贝类毒素及其贝类毒素检测的研究

1、导读：贝类毒素及其贝类毒素检测的研究，摘要：贝类中毒是由一些浮游藻类合成的多 种毒素而引起的，这些藻类是贝类的食物 , 这些毒素在贝类中蓄积，通过生物测定、物 理分析、免疫化学可测定贝类毒素，赤潮毒素对人类造成的危害事件日益增多，贝类毒 素属于海洋天然高分子有机化合物，它的形成与海洋中有毒素藻类赤潮密切相关，经过 生物积累和放大转化为有机毒素，即贝类毒素，因此开展对贝类毒素的研究对人类有重 要意义， 1 贝类毒素贝类(财经大学食品科学与工程学院 , ，210000)摘要：贝类中毒是由一些浮游藻类合成的多种毒素而引起的，这些藻类是贝类的食物 , 这些毒素在贝类中蓄积。通过生物测定、物理分析、免疫

2、化学可测定贝类毒素。 关键 词：贝类；毒素；检测；藻类；毒理效应；化学分析。Shellfish poison and shellfish toxin detection research(Nanjing University of Finance and Economics Institute of Food Science andEngineering ，Nanjing 21000,Nanjing,China) Abstract: shellfish poisoning is by some planktonic algae synthesis of a variety of toxin a

3、nd cause, these algae is shellfish food, the poison in the shellfish accumulation. Through the bioassay, physical analysis, immune chemical measurement shellfish poison.Keywords: Shellfish; Poison; Detection; Algae, Toxicological effect; Chemicalanalysis. 20 世纪 50 年代以后，海洋赤潮频繁，赤潮毒素对人类造成的危害事件日益增多。贝类毒素

4、属于海洋天然高分子有机化合物，它的形成与海洋中有毒素藻类赤潮密 切相关。海洋微藻类是一种单细胞生物， 在海洋食物链中处于最底层。 在有利的环境下， 一些藻类能迅速产生密集细胞浓度，即水华（ bloom）。大量的水华会产生微黄色或微红 色的变色，被称为赤潮。贝类通过滤食有毒微藻（主要是藻黄素） ，经过生物积累和放 大转化为有机毒素，即贝类毒素。据不完全统计，目前我国已有 241 人死于麻痹性贝 毒中毒。因此开展对贝类毒素的研究对人类有重要意义。1 贝类毒素 贝类毒素是目前已知最毒的有机化合物， 根据中毒症状及毒素传递类型， 常 见的海洋贝类毒素可分四种：麻痹性贝类毒素（ PSP）、腹泻性贝类毒素

5、 （DSP）、神经性 贝类毒素（ NSP）、失忆性贝类毒素（ ASP）。1.1 麻痹性贝类毒素（ PSP）因人食用了含这种毒素的贝类后会引起以外周神经肌肉系统麻痹为初始症状的中毒效 应 而得名。目前已知贝类毒素中 . 分布最广、毒性最强、对人类威胁最严重的毒素。 这种毒素有 20 种以上的天然衍生物。 PSP 毒性强，其毒性是眼镜蛇毒性的 80 倍，对 人的经口致死量 0.84 0.9mg 。在国际条约中已被列为化学武器。目前还没有针对麻痹 性贝类中毒的特效解毒剂，因此人类摄入超过一定限量的 PSP 时，其病死率达 100%。 PSP最常见的生物是蛤和贻贝。偶尔也出现于布氏海菊蛤、扇贝和牡蛎。

6、贻贝在接触有 毒海藻后可以在数天或数小时获得很强的毒性。并随之很快消失毒性。因此，贻贝被用 作为预警 PSP 指示生物。产生麻痹性贝毒素的赤潮藻类主要是甲藻中的亚历山大藻属种 类和链状裸甲藻等。通过对 2000 种现存种类的双鞭甲藻的评估， 只有 30 种会产生 PSP。 其主要来源包括：三种海产双鞭甲藻属 . Alexandrium spp 、 Pyrodinium spp 、Gymnodinium spp 。四种淡水蓝绿 藻 : Aphanizomenon flos-aquae 、 Anabaena circinalis 、 Lyngbya wollei 、 Cylindrospermop

