食品中黄曲霉毒素的污染与检测

谷怡静

（河北农业大学理工学院，河北沧州 061100）

曲霉广泛分布于空气、土壤、谷物和各类生物中，在一定的湿度和温度条件下，会引起食品的霉变。曲霉毒素是真菌毒素中首先发现的一种，文中谈到的黄曲霉毒素就是曲霉毒素中最重要的一种。1960年，英国伦敦郊区发生的“火鸡X病”使黄曲霉毒素首次被发现，其常见于谷物和粮油制品的污染。由于黄曲霉毒素具有强烈的致癌性，严重威胁了人类健康，所以研究食品中黄曲霉毒素的污染并对食品中黄曲霉毒素含量的检测十分必要。

1 黄曲霉毒素的分布与结构

1.1 黄曲霉毒素的分布

黄曲霉毒素是黄曲霉和寄生曲霉污染食品后滋生的一种强力毒素。这2种霉菌在自然界中普遍存在，尤其是在花生、玉米和小麦等植物性的食物中多见。黄曲霉毒素对食品的污染及污染程度因地域、季节、作物生长、储存的条件不同而不同。在南方高温高湿等环境中，春夏两季黄曲霉毒素中毒频繁发生，而华北等北方地区，除个别样品外，一般样品中检测不到黄曲霉毒素。

1.2 黄曲霉毒素的结构

黄曲霉毒素是具有相似结构的多种毒素化合物的总称，每种化合物在其基本结构中均含有双氢呋喃环和氧杂萘邻酮。大致可分为B类和G类，以及其在人体内羟基化后产生的代谢产物M类。在这些类型中，黄曲霉毒素B1（AFB1）毒性最强、致癌性最强。

AFB1的分子结构式见图1。

图1 AFB1的分子结构式

2 黄曲霉毒素的产生与理化性质

2.1 黄曲霉毒素的产生

产生黄曲霉毒素的最适温度11～37℃，相对湿度80%～85%，pH值在4.0以下。当温度处于24～30℃时，能产生黄曲霉毒素的最低相对湿度83%，并且在这种条件下黄曲霉菌的产毒量达到最高。当霉菌处于氧气含量充足、低温、有微量元素的含糖量高的物质中并且与其他霉菌竞争激烈时，黄曲霉可以在2 d内快速生长并产出黄曲霉毒素。

黄曲霉毒素对农作物的污染一般集中在其还未成熟期，即在田间生长阶段。当作物收获后由于不良的贮藏条件或所处环境湿度较高，会导致霉菌爆发，从而使农作物被毒素污染。这些霉菌广泛存在于土壤、动植物、各种坚果中，特别是以花生和核桃中最为严重。通常情况下，水分高于14%最适合黄曲霉的繁殖和生长。

2.2 黄曲霉毒素的理化性质

黄曲霉毒素在适当的紫外光照射下发射高强度荧光。黄曲霉毒素水溶性极差，难溶于水且几乎不溶于己烷、石油醚、乙醚等溶剂。但溶于甲醇、油、丙酮、二甲基甲酰等有机溶剂中。黄曲霉毒素的热稳定性较好，不易受热分解，分解温度高达280℃，想要使其失活必须通过长时间的高温作用（即温度达到100～120℃后持续加热），例如高压消毒和煅烧。若想要进一步破坏毒素的活性，也可用NaOH萃取其中的游离脂肪酸。

3 黄曲霉毒素的残留限量

一般来说，毒素能否对人类的身体健康造成危害取决于毒素在所食品中所占比例。黄曲霉毒素B1是到目前为止发现的具备最大毒性的一种真菌毒素，因此对黄曲霉毒素的许可残留量进行了相关规定：规定大米和食用油中黄曲霉毒素的允许残留量不得超过10μg/kg，其他食品、豆类及发酵食品中不得超过5μg/kg，婴儿代乳食品（配方奶粉）中不得检出黄曲霉毒素。WTO（世界卫生组织） 给出建议：食品和饲料中黄曲霉毒素的最大残留量不应超过15 μg/kg。

我国标准规定的黄曲霉毒素的允许量[1]见表1。

表1 我国标准规定的黄曲霉毒素的允许量

4 黄曲霉毒素的危害

黄曲霉毒素为高毒性，有研究表明，其毒性相当于砒霜（砷）的68倍，敌敌畏的100倍，会对人体和动物的肝脏、肾脏造成极大的危害，并可能使人体器官发生癌变，有很大的几率引发肿瘤。

