從真菌毒素談農產及食品之安全性

一、 前言：

真菌毒素(mycotoxin)為 真菌類 (fungi) 所 產生之低分子量，有毒的二次代謝物 (secondary metabolites)， 它對農產品、飼料及食品(包 括中草藥及保健食品)都 能造成相當程度的污染，對經濟上的損失難以估計，更對家畜及國民健康危害甚鉅！在世界各國皆極重視此可能危及經濟及民生的安全性問題，紛紛制定了嚴格的管 制標準作為把關！

依據過去學者的研究調查，真菌毒素主要是由鐮孢菌(Fusarium spp.)青 黴菌(Penicillium spp.)和 黃麴菌(Aspergillus spp.)此 三屬的真菌所產生(比 例約佔60%)， 且此真菌泛存於空氣和土壤中，也因此會棲息於作物與食品之中，導致寄主產生病徵，甚至殘留毒素，不但嚴重影響農作物之生長，造成收成上的經濟損失，若家 禽、家畜以及人類誤食真菌毒素污染之食品、飼料的話，已知能導致肝臟、腎臟以及神經系統方面的中毒症狀，甚至引起原發性的癌症(如 黃麴毒素可引起肝癌)， 將對健康形成重大威脅。

二、 真菌毒素過去的研究、未來方向與重要種類：

1. 過去的研究縮影：

回顧真菌毒素之研究，義大利學者於1870年 就注意到受真菌感染之玉米，具有某種毒素，並可能危害家畜。甚後陸續在世界各地都曾爆發嚴重的污染問題，例如：於1934年 間在美國伊利諾州調查發現有5000 頭 馬匹死於誤食發鰴的玉米，損失極為慘重；1953年 於美國東部又報導有數以萬計的豬，因食用受真菌感染之玉米而中毒，當時雖未能確定病因，但Burn side等 學者後來從感染過的玉米中分離出兩種真菌：Aspergillus flavus 及 Penicillium rubrum， 並進一步證實兩種真菌在榖類中能夠產生某種毒素，且為家畜誤食後主要的致命之原因。 稻米為亞洲及世界的主要糧食，早在1891年 日本學者即重視黴米(Ｍoldy rice)中， 可能會有危害人類健康的(毒 素)物 質存在，於1940年 代Miyake等 學者發現在台灣儲藏的白米中，有黃變米(Yellow rice)的 存在，並從其中分離出一種真菌名為Penicillium toxicarium Miyake， 它可能產生一種毒素稱為citreo-viridin， 可引起肝、腎臟膨大等病症。因此，食米或製成之食品若夾雜有黃變米，將健康產生直接衝擊！然而，真菌毒素之研究，直到1960年， 由於英國發生10萬 隻火雞集體中毒，但卻不明其原因，所以命名為”Turkey X-disease”其 後即證實從巴西進口之花生餅所製成之飼料，因受 A. flavus 所產生的黃麴毒素(Aflatoxin)所 引起，而帶入高潮，受到舉世的重視！大約同時，於美國的加州，發現在棉仔餅作飼料餵食之鱒魚，其產生肝癌的比例有明顯增高的現象，更激起各國群起研究真菌 毒素的熱潮。若是大家仍記憶猶新的話，1980年 代前後，台灣亦發生大宗進口穀物受真菌毒素嚴重污染的情形，即進口的「毒玉米事件」，造成經濟上的重大損失，緊急由中研院植物研究所曾聰徹教授協助政府相 關部門進行安全評估及善後之危機處理。

2 研究方向及趨勢：

A. 產毒真菌之研究

藉由這方面的研究希望能從分類上的觀點及環境因子，探討其產毒之差異性，進而加以控制產毒能力和其繁殖。茲舉幾類重要毒素及其產毒菌，主要包括下列：

1. Aflatoxin 及 Sterigmatocystin產毒真菌：

已被確認的有A. flauus, A flavus var.columnaris, A. parasiticus, A. niger, A. ruber, A. wentu, A. ostianus, P. citrium, P. freguentans, P. expansum, P. digitatum, P. puberulum, Rhizopus sp., Mucor mucedo以 及Streptomyces sp.等 能夠產生致癌因子－黃麴毒素。而具致癌性的sterigmatocystin主 要由A. versicolor所 產出，此外，A. nidulans, A. sydowi, A. rugulosus, A. flavus 及Drechslera sp.都具有產毒能力。

