饲料中的伏马毒素及检测
伏马毒素主要是由串珠镰刀菌菌f.moniliforme和f.proliferatum在一定温度和湿度条件下繁殖所产生的次级代谢产物。直到1988年，南非和美国的研究人员才首次从霉变的玉米中分离出伏马毒素（fumonisins）b1。粮食在加工、贮存、运输过程中易受上述两种真菌污染，特别是当温度适宜时，更利于其生长繁殖，从而产生出一类结构性质相似的毒素，其中含有伏马毒素b1、b2和b3，60%以上为伏马毒素b1，其毒性也最强。因此，伏马毒素可以通过粮食加工、饲料生产等过程对畜牧业乃至人类健康产生较严重的危害。
伏马毒素纯品为白色针状结晶，为一类相关的极性、水溶性代谢产物，为多氢醇和丙三羧酸的双酯化合物，对热很稳定，不易被蒸煮破坏，在多数粮食加工处理过程均比较稳定。
二、伏马毒素对动物及人类的危害
这是一种马的神经失调疾病。根据1988年南非研究人员的试验结果，每天以0.125mg/kg体重的水平给马进行皮下注射，大约7天后马开始发疯、发狂，冲撞栏杆而死。解剖发现马的大脑呈现白质软化症状。1989年，美国有很多州陆续发生猪肺水肿、胸积水以及马大脑白质软化症等动物疾病的暴发和流行，并且这些疾病均集中发生在位于美国中西部地区玉米种植带上的各个州中，并且通过这些州输出的玉米饲料又扩大了疾病流行的地区和延长了流行时间，给当地的农业和畜牧业造成了巨大的损失。后经美国科学家研究证明，这一切都是因为当地生产的玉米被伏马毒素污染所致。这种病在南非、阿根廷、巴西均有发现。
1992年和1994年美国和南非的科学家研究表明，每天伏马毒素的摄取量在0.4mg/kg体重以上均可引发猪的肺水肿，还可造成猪生殖系统的紊乱，如早产、流产、死胎和发情周期异常等。这种病在美国及其他国家都有发现，并且容易对当地畜牧业造成较大的影响。
1991年南非科研人员对小鼠进行了伏马毒素的毒理试验，试验结果表明，以50mg/kg体重水平饲养小鼠，18~26个月后，发现肝肿瘤患病率急剧上升，这是首次发现伏马毒素引发肝癌的证据。1998年又对大鼠进行了伏马毒素毒理试验，获得相同的结果。
早在1988年南非科学家就对食道癌发病率高和低的地区进行过调查，结果发现食道癌高发地区的主食玉米受伏马毒素的污染情况比低发区严重，食道癌发病率与伏马毒素污染呈正相关，进一步的动物试验也得到了相同的结果。1994年中国学者和日本学者对食道癌高发区的河南省林县进行了一次调查，发现该地区主食玉米中伏马毒素水平高达30~50mg/kg，发霉玉米中伏马毒素最高值达118.4mg/kg。目前伏马毒素引发食道癌的机理还不清楚，需进一步确证和研究。
三、伏马毒素的发生情况
伏马毒素尤其是fb1对饲料污染的情况在世界范围内普遍存在，且对粮食作物的污染情况较严重，其污染的饲料主要为以玉米为原料的饲料。玉米中伏马毒素含量受许多环境因素的影响，如收获前和收获期间的温度、湿度、干旱情况和玉米中高水平的伏马毒素与前期干热后期一段高湿天气有关。玉米中伏马毒素含量也受贮存条件的影响，如收获的玉米在贮存期间水分在18%~23%时，最适宜产伏马毒素的串珠镰刀菌的生产和繁殖，导致玉米中伏马毒素含量的增加。
五、饲料中伏马毒素的检测
伏马毒素的检测先后使用过薄层色谱法、气相色谱法、酶联免疫法（elisa）、高效液相色谱法（hplc）等，目前研究和应用得最多的是利用免疫亲和柱净化后的荧光仪检测法和hplc法。
伏马毒素（Fumonisin）
伏马毒素（Fumonisin）
自然发生
伏马毒素主要发生在玉米上，包括至少15种相近的毒素，其中最主要的是伏马毒素B1。尽管在150年前就发现伏马毒素对马有影响，正式鉴定还是在20世纪80年代中期。
Figure 1: Structural formula of fumonisin B1-B4:
Fumonisin B1: R1= OH; R2= OH; R3= OH;
Fumonisin B2: R1= OH; R2= OH; R3= H;
Fumonisin B3: R1= OH; R2= OH; R3= H;
Fumonisin B4: R1=H; R2= OH; R3= H;
Formula CAS Number MW [g/mol]
FB1 C34H59NO15 116355-83-0 721.8