4.1 急性慢性中毒

黄曲霉毒素主要作用于肝脏并直接抑制DNA，RNA和肝脏蛋白质的合成。急性中毒后会有肝出血、肝脏损伤等现象，并使中毒者食欲明显减弱从而导致体重下降、生长缓慢，如果长时间中毒未处理则会伴随抽搐、过度兴奋等症状。若是由于持续摄入微量毒素而引起的慢性（亚急性） 中毒可以对动物的生长造成障碍或使肝脏出现慢性损伤等症状。

4.2 致癌性

黄曲霉毒素可诱发肝癌的发生。其诱发肝癌是通过人体长期摄入少量或短期摄入大量毒素造成的。其中以AFB1的致癌能力最强，AFG1和AFM1次之。王庆峰等人[2]研究发现，当乙型肝炎病毒的携带者或大部分吸烟者发生黄曲霉毒素中毒时，这2种疾病（病毒与毒素）会发生协同作用，使肝癌的发生率明显增高。

4.3 其他毒性

在其他毒性中，以胚胎毒性最为严重。当黄曲霉毒素对肝脏造成直接伤害后，可导致遗传基因畸变，致畸胎或死胎。

5 黄曲霉毒素的检测方法

近几年来，随着黄曲霉毒素研究方法的不断完善，检测技术的灵敏度与检测结果的精密度不断提高，出现了许多快速检测方法。主要有薄层色谱分析法（TLC）、高效液相色谱法（HPLC）、免疫化学分析法和生物传感器技术。这些新方法和新技术的广泛应用与发展使得人们在检测黄曲霉毒素方面有了更多的选择。针对检测的不同目的与要求可以更好地选择所适用的技术。

5.1 薄层色谱分析法（TLC）

目前，国内大部分检测机构都采用薄层色谱法检测黄曲霉毒素，这也是国家标准推荐的方法。唐志峰等人[3]认为这种方法是依据分子分离的方式检测的，主要是利用仪器作为基础设备进行扫描，以获取其中的黄曲霉毒素含量，这是基于传统视觉检测方法不断改进和创新的结果。其基本原理是用适当的萃取剂从样品中萃取出AFB1，浓缩、纯化并在薄层板（色谱）上展开层析、分离，接着在紫外光下激发显色，利用AFT的荧光性进行定量判断。根据样品在紫外光下的荧光点的强度，与标准品的荧光点相比，以此来确定黄曲霉毒素在样品中的含量是否超标，为半定量分析方法。这种分析方法的优点是所需设备简单、操作方便，一般的检测实验室即可完成测定。缺点是样品前处理复杂、操作繁琐、费时费力、测定的干扰因素多，所得结果的准确性差、误差较大。最重要的一点是该方法的最低检出限为5μg/kg，与国标上的毒性安全剂量0.01μg/kg[4]相比所需试剂量过多，所以这种检测方法会间接对操作人员的身体造成伤害，已经逐渐被其他方法替代。

5.2 高效液相色谱法（HPLC）

高效液相色谱（HPLC）是一种利用液体作为流动相的新型液相色谱检测技术。该方法已被广泛应用于国内外黄曲霉毒素的检测中。步骤一般分为提取、净化和检测。其原理是样品经净化后，在适当的流动相下，使用反相C18色谱柱，根据分离组分在流动相和固定相中的溶解度不同而将样品中的AFT分离出来，达到分离目的。根据分离情况的不同可形成一定的色谱峰，通过测量色谱峰的面积从而做到对AFT的定量分析[5]。李红梅等人[6]通过加入标液从而得到峰面积与浓度的一条标准曲线，并发现AFB1在5～100 ng/mL线性关系比较稳定，如果信噪比3为标准，则HPLC对AFB1的检出限为1 ng/mL。赵群等人[7]利用此方法测定玉米中的黄曲霉毒素时，发现样品中峰全部出完仅需5 min，耗时非常短并且测出当加标测定玉米中的黄曲霉毒素时，玉米样品加标回收率可达到93.9%～104.4%。孟之航等人[8]更是由此方法检测了20多种坚果，其中都未发现黄曲霉毒素，而玉米被黄曲霉毒素污染的程度高达36%。高效液相色谱法检测结果误差小、灵敏度高、操作方便、数据可靠，但是仪器、试剂比较昂贵。现在人们正在不断的研究此方法，使这个方法可以运用更加广泛。

