(一)伏馬毒素的起因和特性
伏馬毒素主要是由串珠鐮刀菌菌F. moniliforme和F. proliferatum在一定溫度和濕度條件下繁殖所產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物。直到1988年,南非和美國的研究人員才首次從霉變的玉米中分離出伏馬毒素(Fumonisins)B1。糧食在加工、貯存、運(yùn)輸過程中易受上述兩種真菌污染,特別是當(dāng)溫度適宜時,更利于其生長繁殖,從而產(chǎn)生出一類結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的毒素,其中含有伏馬毒素B1、B2和B3,60%以上為伏馬毒素B1,其毒性也最強(qiáng)。因此,伏馬毒素可以通過糧食加工、飼料生產(chǎn)等過程對畜牧業(yè)乃至人類健康產(chǎn)生較嚴(yán)重的危害。
伏馬毒素純品為白色針狀結(jié)晶,為一類相關(guān)的極性、水溶性代謝產(chǎn)物,為多氫醇和丙三羧酸的雙酯化合物,對熱很穩(wěn)定,不易被蒸煮破壞,在多數(shù)糧食加工處理過程均比較穩(wěn)定。
二、伏馬毒素對動物及人類的危害
1.馬大腦白質(zhì)軟化癥 這是一種馬的神經(jīng)失調(diào)疾病。根據(jù)1988年南非研究人員的試驗結(jié)果,每天以0.125mg/kg體重的水平給馬進(jìn)行皮下注射,大約7天后馬開始發(fā)瘋、發(fā)狂,沖撞欄桿而死。解剖發(fā)現(xiàn)馬的大腦呈現(xiàn)白質(zhì)軟化癥狀。1989年,美國有很多州陸續(xù)發(fā)生豬肺水腫、胸積水以及馬大腦白質(zhì)軟化癥等動物疾病的暴發(fā)和流行,并且這些疾病均集中發(fā)生在位于美國中西部地區(qū)玉米種植帶上的各個州中,并且通過這些州輸出的玉米飼料又?jǐn)U大了疾病流行的地區(qū)和延長了流行時間,給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)造成了巨大的損失。后經(jīng)美國科學(xué)家研究證明,這一切都是因為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的玉米被伏馬毒素污染所致。這種病在南非、阿根廷、巴西均有發(fā)現(xiàn)。
2.豬肺水腫 1992年和1994年美國和南非的科學(xué)家研究表明,每天伏馬毒素的攝取量在0.4mg/kg體重以上均可引發(fā)豬的肺水腫,還可造成豬生殖系統(tǒng)的紊亂,如早產(chǎn)、流產(chǎn)、死胎和發(fā)情周期異常等。這種病在美國及其他國家都有發(fā)現(xiàn),并且容易對當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)造成較大的影響。
3.小鼠肝癌 1991年南非科研人員對小鼠進(jìn)行了伏馬毒素的毒理試驗,試驗結(jié)果表明,以50mg/kg體重水平飼養(yǎng)小鼠,18~26個月后,發(fā)現(xiàn)肝腫瘤患病率急劇上升,這是首次發(fā)現(xiàn)伏馬毒素引發(fā)肝癌的證據(jù)。1998年又對大鼠進(jìn)行了伏馬毒素毒理試驗,獲得相同的結(jié)果。
4.人類食道癌 早在1988年南非科學(xué)家就對食道癌發(fā)病率高和低的地區(qū)進(jìn)行過調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)食道癌高發(fā)地區(qū)的主食玉米受伏馬毒素的污染情況比低發(fā)區(qū)嚴(yán)重,食道癌發(fā)病率與伏馬毒素污染呈正相關(guān),進(jìn)一步的動物試驗也得到了相同的結(jié)果。1994年中國學(xué)者和日本學(xué)者對食道癌高發(fā)區(qū)的河南省林縣進(jìn)行了一次調(diào)查,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)主食玉米中伏馬毒素水平高達(dá)30~50mg/kg,發(fā)霉玉米中伏馬毒素最高值達(dá)118.4mg/kg。目前伏馬毒素引發(fā)食道癌的機(jī)理還不清楚,需進(jìn)一步確證和研究。
(三)伏馬毒素的發(fā)生情況
伏馬毒素尤其是FB1對飼料污染的情況在世界范圍內(nèi)普遍存在,且對糧食作物的污染情況較嚴(yán)重,其污染的飼料主要為以玉米為原料的飼料。玉米中伏馬毒素含量受許多環(huán)境因素的影響,如收獲前和收獲期間的溫度、濕度、干旱情況和玉米中高水平的伏馬毒素與前期干熱后期一段高濕天氣有關(guān)。玉米中伏馬毒素含量也受貯存條件的影響,如收獲的玉米在貯存期間水分在18%~23%時,最適宜產(chǎn)伏馬毒素的串珠鐮刀菌的生產(chǎn)和繁殖,導(dǎo)致玉米中伏馬毒素含量的增加。
