,*

(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(lèi)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(guò)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(jiàn)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(lái)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(lèi)食物被霉菌毒素污染的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮[5-6],糧谷類(lèi)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(lái)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?、濕度、貯藏方式、加工方法和過(guò)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(lái)源于從其他國(guó)家進(jìn)口的花生、開(kāi)心果、蕎麥、玉米、大麥和小麥等[8]。

全世界范圍內(nèi),人們通過(guò)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(lái)愈受到人們的關(guān)注。霉菌毒素是由霉菌產(chǎn)生的一類(lèi)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(guò)安全閾值,就會(huì)對(duì)人類(lèi)和動(dòng)物產(chǎn)生嚴(yán)重的毒性作用,從而影響人類(lèi)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(lèi)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(méi)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(guò)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(lái)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(lái)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(shuō)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(guò)TDI的現(xiàn)象,會(huì)對(duì)人類(lèi)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(lèi)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(lèi)致癌物(可能對(duì)人類(lèi)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(lèi)等)、花生、蔬菜、豆類(lèi)等多種農(nóng)作物中,人類(lèi)膳食中暴露OTA的主要來(lái)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(wàn)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(guò)TDI,會(huì)對(duì)人類(lèi)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(guò)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(jiàn),是全球谷類(lèi)作物的常見(jiàn)污染物常見(jiàn)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(lèi)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(lèi)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(jiàn),是全球谷類(lèi)作物的常見(jiàn)污染物之一[53]。膳食中ZEN暴露的主要來(lái)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(shuō)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(lèi)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(guò)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(lèi)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(lèi)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(jiàn)的谷類(lèi)污染物之一。DON主要污染糧谷類(lèi)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(lèi)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(guò)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(guò)TDI的現(xiàn)象,因此都會(huì)對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成威脅,存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

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(mén)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(kāi)發(fā)更快速、精確、靈敏、經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)評(píng)估人類(lèi)在該地區(qū)接觸到霉菌毒素的程度。