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日期20020616名称黄曲霉毒素
副类别次生性有毒有害物质类别饲料卫生
数据来源中国饲料数据库中心
正文 黄曲霉毒素
(一)概况
史载20世纪初即发现给畜禽饲喂发霉的油籽饼可引起中毒,其中尤以花生饼为甚。类似报道很多,但均未能证实与黄曲霉毒素(aflatoxin,AF)有关。直到1960年,英格兰南部及东部地区,有10万只火鸡由于饲喂从巴西进口的霉变花生饼而死亡,在病因不明之前被称为“火鸡的X病”。翌年,才从霉变的花生饼中分离出黄曲霉菌(As-pergillus flavus Link),将其产生的毒素命名为黄曲霉毒素,由黄曲霉毒索引起的疾病则称为黄曲霉毒素中毒症(aflatoxicosis)。 (二)来源、分布
黄曲霉毒素主要由黄曲霉菌(A. flavus Link)和寄生曲霉菌(A.perasilicus Speave)产生。此外一些曲霉、青霉、毛霉、镰孢霉、根霉、链霉菌和放线菌等也能产生该毒素。 黄曲霉毒素的分布范围很广,是温暖气候地区粮食和饲料的一大隐患,凡是被上述真菌污染的粮食、食品和饲料中都可能存在。其中花生、玉米、棉籽及其饼粕最易被污染,小米、高粱和甘薯次之,大豆粕被黄曲霉毒素污染的程度往往较轻。 (三)理化性质 黄曲霉毒素是一组结构相似的真菌次生代谢产物,基本结构中都含有二呋喃环和氧杂萘邻酮(又名香豆素),前者为其毒性结构,后者可能与其致癌作用有关。黄曲霉毒素难溶于水、己烷、乙醚和石油醚,易溶于甲醇、乙醇、氯仿和二甲基甲酰胺等有机溶剂。分子量为312~346,熔点为200~300℃。黄曲霉毒素耐高温,通常加热处理对其破坏很少,只有在熔点温度下才发生分解。黄曲霉毒素遇碱能迅速分解,荧光消失,但此反应是可逆的,即在酸性条件下又复原。过氧化氢、次氯酸钠和氯等氧化剂均可使其破坏。
B1、B2、G1、G24种基本黄曲霉毒素的化学结构
在紫外光照射下,黄曲霉毒素产生强烈的荧光,根据荧光颜色不同,可将其分为B族(发蓝色荧光)和G族(发绿色荧光)两大类。目前已经确定了结构的黄曲霉毒素有B2、B2、B2a、B2、D1、G1、G2a、M1、M2、P1、Q1和R0等18种,并且都可用化学方法合成。其中B1、B2、G1和G24种是与家畜中毒有关的黄曲霉毒素,其结构式见图基本黄曲霉毒素的化学结构。其他各种黄曲霉毒素都是由这4种衍生而来的,黄曲霉毒素及其衍生物的理化参数见表黄曲霉毒素及其衍生物的理化参数。
黄曲霉毒素及其衍生物的理化参数
(四)毒性 黄曲霉毒素是已发现的霉菌毒素中毒性最大的一种,对多种动物均表现出很强的细胞毒性、致突变性和致癌性。其中以黄曲霉毒素B1毒性最大、致癌力最强,黄曲霉毒素M1、G1次之,黄曲霉毒素B2、G2、M2毒性较弱。黄曲霉毒素B1的毒性是砒霜的68倍、氰化钾的10倍。
黄曲霉毒素对雏鸭的LD50(急性,经口)
各种动物对黄曲霉毒素的敏感程度不同,一般来说,幼年动物较成年动物敏感,雄性较雌性敏感。高蛋白饲料可降低动物对黄曲霉毒素的敏感性。雏鸭对黄曲霉毒素极其敏感,常用于生物学鉴定(表黄曲霉毒素对雏鸭的LD50(急性,经口)),鼠类的耐受量较高,其次为鸡、猴、羊、火鸡、豚鼠等(表黄曲霉毒素Bl对动物的LD50(急性,经口))。黄曲霉毒素B1对不同动物的致癌性和致突变性作用(表黄曲霉毒素B1对各种动物的一股毒性、致癌性和致突变性(经口))。
黄曲霉毒素B1对动物的LD50(急性,经口)
黄曲霉毒素B1对各种动物的一股毒性、致癌性和致突变性(经口)
