食品中 微生物性的危害 (2) 黴菌
黴菌 黴菌的生長特性 黴菌 (fungi or molds) 為真核 (eukaryotic) 的多細胞高等微生物, 由菌絲 (mycelium) 組成 由於菌絲的外形 功能略有不同, 可分為假根 匍匐枝 孢子囊三部份 ph 值 : 大部分黴菌在 ph 值 7.0 時的生長狀態最佳 ; 但是它們也能忍受由酸性到中性的 ph 值 (2.0~8.0) 而存活 溫度 : 大部分黴菌的最適合生長溫度約為 20-30 o C 左右, 但即使在低溫如 0 o C 以下, 仍有不少黴菌能存活 水分 : 在濕度 70-90% 高濕的環境下, 其蔓延生長的速度最快 黴菌一般能在水活性 0.9 以下繁殖, 其耐旱的特性使其可在水活性 0.7-0.8, 甚至 0.6 的環境下亦能存活
黴菌由菌絲組成, 由於菌絲的外形 功能略有不同, 也可再細分為假根 匍匐枝 孢子囊三部份
黴菌及黴菌毒素 黴菌 (fungi or molds) 為在有機物基質上生長出絨毛狀菌絲的真菌通稱 黴菌毒素 (mycotoxins) 是由食品中黴菌增殖時產生的次級代謝產物 這些代謝物對動物帶有毒性者稱為黴菌毒素 依化學結構可分為 - 或 - 不飽和內酯 (lactone), 以及具有環氧 (epoxy) 構造之物質 因攝取黴菌毒素, 引起人體或動物等之急性或慢性健康障礙, 稱為黴菌毒素中毒 (mycotoxicosis)
黴菌毒素之毒性分類 1. 肝毒素 (Hepatoxin): 黃麴毒素 (Aflatoxin) 黃米毒素 (Luteoskyrin) 和環萎黃毒素 (Cyclochlorotin) 伏馬鎌孢素 (fumonisin) 等 2. 腎毒素 (Nephrotoxin): 赭麴毒素 (Ochratoxin) 橘黴素 (Citrinin) 等 3. 神經毒素 (Neurotoxin): 棒麴黴素 (Patulin) 致震顫毒素 (Tremorgenic toxin) 檸黃毒素 (Citreoviridin) 等 4. 光感皮膚毒素 (Photosensitizing toxins): 雪腐鐮刀菌醇 (Nivalenol) 脫氧雪腐鐮刀菌醇(Deoxynivalenol) 等 5. 胸腺毒素 (Thymotoxin): 雪腐鐮刀菌醇 (Nivalenol) 脫氧雪腐鐮刀菌醇(Deoxynivalenol; DON) 等 6. 致癌物質 (Carcinogens): 黃麴毒素 (Aflatoxin) 麴酸 (Kojic acid) 黃米毒素(Luteoskyrin) 和環萎黃毒素 (Cyclochlorotin) 等 7. 致突變物質 (Mutagens): 黃麴毒素 (Aflatoxin) 等
常見黴菌毒素 ( 一 ) 麴菌毒素 (Aspergillus toxin:aflatoxin Ochratoxin Kojic acid Sterigmatocystin 等 ) *1. 黃麴毒素 (Aflatoxin) (1) 由黃麴菌 A. flavus 和 A. parasiticus 產生, 對人體產生毒害 (hepatoxin 肝毒素 ), 並有極強的致癌性 ; 毒素可與 DNA 結合, 抑制 DNA 與 RNA 的合成, 造成細胞核的突變, 同時也抑制蛋白質合成 (2) 生長地區 : 高溫多濕地區 ( 如 : 亞熱帶 熱帶 ) (3) 污染食品 : 豆類 ( 如 : 花生 ) 穀類 玉米 動物肝臟 (4) 中毒症狀 : a 肝臟病變 癌化, 腎臟炎和腸炎及膽管炎 1960 年英國各地幾十萬隻火雞因怪病而死亡, 經解剖後,, 發現其肝腎細胞變性而壞死, 腎絲球體與腸道黏膜的炎症反應等, 因當時原因不明而稱之為火雞 X 疾病 (Turkey X disease) 後得知原因為攝食自巴西進口受 A. flavus 污染而產生 Aflatoxin 之飼料花生所致 b 動物實驗產生增重減慢 生殖力及免疫力降低的結果 c 黃麴毒素 B 1 是目前最常見而且是已知最強的致癌物 研究顯示, 黃麴毒素 B 1 可被代謝成 2,3- 環氧黃麴毒素 (2,3-epoxyaflatoxin), 此化合物會與 DNA 中的鳥嘌呤 (Guanine) 結合而引起癌症 ( 續 )
