绣球菌中发现独特砷形态谱：α-甘油磷酸砷胆碱与β-甲基砷胆碱的首次鉴定及其食品安全意义

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：A unique arsenic profile with unusual arsenic compounds discovered in the edible mushroom Sparassis crispa

　　本刊编辑推荐：为阐明食用蘑菇绣球菌(Sparassis crispa)中复杂的砷形态分布及其潜在健康风险，研究人员通过高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICPMS)技术开展砷形态分析研究。结果首次在陆生生物中发现α-甘油磷酸砷胆碱(α-GPAC)作为主要砷物种，并鉴定新型天然砷化合物β-甲基砷胆碱(MeAC)。该研究揭示了绣球菌独特的砷代谢特征，为食用蘑菇砷安全性评估提供了重要科学依据。

　　

在真菌王国的神秘世界里，食用蘑菇不仅承载着美味与营养，还可能隐藏着不为人知的化学秘密。绣球菌(Sparassis crispa)作为一种广受欢迎的食用药用蘑菇，因其富含β-葡聚糖而备受推崇，然而科学家们发现这种蘑菇在砷积累方面展现出非凡的多样性。与大多数蘑菇通常以单一砷物种为主要成分不同，绣球菌呈现出异常复杂的砷形态谱，这给食品安全评估带来了新的挑战。

砷的毒性高度依赖于其化学形态，无机砷(包括亚砷酸盐iAs(III)和砷酸盐iAs(V))具有剧毒，而有机砷化合物的毒性则千差万别。先前的研究虽然确认绣球菌含有多种砷化合物，但始终未能完全解析其完整的砷形态特征，特别是主要砷成分的身份成谜。这一知识空白促使奥地利格拉茨大学和捷克科学院的研究团队开展了深入探索。

研究人员收集了来自奥地利和捷克四个不同产地的绣球菌子实体样本，采用先进的分析化学方法系统研究了其中的砷形态。通过微波辅助消解结合电感耦合等离子体质谱(ICPMS)测定总砷含量，发现不同样本的砷浓度存在显著差异，从0.45 mg/kg到7.2 mg/kg干重不等，其中来自捷克砷污染地区的样本显示出最高的砷积累能力。

关键技术方法包括：采用阴离子交换色谱和阳离子交换色谱与ICPMS联用进行砷形态分离分析；利用高分辨质谱(LC-ESI-HRMS)进行化合物鉴定；通过化学合成制备α-GPAC和MeAC标准品进行验证；优化色谱条件实现异构体分离。

阴离子交换色谱分析

通过阴离子交换色谱分析发现，绣球菌水提物中不存在显著含量的阴离子型砷物种，如二甲次胂酸(DMA)、甲胂酸(MA)或砷酸盐(iAs(V))。这一结果表明绣球菌中的砷主要以中性或阳离子形态存在，为后续的阳离子交换分析提供了方向。

阳离子交换色谱分析

阳离子交换色谱揭示了绣球菌复杂的砷形态谱，至少检测到9种不同的砷化合物。通过标准品比对，研究人员成功鉴定出砷胆碱(AC)、三甲基(2-羧乙基)砷(AB2)、砷甜菜碱酰胺(ABA)、三甲基砷氧化物(TMAO)和四甲基砷离子(TETRA)。令人惊讶的是，常见的砷甜菜碱(AB)在所有这些样本中均未被检测到，这与大多数蘑菇的砷积累模式形成鲜明对比。

α-甘油磷酸砷胆碱的鉴定

研究中最显著的发现是首次在陆生生物中鉴定出α-甘油磷酸砷胆碱(α-GPAC)作为主要砷物种，占总砷的10-23%。此前，α-GPAC仅在海洋生物中被发现作为次要砷成分存在。研究人员通过自主合成α-GPAC标准品，采用标准品添加法确认了其在绣球菌中的存在。进一步研究发现，α-GPAC在碱性条件下会分解产生三甲基乙烯基砷离子(TMVA)，这一发现对理解该化合物在加工过程中的稳定性具有重要意义。

β-甲基砷胆碱的发现

研究团队还鉴定了一种全新的天然砷化合物——β-甲基砷胆碱(MeAC)，它作为三甲基(3-羟丙基)砷(AC2)的结构异构体，之前可能被误认为是AC2。通过降低色谱柱温度至20°C，研究人员成功实现了MeAC与AC2的分离，证实了MeAC在绣球菌中的普遍存在。这一发现对重新评估以往报道中AC2的鉴定结果提出了挑战。

砷形态分布特征

四个绣球菌样本显示出高度一致的砷形态分布模式，AB2(30-35%)和AC(14-24%)为主要砷物种，其次是α-GPAC(10-23%)和未知化合物uk1(5-12%)。TMAO、ABA、MeAC和TETRA则以较低比例存在。这种稳定的分布模式表明绣球菌具有独特的砷代谢途径，与其系统发育地位可能密切相关。

讨论与结论

该研究首次全面揭示了绣球菌中复杂的砷形态谱，发现了α-GPAC作为主要砷物种在陆生生物中的首例报道，并鉴定出新型天然砷化合物MeAC。绣球菌中完全缺失AB而富含AC及其衍生物的现象，提示该物种可能拥有独特的砷胆碱代谢途径。研究还发现α-GPAC在碱性条件下不稳定，会分解产生TMVA，这一发现对评估绣球菌在烹饪加工过程中的砷形态变化具有重要指导意义。

绣球菌中丰富的砷形态多样性为研究真菌的砷代谢进化提供了宝贵模型。未来研究应拓展至其他绣球菌属物种及相关真菌类群，以确定这种复杂砷形态分布模式是否为该类群特有。同时，绝对定量分析砷胆碱衍生物的含量，将有助于阐明绣球菌中砷/氮替代代谢的具体机制。

这项发表于《Analytical and Bioanalytical Chemistry》的研究不仅为食用蘑菇的砷安全性评估提供了重要科学依据，也为天然有机砷化合物的发现和鉴定建立了新的方法学标准。随着人们对功能性食品需求的不断增加，对绣球菌等药用蘑菇中微量元素形态的深入理解，将有助于制定更为科学的食品安全标准，保障消费者健康。