亞洲和歐美地區(qū)霉菌毒素及其暴露風(fēng)險(xiǎn)分析

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(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶及奶制品質(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(北京),北京 100193;3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶及奶制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(北京),北京 100193;4.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193)

霉菌毒素是一組化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣的次生真菌代謝物,其種類繁多(現(xiàn)在已知的霉菌毒素已經(jīng)有300～400種)且分布廣泛,性質(zhì)穩(wěn)定,食物一旦被霉菌毒素污染便很難在后期的加工過程中去除[1-2]。因此,霉菌毒素在很大程度上影響了食物的產(chǎn)量和質(zhì)量,從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[3-4]。常見污染食物的霉菌毒素主要包括黃曲霉毒素(Aflatoxins,AFs)、赭曲霉毒素(Ochratoxins,OTs)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)和脫氧雪腐鐮刀烯醇(Deoxynivalenol,DON)。

亞洲許多地區(qū)大都以大米為主食,近年來隨著日益西化的生活方式,小麥的消費(fèi)量也在不斷增加,但每年大米、小麥等糧谷類食物被霉菌毒素污染的現(xiàn)象屢見不鮮[5-6],糧谷類食物中霉菌毒素的暴露成為發(fā)展中國(guó)家糧食安全的主要威脅之一。歐美地區(qū)動(dòng)物性食物消費(fèi)量大,該飲食特點(diǎn)導(dǎo)致膳食中霉菌毒素的暴露主要來源于動(dòng)物性食物,包括熱狗、火腿、午餐肉、紅肉及其加工制品等。研究表明食品中霉菌毒素的含量與當(dāng)?shù)氐臏囟取穸?、貯藏方式、加工方法和過程等息息相關(guān)[7],例如日本氣候溫和,農(nóng)產(chǎn)品中可能會(huì)出現(xiàn)一些霉菌毒素,但不適合黃曲霉毒素的產(chǎn)生,該國(guó)AFs主要來源于從其他國(guó)家進(jìn)口的花生、開心果、蕎麥、玉米、大麥和小麥等[8]。

全世界范圍內(nèi),人們通過膳食攝入霉菌毒素已經(jīng)成為一種潛在的健康風(fēng)險(xiǎn),其也愈來愈受到人們的關(guān)注。霉菌毒素是由霉菌產(chǎn)生的一類有毒次級(jí)代謝產(chǎn)物,普遍存在于農(nóng)產(chǎn)品中,如玉米、小麥、大米及其制品等。如果攝入量超過安全閾值,就會(huì)對(duì)人類和動(dòng)物產(chǎn)生嚴(yán)重的毒性作用,從而影響人類和動(dòng)物的健康。研究表明AFs、OTA、ZEN和DON是值得關(guān)注的主要的霉菌毒素[9-10]。目前,有關(guān)于人群暴露于霉菌毒素相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的研究還不夠完善,本文以亞洲和歐美地區(qū)為代表,旨在比較兩個(gè)地區(qū)霉菌毒素的暴露量,并對(duì)亞洲和歐美地區(qū)膳食中霉菌毒素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排序。文中依次對(duì)亞洲以及歐美地區(qū)膳食中的AFs、OTA、ZEN以及DON的暴露量進(jìn)行概述,并首次對(duì)亞洲和歐美地區(qū)霉菌毒素的暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行較為全面的闡述,為兩地區(qū)進(jìn)行膳食質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。

1 黃曲霉毒素及其在亞、歐美洲地區(qū)的暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1.1 黃曲霉毒素

AFs主要由黃曲霉(Aspergillusflavus)和寄生曲霉(A.parasiticus)產(chǎn)生的具有毒性及“三致”作用的次級(jí)代謝產(chǎn)物。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency for Research on Cancer,IARC)的毒理學(xué)研究表明,AFs(AFB1、AFB2、AFG1、AFG2)在人體中具有致癌性,被列為一類致癌物[3]。Egal等[11]報(bào)道西非(貝寧和多哥)90%的兒童由于攝入了AFs,其生長(zhǎng)受到了嚴(yán)重的抑制作用,并指出暴露于高水平的AFs可導(dǎo)致急性黃曲霉毒素中毒,出現(xiàn)黃疸、水腫、消化道出血等癥狀。