TLC与HPLC 2种方法的比较[9]见表2。

表2 TLC与HPLC 2种方法的比较

5.3 免疫化学分析法

5.3.1 酶联免疫吸附法（ELISA）

酶联免疫吸附测定法（ELISA） 是基于20世纪70年代开发的免疫学和细胞工程学的微观检测技术。其原理是抗体吸附在固相载体上以形成酶反应板的孔。然后将酶标记的抗原和样品混合物加入酶反应板的孔中，引起特定的免疫反应以形成具有酶标记的抗原-抗体复合物。最后，将这种酶的底物加入小孔中进行显色反应。比较显色反应完成后样品出现的颜色与标准品的颜色的深浅，从而判断出样品中待测物（即黄曲霉毒素）的含量[10]。ELISA及其试剂盒可用于定性和定量的检测。Liu D等人[11]用ELISA检测试剂盒检测了生牛奶中黄曲霉毒素的含量并对试剂盒的原理与检测结果进行了更完整的描述和说明。该方法灵敏度高、费时短、特异性较强、不用接触有毒样品，最低检出限为0.02μg/kg[12]。不过也有缺点，此方法所用的酶容易受外界条件的影响，外界条件的改变可能会使检测的结果不准确，而且如果对样品的前处理不适当，容易出现假阳性或阴性结果，同时ELISA试剂也需要低温保藏否则会影响检测结果。

5.3.2 放射免疫分析法（RIA）

放射免疫分析法与酶联免疫吸附法的原理基本相同，不同的是RIA所用的标记物为放射性元素而ELISA所用的标记物是酶。放射免疫分析法的检测结果具有高度特异性和灵敏性、仪器检测快速精确、操作简便且易于标准化。但由于其标记物是放射性元素，所以长时间使用此方法检测会对接触到放射性元素的人们身体健康造成极大危害，目前这种方法也逐渐被其他更好的方法所替代，不再广泛应用。5.3.3 胶体金免疫层析法

胶体金免疫层析技术（Immune colloidal gold technique）是基于抗原和抗体特异性结合的一种快速检测的固相膜免疫分析技术。其原理是样品中游离的抗原与金标抗体结合。如果样品中没有待测抗原，则游离金标抗体将与固定在膜上的半抗原特异性结合形成红色带，测试结果为阴性；如果含有待测抗原，则游离抗原与金标抗体结合，其可抑制固定在膜上的半抗原与金标抗体的结合。随着样品中待测抗原含量的升高，所形成的红色条带变浅，样品中待测抗原的含量与条带颜色的深浅成反比，检测结果呈阳性。由于该方法操作简便、所需检测时间短、灵敏度高，所以常应用于大批量样品的快速现场检测和实验室样品的初步筛选，具有可观的发展前景。目前，已经研发出了一种用于快速定量检测黄曲霉毒素的胶体金检测试剂盒。宋青龙等人[13]用胶体金快速检测试剂盒检测了玉米中黄曲霉毒素的含量，并分析了试剂盒检测方法，利用试剂盒检测不同浓度的霉菌毒素标准品，根据结果的特异性发现了每种检测到的毒素含量均小于2μg/kg，证明了检测黄曲霉毒素的试剂盒与玉米赤霉烯酮、伏马毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（呕吐毒素）等均不出现交叉反应。