7、sis raciborskii. 麻痹性贝毒是一类神经肌肉麻痹剂，对人体的作用 机理主要是阻断细胞钠离子通道。造成神经系统传输障碍而产生麻痹作用。因毒素在贝 类体呈结合状态，贝类摄入此毒素本身无害，当人食入后，毒素会迅速释放并呈现毒性 作用。类误食了含有麻痹性毒素的贝类后，中毒症状是从嘴唇周围发生轻微剌痛和麻木 感，发展到全 身麻痹 . 并由于呼吸障碍而死亡。轻度嘴唇周围有剌痛感和麻木感逐步 扩大到面部和颈部手指尖和脚趾的针剌感觉，可有头痛、眩晕和恶心。中度语无伦次， 剌痛感发展至手臂和腿四肢强直和肢体失调， 身衰弱和眩晕， 轻度呼吸困难，脉搏加快。 重度肌肉麻痹，明显地呼吸困难，窒息感，在没

8、有呼吸机护理的条件下可能死亡。1.2 腹泻性贝类毒素 （DSP）腹泻性贝类毒素是海洋中藻类产生的一类脂溶性次生代产物，因被人食用后产生以腹泻 为特征的中毒效应而得名。贝类滤食后在其体性质非常稳定，一般的烹调加热不能使其 破坏。人类误食会产生以腹泻为主要特征的中毒症状，严重者可出现黄疸、急性萎缩性 肝坏死，长期毒性效应可能导致癌症。目前尚无特效解毒剂。一般采取对症处理。尽管 目前还没有因 DSP中毒致死的报道，但由于 DSP 中毒症状与细菌性胃肠炎类似，极易 混淆，使其流行比预想的要严重。 DSP是由甲藻产生的，属于鳍藻属和原甲藻属。现已 证明产生 DSP的藻类主要有 7 种鳍藻属 fortii

9、（ 日本） 、acuminata（ 欧洲 ）Acuta 、 norvegica（ 斯堪的纳维亚 ）Mitra 、 Rotundate 、 Triposs .4 种原甲藻属：小原甲藻 （P.minimum） 、 dinoflagellates Prorocentrum lima 、 ProrocentrumconcavRm（ 或P.maculosum) 、Prorocentrum redfieldi. DSP的毒性机制主要在于其活性成分软海绵酸 (Okadaic Acid OA) 能够抑制细胞质中磷酸酶的活性，导致蛋白质过磷酸化，从而对 生物的多种生理功能造成影响。对人类的毒性主要作用于人体的酶

10、系统，对细胞蛋白磷 脂酶有强烈的抑制作用， 可以使人肠道发炎引起腹泻。 其主要症状是恶心、 呕吐、腹痛、 腹泻等胃肠道刺激症状。1.3 神经性贝类毒( NSP)神经性贝类毒素主要是因贝类摄食短裸甲藻后在体蓄积，人类一旦食用这些染毒贝类便 会引起以麻痹为主要特征的食物中毒，或在赤潮区吸入含有有毒藻类的气雾，会引起气 喘、 咳嗽、呼吸困难等中毒症状而得名。神经性贝类毒素是贝类毒素中唯一的可以通 过吸入导致中毒的毒素。经性贝毒是到目前为止危害围较小的一类毒素。主要表现为神 经中毒的症状。 神经性贝类毒素主要来自于短裸甲藻 (Ptychodisus brevis) 、剧毒冈 比甲藻 (Gambierd

11、iscums toxin-cus) 等藻类。神经性贝类毒素属于高度脂溶性毒素， 结构为多环聚醚化合物，主要为短裸甲藻毒素。神经性贝类毒素的毒理与麻痹性毒素相 似，作用于钠通道，作用位点与石房蛤毒素不同。引起钠通道维持开放状态，从而引起 钠离子流，造成神经细胞膜去极化。1.4 健忘性贝类毒素( ASP)健忘性贝类毒素是一种强烈的神经毒性物质，因可导致记忆功能的长久性损害而得名。 中毒者表现出肠道症状和神经紊乱，严重的有短暂的记忆丧失现象。 ASP直到 1987 年 才被发现，其引起中毒的成份是软骨藻酸 (DA) 。它是一种强烈的神经毒性非蛋白氨基 酸，能导致短期记忆功能长久损害，半数致死量（ L