(五)临床症状和病理变化 黄曲霉毒素的靶器官是肝脏。动物中毒以全身性出血、消化机能障碍和神经系统紊乱为特征。急性中毒表现为食欲废绝,运动失调,排泄停止,肝炎、黄疸、肝脏充血、出血、肿大、变性和坏死,并伴有严重的血管和中枢神经损伤,动物于中毒后几小时至数天内死亡。慢性中毒的早期症状表现为食欲不佳,体重减轻,生产性能降低,胴体和蛋壳品质下降,后期出现黄疸、脂肪肝、肝损伤,及抑制动物免疫机能和致癌作用。 黄曲霉毒素中毒后,动物肝脏中的天冬氨酸转氨酶、碱性磷酸酶、r-谷氨酰转移酶活性和血清胆红素含量升高,血清白蛋白含量降低。 1.雏鸭中毒时临床表现为嗜睡,食欲减退或废绝,体重减轻,羽翼下垂,脱羽,凄叫,呆立或步态不稳,腹泻,角弓反张和颈肌痉挛等。病理学变化表现为肝脏坏死、纤维化和局部出血,肝细胞脂肪变性,胆管增生,肝细胞癌变和间皮细胞肉瘤;碱性磷酸脂酶、琥珀酸脱氢酶、三磷酸腺苷酶、二磷酸肌苷酶和硫胺焦磷酸酶活性呈进行性下降,酸性磷酸脂酶活性升高,血清蛋白含量降低。 2.鸡在已知的霉菌毒素中,黄曲霉毒素对鸡的毒性最大,几乎对所有细胞、组织和器官都有不同程度的损害作用。主要病理变化为,肝脏肿大、变黄、纤维素样变和脂肪浸润,脾脏肿大、充血,肾脏肿大、充血、苍白,胰脏肿大,胸腺和法氏囊萎缩,胆管异常增生,骨骼肌出现白色斑点和条纹。 鸡胚也可用于黄曲霉毒素的生物学鉴定,检出限可达25μg/kg。即用亚致死剂量的黄曲霉毒素处理受精的鸡胚,会引起严重的发育迟缓、浮肿、充血、中脑发育不良,肝脏表面出现斑纹和颗粒,以及腿短等症状。 3.火鸡小火鸡对黄曲霉毒素的敏感性高于成年火鸡,8周龄以上的火鸡有较强的抵抗力。中毒后的一般病理变化为急性病例死后剖检可见肝脏弥漫性充血、出血和坏死。亚急性和慢性病例可见肝脏纤维化、质地变硬、表面粗糙和体积变小;中毒初期,肝脏颜色变浅,后期逐渐变黄;肝实质中巨红细胞增多,胆管上皮细胞异常增生。肾脏通常充血、肿胀,肾小管上皮细胞变性和脱落。肠道排空,出现肠卡他。 4.猪家畜中猪对黄曲霉毒素最敏感,且幼龄较成年敏感。根据中毒临床病程,可将其分为急性、亚急性和慢性三种类型。急性型多发于2~4月龄,尤在体质强壮和食欲旺盛的小猪中常见,病猪多突然死亡。临床中以亚急性最为常见,主要表现为渐进性食欲减退、口渴、便血和黄疸。组织器官广泛出血,尤以臀部明显,腿臀部肌肉不能活动,故常呈犬坐式,生长发育迟缓或停滞。随着病情的发展,病猪出现间歇性的抽搐、过度兴奋、黄疸、角弓反张等症状。慢性型多发于育成猪和成年猪,中毒表现为精神沉郁,低头拱背,食欲减退,饲料效率下降,繁殖性能降低,异食癖,消瘦,被毛粗乱。随着病情的发展,病猪出现昏迷、抽搐等神经症状。 病理变化为肝脏肿大、发黄、严重变性坏死,肝小叶中心出血和间质明显增宽。 5.反刍动物犊牛对黄曲霉毒素的敏感性较成年牛高。急性中毒的临床表现为厌食,黄疸,精神抑郁,耳部震颤,磨牙,脱肛,血便,免疫机能下降。犊牛死亡率高达100%;成年牛死亡率较低,但往往出现消化系统功能紊乱,泌乳量下降等症状。繁殖母畜常出现流产、受精率下降和产弱仔等现象,有时会导致死亡。慢性中毒临床表现为生长、发育迟缓,饲料转化率降低,被毛粗乱,角膜混浊,鼻镜龟裂,胃肠机能障碍。 病理变化为腹水,肝细胞肿胀,严重的扩散性纤维素样变性和脂肪浸润,肝实质细胞的细胞核增大,出现巨型田胞,胆汁增多,胆管异常增生和静脉阻塞性损伤。 Cook等(1986)和Kiessling等(1984)报道,黄曲霉毒素在瘤胃中不被代谢,可抑制纤维素的消化影响挥发性脂肪酸的产生、蛋白质的分解和瘤胃运动等: Arora等(1993)报道,山羊和绵羊对黄曲霉毒素的抵抗力较强,但大剂量的黄曲霉毒素也可引起繁殖力下降,肝实质细胞瘤,凝血不良。 