药用植物真菌毒素污染现状与控制策略_张晶.pdf
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1、农业环境科学学报Journal of AgroEnvironment Science2022,41(12):2672-26792022年12月张晶,高素艳,杜兆林,等.药用植物真菌毒素污染现状与控制策略J.农业环境科学学报,2022,41(12):2672-2679.ZHANG J,GAO SY,DU Z L,et al.Present situation and control strategy of mycotoxin contamination in medicinal plants J.Journal ofAgro-Environment Science,2022,41(12):267
2、2-2679.开放科学OSID药用植物真菌毒素污染现状与控制策略张晶,高素艳,杜兆林,安毅,张晨晨,姚彦坡*(农业农村部环境保护科研监测所,天津 300191)Present situation and control strategy of mycotoxin contamination in medicinal plantsZHANG Jing,GAO Suyan,DU Zhaolin,AN Yi,ZHANG Chenchen,YAO Yanpo*(Agro-Environmental Protection Institute,Ministry of Agriculture and Rur
3、al Affairs,Tianjin 300191,China)Abstract:Medicinal plants are widely used as raw materials in the family medicine and pharmaceutical industries.However,withincreases in the consumption and planting area of medicinal plants each year,mycotoxin contamination has also increased.During theirgrowth,harve
4、st,treatment,and storage,medicinal plants may be contaminated by various molds that can produce mycotoxins.Effectivemethods for monitoring the quality and toxicity of these natural drugs are lacking,leading to serious public health risks.In this study,thetypes and natural existence of mycotoxins in
5、medicinal plants are reviewed,prevention and control measures of mycotoxin contaminationare proposed,and methods for ensuring drug safety and human health are described.Keywords:medicinal plant;mycotoxin;contamination;control收稿日期:2022-10-24录用日期:2022-12-02作者简介:张晶(1998),女,黑龙江人,硕士研究生,从事环境微生物研究。E-mail:*
6、通信作者:姚彦坡E-mail:摘要:药用植物被广泛用作家庭医疗和制药工业的原材料。随着消费量和种植面积的逐年增加,药用植物真菌毒素污染有加重的趋势。在生长、收获、处理和储存的过程中,药用植物都可能会受到各种霉菌的污染,从而导致其发霉并产生真菌毒素。加之缺乏对这些天然药品质量和毒性的有效监测,其安全性已经成为一个严重的公共卫生安全问题。本文对药用植物中主要的真菌毒素污染种类及其天然存在情况进行了综述,提出了真菌毒素污染防控措施,并对保障药品质量安全和人体健康采取的方法进行了展望。关键词:药用植物;真菌毒素;污染;控制中图分类号:R284.1文献标志码:A文章编号:1672-2043(2022)1
