素，纯品为橘红色晶体，熔点为130～133℃，在乙醚、乙烷、石油醚中的溶解度较小，但是易溶于氯仿、甲醇、苯、醋酸和吡啶。

图5-7 岛青霉毒素化学结构式

2. 食品中来源

岛青霉对谷物的污染比较严重，主要污染毒素谷物为大米、玉米和大麦。国外报道过的“黄变米”是由于稻谷收割后，贮存过程中水分含量过高和稻谷被霉菌污染后发生霉变所致，因为霉变呈黄色，所以称为“黄变米”。“黄变米”中主要含有青霉属的霉菌，最常分离的霉菌有岛青霉和橘青霉等。

镰刀菌属（Fusarium）是一类危害田间麦类、玉米和库储谷物的致病真菌，病菌可产生毒素，引起人、畜镰刀菌毒素中毒。由镰刀菌引起的小麦赤霉病、玉米穗粒腐病，是小麦、玉米生产上的重要病害，近年来随着全球气候变暖，还有逐步扩大蔓延之势。镰刀菌的侵染主要在作物开花期，而病害的发生是在种子灌浆阶段，因此镰刀菌的危害除造成产量损失外，更重要的是产生的真菌毒素，直接存留、累积在禾谷类籽粒中，严重威胁人畜健康。

单端孢霉烯族类化合物是一类由镰刀菌产生的毒性物质的统称，其基本结构为四环的倍半萜，如图5-8所示，根据取代基的不同，可以分为A、B、C、D四种类型，天然污染的单端孢霉烯族类化合物属于A、B两型。A型化合物在C-8位置上不含羰基，以T-2毒素、二乙酸藨草镰刀菌烯醇为代表。B型化合物在C-8位置上有羰基，脱氧雪腐镰刀菌烯醇、雪腐镰刀菌烯醇（NIV）等属于这一组。单端孢霉烯族类化合物较为耐热，需超过200℃才能被破坏，对酸和碱也较稳定，因此经过通常烹调加工难以破坏其活性。

图5-8 单端孢霉烯族化合物的化学结构式

（一）串珠镰刀菌素

串珠镰刀菌素（Moniliformin）是串珠镰刀菌（Fusarium moniliforme）产生的代谢产物，1973年由Cole等首次发现。产生串珠镰刀菌素的镰刀菌还有亚黏团串珠镰刀菌（Fusarium sub-glutinans）、增殖镰刀菌（Fusarium proliferatum）、花腐镰刀菌（Fusarium anthodphilum）、禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）、燕麦镰刀菌（Fusarium avanaceum）、同色镰刀菌（Fusarium concolor）、木贼镰刀菌（Fusarium equiseti）、尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、半裸镰刀菌（Fusarium semitectum）、镰状镰刀菌（Fusarium fusarioides）、拟枝孢镰刀菌（Fusarium sporotri-chioides）、黄色镰刀菌（Fusarium culmorum）和网状镰刀菌（Fusarium reticulatum）等。

串珠镰刀菌素的毒性很强，小鸡经口LD₅₀为4.0mg/kg。急性中毒的大鼠可出现进行性肌肉衰弱、呼吸困难、发绀、昏迷和死亡。有人认为动物的某些疾病与摄食霉玉米有关。该毒素的毒理作用是选择性抑制α-氧化戊二酸盐脱氢酶和丙酮酸盐脱氢酶系统。Wilson等发现了串珠镰刀菌素的肝毒性和致肝癌性。

1. 毒素结构与性质

串珠镰刀菌素的化学名称为3-羟基-环丁-3-烯-1，2-二酮（3-hydroxycyclobutene-1，2-di-one），自然界中以钠盐或钾盐的方式存在。其化学结构式如图5-9所示。串珠镰刀菌素（Mo-niliformin，MON）最初是从感染有枯萎病的玉米上分离到的串珠镰刀菌培养物中提取出的一种水溶性毒素，因而得名。其分子式为C₄HO₃R（R＝Na或K），它是淡黄色针状结晶，具有水溶性，其水溶液在波长229nm处有最大吸收。串珠镰刀菌素易溶于甲醇，不溶于二氯甲烷和三氯甲烷。串珠镰刀菌素水溶液一般对热较为稳定。

图5-9 串珠镰刀菌素化学结构式

2. 食品中来源

主要侵害的谷物有玉米、小麦、大米、燕麦、大麦等，病原菌主要以菌丝体和分生孢子的形式随病残体越冬，也可以在土壤中越冬，成为翌年初侵染菌源，种子也能带菌传病。病原菌主要从机械伤口、虫伤口侵入根部和茎部。高粱在开花期至成熟期，若先后遭遇高温干旱与低温阴雨，则发病严重。在病田连作、土壤带菌量高以及养分失衡、高氮低钾时发病趋重，早播比晚播发病重。高粱品种间病情有一定差异，有耐病品种和中度抗病品种，但缺乏高抗品种。