FB2 C34H59NO14 116355-84-1 705.8
FB3 C34H59NO14 136379-59-4 705.8
FB4 C34H59NO13 136379-60-7 689.8
伏马毒素是几种镰刀菌（稻恶苗霉， F. moniliforme； F. proliferatum； F. nygamai； 稻恶苗霉花寄生变种，F. anthophilum； F. dlamini ； F. napiforme.）的极性代谢产物。基本结构是包含甲基和氨基的长链羟基烃链。两个羟基被酯化到两个丙-1，2，3-三羧酸上。FB1与FB2不同之处在于它在10位上有一个额外的羟基。伏马毒素经常和其他毒素同时发生，例如黄曲霉毒素、呕吐毒素和玉米赤霉烯酮。；
化学和物理性质
FB1的分子式为C34H59NO15 (分子量: 721)。纯物质为一种白色吸湿性粉末，溶于水、乙腈-水和甲醇。伏马毒素因为有4个自由羧基、羟基和氨基而易溶于水。它们在一些有机溶剂（例如氯仿、己烷）中的不溶性用于在真菌毒素分析中部分地解释原始鉴定的难点。FB1和FB2在-18℃能够稳定储存，在25℃及以上温度稳定性将下降。然而，有报道称在乙腈-水溶液（1∶1）中25℃可以储存6个月。
毒性和重要性
伏马毒素在很多年前就观察到可致马脑白质软化症，少量就对马有致命性。在同等质量下，伏马毒素的毒性远小于黄曲霉毒素。伏马毒素在玉米中通常的发生浓度为百万分之一，有报道最高到300mg/㎏。同黄曲霉毒素相比，伏马毒素在食物中的浓度通常是低到十亿分之几。
伏马毒素因为对神经鞘脂的合成有影响而主要的有毒物质。在接触毒素后，伏马毒素立即通过抑制神经酰胺合成酶改变鞘脂的基本比率。这种特性在很多动物中（例如马和猪）都有体现。用14C标记FB1的动物研究显示少量摄入能迅速消除。伏马毒素在哺乳动物中起作用出现在有相关食物的种类。马脑白质软化症（ELEM）的出现最早是食用了有串珠镰刀菌且有伏马毒素的饲料。马在摄入污染饲料一段时间后通常出现食欲减退、昏睡、神经受毒害。尸解显示在大脑半球有水肿和液化区。肝脏也受到影响，在几个病例中，对肝脏的影响主要是在小叶中心地区出现纤维化。伏马毒素主要是促使猪肺水肿和胸腔积水，胸腔堆积有黄色液体。可导致呼吸困难和胎儿死亡。老鼠饲喂含有串珠镰刀菌的饲料后出现肝癌。尽管因为缺乏纯的标准品而使致癌研究受到影响，相似的影响也出现在纯品FB1、FB2和FB3中。FB1也显示对怀孕老鼠的胎儿有影响，引起体重减轻和胎儿骨骼发育迟缓。
在人类当中，伏马毒素主要出现在玉米高消费的一些地区，病例为食管癌。更进一步的流行病学研究要求准确的确定串珠镰刀菌所扮演的角色和它在特兰斯凯、中国和意大利北部的食管癌中的代谢作用，在这些地区，食管癌的发生率较高。伏马毒素在人和动物中的重要意义还要求进一步的确认。
在另外的一些有机体实验中也显示出了一些效果，在酵母中FB1显示抑制细胞的生长和引起鞘脂堆积改变脂质代谢。它也是植物性毒素，损害细胞膜和减少叶绿素的合成。通过玉米上的串珠镰刀菌产生伏马毒素中断植物中鞘脂类的生物合成导致玉米的致病性。
产品的影响和自然的发生
第一次鉴别出伏马毒素后，它的发生仅被考虑在玉米中。后来，又在许多种产品中出现，包括稻谷、高粱和海军豆，但是伏马毒素的浓度比玉米中的低很多。当气候适合镰刀菌生长使麦粒腐烂时，FB1在玉米上就会大量堆积。
监测表明，伏马毒素可以出现在许多的食物中，如玉米粥、以玉米为原料的早餐食品、啤酒和快餐食品。在牛奶、肉和蛋中没有检测到。
取样和分析
水合甲醇和乙腈常用于从玉米及其产品中提取毒素。尽管大多数的研究都采用高效液相荧光衍生法，几种分析方法被报道，包括薄层色谱、液相色谱、质铺分析仪、后水解气象色谱和免疫化学方法。因为在分子中缺少适合的载色基团，伏马毒素必须用试剂衍生，例如茴香醛（对甲氧基苯甲醛）、荧光胺或者OPA（二异辛基磷酸）以便HPLC检测。
鉴别（定性或初筛）方法
TLC和免疫化学方法（ELISA）是最常用的鉴别方法。有很多的ELISA装备在商业上是可靠的。试纸检测也已经被开发，据称检测下限在以玉米为原料的食物中是0.04-0.06μg/g（Schneider et al, 1995）。与预先分析的净化程序相联系，TLC的灵敏性正在稳步提高。用香草醛或者荧光胺/硼酸钠缓冲液作为喷撒试剂，反向TLC（C18 modified silica plates）已经在使用。
