说到霉菌毒素,听说过霉菌的人可能第一时间会想到让人恐怖的黄曲霉毒素,也知道它们致癌。
黄曲霉素其实与人类活动和生产算得上是密不可分,粮食、牧草、甚至空气中都会弥漫黄曲霉孢子。这类比较有害的霉菌素主要由黄曲霉(Aspergillus flavus)和寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)产生。它们偏爱花生、玉米、坚果、某些谷物、豆类、乳制品等食品,具有肝毒性、致癌性、免疫抑制性,但是直到上个世纪90年代才被世界卫生组织列为 1类致癌物(对人类有明确致癌性)。
孢子和黄曲霉毒素还是有差别的,黄曲霉菌本身的毒害程度低于它们的代谢产物。长了霉菌也未必见得就有了霉素。只有深度霉菌消化过程中才有大量的霉菌素产生。
现在几乎人人都知道霉菌的毒素毒性很强,大部分人都会在生命过程中的某个时刻吃到过霉变的花生,发苦的瓜子或葵花籽,以及看上去干瘪的坚果,发现味道不对总觉得吐也吐不干净,此时虽然也会担心黄曲霉毒素问题,但这个量很少,且一时半会也没什么不适,很快就不再放在心上了,接着继续享受着吃的快乐。
展开剩余93%实际上,人们日常的霉菌毒素暴露问题要么被过高担忧,要么被过低估计。其实霉菌毒素的毒性会长期不断积累或者被降低危害。本期食与心就带大家来聊聊霉菌毒素问题,以及益生菌能否帮助人体减轻霉菌毒素的危害。
——食物中非常常见的霉菌毒素
霉菌毒素(Mycotoxins)是某些霉菌(如黄曲霉、镰刀菌、青霉等)在适宜条件下产生的有毒次级代谢产物,长期摄入可能导致急性中毒、肝损伤、免疫抑制甚至致癌。
大多数人往往在看到霉变的食物时才会想到霉菌毒素,实际上很多肉眼看不到霉菌也尝不到霉味的食物中也含有霉菌毒素。
据估计,全球粮食作物受霉菌毒素污染的比例达到 50-80%,特别是热带和温带地区的发展中国家,霉菌毒素污染问题尤为严重。更令人不安的是很多调查特别提及:巴西和中国黄曲霉素密集分布。
霉菌毒素污染的主要来源是成熟的玉米、谷物、花生、大豆以及其他粮食和饲料作物。由于作为牲畜饲料的粮食作物往往储存加工更加肆意随便,导致污染几乎无处不在地威胁了人类的健康,比如在鸡蛋、牛奶、奶酪和肉类等食品中也发现过霉菌毒素超标。其中特别被提及的农作物是花生和玉米以及藜麦;食物是牛奶和奶酪,无花果干和香辛料干也是被特别注意的。
黄曲霉毒素对人类健康的最大威胁是玉米的污染,因为在世界许多地方,玉米是人们赖以生存的普遍消费的主食作物。玉米往往生长在潮湿的气候中,那里的土壤可能受到污染。
玉米中黄曲霉毒素的传播可能难以控制,因为它的种植量巨大,储存时间长,加工成其他食品并运往全球的频率。因为一些吃大量玉米的人群可能已经免疫力受损,所以玉米中的黄曲霉毒素是肝病形成的一个大问题。
出于同样的原因,花生中的黄曲霉毒素是另一个主要问题。花生在亚洲国家和美国被大量消费——此外,它们还用于许多其他类型的加工食品(花生酱、谷物、饼干、冰淇淋等包装零食)。
并不是发现含有就不能食用或者必须废弃处理。为此,世界卫生组织、各国食品安全机构都对霉菌毒素设定了最大允许残留量。
下图为不同国家和地区食品中的黄曲霉毒素限量
除了黄曲霉毒素,人们日常还可能通过食水摄入多种其他霉菌毒素,下图列举了常见的霉菌毒素以及其来源和危害。
实际生活中,很少有人会因为大量摄入霉菌毒素出现恶心、呕吐、腹泻等急性症状,而是在不知不觉的情况下食用了被霉菌毒素污染的食物和饮品。等到毒素造成的破坏达到疾病程度时才会意识到自己可能吃下了霉菌毒素。
多年前有个报道,黑龙江省一家9口人因为食用了含有椰毒假单胞菌代谢物的食物导致很快死亡的不幸事件。在发酵物实际生活中,几乎没有人会因为大量摄入黄曲霉菌毒素而立即出现恶心、呕吐、腹泻等急性症状,而是在不知不觉的情况下食用了被霉菌毒素污染的食物和饮品。等到毒素造成的破坏达到致病程度时才会让人感受到自己可能吃下了霉菌毒素。
