[科普中国]-3-硝基丙酸

3-硝基丙酸1为白色结晶化合物，溶于水、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醚和热的三氯甲烷，不溶于石油醚和苯。主要存在于发红的甘蔗中，有毒，人误食后严重者可致死。3-硝基丙酸（β-Nitropropionic acid）是曲霉属和青霉属的少数菌种产生的有毒代谢产物，在某些高等植物中也有存在。

3-硝基丙酸的概述3-硝基丙酸（β-Nitropropionic acid）是曲霉属和青霉属的少数菌种产生的有毒代谢产物，在某些高等植物中也有3-硝基丙酸存在。我国从变质甘蔗中分离到的甘蔗节菱孢、蔗生节菱孢霉菌等菌种具有产生3-硝基丙酸的能力。3-硝基丙酸是流行于我国河北、河南、山东、山西、新疆、青海、宁夏、辽宁等13个省的变质甘蔗中毒的病因，该中毒症的主要表现为中枢神经系统受损。急性期的症状有呕吐、眩晕、阵发性抽搐、眼球偏侧凝视、昏迷，甚至死亡，后遗症主要为锥体外系的损害，主要症状有屈曲、扭转、痉挛，肢体强直，静止时张力减低等2。

3-硝基丙酸的测定目前国外测定3-硝基丙酸的方法有薄层色谱法、高效液相色谱法、气相色谱法等。我国建立了测定3-硝基丙酸的薄层色谱法。

适用范围本方法适用于甘蔗中3-硝基丙酸的测定。

原理样品中的3-硝基丙酸经提取，净化及浓缩，点样液于硅胶薄层板上，展开后喷以3-甲基-2-苯并噻唑啉酮水合盐酸盐（MBTH）显色剂，在长波紫外光灯下显示黄色荧光点，利用目视定量或薄层扫描仪测定其含量。

试剂以下试剂均为分析纯。

（一）乙酸乙酯、三氯甲烷、苯、冰乙酸。

（二）无水硫酸钠、2%碳酸氢钠、85%磷酸，6mol/L盐酸。

（三）硅胶G。

（四）显色剂：0.5%MBTH水溶液，置于4℃冰箱保存，每3d重新配制；

（五）展开剂：苯：冰乙酸（9+1，V/V）；确证用展开剂为石油醚：冰乙酸（9+1，V/V）。

（六）3-硝基丙酸标准溶液：精确称取3-硝基丙酸标准品，用乙酸乙酯制成储备液，再将此液用乙酸乙酯稀释成使用液，此标准溶液含3-硝基丙酸20μg/mL，置4℃保存。

仪器（一）岛津CS-910双波长扫描仪及C-EIB微处理机。

（二）减压吹气浓缩装置。

（三）层析槽：内径25cm，宽6cm，高4cm。

（四）喷雾装置：日本岛津公司产。

操作步骤（一）提取和净化

1. 甘蔗样品：取经去皮后切碎挤压得到的甘蔗汁10mL，置于100mL分液漏斗中，用6mol/L盐酸调节pH至2~3，用乙酸乙酯等体积提取三次，合并乙酸乙酯层于另一100mL分液漏斗中，用2%碳酸氢钠溶液30mL和10mL分别提取，振摇2min，静置分层，将水相置于另一100mL分液漏斗中，弃去乙酸乙酯层。用三氯甲烷20mL提取碳酸氢钠层，弃去三氯甲烷层，用6mol/L盐酸调节pH至2～3，用乙酸乙酯40mL、30mL、20mL分别提取，将乙酸乙酯吸出于150mL梨形瓶中，浓缩至干，用少量乙酸乙酯洗瓶壁数次，分别在40～45℃水浴中减压浓缩至干，加1mL乙酸乙酯定容，待测定。

2.甘蔗样品：将市售经冰冻的样品去皮后切碎，取20g置具塞200mL锥形瓶中，加无水硫酸钠20g，混匀，加乙酸乙酯60mL，85%磷酸0.12mL，浸泡30min后，振荡30min，且粗滤纸过滤，取滤液30mL于100mL分液漏斗中。以下按五（一）1“用2%碳酸氢钠溶液”方法操作。

（二）薄层色谱测定

1. 制板：取硅胶G3g，加水10mL，搅成匀浆，涂布于三块5cm×20cm玻璃板上，薄层厚度为0.3mm，干燥后于110℃烘烤3h后，置干燥器中备用。

2. 点板：以薄层板的短边为底边，距底边3cm的基线上用微量注射器滴加10μL标准液（20μg/mL）一个点，10μL样液两个点，在其中一个10μL样液点上再滴加10μL标准液（20μg/mL）。

3. 展开：上行展开16cm，展开剂为苯：冰乙酸（9+1，V/V）。

4. 显色：展开后的薄层板经挥干后，喷以显色剂至刚刚潮湿，置145~150℃烤箱中烘烤15min，冷却后，在波长365nm紫外光灯下目视定量或用薄层扫描仪定量。3-硝基丙酸的Rf值约为0.39。