6.鱼类 20世纪50年代初发现饲喂含棉籽饼饲料的鳟鱼会出现流行性肝癌,后来证实其致癌因子是黄曲霉毒素。急性中毒会引起鱼类死亡,慢性中毒则表现为食欲降低,生长受阻,饲料转化效率降低,消瘦,对疾病的抵抗力下降,鳞片变黑,偶尔出现呕吐。肝脏苍白,脂肪组织和肠道出血,肝脏等组织中往往形成恶性肿瘤、胆管异常增生和肝癌。 (六)作用机制 黄曲霉毒素进入机体后的代谢主要包括两阶段。第一阶段,在肝细胞内质网细胞色素P-450多功能氧化酶作用下,转化成亲电中间产物。第二阶段,若陔产物与DNA、RNA或蛋白质等亲核大分子结合,则产生毒性反应;但若与细胞质中还原型谷胱甘肽、葡萄糖醛酸和其他疏基化合物等大分子结合,经胆汁和尿等途径排出体外而解毒。由于细胞色素P-451)的亚铁原卟啉与底物(黄曲霉毒素B1)的多个位点结合。故其有多种代谢产物。 黄曲霉毒素B1对动物的毒害性作用受机体内细胞色素P-450多功能氧化酶等的调节。AFB1在环氧化合物水解酶的作川下,转变成谷胱甘肽结合物等代谢产物而失活。细胞色素P-450的抑制因子能抑制AFB1与小鼠离体肝细胞DNA的连结作用。因此,可减轻AFB1的细胞毒性及其对RNA合成的影响;而环氧化物水解酶抑制因子则能促进这种作用。 1、曲霉毒素对核酸和蛋白质合成的影响黄曲霉毒素可抑制肝脏细胞DNA的合成、引起染色质、 断裂和细胞核内RNA/DNA比值降低。Ueno等(1991)认为,黄曲霉毒素可能是直接作用于核酸合成酶,也可能是与DNA结合引起DNA模板发生改变而发挥抑制作用的。AFB1与DNA结合的机制是,AFB1及其代谢产物进入DNA双螺旋体内,在细胞色素P-450多功能氧化酶作用下,其C-2,3不饱和键被激活,生成的亲电环氧化物与鸟嘌呤的N-7位L的C-2发生亲核反应,形成AFB1-N7-鸟嘌岭复合体,从而导致DNA变型、损伤和诱变修复。DNA损伤是靶组织突变,从而诱发癌变的分子基础。 前已述及,黄曲霉毒素抑制核酸合成,故必然影响蛋白质的合成。此外,黄曲霉毒素还可直接作用于蛋白质合成的功能性多核糖体Polysome),或影响信使RNA的转录过程,干扰蛋白质合成。 2.黄山霉毒索对机体免疫机能的影响Pier等(1985)报道,黄曲霉毒素能引起多种动物免疫机能下降。Sharm(1993)证实,黄曲霉毒素影响火鸡、鸡、猪、兔和小鼠等动物的免疫机能,其能够抑制补体和干扰素等非特异性体液免疫物质的生成,引起巨噬细胞的吞噬能力下降,从而抑制细胞介导免疫;抑制补体和干扰素的产生;致使胸腺发育不良或萎缩;诱发皮肤瘤和引起皮炎、坏死。Asquith(1985)和Bassira等(1979)报道,黄曲霉毒素和维生素K竞争性地与肝脏凝血酶原合成酶的活性部位结合,抑制凝血酶原的合成,引起血凝不良,表现为肠道等组织器官出血。 此外,黄曲霉毒素还可引起动物的亚细胞结构发生变化,如在细胞内形成大量螺旋状染色体,诱发肝癌细胞中产生很小的线粒体、中等数量的微粒体和肿大的内质网片段,使核仁发生分离,核糖核蛋白体从粗面内质网上脱离,线粒体肿大和溶酶体数量增加等。 (七)代谢
黄曲霉毒素B1的代谢途径