我们人类生活在微生物圈内,自己的消化道和呼吸道以及生殖道布满了形形色色的微生物,包括病毒,细菌,真菌,支原体等等,你多不喜欢它们也无可奈何地必须和它们共生。它们当中有些是破坏者,干着损人利己的事情;有些则是中性的,不管不顾地蹭吃蹭喝,不杀人不放火;更有一些是我们特别关心的,不论是细菌还是霉菌,它们在身体里吃吃喝喝,但是默默地做着利己利他的事情。
近年来科学家们忙忙碌碌地寻找,看看有没有什么方法能帮我们减少霉菌毒素的危害,及时修复霉菌毒素造成的损伤,化解微生物损人利己的行为。
其中,有一小部分让人刮目相看的,就是乳酸杆菌。
——特定乳酸杆菌能解毒被霉菌毒素污染的食物和饲料
体外实验发现,特定乳酸杆菌能有效吸附黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏马菌素、呕吐毒素、棒曲霉素等真菌毒素。
一些研究发现,浸泡和发酵谷物和坚果可以显著降低黄曲霉毒素的存在。
某些乳酸杆菌能结合和/活代谢玉米青储饲料中的霉菌毒素,从而减小饲料的霉菌毒素毒性。
如果家畜家禽食用了含有黄曲霉毒素的饲料,家畜家禽的肉蛋奶中可能会出现黄曲霉毒素超标的情况。多年前有过牛奶和肉中检测出黄曲霉毒素的报道。
有研究报道,嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌、动物双歧杆菌和两歧双歧杆菌菌株能结合牛奶、羊奶、乳酪中黄曲霉毒素B1,降低被霉菌毒素污染的乳制品的毒性。【1】
从科研结论上来说,如果怀疑牛奶中可能含有黄曲霉毒素,用乳酸杆菌将牛奶发酵成酸奶,让乳酸杆菌先进行减毒甚至无毒化处理后再食用会更加安全。
——特定乳酸杆菌能减轻霉菌毒素对人体的损害
如果我们对食品的来源和储存方式以及安全状况完全不知道,假设霉菌毒素已经进入体内,此时再补充乳酸杆菌还有用吗?
——黄曲霉毒素——
黄曲霉毒素主要有四种类型,包括AFB1、AFB2、AFG1、AFG2,其中AFB1是已知霉菌毒素中毒性和致癌性最强的一个。同时AFB1也是食品和饲料中最常见的黄曲霉毒素,给动物和人类健康带来严重威胁。
AFB1对热、物理和化学过程都有很强的抵抗力,即使正确进行储存和加工处理,也无法完全防止其通过饮食进入人体。
国际癌症研究机构(IARC)已将AFB1归类为1A类人类致癌物,其暴露主要与肝细胞癌有关。除此之外,AFB1还对肾脏、生殖器官、肠道和大脑等多个器官有毒性作用,如造成男性不育。
黄曲霉毒素暴露可能导致的一些症状包括:
食物过敏(很多人莫名其妙地食物过敏或者不耐受了,可曾想过是否有霉菌素的影响?) 自身免疫性疾病反应 影响心脏的炎症 消化器官损伤,包括肝脏和肾脏 患肝癌、病毒性肝炎 (HBV) 或寄生虫感染的风险可能更高 生长发育障碍 肝病患者出现的症状,如呕吐、腹痛、水潴留、肺水肿、抽搐、昏迷甚至死亡对于鹅的研究发现,通过饲料的慢性AFB1暴露会增加鹅血液中的谷丙转氨酶、谷草转氨酶和谷丙酰转肽酶含量,同时肝脏出现严重损害(肝结构损伤和炎性细胞浸润)、肝脏氧化应激指标增加(丙二醛)而抗氧化酶活性降低(GSH-Px 、 GSH 和 SOD )、线粒体自噬增加。AFB1剂量越大,损伤会越严重。【2】
如果在含有AFB1的饲料中含有大量唾液乳杆菌菌株(10^8 cfu/g ),肝脏损伤、氧化应激和线粒体自噬都会显著改善。
对于鸡的研究也发现了补充唾液乳杆菌菌株能减轻AFB1暴露造成的生长缓慢和肝功能损伤,并能增强免疫力,提升肉质。【3】
另一项研究发现,与食用对照饲料(含有豆粕和小麦)的鸡相比,食用黄曲霉污染饲料(小麦发霉导致每公斤饲料含有5毫克AFB1)的鸡采食量和体重增加减少,肝脏和肾脏肿大,并出现严重组织病理学症状。如果在饲料中添加复合益生菌(罗伊氏乳杆菌、植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和副干酪乳杆菌)能促进AFB1通过粪便排出,减少肝脏和肾脏中的AFB1水平,并减轻了肝脏和肾脏的病理学变化。【4】
