食品中致癌性生物毒素檢測標準概述

李 莉,李 碩,王海燕,丁 宏

(中國食品藥品檢定研究院,北京 100050)

生物毒素,是生物機體分泌的、不可復制的有毒化學物質,對其他生物物種有毒害作用,包括動物、植物、微生物在其生長繁殖過程中或一定條件下產生的有毒物質[1]。根據(jù)毒素產生的生物分類,分為細菌毒素、真菌毒素、植物毒素、動物毒素和海洋生物毒素[2]。生物毒素具有較高的生物毒性,如致癌、致畸和肝腎毒性等,攝入被生物毒素污染的食品會對大眾健康造成極大危害[2]。近年來,生物毒素導致的食品安全問題受到世界各國和有關國際組織的高度重視[3]。真菌毒素(真菌有毒代謝物)對食品和飼料的污染、藻類毒素(藻類產生的毒素)對水產品的污染以及植物毒素對可食用植物的污染被世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)列為食源性疾病的重要根源[4]。

目前,生物毒素尤其是真菌毒素和藻類毒素引發(fā)的食品安全問題已經成為各國食品監(jiān)管關注的重點。由于該類物質具有高風險性,近幾十年來許多國家或國際組織制定了諸多有關食品中致癌類生物毒素的法規(guī),對其進行嚴格控制。隨著檢測技術的發(fā)展和對生物毒素認識的不斷提高,生物毒素的檢測標準也在不斷更新。本文梳理了各個國家部門和地區(qū)以及主要國際組織關于致癌性生物毒素限量和檢測方法標準,并與我國現(xiàn)行標準進行了比較,找出存在的差異,并對發(fā)現(xiàn)的問題提出一些建議,以期為該領域檢測方法選擇和標準制修訂提供參考。

1 食品中常見的致癌性生物毒素

國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer,IARC)自1971年以來開始對致癌因素進行評估,其中有400多個被確定為對人類致癌或者可能致癌[5]。根據(jù)IARC的致癌物質分級列表,目前已明確致癌或可能致癌的生物毒素類有:黃曲霉毒素(1,2012)、黃曲霉毒素M1(2B,1993)、赭曲霉毒素A(2B,1993)、伏馬毒素B1(2B,2002)、雜色曲霉毒素(2B,1987)、微囊藻毒素LR(2B,2010)等[5]。常見致癌性生物毒素種類以及化學和毒理學特征見表1。

表1 食品中常見致癌性生物毒素的種類及特征Table 1 Types and characteristics of carcinogenic biotoxins in foods

2 食品中致癌性生物毒素的限量規(guī)定

影響食品中真菌和污染物限量標準和法規(guī)制定的主要因素包括:食品安全風險評估數(shù)據(jù)、各類食品中真菌毒素含量范圍、可用的檢測方法、主要貿易伙伴國家現(xiàn)有的法規(guī)以及是否滿足足夠的糧食需求等[6]。全球各個國家和地區(qū)以及國際組織出臺的真菌毒素的限量標準各有差異,但均沒有覆蓋所有的真菌毒素種類。最重要的真菌毒素有:黃曲霉毒素、赭曲霉素A、棒曲霉素、伏馬毒素、玉米赤霉烯酮和一些單端孢霉烯族,如脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、T-2毒素等。表2[9-18]列出中國、歐盟、美國、加拿大和日本等國家和組織法規(guī)中給出限量的真菌毒素種類,可以看出,由于飲食結構差異、主要食品種類和居民膳食暴露評估結果的不同,各個國家和地區(qū)及國際組織重點監(jiān)管的真菌毒素的類別有所不同。

表2 國內外食品法規(guī)中涉及的主要致癌性真菌毒素Table 2 Major carcinogenic mycotoxins in food regulation at home and abroad

世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定微囊藻毒素-LR的每日耐受攝入量(TDI)為0. 04 μg/(kg·d),飲用水中微囊藻毒素-LR的最高限值為1 μg/L[7]。目前世界上大部分國家對于飲用水中微囊藻毒素-LR的限量都沿用了WHO的規(guī)定,我國生活飲用水衛(wèi)生標準(GB 5749-2006)也規(guī)定飲用水中微囊藻毒素-LR的濃度不得高于0.001 mg/L[8]。但是對于食品中微囊藻毒素和結球藻毒素,目前世界各國均沒有制定限量標準。

3 食品中致癌性生物毒素的檢測標準

為了保障限量法規(guī)能夠得以有效實施,加強食品中致癌性生物毒素的風險控制,許多國家和國際組織出臺了配套的標準分析方法。目前,在標準方法制定方面比較有影響力的國際組織有:國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)、美國分析化學家協(xié)會(Association of Official Analytical Chemists,AOAC)以及歐盟標準委員會(Comité Européen de Normalisation,CEN),它們在制定食品中致癌性生物毒素檢測方法標準方面都做了大量的工作[19]。近年來,我國在真菌毒素和藻毒素檢測國家標準制修訂方面也取得了長足進步,積極和國際標準接軌,已經達到較高的水平。