(5) 化學特性 : a UV 照射下呈螢光反應 (B1 B2,G1 G2 M1 M2) b 具油溶性, 須加熱至 280 o C 高溫破壞分解 100 3 3 0.1 * 相對致癌性 0.2 ( 續下 )
(6) 影響黃麴毒素產生之因素 : a 基質 : 高碳水化合物食品 ( 如 : 穀類 豆類等 ) b 環境 : 耐鹽 耐酸 耐乾燥 c 時間, 水分, 溫度及相對溼度 : (a) 發芽時間 : >48 小時 ; 故應於 48 小時內處理, 以降低其生長機會 (b) 水分 :15-45% ( 最適為 22-38%); 故應控制於 13% 以下, 以降低其生長機會 (c) 溫度 :11-36 o C ( 最適為 28-32 o C); 低溫可降低黃麴毒素產生 (d) 相對溼度 :90-99%; 降低相對溼度可防止其生長 d 其他因素 : (a) 農作物受蟲害破損, 機械性外傷, 促使黃麴毒素產生 (b) 空氣含氧量 ( 好氧或兼性厭氧 ), 促使黃麴毒素產生 (c) 其他菌種的拮抗作用, 抑制黃麴毒素產生 (d) 有機酸與酚類的添加, 抑制黃麴毒素產生
(7) 消滅方法 : a 化學藥品 : NaOH H 2 O 2 ClO 2 SO 3-2 HCHO 等 b 殺黴菌氣體 : NH 3 NO 2 O 3 環氧乙烷 (ethylene oxide) 等 c 食品工業用殺菌劑 : 次氯酸鈉 (NaOCl) d 放射線 : 表面消毒 UV 45 sec, 完全消毒 X 或 γ-ray 1~30KGy ( 參閱第六章表 6-7) (8) 安全標準 : 糧食 10 ppb 以下 (CAS 良質米 10 ppb 以下 ); 食用油脂 10ppb 以下 ; 花生與玉米 15ppb 以下 ; 鮮乳 0.5 ppb; 其他食品為 10ppb 以下 ( 詳見表 2-6) ( 續下 )
2. 赭麴黴毒素 / 棕麴黴毒素 (Ochratoxin) (1) 赭麴毒素由 Aspergillus ochraceus 所產生 (Penicillium verrucosum 亦可產生 ), 有 A B C 三型, 以赭麴毒素 A (OTA) 毒性最強 飼料中如同時有其他腎毒素如 : 橘黴素 (Citrinin) 時, 將會增強赭麴毒素的作用 (2) 生長地區 : 低溫多濕地區 (10 o C) (3) 污染食品 : 玉米 大麥 小麥 燕麥 花生 豆類及豬肉 ( 來自飼料 ) 等 (4) 中毒症狀 : 腎功能退化 食慾減低 水分攝食量增加, 抑制免疫反應 (5) 影響赭麴毒素產生之因素 : a 基質: 高碳水化合物食品, 如 : 穀類 豆類等 b 環境:120 o C 加熱 3 小時, 仍有 30% 的毒性 食品加工過程中, 可使赭麴黴毒素的量降低 c 時間, 水分, 溫度及相對溼度 : (a) 水分 : 水含量 17% (b) 溫度 :10 o C (6) 安全標準 : 我國米 麥類與烘焙咖啡豆及咖啡粉的赭麴黴毒素 A 的限量均為 5 ppb 以下 Aspergillus ochraceus
黃麴毒素 vs. 赭麴毒素 黴菌毒素種類 黃麴毒素 赭麴毒素 生長區域 高溫多濕 低溫多濕 汙染途徑 (1) 攝食發霉豆類 ( 如 : (1) 攝食發霉玉米 大麥 小麥 花生 ) 穀類 玉米等 (2) 動物肝臟 ( 來自受汙 燕麥 花生 豆類 (2) 豬肉 ( 來自受汙染的飼料 ) 等 染的飼料 ) 毒素種類 B 1 B 2 G 1 G 2 M 1 M 2 A B C( 以 A 型毒性最強 ) ( 以 B 1 致癌性最強 ) 對人體傷害 肝臟病變 癌化 腎功能退化 抑制免疫反應 注意事項 (1) 水控制於 13% 以下, 溫度 10 o C 以下, 相對溼度 90-99% 以下, 可避免其產生 (2) 應於 48 小時內處理, 以降低其生長機會 (3) 加熱至 280 才會被破壞分解 (1) 控制水分含量 17% 以下, 溫度 10 o C 以下, 可避免其產生 (2) 加熱加工可降低其含量