一项细胞实验发现,AFB1可通过阻断 PI3K-AKT-mTOR通路和上调自噬蛋白(如 LC3B、Beclin1 和 ATG5)诱导细胞诱发小鼠睾丸支持细胞TM4细胞凋亡;而复合益生菌的发酵上清液处理则能促进AFB1降解,激活 p62-NRF2抗氧化剂,抑制ROS/TRPML1 通路,从而减少活性氧和炎症的产生,缓解AFB-诱导的自噬和细胞凋亡。【5】这项研究提示,益生菌或可预防黄曲霉毒素暴露造成的男性不育。
大鼠实验发现,慢性极低剂量AFB1暴露可增加焦虑和抑郁样行为,升高大脑氧化压力和炎症指数;如果低剂量AFB1期间坚持补充益生菌,则能减少焦虑和抑郁样行为,减轻氧化压力和炎症水平,保护大脑免受AFB1的破坏。【6】
这些研究结果提示,哪怕是对于最毒的霉菌毒素AFB1,补充益生菌也能帮助身体排出毒素,减少毒素积累,减轻毒素危害,并促进身体修复。
——赭曲霉毒素——
赭曲霉毒素(Ochratoxins, OTA)是一类真菌毒素,主要由曲霉菌和青霉菌的一些种类产生,对人和动物具有肾毒性、肝毒性、免疫毒性和潜在致癌性。
赭曲霉毒素广泛存在于食品和农产品中,特别是在潮湿环境下容易滋生。
赭曲霉毒素家族包括 OTA、OTB、OTC 等,其中赭曲霉毒素 A(OTA) 是毒性最强、最常见的一种。
对于鸡的研究发现,饲料中添加益生菌能显著减轻赭曲霉毒素A的遗传毒性和细胞毒性。【7】
补充藏族传统发酵乳(含有活性益生菌)也能逆转赭曲霉毒素造成的小鼠盲肠损伤,修复肠道屏障损伤,提高紧密结合蛋白表达,降低氧化压力,减小炎症。同时还能调节肠道菌群,增加产短链脂肪酸的细菌而减少有害菌。【8】
——脱氧雪腐镰刀菌烯醇——
脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON),又称呕吐毒素(Vomitoxin),是一种单端孢霉烯类毒素(Trichothecenes),主要由镰刀菌属(Fusarium spp.)产生。它广泛污染谷物,如小麦、玉米、大麦、燕麦、黑麦等,是谷物中最常见的霉菌毒素,对人类和动物具有肠胃毒性、免疫毒性、神经毒性等影响。
一项对于小鼠的研究发现,鼠李糖乳杆菌能修复食物呕吐毒素暴露造成的空肠和回肠损伤,增加肠道紧密结合蛋白的表达,通过调节TLR4/NF-κB 信号通路减小炎症。同时,鼠李糖乳杆菌还能恢复菌群健康,增加乳酸杆菌的相对丰度和盲肠丁酸含量,重塑苯丙氨酸代谢和色氨酸代谢,降低血浆血浆PYY、5-羟色胺和胰高血糖素样肽-1浓度降低,促进下丘脑 NPY 和 AgPR 基因表达,最终缓解呕吐毒素诱导的小鼠厌食症。
研究者还通过抗生素处理实验确定,呕吐毒素诱发的厌食症与对菌群的改变有关;通过粪菌移植实验发现,呕吐毒素塑造的肠道菌群就足以引起肠道炎症和厌食表现,而通过鼠李糖乳杆菌调节后的菌群就无此不良影响。【9】
对于鸡的研究也发现,补充植物乳杆菌菌株能修复呕吐毒素暴露(食用被呕吐毒素污染的饲料)造成空肠菌群异常、屏障功能损伤,和结肠形态异常和炎症,从而减轻了呕吐毒素对鸡的毒性作用。【10】
食与心温馨总结:日常饮食中,人们的霉菌毒素摄入量被严重低估。在人类解决温饱的情况下,囤粮储食是家庭的生活特征。其实需要了解。全球粮食作物被霉菌污染的比例超过一半,即便在保存良好的条件下,人们日常食用的谷物、豆类、坚果等都可能被霉菌污染,虽然你觉得去掉了肉眼可见的发霉粮食,那霉菌早已经把种子撒遍你家里的各个角落了。
有些人可能觉得发霉的粮食人不能吃了,扔了太可惜,好像给家禽家畜吃就没事。事实并非如此,吃了发霉粮食饲料的动物、霉菌毒素也会在体内积累,随着其肉蛋奶被人类食用,霉菌毒素也会进入人体。你把发霉的黄豆花生喂了鸡,你还可以从鸡蛋里获得它们还给你的毒素。
其实除了臭名昭著的黄曲霉毒素(主要污染玉米、花生、坚果、豆类),经常污染谷物、咖啡、坚果、干果的赭曲霉毒素,以及专注污染大麦小麦黑麦燕麦玉米的呕吐毒素等霉菌毒素都对人体具有严重毒性。
说到这里,食与心想跟读者朋友们互动一下,大家有没有思考过:
