乳及乳制品中黄曲霉毒素M1研究进展

高亚男 王加启 郑 楠*

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193；2.农业部奶及奶制品质量监督检验测试中心(北京)，北京100193；3.农业部奶产品质量安全风险评估实验室(北京)，北京100193)

乳及乳制品中黄曲霉毒素M1研究进展

高亚男1,2,3王加启1,2,3郑 楠1,2,3*

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193；2.农业部奶及奶制品质量监督检验测试中心(北京)，北京100193；3.农业部奶产品质量安全风险评估实验室(北京)，北京100193)

随着我国经济的发展与人们生活水平的提高，具有丰富营养价值的乳及乳制品逐渐成为人们日常生活的必需消费品。与此同时，人们对乳及乳制品的期待不再局限于量的提高，而是对其质量和安全提出了更高的要求。由于2011年发生的牛奶中黄曲霉毒素M1(AFM1)含量超标事件，以及相比于成人，婴幼儿更易受到牛奶中AFM1的损害，人们开始更加重视乳及乳制品中存在的AFM1污染问题。本文在国内外已有文献报道基础上，对乳及乳制品中AFM1的来源与生物学性质、污染与限量标准、检测与防控技术进行综述。

黄曲霉毒素M1；乳及乳制品；现状

近年来，各种牛奶安全问题，尤其是黄曲霉毒素M1(aflatoxin M1,AFM1)污染问题的不断出现，给消费者健康带来危害[1]。AFM1主要存在于牛乳中，这主要是由于奶牛摄取了被黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)污染的饲料而产生的。AFM1性质稳定，常见的3种牛奶加工方式——巴氏杀菌(LTLT，63 ℃保持30 min)、高温快速巴氏杀菌(HTST，72 ℃保持15 s)和超高温灭菌(UHT，135 ℃保持1～2 s)均无法破坏其结构，因此控制饲料及原奶中AFB1的含量显得尤其重要。由于牛乳及其乳制品是人类(尤其是婴幼儿)的主要食品，因此各国对乳及乳制品中AFM1限量的要求非常严格，我国及许多国家的限量为0.5 μg/kg；欧盟的规定更加严格，为0.05 μg/kg。并且，研究人员在AFM1检测方法方面也进行了大量工作，主要检测方法如薄层色谱分析法、荧光分光光度法、高效液相色谱法、液相色谱-串联质谱法、酶联免疫吸附法等。由于乳及乳制品中的AFM1主要来源于饲料中的AFB1，因此，控制乳及乳制品中AFM1含量主要需防控饲料中AFB1的含量，并对牛奶中AFM1降解脱毒技术进行掌握。本文在国内外已有文献报道基础上，对乳及乳制品中AFM1的来源与生物学性质、污染与限定标准、检测与防控技术进行综述，以期对我国奶业生产者和政府监管部门起到一定借鉴作用，切实保证我国乳及乳制品中的AFM1安全。

1 AFM1的来源及生物学性质

1.1 AFM1的理化性质及产生

至今，已发现自然界中存在的黄曲霉毒素及其衍生物有20多种，其中10余种的化学结构己明确。各种黄曲霉毒素在化学结构上十分相似，均含碳(C)、氢(H)、氧(O)3种元素，是二氢呋喃氧杂萘邻酮的衍生物，即含有,1个双呋喃环和1个氧杂萘邻酮(香豆素)，前者为基本毒性结构，后者与霉菌毒素致癌性相关[2]。AFM1的化学结构式如图1所示。

图1 AFM1化学结构式Fig.1 The chemical structural formula of AFM1[2]

AFM1的分子式为C17H12O7，相对分子质量为328，熔点为299 ℃，为长方形片状的无色晶体，在365 nm的紫外光下产生蓝紫色荧光[2]；溶于多种有机溶剂，如甲醇、丙酮、乙腈、氯仿等，但不溶于正己烷、乙醚、石油醚等非极性溶剂。AFM1一般在中性及酸性溶液中较稳定，在强酸溶液中稍有分解。在强碱溶液中能够迅速的分解为基本无毒的盐，但是由于是可逆反应，在酸性条件下又能够恢复到原来的结构。AFM1的化学结构稳定，在巴