*3. 麴酸 (Kojic acid) 麴酸萃取自麴菌 Aspergillus oryzae 發酵液, 主要作用為抑制酪胺酸酶的活性, 以阻斷黑色素的製造源頭, 多用於美白保養品 日本曾發布致癌的疑慮, 並宣布暫停核准通過含有麴酸成份的保養品 4. 黃黴毒素 (Sterigmatocystin) 黃黴毒素為 A. versicolor 或 A. nidulanscheese 表面常可發現的普通黴菌毒素, 屬於皮膚與粘膜性毒素, 毒性雖然並不高 ; 但有抑制血嘧啶酸 (orotic acid) 合成 RNA 的作用, 亦可造成肝與腎臟壞死 可能對人也有致癌性
( 二 ) 梭黴菌毒素 / 新月型黴菌毒素 / 鎌刀菌毒素 (Fusariatoxins 或 Fusarium toxin) 1. 特性 : 由 Fusarium roseum F. tricinctum 及 F. moniliforne 產生之代謝物, 主要生長於穀類 玉米及大麥中, 毒素之產生需在低溫條件下產生 2. 中毒症狀 : 其主要作用機制為抑制細胞之蛋白質與 DNA 之合成, 並可導致 ATA 症 (alimentary toxic aleukia 白血球缺乏症 ) 其他作用如下 : (1) 影響動情作用的物質 : 毒素具有類雌激素活性, 亦為嘔吐毒素 在家畜飼料中, 易引起荷爾蒙過多症, 導致生理障礙 流產等症狀 玉米赤黴烯酮 (Zearalenone; 縮寫 ZEA, 又名 F-2 toxin) 是由 F. graminearum(f. roseum) 所產生, 適合在冷與濕的環境下產生毒素, 造成雌豬雌性素失調 雄豬生殖力降低, 蛋雞雞冠腫脹 雄公雞睪丸萎縮 (2) 刺激及破壞皮膚的物質 :Nivalenol 及 deoxynivalenol 為單端孢毒烯 (Trichothecenes; T-2 toxin) 之衍生物 動物飼料中含有時會對動物造成腐蝕口腔或喙 舌及胃腸道 ( 類似輻射傷害 ), 其他症狀如 : 畏光 下痢 嘔吐 骨髓造血機能破壞, 抑制免疫反應及產生畸胎, 甚至休克 死亡
(3)Fusarium moniliforme 所產生的伏馬鐮孢毒素 (Fumonisin), 其中以 B 1 的毒性最強 為極性化合物, 易溶於水, 且對熱十分穩定 ( 加熱至 100 仍難加以破壞 ) 主要於玉米中發現, 為肝與腎毒素 會降低淋巴細胞增殖反應, 可造成動物免疫系統的抑制 症狀包括 :(1) 馬腦白質軟化症 ;(2) 豬肺水腫 ;(3) 小鼠肝癌 ;(4) 人類食道癌等病症 (4) Fusarium javanicum 在由於儲藏不當, 引起表面出現黑褐色斑點, 並變苦 變硬等, 稱為 黑斑病 感染的地瓜後會產生毒素呋喃萜烯類 (Furanoterpenoid) 和高濃度的硝酸鹽 食用污染的甘薯可引起人畜中毒 呋喃萜烯類包含了 Ipomeamarone ( 番薯酮 ) 和 Ipomeanol ( 番薯酮醇 ) 毒素耐熱性強, 對酸 鹼不穩定 症狀包含 : 噁心 嘔吐 腹痛 腹瀉 頭暈 頭痛 ; 嚴重時痙攣 嗜睡 昏迷 瞳孔放大 體溫上升, 可導致死亡