3.1 黃曲霉毒素的檢測標準

黃曲霉毒素作為世界上發(fā)現(xiàn)最早、危害最嚴重的強致癌性真菌毒素,一直受到國際社會的高度重視。ISO、AOAC 以及CEN真菌毒素官方標準中涉及黃曲霉毒素的檢測標準是最多的。相較于ISO和CEN而言,AOAC檢測方法的檢測對象覆蓋面廣,技術相對比較完善;CEN標準方法在引用了ISO的方法的基礎上,對于嬰幼兒食品等限量要求較高、適用于特殊人群一類產品另行給出了檢測方法。

我國目前現(xiàn)行的食品或糧油中黃曲霉毒素檢測標準共9個,包括2個國家標準(GB)、3個出入境檢驗檢疫行業(yè)標準(SN)、3個農業(yè)行業(yè)標準(NY)以及3個糧食行業(yè)標準(LS)。食品安全國家標準GB5009.22 和GB 5009.24為強制性國家標準,其余為推薦性標準(見表3[20-33])。我國黃曲霉毒素檢測標準方法大致可以分為確認方法和快速檢測方法兩大類。確認方法主要是基于各種理化儀器設備,如高效液相色譜法、液相色譜質譜聯(lián)用法等實驗室常規(guī)分析方法?？焖俸Y查方法主要是以免疫化學為基礎的檢測方法,包括免疫親和柱法、酶聯(lián)免疫吸附法等,適宜現(xiàn)場使用。由于樣品復雜多樣及免疫法所用酶的不穩(wěn)定性,快速篩查方法重現(xiàn)性不如確認方法,容易出現(xiàn)假陽性。和國際主流的檢測方法相比較,我國黃曲霉毒素的檢測標準從目標化合物到檢測技術都達到了國際先進的水平(見表3)。根據(jù)近幾年標準修訂情況和國際主流檢測方法發(fā)展趨勢,目前液相色譜-質譜聯(lián)用技術以其高準確性、高靈敏度的優(yōu)勢,消除了液相色譜法存在的定性誤差,同時同位素內標法可以消除樣品提取的損失和基質效應的影響,定量準確,是今后黃曲霉毒素檢測技術發(fā)展的主要方向。

表3 ISO、AOAC、CEN以及中國食品中黃曲霉毒素檢測方法對比Table 3 Comparison of determination methods of aflatoxins in food of ISO,AOAC,CEN and China

3.2 赭曲霉毒素的檢測標準

赭曲霉毒素的檢測標準多以檢測赭曲霉毒素A為主(見表4)。由于不同地區(qū)飲食習慣和主要糧食作物的不同,不同國家和地區(qū)食品中赭曲霉素A的檢測標準主要的適用范圍有所差距,ISO提供的赭曲霉毒素A檢測方法有2個,適用于谷物及其制品,樣品經過不同的前處理后采用高效液相法測定。歐盟在此基礎上,針對大麥、烘焙咖啡、葡萄酒、啤酒、葡萄干等干果以及嬰幼兒谷類食品等食品制定了各自的檢測標準,都采用了免疫親和柱凈化高效液相色譜測定的方法。AOAC早期起草的檢測方法多以薄層色譜法為主,近幾年發(fā)布的方法也采用了目前較為主流的免疫親和柱凈化高效液相色譜法。我國現(xiàn)行的赭曲霉素A檢測標準中共有5個,包括1個國家標準和4個行業(yè)標準[34-37],適用范圍包括谷物、油料、酒類、咖啡、辣椒、醬油等多個食品種類。檢測手段涉及高效液相色譜、液相色譜-質譜聯(lián)用等技術,樣品前處理多采用免疫親和凈化。此外我國糧食部門根據(jù)我國糧食質量安全監(jiān)管的需要還制定了用于快速測定的膠體金快速定量法和超高效液相色譜法,用于日常的監(jiān)測工作。膠體金試紙法檢測時間快,步驟簡單,靈活性高,適合大量樣品快速篩查,不足之處是容易出現(xiàn)假陰性和假陽性。高效液相色譜法和液相色譜-質譜聯(lián)用技術更適用于實驗室中準確的定性和定量檢測,結果較快檢方法更加準確可靠。由于赭曲霉素A廣泛存在于谷物、及其制品、牛奶、咖啡、香料、酒類和中草藥中,樣品種類繁多,基質復雜,日常檢測工作中可以結合實際需求,選擇最為合適的檢測方法。