7、2-2672-08doi:10.11654/jaes.2022-1058世界卫生组织将药用植物定义为具有某些特殊特性的植物,这些特性使其有资格成为药物和治疗剂,并被用于药用目的1。一种植物被指定为“药用”时,是指该植物可以作为一种治疗剂或药物或一种药物配方的有效活性成分2。植物药也被称为中草药,自古以来就被用于预防、治疗疾病和促进健康,几千年来在包括我国在内的世界各国的卫生问题中发挥了重要作用。在欠发达国家,由于缺乏现代医疗保健,使用草药非常普遍。如今,药用植物的消费正在增加,在过去的几十年中,药用植物的使用已经发展到全球。1995 年,全球药用植物市场仅为 170 亿美元,最近的一项市场分析
8、表明,到2023年药用植物市场份额将增加至1 110亿美元(复合年增长率为7%8%)3。目前在世界范围内,药用植物被广泛用作家庭治疗和制药工业的原料4。据估计,全球约80%的人口在初级卫生保健的某些方面使用过草药5,发展中国家约89%的人口使用过传统草药6。美国食品和药物管理局估计,现在全球25%50%的药物来自不同的植物材料7,每年有超过2万种不同的植物被用于药用植物治疗,随着全球药用植物使用的日益广张晶,等:药用植物真菌毒素污染现状与控制策略2022年12月泛,药用植物的质量控制问题已成为卫生当局和公众关切的热点8。但是,市场上出售的植物药并不总是符合质量和安全标准,由于药用植物消费的大量
9、增加,加之缺乏对这些天然产品使用、功效、毒性和质量的有效监测,其使用已成为一个公共卫生安全问题。目前,大量综述报道了植物药和相关产品中真菌毒素污染的发生情况,这些研究表明植物药中的霉菌毒素污染是一个十分严重的全球性问题。在生长、收获、处理、储存和分销过程中,药用植物均可能受到各种真菌的污染,从而导致药用植物的腐败和真菌毒素的产生9-10,这种情况在经济不发达、生产不规范的国家或地区表现得尤为严重。中草药使用量的增加可能导致人体真菌毒素摄入量的增加,因此,要严格防范真菌毒素污染药用植物可能导致的人类健康问题。真菌毒素是由某些丝状真菌(霉菌)产生的有毒次级代谢产物,定义为经摄入、吸入或通过皮肤吸收
10、可导致疾病或人类和动物死亡的真菌代谢物11。真菌毒素可引起多种毒性作用,其具有致癌、致畸、神经毒性和免疫毒性12-13。目前已经发现了400种不同的真菌毒素14,从人类和家畜健康的角度来看,最主要的真菌毒素为黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏马菌素、玉米赤霉烯酮和呕吐毒素15-17。这些毒素通常以污染物的形式存在于不同的商品中,包括粮油作物、药用植物、坚果和香料等。迄今为止,在药用植物中共检测到40多种真菌毒素,这些产毒真菌包括曲霉属、青霉属、镰刀菌属和链霉菌属,有关报道显示,黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏马菌素、毛癣菌素和玉米赤霉烯酮是植物药中最常见的污染真菌毒素,且已多次报道其浓度超过欧盟规定的监管水
11、平18。土壤或植物中的产毒真菌均可以导致药用植物污染,除了真菌毒素本身的毒性作用外,植物药中真菌毒素的存在还可能会降低药效,导致药物间的相互作用,并可能加剧影响中草药安全性的副作用。1药用植物中的黄曲霉毒素污染研究人员对多种药用植物中的黄曲霉毒素进行了分析。YANG等19在 19个中草药样品中发现 3个样品被黄曲霉毒素污染(32 gkg-1),并观察到其中板栗受污染水平最高。有研究采用高效液相色谱-串联质谱法对来自国内和国际供应商的174份药用植物样品进行了黄曲霉毒素总污染分析,其中15.5%的样品黄曲霉毒素检测呈阳性,且浓度高达 290.8gkg-120。建议应该严格监测富含油脂的药用植物的
12、真菌毒素含量,因为这些药用植物可能更有利于霉菌的生长。然而在另一项研究中,只有5.2%的药用植物样品被证实含有黄曲霉毒素21。HAN等22建立了一种免疫亲和提取-超高效液相色谱-串联质谱方法检测药用植物的黄曲霉毒素B1、B2、G1和G2的含量,该方法准确、灵敏,还可用于检测其他类似药用植物的复杂基质。其他国家也有关于药用植物的黄曲霉毒素污染情况的报道。在印度的药用植物中经常检测到较高水平的黄曲霉毒素,印度当地仓库的37个样本中,30个样本被发现受到黄曲霉毒素污染23。在另一项研究中,药用植物中黄曲霉毒素B1和桔霉素的含量分别为0.021.18 gg-1和0.010.76 gg-124。对用于治