12、D50）为 10g/kg. 这些藻类主要生 长在美国、加拿大、新西兰等海域。在日本海域的微藻 Chondria armata 也可导致健忘 性贝类毒素的发生。 软骨藻酸是谷氨酸盐的拮抗物， 可作用于中枢神经系统红藻酸受体， 导致去极化、钙的流以及最终导致细胞的死亡。软骨藻酸与其它兴奋性氨基酸如谷氨酸 的协同作用可使提取物的毒性更强。2 贝类毒素的检测方法 2.1 小白鼠生物检实验法 2目前世界上 81%的国家采用此种方法检测 DSP和 PSD，对于 NSP和 ASP的检测有的国家 也用 该方法。2.1.1 麻痹性贝类毒素（ PSP）的检测小白鼠生物实验法 1937 年由 Sommer等人建立了

13、 PSP的小白鼠生物试验法， 该方法是目前惟一得到国际公 认的 AOAC标准生物检测 PSP 的方法。目前大约有 81%的国家采用该方法检测 PSP。 取100150g组织,匀浆。再取 100g 样品加入 100mL 的 0.18mol/L 的盐酸，搅拌并调 pH 值至 3.0 左右加热微沸 5min. 冷却至室温再次调节 pH在 2.04.0 。不得大于 4.5 。用酸 水定容到 200mL。待上清液沉淀至呈半透明状态后或 3 000 r/min 离心 5 min 取上清， 小白鼠腹腔注射。根据死亡时间。判断毒性大小。结果以“鼠单位” （MU）来表示。 AOAC 鼠单位的定义：使一只 20g

14、重的小白鼠腹腔注射后 15min 死亡的毒素最小剂量即为一个 鼠单位.1MU的毒素含量相当于 0.18g 的 STX。该方法在概括样品毒性方面相当有效 . 是 目前最常用的分析、检测方法。易掌握，不需要使用专门仪器 . 但也有较多的限制。如 该法不能确定样品中毒素结构，灵敏度低，其检出限约 40gSTXeq/100g贝肉 . 该法在 标准程序中不同小鼠的品系、批次、损伤程度和大小对毒素的灵敏度有很大的波动性， 浪费较多的毒素和需使用活体动物，操作繁琐等。2.12 腹泻性贝类毒素 (DSP)的检测小白鼠生物实验法小鼠生物测定法是检测贝类组织中 DSP最普遍、常用的方法。该法是日本健康福利部提 出

15、的。是 AOAC美( 国官方化学师协会 ) 标准方法。其测量单位是鼠单位 (MU)。该方法最低 检出限量是 0.05MU/g。换算为 DSP的毒力约为 220g/kg 。一个鼠单位 (MU)是指腹腔注 射 0.510mL 毒素溶液后，在 24h 致体重 1620g 小鼠死亡的最小毒素量。在小鼠生物 学检测中， 所有的 DSP成分都可能被检测到， 包括那些不引起腹泻以及对人类毒性未知 的毒素。 操作过程为取 200g 样品，取其中肠腺或者全部组织，用丙酮匀浆，过滤，减 压浓缩丙酮提取液再以乙醚溶解残渣。水洗醚层，浓缩存留的脂质提取物，用1%的吐温60生理盐水悬浮提取物按小白鼠体重计大约每只 20

16、g腹腔注射， 24h观察存活情况，计 算毒性。该方法的优点是技术容易掌握，不需要使用专门仪器。主要缺陷是操作繁琐。 缺乏特异性 ( 即不能鉴别 DSP毒素的各种成分 )。动物死亡时间的判断受主观因素以及实 验室动物喂养情况的影响。另外。其它脂类的干扰可能得到错误的结果 ( 特别是游离脂 肪酸对小鼠毒性影响很大 . 而且整体提取和肝胰腺提取得到的结果不同。我国的商检系 统即使用的就是此方法。2.13 神经性贝类毒素( NSP)的检测小白鼠生物实验法取 100g 样品先后两次用 300mL 丙酮匀浆，过滤，丙酮提取液经 56旋转蒸发近干，其 剩余物用 100mL二氯甲烷溶解开移人 500mL的分液

