2. 大连市卫生监督所
Cereulide为一种小分子缩合肽,是一种新的呕吐型毒素(emetic toxin),由污染于食物上的蜡样芽孢杆菌(Bacilus cereus)的几种菌株产生。由于Cereulide对酸、碱、热稳定,一般食品加工不被破坏,且其活性不受胃蛋白酶的干扰,所以在活菌被消除的情况下仍能引起食源性疾病。被Cereulide污染的食品不发生腐败变质,也无异味,是食品安全不易发觉的隐患,随着即食型食品的大量进入市场,成为常用食品,这种隐患越来越突出。为使食品卫生专业人员和食品加工企业了解Cereulide特性和检测方法,本文对Cereulide的产生、毒性作用、监测等作一综述。
1 毒性与污染情况Cereulide对酸、碱、热稳定,pH2~11,高温121℃持续30min稳定,一般食品加工不被破坏,活性不受胃蛋白酶的干扰,在活菌被消除的情况下仍能引起食物中毒[1]。
Cereulide对人的发病剂量至今未知,所以安全剂量无法确定。Agata N等人[2]的研究表明,引起1/2的臭鼠句鼠(suncus murinus)呕吐的Cexeulide半有效剂量ED50值为口服9.8g/kg,静脉注射12.9g/kg。进一步研究表明[2],具有空泡结构的cereulide能与存在于肠胃道周围神经系统中的5-HT3(5-hydroxytrypatmine)受体结合,刺激迷走神经的传输,从而引起急性中毒。由于Cereulide与另一种细菌毒素一缬氨霉素有类似的化学结构和特性,均可引起HEp-2细胞线粒体肿胀,所以Cereulide又被称为腹泻型线粒体毒素;K是这2种细菌毒素的载体离子,Cereulide对K+的亲和性更强,决定了其毒性比缬氨霉素更强[3]。其他方面的毒性研究表明,Cereulide对细胞有损伤作用[4],尤其是对人的肝脏细胞有损伤,Cereulide的肝毒性已引1名瑞士的17岁少年死亡[5]。Cereulide能抑制人的自然杀伤细胞,因而影响免疫力[6]。
2 Cereulide生成的影响因素 2.1 菌株差异最近Apetroaie C[7]等人研究了蜡样芽胞杆菌的呕吐毒素Creulide的产生菌株,它们被认为是种内的特殊种群。Apetroaie C从生理学和基因产物上对从食品、食物中毒、人类肠道和环境中分离出来的24株蜡样芽胞杆菌进行了研究,其中2株高产Cereulide菌株(600~1 800ng/mg湿重),7株普通产量菌株(180~600ng/mg湿重),4株低产量菌株(20~160ng/mg湿重),和11株不产生Cereulide的菌株。13株Cereulide产生菌在16SrRNA基因序列上互相一致,并且与基因文库中的炭疽芽胞杆菌Ames株、Sterne株和NC08234-02株相一致。但在adk基因(2种基因类型)上、核糖体模式EeoRI和PvuⅡ(3种模式)的获得上、酪氨酸分解、血红细胞溶解和卵磷脂水解(2种表型)上均有差异。从人类肠道中分离出的Cereulide产生菌株表现出2种核糖体模式,其中1种对于产Cereulide的蜡样芽胞杆菌是新发现的,并具有2种表型。为此,Apetroaie认为产Cereulide的蜡样芽胞杆菌具有基因和生化方面的多样性。
2.2 载体虽然蜡样芽胞杆菌在自然界的土壤、灰尘、污水和生熟食品中分布广泛,但所产生的Cereulide毒素还受诸多环境因素的影响。在食品中,Jääskeläinen MM等人[8]证明;同样条件下,食品淀粉含量越高,产生的Cereulide越多;食品中的L一亮氨酸和L-缬氨酸能使Cereulide的量增大10~20倍。这与实际中添加氨基酸的淀粉类婴幼儿即食食品易引起呕吐相符。
2.3 储存条件Jääskeläinen MM等人[9]还探讨了大气氧对Cereulide产生的影响,证明氧的存在对蜡样芽孢杆菌产毒是必须的,提示食品储藏时隔绝空气有利于防范Cereulide的产生。另外,Rajkovic A[10]对淀粉含量较高的马铃薯酱泥、penne pasta(1种面糊)和熟米饭在28℃时观察了蜡样芽孢杆菌菌株5964a和NS117的毒素Cereulide产生情况,证明影响Cereulide产生的条件是食品类型、温度、pH和放置是否暴露于空气等最易产毒的条件(pH6~7、温度30℃等)基本上与蜡样芽孢杆菌的繁殖条件一致。
3 分离与检测 3.1 化学检测方法化学检测主要是在Pitchayawasin S等人[11]的液相色谱/质谱(LC/MS)方法基础上的改进,MS对Cereulide特性描述是Cereulide确定的依据,Cereulide的重要确认离子质量是m/z1175(Na+载体)、m/z1192(K+载体)、m/z1154(H+载体)、m/z1171(NH4+载体)。由于至今没有商品化的Cereulide标准品,所以这种检测方法普遍使用与Cereulide结构相似的缬氨霉素作内标:样品处理时使用Sep-pak纯化柱进行样品制备;毒素分离采用反相高效液相色谱法;这种检测方法的检测限可达到每次进样10pg。
3.2 生物检测方法(1) 动物实验:这是种半定性的方法不仅不够确切,而且费用昂贵,所以动物检测方法只在毒素确认的初期被使用[12]。(2) 其他生物检测法:有细胞空泡应答检验[13]和最近出现的体外精子活力试验检测方法[14],精子活力试验方法的样品制备类同于LC-MS方法,检测结果只能达到半定量,并且一般实验室很难进行。
4 安全评价虽然有人早在20世纪已对蜡样芽孢杆菌及其毒素污染食品进行了危害评价[15],但由于受Cereulide检测的局限,所论证的主要是蜡样芽孢杆菌本身,而对灭菌的加工食品中存在的Cereulide危害报道较少。2002年,Agata MM等[16]首次发表了各类食品中蜡样芽孢杆菌产生呕吐毒素Cereulide的试验结果。通过对十几个食品样品接种能产生呕吐毒素的蜡样芽孢杆菌菌株NC7401,并在20,30和35℃分别孵育24h,最后利用细胞空泡应答检测,结果为:(1) 14个样品中的13个检出Cereulide,检出量为10~1280ng/g;(2) 在煮熟的米饭中,当其达到30~35℃时蜡样芽孢杆菌繁殖速度最快,达107~108cfu/g;(3) 淀粉类食品容易产生毒素,肉、蛋类食品和隔绝空气的液体牛奶和豆奶则检测的Cereulide量很低;(4) 蜡样芽孢杆菌的繁殖和毒素量的产生都受醋、蛋黄酱和catsup(一种调味剂)的抑制。研究结果提示,食品在某些放置条件下,有可能产生一般加工过程不能消除的Cereulide毒素。