氏杀菌加工及超高温灭菌过程中均不能使之失活[3-6]。

AFM1是1963年Alleroft首先发现直到1965年才被命名的，属于黄曲霉毒素中的一种。黄曲霉毒素主要是由黄曲霉菌(Aspergillusflavus)和寄生曲霉(Aspergillusparasiticus)分泌的2级代谢产物代谢产生的有毒物质[7-8]。哺乳动物摄入被AFB1污染的食品或饲料之后，在体内肝微粒体单氧化酶的催化下，通过细胞色素P450的调节作用，末端呋喃环C-10被羟基化而生成AFM1[9]，AFM1存在于动物的乳汁和尿液中[1,10]。AFM1主要存在于乳中，研究发现，人类和奶牛摄入AFB1后，在其乳汁中转化成AFM1的转化率为0.3%～6.1%[11-12]。有研究表明，人体摄入被AFB1污染的食品后，有3.45%～11.39%的AFB1转化AFM1，主要分布于哺乳期妇女的乳汁中，一般AFB1的排出量与摄入量呈正相关[13]。AFB1转化为AFM1的反应式如图2所示。

AFM1也可以由黄曲霉菌和寄生曲霉直接产生，但相比于AFB1、黄曲霉毒素B2(aflatoxin B2,AFB2)、黄曲霉毒素G1(aflatoxin G1,AFG1)、黄曲霉毒素G2(aflatoxin G2,AFG2)，比例则相当低[2]。

1.2 AFM1的毒性作用

机体摄入黄曲霉毒素后，经肠道吸收，分布到机体各个部位，主要在肝脏进行代谢[14]。肝脏是首要作用靶器官，因此，黄曲霉毒素可以被认为是一种肝毒素，使肝脏部位出现硬化、肿大等症状。

黄曲霉毒素是一种剧毒物质，而AFM1作为其中的一种，也具有较强的致病性。它的致病性主要包括毒性和致癌性这2种。关于毒性，AFB1是已经发现的黄曲霉毒素中毒性最强的。虽然AFM1的毒性比AFB1的毒性小1个数量级[15-16]，但相较于砒霜来说，是它的40倍，相较于氰化钾来说，是它的5倍，仍属剧毒物质[17]。关于致癌性，AFM1是一种强致癌物，它的致癌性与AFB1大致相同，国际癌症研究机构将AFM1的致癌等级从二类致癌物质提升为一类致癌物[17-18]。生理学致癌机制的研究表明：AFM1远端呋喃环氧结构与体内DNA嘌呤残基共价结合，造成DNA的损伤，引起DNA结构和功能改变，从而产生癌变[19]。并且，AFM1可引起试验动物发生肿瘤，50 μg/kg BW的AFM1可致大鼠肝癌及结肠腺癌；此外，尚有AFM1引起牙原性肿瘤的报道[20]。亚洲疾病研究机构经过调研认为，食物中黄曲霉毒素与肝细胞癌变呈正相关性[21]。孙桂菊等[22]、钱耕荪[23]进行的流行病学研究表明，肝癌高发区的发病率与AFB1的摄入量以及转化为尿中的AFM1的转化率有密切关系。但随着饮食结构的调整，人类直接摄入AFB1的机会越来越少，而动物乳及乳制品中AFM1的污染则严重威胁着人类健康。

2 乳和乳制品中AFM1污染和限量标准

2.1 AFM1污染概况

为预防乳及乳制品AFM1中毒事件的发生，维护消费者的身体健康及饮食安全，国内外都对牛奶等乳制品中的AFM1含量进行了检测。在欧洲地区，Tsakiris等[24]利用酶联免疫吸附试验(ELISA)法对希腊2010年196批次牛奶样品进行检测，发现91批次(46.5%)为AFM1阳性样品，其中有2批次样品(1.0%)AFM1含量超过欧盟限量(50 ng/L)；Santini等[25]利用荧光分光光度(FL)法对意大利共49批次牛乳、山羊乳和绵羊乳样品检测发现，27批次(55.1%)样品呈现AFM1阳性，最高含量为20 ng/L(绵羊乳)，均未超过欧盟限量。在非洲地区，El-Tras等[26]2010年利用ELISA法对埃及125批次奶粉样品检测发现，54批次(43.2%)样品呈现AFM1阳性，含量为0.3～21.8 ng/L；然而，Elzupir等[27]2009年利用FL法测定苏丹4批次牛奶样品发现，95.5%样品为AFM1阳性，含量为220.0～6 900.0 ng/L，均超过欧盟限量。在美洲地区，Alonso等[28]对阿根廷2007年94批次生鲜牛乳利用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)法检测发现，11%样品中AFM1含量(10.0～70.0 ng/L)超过欧盟限量；Iha等[29]利用液相色谱(LC)法对巴西12批次奶粉样品进行检测发现，100%样品中含有AFM1(20.0～760.0 ng/L)。在亚洲地区，Han等[30]2010年利用ELISA法对中国200批次生鲜牛乳进行检测发现，32.5%样品含有AFM1，最高含量为60.0 ng/L，均未超过中国标准限量(500 ng/L)；Xiong等[31]利用LC-MS/MS法检测43批次(59.7%)中国长三角地区牛奶样品，结果发现样品中AFM1含量为10.0～420.0 ng/L，均未超过中国标准限量(500 ng/L)；最近，Guo等[32]利用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)法对中国唐山地区2012—2014年生鲜牛奶中AFM1进行检测发现，2012年AFM1检出率为87.8%(含量10.0～160 ng/L)，2013年检出率为29.9%(含量10.0～190.0 ng/L)，2014年检出率为36.7%(含量12.0～111.0 ng/L)，均未超过中国标准限量(500 ng/L)，显示出在2012年之后唐山地区牛奶中AFM1污染率显著下降。由此可见，中国牛奶样品中近年来虽然仍有AFM1的检出，但检出量均未超过中国标准限量，并不会对人体造成伤害。