（二）伏马菌素

伏马菌素（Fumonisins）也是由串珠镰刀菌（Fusarium moniliforme）产生的真菌毒素之一。伏马菌素主要由串珠镰刀菌产生，多誉镰刀菌（Fusarium proliferatum）次之，两者普遍污染食品及饲料，尤其是对于玉米的污染，特别是在干燥温暖的条件下，串珠镰刀菌是玉米中出现最频繁的霉菌。除了串珠镰刀菌和多誉镰刀菌之外，还有芜菁状镰刀菌（Fusarium napiforme）、花腐镰孢菌（Fusarium anthophilum）、尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）等也会产生伏马菌素。但是这些产生伏马菌素的真菌对食品和饲料的污染较少。目前，除了镰刀菌属以外，交链孢属也是伏马菌素FB₁，FB₂，FB₃的重要产生菌。

伏马菌素能够污染多种粮食及其制品，并对某些家畜产生急性毒性及潜在的致癌性。因此，它在食品与饲料安全中的意义越来越受到人们的广泛关注，已成为继黄曲霉毒素之后的又一研究热点。

1. 毒素结构与性质

伏马菌素最早是在20世纪80年代末，Gelderblom等首次从串珠镰刀菌培养液中分离获得的一种真菌毒素。随后，Laureut等又从串珠镰刀菌培养液中分离出伏马菌素B₁和伏马菌素B₂。到目前为止，已经鉴定到的伏马菌素类似物有28种，它们被分为4组，即A、B、C和P组。B组伏马菌素是野生型菌株产量最丰富的，其中伏马菌素B₁是其主要成分，占总量的70%，同时也是导致伏马菌素毒性作用的主要成分。虽然伏马菌素结构类似物有很多，如FA₁、FA₂、FB₁、FB₂、FB₃、FB₄、FC₁、FC₂、FC₃、FC₄、FP₁，结构如图5-10所示。研究发现天然存在于玉米中的最重要的结构类似物是FB₁、FB₂和FB₃。

图5-10 伏马菌素的化学结构式

2. 食品中来源

在自然界产生伏马菌素的真菌主要是串珠镰刀菌，其次是多誉镰刀菌，两者广泛存在于各种粮食及其制品中，尤其是对玉米的污染，在干燥温暖的环境下，串珠镰刀菌是玉米中出现最频繁的菌种之一。世界卫生组织食物中真菌毒素协作中心（WHO-CCNIF）亦将其作为近几年需要进行研究的几种真菌毒素之一（表5-1）。

表5-1 结构式中的取代基

（三）玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEA）是由在潮湿环境下生长的镰刀菌群，如粉红镰刀菌（Fusarium roseum）、黄色镰刀菌（Fusarium culmorum）及禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）产生是一种雷琐酸内酯，是非固醇类、具有雌性激素性质的真菌毒素，该毒素对动物的作用类似于雌激素，因此会造成雌激素过多症。猪是所有家畜中对该毒素最敏感的动物，且雌性比雄性的敏感度更高。1928年研究者发现喂饲发霉玉米的猪发生了雌激素综合征。1962年，Stob等从污染了禾谷镰刀菌的发霉玉米中分离得到了具有雌性激素作用的玉米赤霉烯酮。1966年，Urry等用经典化学、核磁共振和质谱技术确定了玉米赤霉烯酮的化学结构，并正式为其定名。

1. 毒素结构与性质

玉米赤霉烯酮（ZEA）又被称为F2毒素，其结构如图5-11所示。ZEA是一种白色晶体，ZEA的化学名为6（10-羟基-6-氧代-反式-1-十一碳烯）-β雷锁酸-μ内酯，又名F2雌性发情毒素，白色晶体，分子式C₁₈H₂₂O₅，相对分子质量318.36，熔点164～165℃，紫外线光谱最大吸收为236nm，274nm和316nm。不溶于水，溶于碱性溶液、乙醚、苯、甲醇、乙醇等。其甲醇溶液在紫外光下呈明亮的绿-蓝色荧光。当以甲醇为溶剂时，最大吸收峰的波长为274nm。ZEA属于二羟基苯甲酸内酯类化合物，虽然没有甾体结构，却有潜在的雌激素活性，它还原为α-玉米赤霉烯醇和β-玉米赤霉烯醇两种异构体。前者的雌激素活性为ZEA的3倍，后者的雌激素活性小于或等于ZEA。

图5-11 玉米赤霉烯酮的化学结构式

2. 食品中来源

赤霉菌引起小麦的穗腐，不仅使小麦籽粒产量降低、品质变劣，而且病麦粒中存留有病菌产生的真菌毒素，食用病麦及其制成品后会引起人畜中毒，还有致癌、致畸和诱变的作用。