Le H Duc[17]等报道了早餐谷物婴儿食品中有Cereulide的存在;Ghelardi E[18]在2起暴发性食物中毒样品中检出了Cereulide,提示高淀粉食品的Cereulide不安全性。
最近,Ranad S[19]等从随机采集的商品化婴儿食品中分离出由蜡样芽孢杆菌产生的Cereulide。当这些食品被植入105cfu/ml的蜡样芽孢杆菌属F4810/72,室温下21~23℃放置24h后,用LC-MS化学法检测(公认比体外精子活性法更准确),所产生的Cereulide达2~200g/100ml。结果表明,由谷物和营养补充剂组方的婴儿食品不仅适合于Cereulide的产生,而且被水稀释后产生的Cereulide量更高。提示,婴儿食品放置不当(主要是温度和湿度),广泛存在于环境中的蜡样芽孢杆菌能以其为载体,有产生Cereulide呕吐毒素的潜在危险。
综上所述,对于食物中毒,即使检测不出活菌,如果没有进行Cereulide的检测,也不能排除蜡样芽胞杆菌为致病源。既然相当稳定的Cereulide能存在于加工食品中,是某些即食食品的不安全因子,因此,进行对食品中Cereulide的监测和调查,以保证食品安全是必要的。Notermans S和Batt CA[15]曾评价美国市场上与蜡样芽胞杆菌污染关联的食品多数来自于中国,并且日常生活中婴儿食用即食食品后的呕吐现象时有发生,提示应进行这方面的研究,尤其是在国外研究的基础上,建立切实可行且能定量分析的检测方法应当是目前研究的重点。
| [1] | Janice Taylor MW, Sutherland DA, Aidoo EK, et al. Heat2stable toxin production by strains of bacillus cereus,bacillus firmus,bacil2 lus megaterium, bacillus simplex and bacillus licheniformis[J]. FEMS Microbiology Letters, 2005, 242 : 313–317. DOI:10.1016/j.femsle.2004.11.022 |
| [2] | Agata N, Ohta M, Masashi M, et al. A novel dodecadepsipeptide, cereulide,is an emetic toxin of Bacillus cereus[J]. FEMS Microbi2 ol Lett, 1995, 129 : 17–20. |
| [3] | Teplova VV, Mikkola R, Tonshin A A, et al. The higher toxicity of cereulide relative to valinomycin is due to its higher affinity for potassium at physiological plasma concentration[J]. Toxicology and Applied Pharmacology, 2006, 210 : 39–46. DOI:10.1016/j.taap.2005.06.012 |
| [4] | Mahler H, Pasi A, Kramer J, et al. Fulminant liver failure in associ2 ation with the emetic toxin of Bacillus cereus[J]. N Engl Med, 1997, 336 : 1142–1148. DOI:10.1056/NEJM199704173361604 |
| [5] | Shinagawa K, Ueno Y, Hu D, et al,Mouse lethal activity of a HEp22 vacuolation factor, cereulide, produced by bacilus cereus isolated from vomiting2type food poisoning[J].J Vet Med Sci, 1996,58:102721029. |
| [6] | Paananen A, Mikkola R, Sareneva T, et al. Inhibition of human natural killer cell activity by cereulide,an emetic toxin from bacil2 lus cereus[J]. Clin Exp Immunol, 2002, 129 : 420–428. DOI:10.1046/j.1365-2249.2002.01898.x |
| [7] | Apetroaie C, Andersson MA, Sprêer C, et al. Cereulide-producing strains of bacillus cereus show diversity[J]. Arch Microbiol, 2005, 184(3) : 141–151. DOI:10.1007/s00203-005-0032-1 |
| [8] | J??skel?i nen MM, H? ggblom MA, Andersson MA, et al. Potential of Bacillus cereus for producing an emetic toxin,cereulide,in bak2 ery products:quantitative analysis by chemical and biological meth2 ods[J]. Journal of Food Protection, 2003, 66 : 1047–1054. DOI:10.4315/0362-028X-66.6.1047 |
