黄
曲霉属菌(学名:Aspergillus flavus)属于
子囊菌门,散囊菌纲,
散囊菌目,曲霉科,曲霉属,是一种广泛分布于世界各地的常见腐生真菌。黄曲霉菌在6-47℃的温度下均能生长,最适温度为33-38℃。黄曲霉菌生长较快,在察氏培养基上,10-14天菌落直径为3-4或6-7cm,最初带黄色,然后变成黄绿色,老后颜色变暗,平坦或放射状皱纹,菌落反面无色或略带褐色。
黄曲霉菌主要污染粮油食品、动植物食品等,如花生、
玉蜀黍属、大米、小麦、
豆类、
坚果类、肉类、乳及乳制品、水产品等,其中以花生和玉米的污染最为严重。黄曲霉菌的代谢产物黄曲霉菌毒素(afatoxin,AFT)是重要的致癌物质。黄曲霉素的代谢产物主要有B1、B2、G1、G2、M1等类型。
自然界中的黄曲霉菌分有毒株和无毒株,能形成黄曲霉素的是有毒菌株。形成黄曲霉素的最适温度是24-30℃。黄曲霉素最易侵害含水量17%左右的谷物,当温度在20-28℃时,农产品含水量23-24%时黄曲霉菌可以大量繁殖并产生毒素,花生、小麦、大米、大豆等都是黄曲霉菌天然培养基。
定义概念
黄曲
霉菌,也叫黄曲菌、黄曲霉,是一种常见的腐生霉菌属,它产生的孢子可以通过空气传播大范围扩散,黄曲霉是温暖地区常见的占优势的霉菌,其生长温度范围在4—50℃之间,最适生长温度为25—40℃。黄曲霉毒素形成的最低温度为5—12℃,最高为45℃,最适温度为20—30℃(28℃),黄曲霉菌对生长环境的要求不高,在自然界广泛分布,常见于湿润的土壤、谷物及腐烂物中。
大多数的黄曲霉菌属于非致病性菌种,常作为曲种应用于某些
有机酸,如L-
DL-苹果酸的发酵生产,不过,如果特定黄曲霉菌遇到有特定营养成分的特定环境,只需要几个小时就可能代谢产生有毒的黄曲霉毒素。
生物学特征
化学结构
黄曲毒分泌多种真菌毒素,在化学结构上,
黄曲霉毒素(Afatoxins)是一组化学结构类似的化合物,其基本结构为二
呋喃环和
香豆素(氧杂萘邻酮),前者为基本毒性结构,后者与致癌有关。
形态结构
曲霉属菌丝为分枝状多
细胞性有隔菌丝。接触到培养基的菌丝部分可分化出厚壁而膨大的足细胞,并向上生长出直立的
分生孢子梗;孢子梗顶端膨大形成半球形或椭圆形的顶囊;在顶囊上以辐射方式长出一、二层杆状
小梗;小梗顶端再形成一串分生孢子。分生孢子有黄、绿、棕、黑等不同颜色,呈球形或柱状。上述结果形成一个菊花样的头状结构,称为分生孢子头。
菌群特征
菌落特征:生长快速,质地羊毛或棉花状,有时颗粒状,有放射状沟纹,表面呈黄绿色到棕绿色,背面无色或浅黄色。
显微镜特征:菌丝分隔透明,分生孢子头开始呈放射状,逐渐呈疏松状:分生孢子梗壁粗糙不平,顶囊球形或近球形,小梗为单层或双层,布满顶囊表面呈放射状排列,分生孢子球形或近球形,表面光滑或粗糙有刺,部分菌株产生褐色闭囊壳。
物理特征
黄曲霉菌的最佳生长条件为33~38℃,最易产毒温度约在24~28℃间,
黄曲霉毒素微溶于水,易溶于油脂,耐高温,在100℃下即使灭菌20小时也无法彻底分解,所以常规烹饪很难完全去除。
危害
含毒成分
黄曲霉菌的毒性极强
黄曲霉毒素是由黄曲霉菌、
寄生曲霉等代谢产生的剧毒物质,与含酒精饮料、室外空气污染、吸烟等一样,均属于1类致癌物,即对人体明确致癌。目前已知的黄曲霉毒素约有20种亚型,其中食品中常见且危害极大的有
黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2四种。
黄曲霉毒素基本结构为二
呋喃环和
香豆素,B是二氢呋喃氧杂蔡邻酮的衍生物,即含有1个双呋喃环和1个氧杂蔡邻酮(香豆素),共20多种,均为黄曲霉和
寄生曲霉的代谢产物,具有极强的毒性和致癌性,据黄曲霉毒素在长波紫外光下产生
荧光,根据荧光颜色、RF值及结构不同等分别命名为B1,B2,G1,G2,M1,M2,P1,R1,GM和毒醇,其中以B1的产量最高,毒性最大,致癌性最强,G1和M1的毒性次之。
毒性及毒理
毒性
微量
黄曲霉毒素能引起人体强烈的反应,仅1毫克黄曲霉毒素能诱发癌症,是目前已知的致癌性最强的化学物质,它们不仅有致癌作用,还对肝脏、肾脏、神经等多个身体部位有毒性作用。
中国粮油控股有限公司行业规定大米以及食用油中的黄曲霉毒素允许的含量标准为1千克中含有10微克,其他粮食、
豆类及发酵食品为1千克中含有5微克婴儿食用的乳食品中不得检出黄曲霉毒素的含量。
世界卫生组织推荐的食品和饲料中黄曲霉毒素最高允许的含量标准为1千克中含有15微克,1千克中含有30~50微克为低毒性,50~100微克为中等毒性,100~1000微克为高毒性,1000微克以上为极毒,毒性大概是
氰化钾的10倍,砒霜的68倍。
毒理
黄曲霉毒素主要经由致癌、致畸、致突变以及免疫抑制等作用对动物产生影响,其主要作用的靶器官为肝脏,能够引发肝脏出血、脂肪变性、胆管增生等情况,甚至会促使
肝癌的发生。据相关研究显示,黄曲霉毒素B₁(AFB₁)进入动物体内后,因具有亲肝特性,首先会在肝细胞内聚集,随后在细胞色素P450系统的作用下,转变为8,9-
环氧AFB₁(AFB₁-8,9-
环氧化合物,AFBO),而
催化这一代谢过程的关键酶正是细胞色素P450,且该酶主要存在于肝细胞内。
临床表现
黄曲霉毒素主要随着被污染的食物进入人体,经消化道摄入后,50%—80%的黄曲霉毒素在
十二指肠内被迅速吸收,其中肝脏内存留量约为其他组织的五倍以上,易导致
肝癌的发生。
急性中毒
黄曲霉毒素急性中毒时,主要表现为腹痛、
腹泻、发烧,腹部产生大量积液,机体出血且难以凝血,更严重时会出现头晕,走路步幅不稳的症状,最终导致
昏迷甚至死亡。
慢性中毒
处于慢性中毒状态时,表现为
营养不良、消瘦,进一步出现出血、呕吐、腹痛、黄疸等症状,最终发生肝脏的癌变或表现为昏迷死亡,婴幼儿若长期摄入含有
黄曲霉毒素的食物,会生长缓慢,先天性畸形,器官发育障碍。
相关检验
薄层分析法
薄层分析法,该方法是测黄曲霉毒素最为经典的方法,在早前的检测中最为常见--是我国黄曲霉素检测的国标方法之一,并且中外检测机构至今仍使用这种方法进行检测。该方法原理为:在一定条件下,黄曲霉素可以被符合条件并适宜用量的
萃取剂从各种不同试样中萃取出来,通过柱层析将被萃取分离出来的黄曲霉素进行净化,在薄板上展开从而进行分离并分析。利用试样的
荧光斑点颜色强弱程度与试样含量呈线性正相关,可与标准品中荧光斑点颜色强弱进行比较从而确定出试样中黄曲霉素的含量(可利用双向展开对组分复杂的试样进行分析),从而提高灵敏度。
液相色谱法
高效液相色谱法是最近几年来开始发展起来并得到广泛应用的检测方法,该方法检测原理:原理是以液体(如
