Zearalenone的秘密生活:為什麼這種毒素在潮濕環境中愈發危險?

Zearalenone (ZEN) 是一種由某些Fusarium和Gibberella物種產生的強效雌激素代謝物。特別是Gibberella zeae,這種真菌物種是最早發現zearalenone的地方。在它的無性或形態變異階段,它被稱為Fusarium graminearum。

這一數量龐大的真菌生物不僅導致饲养動物的健康問題,還對農產物產生了嚴重影響。zearalenone 是主要的毒素之一,它直接與雌激素受體結合,引起不孕、流產或其他繁殖問題,特別在豬隻中更為明顯。這種毒素常與另一種毒素deoxynivalenol共同存在於受污染樣品中,因此分析其毒性時需考慮多重毒素的聯合作用。

Zearalenone的產生與環境因素有密切關係,特別是當氣候溫暖及空氣濕度達到20%以上時,這種毒素的生產會顯著增加。

這種毒素是一種熱穩定性物質,廣泛存在於多種穀物作物中,如玉米、大麥、燕麥、小麥、稻米和高粱。隨著環境溫度的變化,zearalenone的產量也會受到影響。當氣溫降低到15°C時,即使是鹼性土壤仍可以支持ZEN的產生。而在25°C至30°C的理想真菌生長環境中,中性pH值能夠使毒素的產量達到最高。

Zearalenone的化學及物理性質

Zearalenone 是一種白色結晶固體,分子式為C18H22O5,分子量為318.364 g/mol。它展現出在長波長紫外光(360 nm)照射下的藍綠色螢光,而在短波長紫外光(260 nm)照射下則呈現更強烈的綠色螢光。

這一毒素在水中的溶解度約為0.002 g/100 mL,並在有機溶劑如苯、醋酸乙酯和乙醇中具有更高的溶解度。zearalenone 可以被紫外線輻射轉化為另一種異構體cis-zearalenone。

代謝途徑及產物

在動物體內,zearalenone 通過代謝轉化為不同形式的產物,如α-zearalenol和β-zearalenol等。這些代謝產物在不同物種中有著不同的相對組成。在豬、牛和鴨中,α-Zel是主要形式;而在人類尿液樣本中,α-Zel和β-Zel均有檢測到,但β-Zel占優勢。

皮膚接觸

Zearalenone可以透過人類皮膚進入體內,但在正常的農業或居住環境下,預計不會產生顯著的荷爾蒙影響。

對生殖的影響

Zearalenone的結構與雌激素相似,α-zearalenol對雌激素受體的結合親和力更高。這使得ZEN及其代謝產物被認為是外源性雌激素。由於人類和牲畜透過飲食接觸ZEN,這對健康造成了擔憂,因為可能導致多種性別障礙和生殖器官發展的變化。

有可靠案例報導,在長期接觸ZEN的地區,女孩出現早熟的情況。

在小鼠的研究中,與ZEN的攝取相關聯的結果顯示精子和卵子質量下降、DNA雙鏈斷裂以及隨後的胚胎發展挑戰,最終降低了後代的存活率。

取樣與分析

對於zearalenone的取樣與分析,必須確保所取得的樣本能夠代表整個待測的樣品。常用的提取溶劑包括水合的甲醇、乙腈或醋酸乙酯,隨後採用不同的清理程序,根據食物種類及檢測方法有所不同。

薄層色譜(TLC)方法和高效液相色譜(HPLC)是最常見的分析技術。而現今,HPLC-MS/MS分析可以用來定量和確認zearalenone的存在。在分析過程中,常取樣幾克混合均勻的樣本用於乙腈/水混合液的提取。

目前,有關zearalenone的一種新分析方法是開發特定的肽模仿物,這種蛋白質能專門結合到zearalenone上,無需昂貴的設備。

作為一種廣泛存在於農作物中的毒素,zearalenone對動植物的影響引發了廣泛關注。因此,隨著氣候變化及其對環境的影響,如何有效降低zearalenone的風險,成為當前的一個重要課題?

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