玉米赤霉烯酮的毒害及脱毒技术的研究进展

收稿日期:2007-12-05;修订日期:2008-01-21

作者简介:王金昌(1975-),男,硕士研究生,研究方向:生物技术。

第26卷 第2期2008年4月

江 西 科 学

JI A NGX I SC I ENCE

Vo.l 26N o .2

Apr .2008

文章编号:1001-3679(2008)02-0252-05

玉米赤霉烯酮的毒害及脱毒

技术的研究进展

王金昌,涂祖新,王小红,杨一兵

(江西省科学院微生物研究所,南昌市应用微生物重点实验室,江西 南昌330029)

摘要:玉米赤霉烯酮是由镰刀菌产生的一种对人畜有害的霉菌毒素,介绍了玉米赤霉烯酮的毒害及其脱毒技术的最新研究进展。

关键词:玉米赤霉烯酮;毒害;脱毒技术中图分类号:S513 文献标识码:A

The D evel op m ent of R esearch on Zearalenone .Toxicity and D etoxificati on

WANG Ji n -chang ,TU Zu -x i n ,WANG X i a o -hong ,YANG Y-i b i n g

(Institute ofM icrob i o l ogy ,The K ey L aboratory of A pp l y i ng M i c robio l ogy ,

Jiangx i A cade m y o f Sc iences ,Ji angx i N anchang 330029PRC)

Abst ract :Zearalenone is one of the m ost w i d ely d istri b uted m ycotox ins pr oduced by Fusari u m Spe -cies ,w h i c h does har m to an i m a ls and hum ans .The artic le is intended to i n troduce t h e recent deve-l

opm ent of research in zeara lenone s 'tox icity and its detox icating technology .K ey w ords :Zearalenone ,Tox ic ity ,Detox icating

0 玉米赤霉烯酮简介

玉米赤霉烯酮(Zearalenone ,ZEN )为白色晶体,其化学名为6-(10羟基-6氧基-十一碳烯基)B -雷锁酸内酯,分子式C 18H 22O 5,其化学结构如图1所示,熔点161e ~163e ,不溶于水,溶于碱性溶液、乙醚、苯及甲醇、乙醇等。现在已经发现ZE N 至少有15种产物,其中2条主要代谢途径是与葡萄糖醛酸结合,还原为玉米赤霉烯醇(Zearalenone ,ZEL),ZEL 有2种非对应的异构体A 和B ,A -ZEL 熔点较低(168e ~169e ),而B -ZEL 熔点较高(174e ~176e )[1]

。ZE N 主要产毒菌株为禾谷镰刀菌,此外,粉红镰刀菌、尖孢镰刀菌、三线镰刀菌、串珠镰刀菌、黄色镰刀

菌以及雪腐镰刀菌等也能产生ZEN 。

图1 ZE N 的化学结构图

1 玉米赤霉烯酮毒性

ZEN 广泛存在于霉变的玉米、高粱、小麦等谷类作物和奶制品中,具有很强的生殖毒害和致癌性。

1.1 ZE N 的生殖毒害

大多数动物对ZEN 都比较敏感,如:猪、肉

牛、绵羊、鸡和火鸡等。ZEN可对雌性动物的生殖系统造成毒害,并通过胎盘的吸收从母体传给胎儿,损害幼体的健康甚至造成流产。国外早在1962年就有因喂饲霉变玉米而引起母猪乳房肿大、阴户肿大及流产现象的报道。张永红等报告了发生在内蒙古扎旗北部山区的一种不明原因乳房肿大症病因学研究结果,从1988年3月至1986年6月间在仅有711人的2个村里发生乳房肿大病人92例,与此同时,病区猪也有乳房肿大、流产、死胎和产仔畸形现象。现场调查、干预试验、动物实验和毒素检测结果表明病区荞麦中ZE N 的超常聚集是致病的根本原因[2]。