乙腈或
甲醇水或缓冲溶液按适宜比例混合)为流动性,利用HPLC对经过提取与净化后得到的试样进行衍生化分离,再用荧光检测器测定。在一定波长下可检测试样中毒素含量,并且根据测定出的试样峰高或出峰面积来可准确计算分析出试样毒素中G1、G2、B1以及B2的具体含量。高效液相色谱法优点为检测
速率快效率高、下限较低、能够对样品准确定性,缺点为检测前处理繁琐复杂、检测仪器及费用昂贵、对检测人员存在身体健康的危害。
酶联免疫法
酶联免疫法(酶联免疫
吸附法),该方法较为新颖,近期被广泛应用,该方法通过将免疫、酶及生化
计数应用到黄曲霉素的检测分析,利用抗体抗原特异结合的免疫学反应及其相关原理,然后用测定酶活力的方法来确定
反应灵敏度。在酶活力检测中需要加入酶底物使待测试样发生显色反应,颜色的深浅程度与发生特异性结合反应生成的量呈正相关,样品中黄曲霉素B1的含量与被抗体结合的酶标黄曲霉素B1抗原含量成反比,显色后颜色表现总体较浅,如果被抗体结合的酶标黄曲霉素B1抗原较多,其颜色总体较深。
毛细管电泳法
CE法是黄曲霉素检测新发展的一种方法,毛细管电泳—激光减弱
荧光检测器对于测定AFB1、AFB2、AFB1和AFB2有较好的分离效果,其中对AFB2的测定更为灵敏。毛细管电泳法优点为该方法与激光减弱荧光检测器连用可提高灵敏度,缺点为检测操作复杂、检测成本相对较高、不适宜在试样检测中广泛应用。
荧光光度法
IACSFB法是我国黄曲霉素检测的国标方法之一,此方法原理为:利用黄曲霉素中各种不同类型毒素的荧光强弱程度之间的特性差异从而通过荧光光度计进行检测分析,测定样品中的黄曲霉素含量。在适宜的提取试剂条件下提取,将过滤、稀释后的提取液经过
免疫亲和柱净化,分离后加显色剂于专用的
荧光分光光度计中测定样品的黄曲霉素含量。荧光光度法优点为检测迅速、灵敏度高、测定准确、适用于大量样品的检测、对检测人员的身体健康无危害,缺点为检测费用高、需要配备专业设备、尚不能对单一的毒素进行检测。
免疫胶体金检测法
免疫胶体金检测法是一种通过应用胶体金作为免疫反应示踪物质的新型的抗原抗体
特异反应的免疫标记技术。该检测方法的原理为:利用在pH呈弱碱性情况下,存在于非离子型溶液介质中,呈负电荷的胶体金与带正电荷的蛋白质分子基团结合,形成特定的免疫反应的标记物从而进行检测用
枸橼酸三钠还原法制备胶体金颗粒,根据抗原抗体特异性结合反应,可进一步检测黄曲霉素。
治疗方法
黄曲霉菌感染治疗方法
1.抗真菌治疗
抗真菌治疗旨在通过使用特定抗真菌药物如
伊曲康唑、
氟康唑等来控制肺部黄曲霉菌感染,具体用药需根据患者情况调整剂量,此方法适用于肺部感染黄曲霉菌且对常规抗生素无效的情况。
2.免疫调节治疗
免疫调节治疗是利用生物反应调节剂或
细胞因子来增强机体免疫力,以对抗感染,例如使用
干扰素γ或白介素-2等生物制剂,此方法适合于提高宿主抵抗力,辅助治疗肺部黄曲霉菌感染。
3.肺移植
肺移植是一种手术方式,将有功能的健康肺从一个捐献者体内移除,并植入到患有严重肺部疾病患者的体内的过程,当其他治疗方法无效且患者存在严重的呼吸功能障碍时,可考虑进行肺移植。
支气管镜下局部治疗是指在影像学引导下经支气管镜向病变部位注入药物或进行局部切除术,以达到治疗目的的方法,对于局限性肺部感染或伴有阻塞性病变的患者,该方法具有一定的优势。