( 三 ) 青黴毒素 (Penicillium toxin) 由青黴菌 Pen. islandicum 和 Pen. urtacie 產生之青黴酸 (Penicillic acid) 等物, 其菌耐低溫並能產生青綠色孢子, 喜生長於穀類與含高碳水化合物之食物 中毒症狀 : 對細胞具有毒性, 可造成動物之脂肪肝症狀 肝臟壞死 神經系統疾病與內出血 過量時導致痙攣 死亡 ; 對人體可能有害 造成 黃變米 (yellowed rice) 的主要原因 在米中寄生, 產生有毒物質污染米粒, 並產生黃色斑點, 光澤降低的現象 Penicillum toxicarium 產生的檸黃毒素 (citreoviridin) Penicillum islandicum 產生的黃米毒素 (luteoskyrin) 和環萎黃毒素 (islanditoxin; cyclochlorotin) Penicillum citrinum 產生的橘黴素 (citrinin) Penicillum expansumn 產生的 Patulin( 亦稱為 Clavacin Clavatin Claviformin 棒麴黴素 / 開放青黴素 / 散黴素 ): 可於腐敗的蘋果及蘋果加工品 ( 蘋果汁 蘋果西打 ) 中發現, 為神經毒素, 造成動物免疫系統抑制 蘋果加工品的棒麴黴素限量為 50ppb 以下
由 P. rubrum 或 P. purpurogenum 產生的紅黴毒素 B (Rubratoxin B): 可於穀物中發現, 為肝與腎毒素 會降低淋巴細胞增殖反應, 可造成動物免疫系統的抑制
( 四 ) 麥角生物鹼 (Ergot Alkaloids) 由麥角黴菌 (Claviceps purpurea) 污染的麥類食品所致, 所導致的中毒稱為麥角中毒 (ergotism 或 ergotoxicosis) 中毒症狀主要可分兩大類 : 壞疽 (gangrenous) 毒性具血管收縮作用, 會影響血液與末梢血管, 引發四肢灼熱感, 伴隨脫皮 喪失週邊神經知覺 水腫及最終的組織壞死等症狀 抽搐 (convulsive) 毒性主要影響中樞神經 症狀為疼痛 抽搐 痙攣 腹瀉 頭痛 搔癢 皮膚知覺異常 ( 蟻走感 ) 幻覺及精神病變等 導致孕婦早產 流產, 亦可經由授乳感染嬰幼兒 古代又名為 聖安東尼之火 (St. Anthony's Fire)
食品中真菌毒素限量標準 衛生署 ( 現 衛生福利部 ) 於民國 101 年 9 月 3 日修正公告 食品中真菌毒素限量標準 訂定黃麴毒素 赭麴毒素 A(Ochratoxin A) 棒麴毒素 (Patulin) 及橘黴素 (Citrinin) 等限量標準 本標準依食品安全衛生管理法規定訂定之 新修訂 食品種類 總黃麴毒素限量 ( 包括 Aflatoxin B 1 B 2 G 1 G 2 ) 花生 玉米 15 ppb 以下 米 高梁 豆類 麥類及 10 ppb 以下 堅果類 食用油脂 10 ppb 以下 鮮乳 0.5 ppb 以下 ( 以 M 1 計 ) 乳粉 5.0 ppb 以下 ( 以 M 1 計 ) 其他食品 10 ppb 以下
米 麥類 食品種類 烘焙咖啡豆及咖啡粉 赭麴毒素 A 限量 5 ppb 以下 5 ppb 以下 食品種類 蘋果汁 含蘋果汁的混合飲料 棒麴毒素限量 50 ppb 以下 食品種類紅麴色素原料用紅麴米使用紅麴原料製成之食品 橘黴素限量 200 ppb 以下 5 ppm 以下 2 ppm 以下
* 細菌性食物中毒 vs. 黴菌毒素中毒 細菌性食物中毒 黴菌毒素中毒 中毒種類少眾多 中毒症狀 主為急性腸胃炎 致癌性之慢性障礙 毒素成份 蛋白質 不飽和內酯 環氧化合物等低分子化合物 毒素安定性不耐熱高安定性 感染食物各種高碳水化合物食物
黴菌毒素食物中毒之預防 1. 拒購長黴之原料 2. 拒食發霉食品, 盡量選購新鮮食品 3. 減少攝取動物內臟 4. 勿購買包裝破損的食品 5. 勿一次購買過多的原料, 遵守 先進先出 (FIFO) 的原則 6. 食品應保存在低溫乾燥處 注意儲放場所的衛生, 防止積水, 控制倉儲內的濕度 7. 注意衛生檢驗機構 ( 衛生署 ) 所發佈的抽查結果, 避免買到含黴菌毒素的產品