2. 黃變米毒素之產毒菌：

a. Luteoskyrin 及 cyclochlorotine 產毒菌：

此二種毒素是屬於hepatotoxic Shepatocarcinogenic的 真菌毒素，通常是由Penicillium islanticum所 產生。此菌廣存於農作物上，特別是在潮濕的玉米及米上。因Luteoskyrin中 毒之動物，其肝臟功能將嚴重受損；而cyclochlorotine則會引發肝細胞瘤。

b. Citrinin 產毒菌：

此毒素是由 Raistick 和 Hetherington 兩位學者於1930年 發現，Penicillium citrinum為 主要的產毒菌，此外，P. viridicatum, P. implicatum, P. fellutanum, P. palitans；A. niveus, A. flavipes亦 能產毒。而當中的P. viridicatum和P. palitans可 以同時產生Citrinin與Ochratoxin A兩 種真菌毒素。加拿大學者Scott曾 作過研究報導，發現此毒素泛存於小麥、大麥、燕麥中。而Citrinin已 知能導致腎臟病，近年來，法國學者Blanc等 人於1995年 研究發現紅麴菌(Monascus spp.)亦 有產生Citrinin的 能力，由於紅麴及其所製產品為長久以來廣為使用之保健食品，其安全性與品質的規引起廣泛的重視。

c. Citreoviridin產 毒菌：

日本學者Miyake, I. 於1940年，從台灣的白米中之黃變米分離出Penicillium toxicarium 經培養後可產生 Citerovirdin， 此毒素為一種神經性的真菌毒素(Neurotoxic mycotoxin)， 青黴菌為主要的產毒菌種，已發明的有 P. citreo-viride, P. orchrosalmoneum, P. fellutanum和pulvillorum等。

3. Ochratoxin A 產生菌：

此毒素最先由Scott等 學者於南非發現，是由A. ochraceus產 生的代謝物，已知會產生的真菌有A. ochraceus, A. astians, A. melleus, A. alliaceus, A. petraku, A. sclerotiorum, A. sculphureus; P. palitans, P. purpurescens 和 P. variabile等。Ochratoxin A可 自然存在於各種食物和榖類，例如：玉米、小麥、大麥、混合飼料、乾豆類(如 咖啡豆)和 花生等，能對腎臟、肝和脂肪組織造成傷害，是相當重要而值得正視的一種真菌毒素。

4. Trichothecene毒素產生菌：

Trichothecenes為一群屬於sesquiterpenoids的化合物，主要由Fusarium Cephalosporium, Myrothecium, Trichoderma和Stachybotrys 等 菌種所產生。而此類毒素中大部份是由Fusarium spp.所 產生。Ueno等 日本學者將這類毒素依照 C-8 位置上之化學構造，分為兩個群：

Type A包 括了T-2 toxin, Neosolaniol, Diacetoxyscripenol和HT-toxin； 而Type B則 包括Fusarenon-X和Nivalenol兩 種。這些毒素皆廣存於自然界 (Natural occurrence) 且 活性相似，若接觸皮膚會引起嚴重的局部刺激、發炎與脫皮現象，呈非專一性的反應。值得一提的是：T-2 toxin中 毒症，會引起動物拒食、嚴重嘔吐及白血球缺乏症 (ATA) 等症候。

5. Fumonisins 產生菌：

伏馬鐮孢毒素(Fumonisins)是 在1988年 由南非學者Bezuidenhout等 人所發現的一種嶄新的真菌毒素，此毒素主要由Fusarium moniliforme 所 產生。筆者於1989年 參與曾聰徹教授所領導的研究團隊，加入研究台灣地區地區之鐮孢菌之情形，發現29種 從不同地區分離的Fusarium spp.中 僅Fusarium moniliforme於 玉米培養基中能產生fumonisin B₁ (FB₁)和fumonisin B₂ (FB₂)， 而在38個F. moniliforme受 測的strains中， 約66%(25/38)具 有產生FB₁和FB₂的 能力，而當中14種 僅產生FB₁， 另11種 則同時可產生FB₁和FB₂。 其後的研究中亦檢測到省產及進口的玉米樣本中含有此類毒素。