表4 食品中赭曲霉素A的檢測方法Table 4 Determination methods of ochratoxin A in food

3.3 鐮刀菌屬毒素的檢測標準

鐮刀菌屬毒素是近幾年關注的重點,該菌屬涉及的毒素種類較多,現(xiàn)行的檢測標準主要針對受關注度較高的幾種毒素,歐盟、AOAC及我國鐮刀菌屬毒素檢測標準見表5。ISO提供了動物飼料中玉米赤霉烯酮的檢測標準,但沒有涉及食品領域。歐盟標準中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮、伏馬毒素B1和B2、T-2毒素和HT-2毒素均制定了相應的檢測方法,適用范圍為玉米、谷類及其制品,此外還給出了嬰幼兒食品中多種毒素的液相色譜-質譜篩查方法。AOAC檢測標準主要關注脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮和伏馬毒素,檢測方法種類較全面,有薄層色譜法、氣相色譜法、液相色譜法和酶聯(lián)免疫法等,但發(fā)布日期都比較早,近幾年沒有更新新的方法。我國現(xiàn)行鐮刀菌屬毒素的檢測標準包括4個國家標準和7個行業(yè)標準[38-47],與AOAC和歐盟的檢測標準相比,我國的檢測方法涵蓋的食品種類較多,檢測手段也更為豐富,囊括了常用的檢測技術,如薄層色譜法、酶聯(lián)免疫法、高效液相色譜、液相色譜質譜聯(lián)用等。新修訂的國家食品安全標準采用了同位素稀釋液相色譜-串聯(lián)質譜法,極大地提高了檢測的準確性和靈敏度。鐮刀菌屬毒素種類繁多,污染率高,毒性也較強,是我國糧食、飼料及其制品主要的污染物之一,根據(jù)報道,除糧食、飼料外,在油料作物、調味品、乳和乳制品、肉類、發(fā)酵產品、干果、水果、蔬菜等都發(fā)現(xiàn)了不同程度的污染。由于真菌毒素的研究和監(jiān)管歷史并不長,相當一部分鐮刀菌屬毒素仍缺乏毒性數(shù)據(jù),有待進一步毒理學評估,目前已明確毒性較大的部分真菌毒素,由于缺乏檢測標準,未被收錄進法定檢驗項目中。此外現(xiàn)有的檢測標準還存在檢測對象分散、適用范圍窄的問題,有待于進一步的提高和改進。

表5 食品中鐮刀菌屬毒素的檢測方法Table 5 Determination methods of Fusarium mycotoxins in food

3.4 其他致癌性生物毒素的檢測標準

棒曲霉素(展青霉素)在水果及其制品、飼料、蔬菜、谷物等中均被不同程度地檢測到,尤其是蘋果及其制品中污染較為嚴重[48]。歐盟、AOAC及我國都出臺了針對蘋果及其制品中展青霉素的檢測標準(見表6[49-53]),檢測方法以常規(guī)的薄層色譜法和液相色譜法為主。我國在新修訂的GB 5009.185-2016中首次引入同位素稀釋液相色譜-串聯(lián)質譜法,能夠更好地彌補液相色譜法和薄層色譜法的不足,處于世界領先水平。另外有些致癌性生物毒素,如雜色曲霉素、微囊藻毒素,目前國際上尚無該類毒素的限量標準,為了更好地對該類物質進行食品安全風險監(jiān)測和評估,我國也出臺了部分檢測標準,檢測方法采用液相色譜-質譜聯(lián)用檢測技術。

表6 食品中其他致癌性生物毒素的檢測方法Table 6 Determination methods of other carcinogenic biotoxins in food

4 結論與展望

食品安全問題直接關系到人類的身體健康和生命安全。目前世界各國及相關國際機構致力于不斷完善食品中的致癌性生物毒素限量和檢測方法,根據(jù)大量的毒理、暴露量等方面的研究工作,將更多的生物毒素納入監(jiān)控范圍內。近年來我國食品安全標準體系建設在“四個最嚴”的指導下,經過不斷的完善和發(fā)展,已經有了長足的進展,生物毒素的標準檢測方法采用不同的分析手段,涵蓋了定量分析方法和定性分析方法,部分方法已經達到世界先進水平。但生物毒素種類繁多,性質差異較大,部分物質毒理學危害尚不明確,相關法規(guī)和標準尚需進一步完善,仍存在部分致癌性生物毒素沒有制定限量以及檢測方法缺失或不足的問題。目前致癌性生物毒素檢測標準多采用免疫親和柱凈化技術和液相色譜檢測,但由于免疫親和柱專屬性較高,不適用于多種毒素的提取凈化,不利于大樣本量的快速篩查。此外,目前的檢測方法多適用于糧食、食用農產品等初始食品種類,存在涵蓋食品種類范圍窄、存在安全隱患的問題,應加強對其他食品種類中致癌性生物毒素檢測方法的開發(fā)和研究。近幾年發(fā)展起來的新型樣品富集和凈化技術如QuEChERS法、快速固相萃取技術等,以其高選擇性、成本低、操作簡單等優(yōu)勢,已廣泛應用于生物毒素的檢驗中,此外色譜-質譜技術的普及為生物毒素的檢測提供了更有力的檢測和確證手段。相信在不久的將來,會有更多的基于新技術、適用于不同食品基質的多種毒素標準檢測方法不斷出臺。新的檢測方法的出臺也將進一步推進致癌性生物毒素法規(guī)和限量標準的完善。