1.2 亞洲、歐美地區(qū)的黃曲霉毒素暴露量及風(fēng)險(xiǎn)分析

AFs分布廣泛,存在于多種食物中,美國(guó)食品和藥物管理局(Food and Drug Administration,FDA)認(rèn)為AFs是食品中不可避免的污染物[12]。在肯尼亞由于AFs的爆發(fā)而導(dǎo)致的急性肝中毒造成了至少39%的死亡發(fā)生率,死亡人數(shù)高達(dá)125人,對(duì)疫情相關(guān)地區(qū)的食用玉米樣本進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)其中一半樣品中的AFB1含量超出了其在玉米中的限量(肯尼亞限量為20 μg/kg),3%～12%的樣品中AFB1的含量大于1000 μg/kg,少數(shù)樣品中竟高達(dá)8000 μg/kg[13]。盡管許多文獻(xiàn)都報(bào)道了全世界范圍內(nèi)食品中AFs的發(fā)生,但關(guān)于人群暴露于AFs的數(shù)據(jù)并不多,相關(guān)信息仍然不足,難以準(zhǔn)確地評(píng)估人群對(duì)AFs的暴露程度。

食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)(Joint Expert Committee for Food Additives and Contaminants,JEFCA)和歐盟食品科學(xué)委員會(huì)(The European Union Scientific Committee for Food,SCF)沒有設(shè)定AFs的每日攝入耐受量(Daily Tolerable Intake,TDI),并指出即使日攝入量小于1 ng/kg·bw都可能存在肝癌的風(fēng)險(xiǎn)[14]。在亞洲國(guó)家,日本、黎巴嫩、中國(guó)的深圳、臺(tái)灣、長(zhǎng)江六省等,AFs平均估計(jì)值低于1 ng/(kg bw·d)[15-19],土耳其和巴基斯坦成人的暴露量均低于1 ng/(kg bw·d),但兒童卻高于1 ng/(kg bw·d)[20-21]。韓國(guó)成人對(duì)于大米中AFB1的暴露量超過1 ng/(kg bw·d)[22],對(duì)于主食,應(yīng)重新考慮最大殘留水平,對(duì)其允許水平應(yīng)比其他食品更嚴(yán)格地加以限制。越南膳食中米飯和玉米中AFB1暴露水平高達(dá)21.7～33.7 ng/(kg bw·d)[23],存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

在歐洲國(guó)家,除巴西外,AFs的暴露量一般低于1 ng/(kg bw·d)[36](表1)。巴西聯(lián)邦地區(qū)近些年來由于食物的商品化使得AFs的暴露水平大幅下降,而其他洲AFs的暴露主要來源于大米[24]。在法國(guó)的兩次膳食調(diào)查中,AFs的暴露量均低于1 ng/(kg bw·d)[25-26],且第二次AFs的暴露量顯著降低,說明法國(guó)膳食中AFs的暴露風(fēng)險(xiǎn)在逐漸降低。亞洲和歐美地區(qū)膳食中的AFs暴露量均存在超過TDI的現(xiàn)象,會(huì)對(duì)人類健康造成危害,存在安全風(fēng)險(xiǎn),但歐美地區(qū)AFs的暴露風(fēng)險(xiǎn)小于亞洲。

表1 亞洲、歐美地區(qū)國(guó)家的AFs暴露量Table 1 Exposure content of AFs in Asian,European and American

注:ng/(kg bw·d):ng/(kg體重·天);N:樣本量;a:暴露量(ng/(kg bw·d))=AFs的含量(ng/g)乘以每日攝入量(g/d)/體重計(jì)算而得;TDS:總膳食研究;表2～表4同。