| [9] | J??s kelainen MM, H? ggblom MA, Andersson MA, et al. Atmo2 spheric oxygen and other conditions affecting the production of cereulide by bacillus cereus in food[J]. International Journal of Food Microbiology, 2004, 96 : 75–83. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2004.03.011 |
| [10] | Rajkovic A, Uyttendaele M, Deley W, et al. Dynamics of boar se2 men motility inhibition as a semi-quantitative measurement of Bacillus cereus emetic toxin (Cereulide)[J]. Journal of Microbio2 logical Methods, 2006, 65 : 525–534. DOI:10.1016/j.mimet.2005.09.018 |
| [11] | Pitchayawasin S, Isobe M, Masaki K, et al. Molecular diversit y of cereulide detected by means of nano2HPLC2ESI2Q2TOF2MS[J]. International Journal of Mass Spectrometry, 2004, 235 : 123–129. DOI:10.1016/j.ijms.2004.04.007 |
| [12] | J??skel?inen EL, Tepova V, Andersson MA, et al. In vit ro assay for human toxicity of cereulide, the emetic mitochondrial toxin produced by food poisoning Bacillus cereus[J]. Toxicology in vit2 ro, 2003, 17 : 737–744. |
| [13] | H? ggblom MM,Apetroaie C,Andersson MA, et al.Quantitative analysis of cereulide,the emetic toxin of.Bacillus cereus,produced under various conditions[J].Appl Environ Microbiol, 2002, 68: 2479-2483. |
| [14] | Andersson MA, J??skel?inen EL, Shaheen R, et al. Sperm bioassay for rapid detection of cereulide-producing bacillus cereus in food and related environments[J]. International Journal of Food Micro2 biology, 2004, 94 : 175–183. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2004.01.018 |
| [15] | Notermans S, Batt CA. A risk assessment approach for food2borne Bacillus cereus and its toxins[J]. Journal of Applied Microbiology Symposium Supplement, 1998, 84 : 51S–61S. DOI:10.1046/j.1365-2672.1998.0840s151S.x |
| [16] | Agata MN, Ohta K, Yokoyama. Production of bacillus cereus emetic toxin (cereulide) in various foods[J]. International Journal of Food Microbiology, 2002, 73 : 23–27. DOI:10.1016/S0168-1605(01)00692-4 |
| [17] | Le H Duc, Dong T C, Logan NA, et al. Cases of emesis associated with bacteria-1 contamination of an infant breakfast cereal prod2 uct[J]. International Journal of Food Microbiology, 2005, 102 : 245–251. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2004.11.022 |
| [18] | Ghelardi E, Celandroni F, Salvetti S, et al. Identiocation and char2 acterization of toxigenic Bacillus cereus isolates responsible for two food2poisoning outbreaks[J]. FEMS Microbiology Letters, 2002, 208 : 129–134. DOI:10.1111/fml.2002.208.issue-1 |
| [19] | Ranad S, Andersson MA, Apetroaie C, et al. Potential of selected infant food formulas for production of bacillus cereus emetic toxin, cereulide[J]. International Journal of Food Microbiology, 2006, 107 : 287–294. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2005.10.007 |
2007, Vol. 23