一些研究研究表明，乳中AFM1含量与季节相关，在较冷季节AFM1含量较高。Asi等[33]研究发现，在巴基斯坦，所有泌乳期物种，例如奶牛、水牛、山羊、绵羊以及骆驼，它们分泌的乳中AFM1含量在冬季明显高于夏季。Golge[34]研究表明，在土耳其阿达纳市40.4%的冬季牛乳样品中AFM1含量超过欧盟限量，其中最高含量为1 101 ng/L。并且，等[35]发现牛奶中高含量的AFM1(540.0～1 440.0 ng/L)是在2月份检出的。

2.2 AFM1限量标准

根据危害分析、暴露分析结果、分析方法、贸易协调、抽样方案与方法、国内食品供应6个因素[36]，国内外都对乳及乳制品中AFM1的含量做出了严格限量要求。一些主要国家AFM1限量规定如表1。然而，也有许多国家并未制定乳及乳制品中AFM1最大限量的规定。

3 乳及乳制品中AFM1检测及防控技术

3.1 AFM1检测技术

目前，对牛奶中AFM1的检测方法分为两大类，一类是以色谱技术为基础的物理化学分析方法，包括薄层层析色谱(TLC)法、高效液相色谱(HPLC)法、气相色谱(GC)法等；另一类是可快速检测的免疫化学方法，包括FL法、ELISA法、胶体金免疫层析(GICT)法。各检测方法的检测原理及优缺点如表2所示。

3.2 AFM1防控技术

乳及乳制品营养丰富，不仅是婴幼儿的主要食品，而且在人们日常膳食中具有重要比例。因此，做好乳及乳制品中AFM1的防控工作十分重要。乳及乳制品中的AFM1污染主要来源于饲料中的AFB1，因此对饲料严格控制成为控制AFM1污染的关键。首先，要做好饲料的防霉和脱毒工作，防霉关键在于保持饲料加工和贮藏环境的干燥、通风和卫生清洁，破坏霉菌的生长条件，从而抑制霉菌生长[44]。如果饲料已发生霉变，可采取措施进行脱毒。姜淼等[45]研究发现，物理法中的物理过筛可有效去除含霉菌毒素多的破碎粒和杂质，从而降低玉米原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、玉米赤霉烯酮(ZEN)和AFB1的含量。虽然该方法能够很大程度去除杂质，但是实际操作步骤繁琐，不利于在大规模的动物饲料加工中应用。研究发现，可利用化学物质，例如氢氧化钙、单乙胺、臭氧或氨，来破坏饲料中的霉菌毒素，但化学物质会在饲料中残留，影响饲料适口性和安全性，可能对动物产生不良影响[46]，并且存在污染环境、处理成本高和耗时长等不利方面，因此，化学法在实际生产中也难以大规模推广。就目前而言最实用、研究最广泛的脱毒技术就是在饲料中添加非营养性霉菌毒素吸附剂[47]。在饲料中添加霉菌毒素吸附剂，可以防止或限制毒素在动物肠道的吸收，从而使霉菌毒素与吸附剂形成螯合物，直接排出体外，并且吸附剂不会被奶牛吸收，不产生有害物质，也不会对牛奶造成污染[48]。目前生产中应用较多的霉菌毒素吸附剂主要包括水合铝硅酸钠钙(HSCAS)、酯化葡甘露聚糖(EGM)以及蒙脱石。HSCAS来自天然沸石，是目前研究最广泛的一种霉菌毒素吸附剂。体外筛选试验证明，HSCAS对AFB1具有很强的亲和力，可以与AFB1形成稳定的复合物，从而阻止胃肠道对AFB1的吸收[49]。Kutz等[50]在饲粮中添加HSCAS吸附剂，发现牛奶中AFM1的含量降低了50%。EGM是从酿酒酵母中提取的功能性碳水化合物，被认为是霉菌毒素吸附剂的活性成分。Diaz等[51]在含55 μg/kg AFB1的饲粮中添加0.05%EGM，牛奶中AFM1含量降低59%。然而，一些研究表明，EGM并未降低牛奶[50]或羊奶[52]中AFM1含量，这可能与试验饲粮中AFB1含量与吸附剂使用量相关。蒙脱石是膨润土的主要成分，为一种层状结构片状结晶的硅酸盐黏土矿。Queiroz等[53]在含75 μg/kg AFB1的饲粮中添加1%改性蒙脱石后发现牛奶中AFM1浓度降低19.3%。