2 赭曲霉毒素及其在亞、歐美洲地區(qū)的暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1 赭曲霉毒素A

OTA是由曲霉屬和青霉屬的某些真菌菌種(P.verrucosum、A.carbonarius、A.niger和A.ochraceus)產(chǎn)生的一種真菌毒素[33]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明,OTA具有腎毒性、肝毒性、神經(jīng)毒性、免疫毒性、致畸性和致癌性,在小鼠和大鼠中引起腎臟和肝臟腫瘤[34-35]。如果人類長(zhǎng)期處在暴露于存在OTA的環(huán)境下,會(huì)引起尿路腫瘤和巴爾干地方性腎病發(fā)病率的明顯升高,研究證明OTA在腎臟和肝臟中具有致癌性,IARC在1993年將OTA劃分為2B類致癌物(可能對(duì)人類致癌)[36-37]。

2.2 亞洲、歐美地區(qū)的赭曲霉毒素暴露量及風(fēng)險(xiǎn)分析

OTA主要存在于谷物(小麥、玉米、大麥、燕麥、黑麥、大米和黍類等)、花生、蔬菜、豆類等多種農(nóng)作物中,人類膳食中暴露OTA的主要來源是植物性食物,包括谷物及其衍生品、葡萄酒、葡萄汁、咖啡、啤酒、堅(jiān)果等[24],其中咖啡中OTA的含量高達(dá)5 μg/kg[38]。

JECFA設(shè)定了OTA的TDI值為14.3 ng/kg·bw[14]。在亞洲國(guó)家,除了巴基斯坦外,OTA暴露的平均估計(jì)值均低于14.3 ng/(kg bw·d)的TDI[39](表2),其中長(zhǎng)江三角洲地區(qū)兒童對(duì)于糧油中OTA的暴露量達(dá)到了13.9 ng/(kg bw·d)[40],約為成人的3倍,應(yīng)當(dāng)引起重視。作為重要的大米出口國(guó)之一,巴基斯坦在2012年出口了370萬噸大米[41],而研究顯示巴基斯坦水稻及其制品中OTA的暴露量達(dá)到24.2～24.7 ng/(kg bw·d)[39],已經(jīng)超過TDI,會(huì)對(duì)人類健康造成危害,存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

在歐美地區(qū)國(guó)家,OTA暴露最多的人群是嬰兒和兒童,但在所有情況下,估計(jì)值均低于TDI,不存在安全風(fēng)險(xiǎn)。亞洲和歐美地區(qū)膳食中OTA暴露的高危人群都是嬰幼兒和兒童,總體上,歐美地區(qū)人群OTA的暴露量小于亞洲人群。

表2 亞洲、歐美地區(qū)國(guó)家膳食中OTA的暴露量Table 2 Exposure to OTA in Asian,European and American

3 玉米赤霉烯酮及其在亞、歐美洲地區(qū)的暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1 玉米赤霉烯酮

ZEN(F-2毒素)是由多種鐮刀真菌通過聚酮化合物途徑合成的非甾族雌激素霉菌毒素[52],其在溫帶以及氣候溫暖的國(guó)家最常見,是全球谷類作物的常見污染物常見的真菌。ZEN(F-2毒素)的產(chǎn)生菌包括Fusariumgraminearum、F.culmorum、F.cerealis、F.equiseti,F.crookwellense和F.semitectum等[53]。ZEN及其代謝物能夠競(jìng)爭(zhēng)性地與雌激素受體結(jié)合,從而產(chǎn)生生殖毒性[54]。研究表明ZEN能夠刺激人類乳腺中雌激素受體細(xì)胞的生長(zhǎng),誘導(dǎo)較高的增殖效應(yīng)(PE=2.6)和相對(duì)增殖效價(jià)(RPP=7),促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖,增加乳腺癌的發(fā)病率[55];這些結(jié)果和其他流行病理學(xué)研究的結(jié)果共同表明ZEN增加了人類乳腺癌發(fā)病率的風(fēng)險(xiǎn)[56]。