迄今仅对AFB1在畜禽体内的代谢过程研究的较多。AFB1在机体内有2条主要代谢途径:一是羟基化作用,生成单羟基的衍生物M1,通常存在于奶、尿、粪便和肝脏中;而在虹鳟鱼体内AFB1的主要羟基化产物是黄曲霉毒素醇(AFL)。二是经去甲基作用,生成酚环的衍生物P1,主要存在于尿中。此外,尚有一部分发生环氧化作用,生成2,3-环氧化物,再进-步与谷胱甘肽结合,生成谷胱甘肽结合物。 AFB1的代谢产物或其水溶性的谷胱甘肽或葡萄糖醛酸结合物可经胆汁和尿排出体外。家禽体内黄曲霉毒素的代谢产物通过胆汁、尿、肠道分泌和蛋等途径排出。黄曲霉毒素的代谢产物排泄较快,故一般不会发生蓄积性中毒(下图)。 (八)残留 Frobish等(1986)报道,奶牛日粮中的黄曲霉毒素B1有1.7%以AFM1的形式从奶中排出,停喂含毒饲料后,AFM1在12h后下降40%~50%,48h降至最低水平。Rais-beck等(1991)报道,牛奶中AFM1大约是日粮中AFB1的1/300。 Agacdelen(1993)报道,给产蛋母鸡饲喂含AFB1500μg/d,第七天鸡蛋中AFB1含量为0.117μg/g,停喂含AFB1饲料4天后,蛋中未检出AFB1。Kan等(1989)报道,给肉鸡和蛋鸡饲喂的日粮含AFB1750μg/kg(自然污染),3周后蛋鸡胸肌、蛋(检出限量<5ng/kg)和肉鸡肝脏(检出限量<10ng/kg)中未检出AFB1,而蛋鸡肝脏和肾脏中检出微量AFB1 (10~200ng/kg)。 Wu等(1988)报道,生长猪日粮中含25~100mg/kgAFBl时,其腰肌、腿肌和心肌未检出AFB1;当日粮中AFB1含量为200~400mg/kg时,上述组织中检出微量AFB1 (0.01~0.02mg/kg);日粮中AFB1含量为400mg/kg时,其肝脏、肾脏中AFB1含量分别为0.21mg/kg和0.07mg/kg,AFM1含量分别为0.10mg/kg和0.17mg/kg。 (九)防制 目前对黄曲霉毒素中毒尚无特效疗法,应以预防为主,控制饲料贮藏时的水分含量和环境温度等系列因素,防止饲料发霉。供给低脂高蛋白日粮,减少环境应激,对治疗有辅助性效果。 Phillips等(1988)报道,在饲料中添加水合硅铝酸钙钠盐(hydrated sodium calciumaluminosilicate,HSCAS),对预防黄曲霉毒素中毒有效果,在含7.5mg/kgAFB1的肉仔鸡日粮中添加0.5%的HSCAS后,其生产性能恢复正常。Harvey(1984)报道,在生长猪日粮中添加3mg/kg的黄曲霉毒素和0.5%的HSCAS对生产性能没有影响。Nahm(1995)报道,在雏鸡日粮中添加硒、蛋氨酸以及维生素E等抗氧化剂与硅铝酸钙钠盐(HSCAS)相配合,有很好的防制黄曲霉毒素中毒的效果。 E1-Far等(1992)报道,饲料中添加0.64%丙酸钠、0.1%亚硫酸钠和3kGy α-射线或0.48%丙酸钠和0.0334%~0.0667%亚硫酸钠,可完全抑制黄曲霉的生长。 Codifer等(1976)报道,在AFBl含量为600μg/kg的饲料中添加0.5%甲醛或1.0%甲醛与2%氢氧化钙,在25℃下处理1h后,AFB1含量分别下降到3μg/kg或1μg/kg;若加入1%的氢氧化钙,处理1h后,其AFB1含量降低到5μg/kg。 氨气脱毒足有效的方法之一,虽然尚未被FDA批准,但在美国的-些州已采用。 此外,Ciegler等(1966)报道,酵母、真菌和细菌等微生物可使黄曲霉毒素脱毒。Devegowda(1994)报道,啤酒酵母培养物能有效降低黄曲霉毒素对肉仔鸡和鸭的毒性。 (十)卫生标准 世界各国对饲料原料及配合饲料中黄曲霉毒素的最大允许量都有明确的规定,但对黄曲霉毒素的内涵,有些国家专指黄曲霉毒素B1,有些国家则用黄曲霉毒素B1十B2+G1+G2的总含量表示(表8-10)。
一些主要国家和地区规定的饲料中黄曲霉毒素允许量
负责人熊本海博士



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