5. 扫描条件：岛津CS-910双波长薄层扫描仪，用氙灯作光源，在380nm激发波长，500nm发射波长条件下，测量标准与样液斑点的荧光。

6. 目测条件：在波长365nm紫外光灯下观察，结果判定如下：

（1）标准点应出现黄色荧光；

（2）如样液点在标准点相应处未出现黄色荧光，则样品中3-硝基丙酸的含量在测定方法灵敏度以下。如在相应位置上有黄色荧光点，而另一点中样液点与标准点重叠，则为阳性。根据样液点的荧光强度估计减少滴加微升数，或稀释后滴加不同微升数，直至样液点与标准点的荧光强度一致为止。

7. 确证试验：用石油醚：冰乙酸（9+1，V/V）展开至16cm，挥干后显色，再测定，Rf值约为0.23。

计算：式中：M——样品中3-硝基丙酸的量，μg/g或μg/mL；

0.2——3-硝基丙酸的最低检出量，μg；

V1——加入乙酸乙酯的体积，mL；

V2——出现最低检出量时滴加样液的体积，mL；

D——样液的总稀释倍数。

W——甘蔗取样质量，g；或甘蔗汁取样质量，mL。

本方法的灵敏度为2mg/kg3。

3-硝基丙酸中毒病因3-硝基丙酸（3-nitropropionic acid， 3-NPA）是一种无色的针状晶体，?分子量119，熔点66.7～67.5℃，溶于水和极性有机溶剂。自然条件下，它是由甘蔗节菱孢、蔗生节菱孢、米曲霉等真菌产生的一种毒素，某些高等植物也能合成3-NPA。?导致中毒的原因主要是食用了因储存不当而霉变的甘蔗引起，中毒多发生于我国北方各省的每年冬春季节（2～4月份）。

毒理（1）毒代动力学：动物实验表明，3-NPA经胃肠道吸收较快，灌胃后其血液浓度达峰时间约为12min，进入血液后很快向各组织分布，能迅速通过血脑屏障，给药后5min即可在脑部不同区域检出3-NPA。肾脏为其主要排泄途径，3d内从尿、粪中排出总灌胃量的22.3%，其余以代谢产物均匀分布于各组织中。

（2）毒性：3-NPA小鼠静脉注射的LD50为50mg/kg，经口灌胃雄性小鼠的LD50约为100mg/kg，雌性约为68.1mg/kg。人中毒剂量约为12.5mg/kg。据报道，引起中毒的甘蔗样品中3-NPA的含量为1 700～2 083mg/kg。

（3）发病机制：3-NPA的中毒机制尚不清楚。研究发现其对生物体内一些重要的酶系统如琥珀酸脱氢酶、过氧化氢酶、谷氨酸脱羧酶、单胺氧化酶等均有不同程度的抑制作用，进而阻碍了三羧酸循环的进行，最终导致组织器官的损害。

病理神经病理检查可见主要损伤部位是脑的尾-壳核，海马体、丘脑、大脑皮质和小脑皮质也可受累。电镜检查可见神经原胞浆疏松，线粒体肿胀和核染色质积聚，最后胞浆和核均发生固缩。轴索膜与髓鞘间水肿，轴索内线粒体肿胀，髓鞘变薄或断裂。星形胶质细胞水肿，血管内皮细胞线粒体肿胀，核固缩，血管周围有肿胀的突起。

诊断要点 诊断要点概述

根据患者有进食变质甘蔗史，出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等胃肠道以及昏迷、抽搐、脑局灶性损害等中枢神经系统障碍，及从可疑变质甘蔗样品中分离出节菱孢霉菌或检测出3-硝基丙酸，诊断一般可以确定。根据临床表现可分为轻、中、重三级。

1．轻度中毒 起病急，一般在食入霉变甘蔗2～3h出现头痛、头晕、恶心、呕吐、腹痛、视物不清等症状，较快恢复正常。

2．中度中毒 除轻度中毒的症状外，出现嗜睡、精神委靡及脑局灶性损害，如眼球向上凝视或偏侧凝视，垂直性或水平性眼球震颤，运动性失语，锥体系或锥体外系神经损害。

3．重度中毒 在中度中毒症状的基础上，迅速发展为昏迷、抽搐等脑水肿表现。

4．迟发性锥体外系神经损害 严重中毒后2周至2个月出现扭转痉挛、手足徐动等锥体外系损害，脑CT显示双侧豆状核区对称性软化病灶。

本病需要与病毒性脑炎、其他锥体外系统疾病鉴别。

实验室检查1．脑脊液 细胞数与生化检查正常。

2．薄层色谱法或气相色谱法 测定甘蔗样品中的3-硝基丙酸。

影像学检查1．颅脑CT 中毒急性期有脑水肿改变。出现迟发性肌张力不全的患者，其颅脑CT显示双侧豆状核密度对称性减低，且壳核损害常重于苍白球；亦可见弥漫性脑萎缩。

治疗概述本病尚无特效解毒药物，主要为对症、支持治疗。急性期要积极控制脑水肿，改善脑血液循环，维持水、电解质和酸碱平衡以及防治继发感染等治疗。迟发性肌张力不全无有效治疗措施，以支持疗法为主，常致终身残疾。

预后轻症患者预后较好。重症患者经救治后可留有全身性痉挛性瘫痪、去大脑皮质综合征、迟发性锥体外系神经损害等后遗症，昏迷持续时间越长，后遗症越明显4。

本词条内容贡献者为:

梁志宏 - 副教授 - 中国农业大学