定量方法
通常用于分析物提取和净化的方法有几种。每种方法都有不同的范围，但都要求一定可靠的试剂。
提取和净化
免疫测定通常不需要净化，其它大量的物理化学方法在使用前都需要净化过程。通常采用甲醇/水（3∶1）和乙腈/水（1∶1）作为提取液。混合物通过反相C18柱或阴离子交换柱（SAX）。
稳定性
玉米在加工时，玉米筛屑还有相当高的伏马毒素，除去筛屑有助于减少毒素的浓度。干磨导致毒素分散到不同的碎片中而在麦麸中集中，例如，毒素将比原始玉米浓度高，同时在其他碎片中将减少。湿磨时，毒素在浸泡液、麸质、须根和胚芽中被检测到，在淀粉中没有。玉米在浸泡时，毒素转移到浸泡液中减少了湿磨品的浓度。最近的免疫亲合柱有较高的稳定性和选择性。分析物分子与抗体绑在一起，毒素随着洗涤将被洗提，反相C18柱被用于检测水解产物，尽管产生很少的纯提取液。阴离子交换柱当回收率要求不高时可以使用。为了定量的抽提和净化玉米中的毒素，许多溶剂被采用，如：甲醇/硼酸盐缓冲液（3∶1，pH9.2），乙腈/甲醇/水（1∶1∶2）和甲醇/0.1MHCl（3∶1）。
伏马毒素是相当稳定的，缓慢加热将不被破坏。然而，用氢化钙处理的玉米粉检测不到毒素，它预示着这种加工方式可能降解了伏马毒素。在高温加热时，减少量达80%。然而，分解产品有可能形成水解毒素，该毒素与母本毒素有同样的毒性。了解较少的是在发展中国家什么样的加工影响毒素水平。
分离和检测技术
因为伏马毒素的极性，反相柱-HPLC分离与检测是目前常用的方法。最终被定为检测玉米中FB1、FB2、FB3的AOAC官方方法（995.15）。多数研究者报道采用OPA（邻苯二醛/巯基乙醇）作为柱前衍生，尽管它的有限稳定性。
2，3-邻萘二醛/氰化钾（NDA）已经作为一种可行的供选择方法，尽管接触者要求在安全方面更加细致。
国际协作研究报告使用OPA的检测限FB1是0.05 μg /g，FB2是0.1 μg /g。
GC方法也被用于检测经XAD-2柱净化的多羟基氨。多羟基氨（来自FB1）和呋喃氨（来自于FB2）与TMS（trimethylsilyl）或TFA（三氟醋酸盐)反应，通过光电离分析或质谱分析检测。最近已经从GC向LC方法转移，因为GC需要多次抽样和复杂的设备。
随着液相色谱和质谱连用检测体系的可用性，一种新的方法已经被建立起来用于定性和定量。高灵敏度能够到达，尽管有高的运行和保养费用。检测的最低限量报道已经达到0.001μg/g。
1993年至1995年之间欧盟建立了一个旨在检测玉米及其相关的饲料中FB1和FB2，并且与CNR/意大利合作。研究产生的数据的比较显示对FB1和FB2有很高的精确度。标准品检测比天然产生毒素检测的回收率高，这可能是因为天然毒素样品成分的复杂性。
然而，大多数参与者得到的回收率都很低（平均值，FB1为70%，FB2为69%），这可能受到抽提方式的影响。连续提取、提取液用对玉米具有更高溶解力的溶剂、SAX代替C18净化等方法可以提高回收率。另外，基于免疫亲合柱净化和HPLC检测的方法也已经发展并证明是相当有效的。这个方法也已经被用于测定玉米粉和玉米片。
立法和防治
人类接触伏马毒素是相当普遍的，但是在不同的玉米种植区有不同的接触程度。主要证据在发展中国家和发达国家。例如，尽管在美国、加拿大和西欧伏马毒素在玉米中同样发生，但在这些国家人们的消耗是适度的。在非洲的部分地区，中南美洲和亚洲，一些人消耗大量的玉米面作为能量来源，而这些地区的玉米污染伏马毒素可能是最高的。
到目前为止，伏马毒素还没有一个广泛的限量标准。在一些国家中，为了保护易感动物而制定了一些限量标准，马是(5 mg/kg)，猪是(5 0mg/kg)。这些临时性的指导方针可能被一些国家作为人接触的最大限量。例如，瑞士制定了一个人类消耗品的玉米限量标准是FB1＋FB2为1000 μg/kg。在FAO/WHO联合会上关于食品添加剂的会议（2001年2月）中规定，伏马毒素对人体的安全为每天摄入量按人体体重算FB1、FB2、FB3量不超过2 μg/kg。FB1的以低于最大限量为最好，即使对FB2、FB3的限制相对较宽。
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