第一,电影1942里边介绍了大饥荒的年代,另外上个世纪60年代也经历过大饥荒的人,食物中一定不乏各种霉菌,而陈粮中的黄曲霉则是最主要的霉菌。1942年的人都是我们的爷爷奶奶辈份的人了,他们患癌的比例并不特别高;60年代经过过饥荒3年的人也是吃过很多陈粮和霉变食物的,这个年代的人患癌几乎也远不如现在频率更高。可以理解的地方是,那时候没有食品添加剂,没有机会让人类削弱自己的肠道微生物多样性。
第二,为什么人类吃了黄曲霉的食物会罹患癌症,而野生动物就没事?大多数自然动物种群与大自然的环境微生物有良好的共生关系,它们赖以生存的食物难免会霉变,但是它们仍安然无恙。家畜家禽则不一样,微生物多样性被人类彻底改造过,同时它们还没有等到患癌的时候早已被送往屠宰场。
第三,今天我们每个人都有着“手中有粮,心中不慌”的感受,那么看了这些研究报道,家里的粮放时间长了你也真的不慌吗?我们思考一下我们看到的霉菌都是在什么情况下。霉菌有个生长特性,就是需要空气!如果我们买一些能够抽真空的容器去保存一些不得不囤积的食物,那么家里的霉菌数量就可以被适当控制住。
第四,现在很多人有各种各样的精神问题,2000年以来的很多研究发现精神疾病患者的血液中和脑中有特殊微生物代谢物。这点值得大家的特别关注。20世纪人们发现精神疾病甚至有家族倾向,因而致力筛选相关基因。至今没有发现任何一个组合或者独立的基因对这个疾病有责任,而是发现家族的共同生活方式对精神疾病的发生有影响,同时家庭中个别成员的特别有害的饮食习惯和饮食方式对精神疾病有影响。
食与心早在十多年前预测了微生物对心理疾病和精神分裂症的影响,我们很难预料那些看不见摸不到,但能随意畅行人体的微生物都是谁,都在干什么,不过用友善的微生物修复你的健康壁垒,运走自己的体内毒素是完全可以做到的。
食与心所在实验室的的积极应对方式,就是将对应食物特性的NS乳酸菌发酵成酸牛奶,酸豆浆,酸谷浆以及酸果蔬浆,让其产生大量乳酸菌来裹挟或者吸附有害代谢物,将自己的身体置于安全环境。
食与心所在实验室为大家介绍过各种DIY的发酵食品方法以及特殊菌株,今天读完这篇文章,希望大家一定要记住:NS5、NS8和NS9都不要无限循环地做下去,黄曲霉也喜欢在有温度和有酸度的环境下增殖,为此,我们一定要定期观察和更换种子。你的安全和健康才是食与心的愿望。
参考材料
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278691521003392
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014765132400650X?via=ihub
3. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8753273/
4. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6409979/
5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014765132400695X?via=ihub
6. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0024320522004982?via=ihub
7. https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jsfa.9664
8. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0963996922006093?via=ihub
9. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.2c08076
10. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11462358/
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