5.3.4 金标免疫层析法（GICA）

金标免疫层析技术（Gold labeled immunochromatographic assay，GICA） 也被人们称为金标试纸法，它是基于胶体金免疫层析技术开发的单克隆抗体设计的固相免疫分析方法。使用纳米金作为标记物可以在短时间内测定样品中的AFT含量，并且可以得到直观、准确的结果。该方法不需要分离结合标记物与自由标记物，从而省去了许多繁琐的预处理步骤。赵晓联等人[14]对此方法进行了一定的分析，利用不同质量浓度的黄曲霉毒素的标液测定出金标试纸的最低检出限为2.5 ng/mL，并指出金标试纸在37℃条件下可保存7 d，4℃条件下可保存10个月左右。结果的重复性好，AFB1单克隆抗体与AFB2，AFG2交叉反应率分别为7.14%和6.25%，交叉率较低。金标试纸法的灵敏度高，不需要仪器设备之间复杂的相互配合，检测亦可随时随地进行。孙秀兰等人[15]提出盐、重金属离子和油脂对金标试纸检测影响较大，其中重金属的影响程度为Fe3+＞Cu2+＞Pb2+＞As3+，而对于一些含盐较高的物质为了使测定结果更加准确，一般在检测前先进行脱盐处理。该方法定性检测黄曲霉毒素的准确度超过85%，灵敏度为4 ng/mL。此外，样品中黄曲霉毒素的检出限可达到20 ng/g[16]。当下，随着检测技术的不断发展进步，金标试纸法渐渐被人们接受并广泛应用。

5.3.5 免疫亲和柱-荧光分光光度法

荧光分光光度法原理是以免疫亲和柱作为分离手段，将样品通入免疫亲和柱，样品中的AFT可在免疫亲和柱的作用下进行净化、富集。免疫亲和柱将高选择性地选择吸附样品中的AFT并让其他杂质通过，然后用极性有机溶剂洗脱下来被吸附的AFT，即可进行定量检测。将洗脱的净化液与碘液或溴水进行反应，使AFB1和AFG1衍生成具有高荧光活性的稳定的物质，然后利用荧光光度计，在一定条件下即可测出样品中AFT含量。这样检测出的结果精密度较高，平均回收率较好，但其所用到的仪器价格都比较昂贵、操作有些繁琐，所以在实验室中不经常使用此方法。

5.4 生物传感器

生物传感器是基于生物技术和电子技术的复杂仪器，使用生物组件作为传感器的主要功能元件。包括4个部分：即生物识别元件、转换元件、机械元件和电气元件组成。检测的原理是使待测样品中的抗原（即黄曲霉毒素） 与由抗体（或抗原） 与转换器构成的传感器上的生物识别元件的特异性抗体反应，以形成抗原抗体的特异性结合物，结合物的量的多少可由转换器转换成不同强度的电信号，根据电信号的强弱变化，可检测出样品中黄曲霉毒素的含量。林海等人[17]进行了一系列研究后提出这种生物传感器的专一性较强，只能与特定的底物发生化学反应后传出信号，不会受到样品内在因素的干扰（如样品的颜色、浊度等），分析速度快、精度高，误差可减小到1%。王亚楠等人[18]提出生物传感器检测AFT的LOD为0.25μg/kg，范围为0.25～4.0μg/kg。目前，生物传感器测定AFT的方法还不够成熟，难以实现大批量的检测，需要进一步的完善。

6 黄曲霉毒素的预防与控制

黄曲霉毒素具有很强的热稳定性，巴氏消毒也不能彻底杀灭黄曲霉毒素。Cui X等人[19]通过试验验证了这一结论，测出AFT在鸡（动物）体内主要沉积在肝脏与肾脏，在食用前加热也不易去除，并且指出沉积在动物体内的这些毒素会随食物链进入人体内，人类通过长时间的摄入即可引起慢性毒性，对人们的健康会造成损害。

一般的安全防控措施包括：将花生、大豆、稻谷、小麦等在贮藏前应迅速降至其水分含量达8%～13%或以下，并贮藏于干燥的地方（相对湿度75%以及室温10℃以下）；贮藏期间注意通风防潮；降低食物表面环境的氧气浓度；加强粮食，大豆等粮油农产品的贮藏和销售和售前检验；化学方法防霉，加入一些防霉剂（如溴甲烷，二氯乙烷）；豆类、谷类应洗净后烹煮；挑选出霉变的粮食颗粒（加碱淘洗再搓洗）；适当的添加一些碱性物质，或者用紫外光照射进行去毒。

7 结语

黄曲霉素会对人体健康造成非常严重的危害。因此，黄曲霉毒素的检测方法和限量必须得到更多关注和发展，中国还应制定更为严格的黄曲霉毒素标准。

随着现代科学技术的不断进步，特别是在免疫学、分子生物学和生物化学方面的不断发展，已经研发建立起了许多既快速又简便，同时特异性强、灵敏度高的检测方法。但是，现有的AFT检测方法有利有弊，所以在测定AFT含量时可结合多种方法进行测定，得出最为准确明了的数据。