3.2 亞洲、歐美地區(qū)的玉米赤霉烯酮暴露量及風(fēng)險(xiǎn)分析

ZEN在溫帶及氣候溫暖的國(guó)家中最常見,是全球谷類作物的常見污染物之一[53]。膳食中ZEN暴露的主要來源是谷物制品,特別是玉米及其制品。ZEN的穩(wěn)定性較強(qiáng),不會(huì)受到烹飪的影響,只有在堿性條件下高壓加熱才能減少其在食品中含量的1/3[3]。

JECFA設(shè)定了ZEN的TDI為500 ng/kg·bw[3]。在亞洲國(guó)家,許多研究報(bào)道了ZEN的毒性作用,但有關(guān)于膳食攝入與ZEN暴露的數(shù)據(jù)卻有限,難以準(zhǔn)確地評(píng)估亞洲人群對(duì)ZEN的暴露程度。在調(diào)研的膳食暴露數(shù)據(jù)中,亞洲國(guó)家膳食中ZEN的暴露量均低于JECFA設(shè)定的500 ng/(kg bw·d)(表3),但中國(guó)長(zhǎng)江三角洲兒童對(duì)于糧油產(chǎn)品中ZEN的暴露量卻高于250 ng/(kg bw·d)的TDI(EFSA)[40],數(shù)據(jù)表明亞洲國(guó)家膳食中暴露ZEN的高危人群是兒童及嬰幼兒。

表3 亞洲、歐美地區(qū)國(guó)家膳食中ZEN的暴露量Table 3 Exposure to ZEN in Asian,European and American

注:NA:未獲得相關(guān)信息。

在歐美地區(qū)國(guó)家,一些研究中報(bào)道了歐美地區(qū)主要國(guó)家有關(guān)于膳食攝入與ZEN暴露的獨(dú)立研究(表3)。與先前兩種霉菌毒素的暴露情況一致,嬰兒和兒童是暴露最多的人群,在法國(guó)的兩次膳食調(diào)查中,第一次和第二次兒童的ZEN暴露量分別為66和46.2 ng/(kg bw·d)[25-26],第二次暴露量明顯下降,說明兒童膳食中ZEN的暴露風(fēng)險(xiǎn)在下降。亞洲和歐美地區(qū)膳食中ZEN的暴露均不會(huì)對(duì)人類健康構(gòu)成危害,但亞洲國(guó)家的潛在風(fēng)險(xiǎn)要大于歐美地區(qū)國(guó)家。

表4 亞洲、歐美地區(qū)國(guó)家家膳食中DON的暴露量Table 4 Exposure to DON in Asian,European and American

表5 亞洲和歐美地區(qū)膳食中霉菌毒素風(fēng)險(xiǎn)排序Table 5 Risk ranking of mycotoxins in diet of Asian,European and American

4 脫氧雪腐鐮刀菌烯醇及其在亞、歐美洲地區(qū)的暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

4.1 脫氧雪腐鐮刀菌烯醇

DON主要由禾谷鐮刀菌(Fusariumgraminearum)、尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)、串珠鐮刀菌(Fusariummoniliforme)和茄病鐮刀菌(Fusariumsolani)等鐮刀菌產(chǎn)生。通過膳食攝入DON后,DON會(huì)與人體或動(dòng)物的腦干后區(qū)嘔吐中樞的5-羥色胺受體及多巴胺受體相互作用產(chǎn)生催吐作用,因此又被稱為嘔吐毒素[68]。研究表明動(dòng)物如果攝入被DON污染的食物或飼料后會(huì)出現(xiàn)一系列的不良反應(yīng),如奶牛產(chǎn)奶量減少,豬發(fā)生嘔吐、一些動(dòng)物的生殖性能和免疫功能受到抑制等[69],人類的臨床癥狀包括口腔和胃腸道的壞死性改變以及嘔吐、腹瀉、厭食癥及血液學(xué)和免疫學(xué)疾病[70]。Pestka等[71]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DON能夠干擾人類和動(dòng)物免疫學(xué)參數(shù)以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)合成,并影響食物的營(yíng)養(yǎng)吸收以及飼料的轉(zhuǎn)化。