17、漏斗中，轻轻摇动，静置分层。二氯 甲烷层经无水硫酸钠过滤后，洗脱液再经蒸发干燥后的存留部分即为样品脂质提取物。用 0.85%生理盐水含 1%吐温 60） 将样品脂质提取物悬浮， 制备成相当于含样品 10g/mL 浓度的悬浮液用于小白鼠腹腔注射， 1mL/只。注射后观察、记录死亡时间。若小鼠中位 数死亡时间小于 8min 稀释提取液，重新注射。死亡时间大于 930min，结果为小于 0.1MU/g， 死亡时间 8930min 。结果按照死亡时间与小鼠单位换算表计。2.14 失忆性贝类毒素（ ASP）的检测小白鼠生物实验法ASP的主要毒素成分是软骨酸藻 （DomoicA cid ,DA） 。对 D

18、A的小白鼠生物试验法类似于 PSP的毒性分析。只是时间延长至 4h 以上。用 30%的甲醇溶液提取贝类中的贝毒，水浴 加热煮沸 15min。自然冷却到室温 . 调整溶液 pH6， 3000 r/min 离心 10min 取上清，小 白鼠腹腔注射，观察存活情况，计算其毒力。 1987 年该方法首次应用于加拿大贝毒事件 中分离出的微量 DA 的测定。结果显示该方法对贝类组织中高浓度毒素成分的检测十分成功。但该 方法不适用于作用水平在 20ug/g 以下的组织情况。2.2 免疫化学法 3免疫分析技术分为酶联免疫吸附试验 （ELISA）。放射免疫分析 （RIA）和血球凝聚等。 最 常用的是直接竞争性

19、ELISA（c-ELISA）。原理是：游离的麻痹性贝类毒素与麻痹性贝类 毒素酶标记物竞争麻痹性贝类毒素抗体。同时麻痹性贝类毒素抗体与捕捉抗体连接。没 有被结合的酶标记物在洗涤步骤中被除去。结合的酶标记物将无色的发色剂转化为蓝色 的产物。加入反应终止液后颜色由蓝色变为黄色 . 通过酶标仪测量吸光度值。样品中麻 痹性贝类毒素含量与吸光度值成反比。检出限为 0.03100 g/孔 (0.31000g/ml ) 本法对样品处理要求较低干扰也少。而且快速、简便、灵敏、特异、经济。因此这种方 法的推广应用有着广泛的前景。不足之处是对一些主要的衍生物有交叉反应或者反应不 敏感。2.3 化学仪器分析2.3.1

20、 高效液相色谱( HPLC)检测法HPLC法是九十年代 PSP研究领域较成熟和普遍使用的理化检测技术。 是一种非常快速的 方法。是唯一能定性、定量检测出各种毒素组分的技术，被认为可以与小鼠生物测定法 互 换。通过碱性氧化作用将毒素分子氧化成有色的或荧光衍生物，再通过荧光或紫外 光检测系统进行分析，能对 PSP的成分及毒力进行准确的分析和测定分为过柱氧化法和 柱前氧化法。目前一些发达国家如荷兰、加拿大等法定使用该法。 HPLC法灵敏度和回收 率高。专一性强检出限低，检出限比小鼠生物检测法低，灵敏度是小白鼠分析法的4 400 倍。达到 1gSTX eq./100g ，最低检测值为 0.5 25ng STX eq/100g 。在酸性条件 下不稳定的基团如氨甲酰基， N 一磺基在分析的过程中不会解离，缩短了分析时间，通 过自动注射技术，能处理更多的样品， 便于进行毒素监控， 能提供关于毒素的更多信息 . 能测出每 1 个组分的具体含量及毒性的大小。但 HPLC法需要根据小鼠生物测定法进行 广泛的标定， 而且该方法存在 PSP 分析标准品全球缺乏的普遍问题， 每种 PSP类似物的 毒性种类都是唯一的，很多类似物很容易相互转化，对样品中的原始或潜在总毒性作出 判断较困难的，需要昂贵的仪器。2.3.2 分光光度法最早用于 PSP 分析，原