Fumonisins 亦為一自然界存在的真菌毒素，具多種類似物，包括FB₁、FB₂、FB₃、FB₄、FA₁及FA₂ (見 圖) 。 其中以FB₁的 毒性最強，產量亦最多。此毒素很特別的是為一種很強的極性化合物，易溶於水且對熱十分穩定，加熱至100℃ 尚難加以破壞。已知此毒素可引起動物多種疾病，包括：(1)馬 腦白質軟化症(Equine leukoence pharmalacia, LEM，見 圖)(2) 豬 肺水腫 (3)小 鼠肝癌 (4)人 類食道癌等病症。國際癌症機構(International Agency for Cancer)已將它列入可能致癌物質的黑名單內！因此，相關的研究調查與 制定管制標準是刻不容緩的！

B. 環境因子對產生真菌毒素之研究：

產毒菌須在適當的條例下才會產生毒素，基本上，生長與培養的基質(substrate)之 主體為碳水化合物者，比較適合真菌之生長與產生毒素，而其他因素如溫度、濕度、水份含量、空氣及酸鹼值亦是影響因子，當中又以溫度和水份活性被認為是決定 產毒的主要外來因素。

C. 真菌毒素的鑑定方法之相關研究：一般主要利用下列三種方法來進行真菌毒素的鑑定：

1.生物檢定法 2.化學檢定法 3.免疫分析法。

D. 預 防、去毒及解毒方法之研究：

1. 農業上的措施：包括使用未受真菌感染且發芽高的種子、病蟲害的控制、農作物成熟後立即採收和適當的調整與應用收穫機具等措施，以確保農產品不受到真菌之侵 害。同時，採收後儲存的環境也應考慮置於不易長菌的條件為宜。

2. 抗真菌劑之使用：例如使用2%的 氮氣與1%的 丙酸，即可抑制真菌生長，達到減少真菌毒素之產生。

3. 遺傳學上之方法：可以朝能抵抗毒菌侵入的農作物品種進行研發，以達完成抑制毒素的產生，為最佳的解決方法 。在實驗室及田間已發現玉米及花生的一些品種具有抗 黃麴毒素及產毒菌的侵入能力，但其產量仍未達推廣的實用價值。

4. 去毒法方面之研究：因真菌毒素大都存在於種子及種仁部份，所以可以利用機械方法來消除嚴重污染的部份，以降低整批產品的含毒量，此法用在花生工業上極為成 功。此外，使用適當的溶劑如鹼類和己烷等，對去除黃麴毒素等真菌毒素亦具有相當的效果。

5. 解毒法方面之研究：利用生物解毒的方法已頗具成效，例如從上千種微生物中篩選，已獲得一種名為 Flavo-bacterium ouratiacum的 菌株，它具有破壞黃麴毒素的能力。此外，將受毒素污染的穀物和製成飼料餵養動物，也是一種解毒方法，雖然此法會導致毒素衍生物殘留於畜產品之中，但其含毒 量約已減為原來的十分之一，所以利用動物作為過濾網，亦可減少毒素對人類直接的危害。另外，也可從探討真菌毒素之合成機制來著手，進而找到有效的合成抑制 機制，以達直接控制產毒菌產毒的方法，此亦是相當重要而熱門的研究趨勢，已知有多種黃麴毒素的合成抑制劑被研發出來。

三、 結語：

到目前為止，已有超過100種 以上的真菌毒素被發現，而且數目仍不斷在增加，當中多種毒素都已證實會導致人、畜的嚴重疾病，包括癌症。產毒真菌及其產生的毒素通常泛存於各種農產品及其 加工食品與飼料中，若是遭人、畜不慎誤食，對國家的經濟與國民健康將有鉅大影響！再者，我國已於去年加入世界貿易組織(WTO)， 因此，國際間各類農產品及相關食品的進、出口將更為自由而日趨頻繁，呼籲和期盼政府和相關單位能正視真菌毒素對食品安全與國家經濟利益上的問題，並投注更 多的心力來加強相關的研究工作，並儘速制定嚴格的管制標準，以維護全民的健康。

*附註：此篇文章要感謝中央研究院植物研究所曾聰徹教授提供許多寶貴的資料以及同意節錄整理其過去的研究報導，除在此表達謝意之外，亦願將此文獻給曾教授，並 對曾教授過去數十年來在台灣對真菌毒素研究上的重要貢獻表示敬意。

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