表1 不同国家对乳及乳制品中AFM1含量的限量规定Table 1 Limit regulations of AFM1 content in milk and dairy products in different countries

表2 乳及乳制品中AFM1的主要检测方法Table 2 Main detection methods of AFM1 in milk and dairy products

除了降低饲料中AFB1污染的可能性，近年来，国内外都在大力研究采用有效方法处理牛奶，从而降低牛奶中AFM1的含量及毒性。El Khoury等[54]报道，黎巴嫩传统工业中的乳酸菌(L.bulgaricus株和S.thermophilus株)可降低液体培养物的游离AFM1含量。Elsanhoty等[55]利用不同的乳酸菌的菌株降低酸奶中AFM1含量，结果显示，在50%酸奶(S.thermophilus株和L.bulgaricus株)培养基和50%L.plantrium培养基中，AFM1含量降低最为明显。关于牛奶中AFM1的脱毒方法研究还不多，值得进一步开展研究。

4 小 结

AFM1具有较强的致病性，毒性仅次于AFB1，而致癌性与AFB1大致相同，肝脏是其主要作用对象，易导致肝癌的发生。因此，世界各国和国际组织都非常重视对乳及乳制品中AFM1的监测，世界各国乳及乳制品中均发现不同程度的AFM1污染问题。加强对AFM1的监测，可以对相关食品安全法规的提出与修订提供理论基础。目前，对乳及乳制品中AFM1检测方法主要包括TLC法、HPLC法、LC-MS/MS法、ELISA法、FL法和GICT法等，其中应用最为广泛的是HPLC法。乳及乳制品中AFM1的污染问题严重威胁着人类健康，其大部分来源于动物摄入的被AFB1污染的饲料，因此，防控AFM1的关键在于对饲料的严格控制，做好饲料的防霉与脱毒工作。饲料的脱毒技术在实际生产中投入成本较高，并存在各种不同问题，因此，应做好饲料日常的收贮工作，注意防霉，倡导绿色饲料。未来研究重点应放于开发应用一种具有低检出限与定量限的可以同时检测乳及乳制品中多种存在的霉菌毒素方法，并根据实际牛奶摄入量及霉菌毒素污染情况，设定相应的毒素限量，更好地保护人类健康。

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*Corresponding author, associate professor, E-mail: jiaqiwang@vip.163.com

(责任编辑 菅景颖)

Aflatoxin M1in Milk and Dairy Products: A Review

GAO Yanan1,2,3WANG Jiaqi1,2,3ZHENG Nan1,2,3*

(1.StateKeyLaboratoryofAnimalNutrition,InstituteofAnimalScience,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China; 2.MinistryofAgriculture-MilkandDairyProductInspectionCenter,Beijing100193,China; 3.MinistryofAgriculture-MilkRiskAssessmentLaboratory,Beijing100193,China)

With economic development and improvement of people’s living standards in China, milk and dairy products, with rich nutritional value, have gradually become the people’s daily necessities of life. At the same time, people become more attractive with the quality of milk and dairy products instead of the quantity. As a result of the occurrence of aflatoxin M1(AFM1) in milk of a certain brand in 2011, and the fact that infants and young children are more vulnerable to AFM1compared with adults, more attention has been paid to concerning the AFM1pollution problems in milk and dairy products. This review summarized the origin and biological properties, pollution and limit regulations, detection and prevention technologies of AFM1in milk and dairy products, based on the previous studies.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(7)：2228-2236]

aflatoxin M1; milk and dairy products; occurrence

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.07.003

2016-12-19

现代农业产业技术体系专项资金(nycytx-04-01)；中国农业科学院科技创新工程(ASTIP-IAS12)；国家自然科学基金资助项目(31501399)

高亚男(1992—)，女，山东威海人，博士研究生，动物营养与饲料科学专业。E-mail: gyn758521@126.com

*通信作者:郑 楠，副研究员，硕士生导师，E-mail: jiaqiwang@vip.163.com

S852.6

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1006-267X(2017)07-2228-09