表1 伏馬毒素在玉米原料及玉米飼料中的發(fā)生情況
商 品 |
國 家 |
文獻(xiàn)年份 |
樣品數(shù) |
出現(xiàn)率% |
含量范圍μg/kg |
玉米飼料 |
英國 |
1998 |
67 |
97 |
25-27000 |
玉米飼料 |
英國 |
1997 |
50 |
80 |
50-4550 |
玉米飼料 |
英國 |
1997 |
266 |
29 |
10-2124 |
玉米飼料 |
美國 |
1997 |
121 |
20 |
42-350 |
玉米飼料 |
臺灣 |
1997 |
153 |
34 |
73-2395 |
玉 米 |
中國 |
1997 |
240 |
56 |
50-34868 |
玉 米 |
印度 |
1997 |
35 |
74 |
100-1740 |
玉 米 |
烏拉圭 |
1997 |
22 |
50 |
50-5787 |
玉 米 |
阿根廷 |
1996 |
50 |
100 |
225-37000 |
玉 米 |
巴西 |
1996 |
48 |
98 |
600-37650 |
玉 米 |
德國 |
1996 |
317 |
27 |
6-7132 |
玉 米 |
贊比亞 |
1995 |
20 |
100 |
20-1710 |
從上表可以看出,伏馬毒素在世界各國的玉米及玉米飼料中的發(fā)生范圍廣,發(fā)生頻率高,應(yīng)當(dāng)給予充分重視。
(四)各國對伏馬毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)
2001年美國食品與藥物管理局(FDA)發(fā)布了供人類食用的玉米和玉米產(chǎn)品伏馬毒素最高限量指導(dǎo)性公告,規(guī)定人類食用玉米中伏馬毒素最高限量為2mg/kg;同時,F(xiàn)DA的畜牧醫(yī)學(xué)中心(CVM)也發(fā)布了動物飼料中伏馬毒素的最高限量指導(dǎo)性公告,規(guī)定其限量范圍為1~50mg/kg。
表2 FDA對伏馬毒素在動物飼料中的推薦限量標(biāo)準(zhǔn)(2000年6月)
玉米及其副產(chǎn)品用于下列動物飼料 |
推薦限量標(biāo)準(zhǔn)(FB1+FB2+FB3),mg/kg |
馬和兔 |
5ppm(不超過日食量的20%)* |
豬和鯰魚 |
20ppm(不超過日食量的20%)* |
產(chǎn)子的反芻動物、家禽、貂 |
30ppm(不超過日食量的20%)* |
大于3月用于屠宰的反芻動物、用于制作裘皮的貂 |
60ppm(不超過日食量的20%)* |
用于屠宰的家禽 |
100ppm(不超過日食量的20%)* |
其他各種牲口和寵物 |
10ppm(不超過日食量的20%)* |
*以干基作為計算基準(zhǔn) |
(五)飼料中伏馬毒素的檢測
伏馬毒素的檢測先后使用過薄層色譜法、氣相色譜法、酶聯(lián)免疫法(ELISA)、高效液相色譜法(HPLC)等,目前研究和應(yīng)用得最多的是利用免疫親和柱凈化后的熒光儀檢測法和HPLC法。
目前伏馬毒素的免疫親和柱只有Vicam公司研制的FumoniTest分離柱。免疫親和柱-熒光儀檢測法的原理為:將飼料樣品與提取液混合、均勻、過濾,然后將濾液通過鍵合有伏馬毒素特殊抗體的FumoniTest分離柱。此時,伏馬毒素鍵合在分離柱中的抗體上。用蒸餾水將免疫親和柱上的雜質(zhì)除去。用淋洗液通過分離柱,將伏馬毒素從抗體上分離下來。最后,將淋洗液注入熒光計進(jìn)行測定。檢測范圍為0~10 mg/kg,檢測限為0.25mg/kg,檢測時間約為15分鐘,回收率大于80%,變異系數(shù)小于15%。免疫親和柱—HPLC法的原理為:經(jīng)甲醇-水(4:1)提取,提取液通過FumoniTest免疫親和柱凈化,凈化液經(jīng)柱前衍生、Spherisorb C18?色譜柱分離、熒光檢測器檢測、外標(biāo)法定量。對玉米原料的檢測回收率B1為82.3%~88.7%,B2為74.9%~81.6%,變異系數(shù)B1為4.9%~6.3%,B2為5.8%~7.2%,檢測限B1可達(dá)0.020 mg/kg,B2可達(dá)0.040 mg/kg。
(六)對飼料及其原料中伏馬毒素監(jiān)控存在的問題
雖然伏馬毒素已成為研究的一個熱點(diǎn)問題,但由于受一些因素的影響,如飼料中的成分遠(yuǎn)比單種飼料原料的成分要復(fù)雜得多、伏馬毒素B1、B2和B3標(biāo)準(zhǔn)品價格高昂、單個樣品檢測成本略高等,國內(nèi)外對免疫親和柱在飼料中檢測技術(shù)研究尚不夠深入,使得國家對伏馬毒素的監(jiān)控缺少有效的技術(shù)手段。