13、疗肝病的草药进行检测的结果显示,在50个样本中,有46%的草药含有黄曲霉毒素,其中天门冬中黄曲霉毒素B1含量最高,达到2.23 gg-125,该结果令人震惊,因为发现用于治疗肝病的药物本身就含有大量的肝毒素。在土耳其,有报道显示无花果干中含有大量的黄曲霉毒素,对从当地不同商店和出口工厂收集的无花果干样本使用高效液相色谱进行检测:本地商店样品中黄曲霉毒素污染的发生率较高,219个样品中有47.5%的样品被污染,而2 461个出口样品中有23.6%的样品被污染;本地市场样品中黄曲霉毒素浓度高达267.48 ngg-1,出口样品中黄曲霉毒素浓度高达278.04 ngg-126。土耳其的另一项研究也报
14、道了无花果干中的黄曲霉毒素污染情况,黄曲霉毒素B1的水平为 112.3 ngg-1,黄曲霉毒素 B2的水平为 50.6ng g-1,黄 曲 霉 毒 素 G1的 水 平 为 61.4 ng g-127。HEPERKAN 等28的研究显示,23%的无花果干样品中同时存在黄曲霉毒素和环吡嗪酸。IAMANAKA等29在58%的无花果干样本中检测到了0.32.0 gkg-1水平的黄曲霉毒素,其中一个样本中黄曲霉毒素B1的浓度极高,达到1 500 gkg-1。一项对埃及31份药用植物样品进行检测的研究发现,29%的样品被确定含有黄曲霉毒素B1,其平均浓度为49 gkg-130。尼日利亚、马来西亚、阿曼、印
15、度尼西亚、泰国等的研究也报道了药用植物发生黄曲霉毒素污染的情况。在尼日利亚南部,研究人员发现当地常用的原始草药制剂被黄曲霉毒素污染,污染水平为 0.0040.345 gkg-131。泰国28种药用植物中有5种被检测出黄曲霉毒素(1.714.3 ngg-1)32。在印尼和马来西亚的传统草药中也检出了低水平的黄曲霉毒素33。2673农业环境科学学报第41卷第12期韩国的700株药用植物中,黄曲霉毒素B1(73.27 gkg-1)和总黄曲霉毒素(108.42 gkg-1)阳性率分别为8.29%和2.43%34。在阿曼,研究人员对不同的香料进行了黄曲霉毒素和真菌菌群分析,发现优势菌群为黄曲霉、青霉菌、
16、黑曲霉和根霉菌,其中45%的黄曲霉菌可产生黄曲霉毒素。在分析的7种香草料中,小茴香被污染的程度最高,而丁香被污染的程度最低35。在沙特阿拉伯的50个肉桂样品中,62%的样品被检测出黄曲霉毒素(4.67 gkg-1)36。然而,在意大利,药用植物、芳香草和草药溶液样的黄曲霉毒素检测均为阴性37。同样,对波兰的500种草本植物样本进行黄曲霉毒素分析,认定它们均是安全的38。采用高效液相色谱法对印度番泻叶进行了黄曲霉毒素污染分析,结果显示仅在豆荚中检测到黄曲霉毒素,而花和叶均未受到污染39。ABEYWICKRAMA 等40在亚洲药用植物中检测到高达500 gkg-1的黄曲霉毒素B1。DOUIDIO等
17、41发现人参根样品中含有15.116.0 ngg-1的黄曲霉毒素41。从水飞蓟中草药粉中分离得到的寄生曲霉菌株能产生大量的黄曲霉毒素,83个水飞蓟样品中,有19%的样品被检测出含有黄曲霉毒素(0.042.0 gkg-1)42。2药用植物中的赭曲霉毒素污染YANG 等43对 57 种中草药进行检测时发现有44%的样品污染了赭曲霉毒素A,其中92%的阳性样本明显发霉。HAN等44对51个传统中草药植物样品中的赭曲霉毒素A和B同时进行分析,发现只有4个样品中含有低浓度的赭曲霉毒素。用于制备印度草药疗法阿育吠陀的草药被发现含有高达2.34 gg-1的赭曲霉毒素A45。在药用植物洋椴中也检测到微量的赭曲
18、霉毒素46。TRUCKSESS等47对甘草样品进行分析发现其中赭曲霉毒素 A 含量为 6 ngg-1,而GORYACHEVA 等48报道了甘草样品中赭曲霉毒素A 污染超过 10 gkg-1。ARINU 等49用高效液相色谱-荧光技术对甘草根及其衍生产品进行分析,发现 100%的样品赭曲霉毒素 A 检测呈阳性,其中一些样品被高度污染(252.8 ngg-1)49。在德国,对从不同药店采集的甘草根和甘草糖样品采用液相色谱-串联质谱方法进行检测,赭曲霉毒素 A 的污染水平在0.3216 gkg-1之间50。来自德国的另一项研究也报道了甘草根中高水平的赭曲霉毒素 A 污染51。KATERERE 等52
19、对 115 份无花果干样品进行检测,发现有47.8%的样品检测到赭曲霉毒素A,其含量在0.1215.31 gkg-1范围内52。3药用植物中的伏马菌素污染在中国、土耳其、南非和德国,都已经报道了药用植物中的伏马菌素污染。我国报道的一项芦笋中伏马菌素B1和B2的研究显示,80%的样品污染水平达到47714 ngg-153。有研究对8个正常和明显发霉的样品(香料、芳香草、草药)进行伏马菌素B1和B2污染检测,正常样品的平均污染水平分别为165.9 gkg-1和 256.8 gkg-1,发霉样品的平均污染水平分别为129 gkg-1和1 745 gkg-154。HAN等55利用超高效液相色谱-质谱联