4.2 亞洲、歐美地區(qū)的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇暴露量及風(fēng)險(xiǎn)分析

DON是單端孢霉烯NIV、3-乙酰脫氧雪腐鐮刀菌烯醇3-Ac-DON、15-乙酰脫氧雪腐鐮刀菌烯醇15-AC-DON和HT-2毒素中研究最多的,也是世界上最常見的谷類污染物之一。DON主要污染糧谷類食品,如小麥、大麥、燕麥和玉米等,污染狀況與產(chǎn)毒菌株、溫度、濕度、通風(fēng)和日照等因素有關(guān)[72],氣候溫暖的環(huán)境條件適宜真菌的生長(zhǎng)及DON的產(chǎn)生。

JECFA(2001)和SCF(2002)均指出DON的TDI為1000 ng/kg bw[14]。數(shù)據(jù)調(diào)研顯示,印度人群對(duì)于谷物中DON最大暴露量達(dá)到了14200 ng/kg bw/d[73](表4),已經(jīng)遠(yuǎn)高于1000 ng/(kg bw·d)的TDI;在黎巴嫩的TDS中,DON的暴露量(1560 ng/(kg bw·d))[16]也高于TDI,均會(huì)對(duì)人類健康構(gòu)成危脅,存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

作為歐美地區(qū)許多國(guó)家最重要主食之一的小麥,是霉菌產(chǎn)生DON的主要基質(zhì)。在歐美地區(qū)國(guó)家,嬰兒和兒童是DON暴露人口最多的群體,挪威和法國(guó)的嬰兒及兒童的DON最高暴露量估計(jì)數(shù)分別為834、451 ng/(kg bw·d)[25,59],塞爾維亞的小麥中DON暴露量估算值達(dá)到了1500～1700 ng/(kg bw·d)[67],遠(yuǎn)超過了TDI,存在安全風(fēng)險(xiǎn)。歐美地區(qū)和亞洲膳食中的DON的暴露量均存在超過TDI的現(xiàn)象,因此都會(huì)對(duì)人類健康構(gòu)成威脅,存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

本文主要對(duì)亞洲和歐美地區(qū)主要國(guó)家膳食中霉菌毒素的暴露量進(jìn)行了論述,數(shù)據(jù)調(diào)研表明亞洲膳食中霉菌毒素暴露的風(fēng)險(xiǎn)大于歐美地區(qū)。亞洲國(guó)家膳食中暴露的AFs、DON和OTA存在安全風(fēng)險(xiǎn),而歐美地區(qū)則是AFs、DON。值得注意的是,與之前調(diào)研一樣,除了AFs 外,DON的暴露量需要重點(diǎn)關(guān)注[2]。此外,亞洲和歐美地區(qū)膳食中霉菌毒素暴露的高危人群均為嬰幼兒和兒童,相關(guān)部門和負(fù)責(zé)人應(yīng)引起重視,關(guān)注高危人群的膳食攝入,實(shí)時(shí)跟蹤記錄并收集相關(guān)數(shù)據(jù),定期計(jì)算膳食中霉菌毒素的暴露量。關(guān)于膳食與霉菌毒素暴露的相關(guān)數(shù)據(jù)需要進(jìn)一步完善,為下一步的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)。同時(shí),迫切需要開發(fā)更快速、精確、靈敏、經(jīng)濟(jì)的方法來評(píng)估人類在該地區(qū)接觸到霉菌毒素的程度。