另外,ZE N还对雄性动物的生殖系统造成破坏,导致睾丸癌,隐睾病,尿道下裂和减少精液质量。Jian Y i n g等研究了ZEN及其代谢产物ZEL 对老鼠精液质量、受精能力和睾丸激素浓度的负面影响。他们在成年雄鼠腹膜内连续7d按0 m g/kg、25m g/kg、50m g/kg、75m g/kg的剂量注射ZE N或A-ZEL,然后让其与未经注射ZEN或A-ZEL成年雌鼠交配,结果发现变态的精子增加了、精子的活力下降了和受孕降低了。与未受ZEN处理的雄鼠相比,受ZEN或A-ZEL处理后的雄鼠附睾重量减少了[3]。而且ZEL比ZEN表现出更高雌激素活力,H ito m i等通过比较它们与人ER A and E r B受体的亲和力,结果发现ZEL比ZEN表现出更高的与人ER A and Er B受体的亲和力。ZEN与人ER A和ER B受体结合的I C50值分别为240.4nM和165.7n M,而ZEL与人ER A和E R B受体结合的I C50值分别为21.79n M和42.76 n M[4]。

1.2ZEN的致癌性

ZEN有致癌性,能导致DNA收敛、染色体失常,从而产生遗传方面的危害。孙剑寒等研究发现ZEN能通过活化人甾体激素和外源化学物受体诱导细胞色素P4503A4(CYP3A4)转录表达[5]。严继承等研究发现ZE N在1L m o l/L,以上就能抑制细胞间隙连接通讯功能,提示它在一定条件下可能有促癌作用[6]。ZE N会结合到人的雌激素受体和刺激人乳腺癌细胞生长,免疫学研究表明ZE N在人体内有致癌性[7]。

此外,ZE N常与其它真菌毒素协同作用,对人畜的产生毒害作用。Ja m es等研究了脱氧雪腐镰刀菌烯醇deoxynivaleno l(DON)、ZEN和烟曲霉毒素f u m onisi n B1(FB1)3种毒素结合对人肠道细胞Caco-2的DNA甲基化、染色体断裂和细胞活性影响。在中性红实验中,毒素混合物降低发现细胞活力按下列顺序增加:[FB1+ZEN]<[FB1 +DON]<[ZE N+DON]<[FB1+DON+ZEN]; ZE N与DON的混合增加脂质过氧化;ZEN、DON 和FB1都能引起染色体断裂,三者混合物则能引起染色体断裂更严重[8]。

2玉米赤霉烯酮的污染情况

镰刀菌的最适生长温度在24e~32e,最适湿度为40%。玉米、小麦、大麦和燕麦都易受到玉米赤霉烯酮的污染,其中小麦污染最为严重。对世界上近20个国家的谷物和动物饲料中的真菌毒素含量做了一个调查,发现大多数国家的谷物和动物饲料中都不同程度地受到ZEN的污染。我国多数地区,雨量充沛,相对湿度较高,玉米等谷物饲料极易在生产、收获、加工、运输和贮藏等环节受到霉菌污染。

王若军等分别从华南、华北和华中的饲料厂、仓库及客户手中采集了109个饲料样品,使用酶联免疫法测定各样品中ZEN的含量,ZEN的阳性检出率高达100%[9]。李荣涛等采用单克隆抗体生物免疫技术和荧光光度仪测定提取样品中ZE N的含量。结果表明,ZEN广泛存在于我国储备粮小麦和玉米中,其阳性检出率达到了100%[10]。邓舜洲等应用抗ZEN单克隆抗体建立的竞争间接ELI SA方法对江西省部分猪场的45份猪全价饲料中ZEN的含量进行了检测,结果67%样品的ZEN含量大于100ng/g[11]。

3玉米赤霉烯酮脱毒技术

A rpad于1999年提出真菌毒素脱毒的基本准则[12]:(1)毒素必须被失活破坏)))转化成无毒的物质;(2)真菌的孢子和菌丝体必须被破坏,没有新的毒素产生;(3)产品的营养价值不能被严重的破坏;(4)不能改变产品的物理和感官状态成分;(5)必须经济实用。

玉米赤霉烯酮的脱毒技术,根据其作用原理可分为2类,一种是物理吸附脱毒法,另一种是生物转化脱毒法。

3.1物理吸附脱毒法

物理吸附法是利用各种吸附剂吸附玉米赤霉烯酮,从而达到脱毒的目的。

研究表明,通过酶解的方法从酵母的细胞壁

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第2期王金昌等:玉米赤霉烯酮的毒害及脱毒技术的研究进展