20、用方法开发了一种同时检测中草药(35个样品)中伏马菌素B1、B2和B3的方法,结果显示50%以上的样品被伏马菌素污染(0.5888.95 gkg-1),FB1、FB2和 FB3污染的阳性样本分别占总样本的94.4%、77.8%和33.3%;并发现在种子、根茎、草和树叶、花 4 类样品中,种子受污染最严重(90%),表明高含油量可能有利于伏马菌素的产生。在一项类似的研究中,研究人员也同样建立了测定药用植物中伏马菌素B1和B2含量的方法,样品经高效液相色谱-串联质谱检测发现有 32.3%的样品总伏马菌素呈阳性56。对土耳其的草药茶和药用植物进行伏马菌素分析发现,115份样品中有2份样品伏马菌素B1
21、呈阳性,分别为0.160 gg-1和1.487 gg-157。土耳其的另一项研究报道了无花果干中的伏马菌素B1污染,研究分析的115份样品中有75%被污染,平均污染水平为0.315 gg-158。在南非,30种药用野生植物中有4种被检测出含有伏马菌素B1(81 553 gkg)59。对在南非销售的 16 个非洲传统草药样品进行检测后发现,有 13 个样品中含有伏马菌素 B1,含量在 14139gkg-1之间60。MARTINS等61报道了柑橘树叶片中伏马菌素 B1的高度污染,污染范围在 350700 gkg-1之间;菩提树的花叶中也发现了含量为 20200gkg-1的伏马霉素 B1;而洋甘菊(
22、2070 gkg-1)和玉米丝样品(50150 gkg-1)受到的污染较轻。德国也报道了一项关于芦笋中的伏马菌素 B1和 B2的研究,发现90%的样品污染水平在36.44 513.7 ngg-1之间62。4药用植物中的玉米赤霉烯酮和呕吐毒素污染我国在薏苡仁中检测到玉米赤霉烯酮的浓度范围为18.7211.4 gkg-163。我国的另一项研究也报2674张晶,等:药用植物真菌毒素污染现状与控制策略2022年12月道了薏苡仁中含有玉米赤霉烯酮,样品污染程度为68.9119.6 gkg-164。YUE等65对58份中药材及相关产品进行了检测,结果显示只有两份薏苡仁和一份保和丸样品中存在呕吐毒素(17.
23、250.5 gkg-1)。长期以来,薏苡仁一直被用于中医治疗各种疾病,其提取物在我国也常被用于治疗癌症66。来自印度的一份报告显示,在130份具有重要药用价值的干根茎和块茎样品中,13.07%和6.92%的样品中存在玉米赤霉烯酮和呕吐毒素67。5药用植物中的多重真菌毒素污染在西班牙,研究人员用ELISA法分析了药用植物和芳香类中草药的多重真菌毒素污染(黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、伏马菌素、呕吐毒素、T-2毒素和桔霉素),结果显示84个样品中100%显示多重污染。鼠尾草和洋甘菊样品被7种真菌毒素多重污染,鼠尾草中黄曲霉毒素和赭曲霉毒素的污染范围分别为23.825.2 gkg-1和1.1
24、17.3 gkg-1,鼠尾草叶、洋甘菊、缬草、番泻叶和大黄的污染程度最高68。在土耳其的无花果干69和中草药(麦冬、人参、桔梗科)70中也检测到多重毒素(伏马菌素B2、HT-2毒素、玉米赤霉烯酮、棒曲霉素等)污染。TAN等71对传统中药进行评估,发现在138个样品中仅有1个样品含有 T-2 毒素,T-2 毒素浓度为 64 ngg-1。ADLOUNI等72建立了HPLC检测方法,从10个黑橄榄样品中同时提取出赭曲霉毒素A、黄曲霉毒素B1和桔霉素,定量结果显示,分别有10个和8个样品被这3种真菌毒素污染。然而在日本,经薄层色谱分析的49份药用植物样品中黄曲霉毒素、柄曲霉素和赭曲霉毒素A均为阴性,但
25、粉末状药用植物中经常分离出曲霉菌和青霉菌73。在印度,对制药工业中的草药样品进行分析,以确定真菌毒素的自然发生情况。在 150 份样本中,43%的样品黄曲霉毒素B1呈阳性,6%的样品赭曲霉毒素A呈阳性,6%的样品桔霉素呈阳性,4%的样品玉米赤霉烯酮呈阳性,各毒素浓度分别为0.050.91、00.13、00.16 gg-1和 00.11 gg-174。在印度重要的药用植物(甘油三酯、大头菜、诃子)中检测到黄曲霉毒素、柄曲霉素和桔霉素75。然而,来自印度的肉桂、黄芥菜、印度芥菜和丁香样品没有发现多重真菌毒素污染(黄曲霉毒素、赭曲霉毒素A、柄曲霉素、桔霉素、红曲霉毒素和玉米赤霉烯酮)76。在巴基斯坦
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