3-硝基丙酸（3-Nitropropionic acid）是曲霉屬和青霉菌的少數菌種產生的有毒代謝產物，在某些維管植物中也有3-硝基丙酸存在。變質甘蔗食物中的3-硝基丙酸中毒流行于中國13個省，病人主要表現為中樞神經系統損害，重者l~3日內死亡，有的病人底節神經系統嚴重損害而造成終身殘疾。
生成
自然條件下，它是由甘蔗節菱孢、蔗生節菱孢、米曲霉等真菌產生的一種毒素，某些高等植物也能合成3-NPA。日常生活中，它主要來自霉變的甘蔗。如甘蔗發紅，切開斷面上有紅色絲狀物，那就是霉變的一種表現，而霉變的甘蔗會產生一種叫‘節菱孢菌’的霉菌，這種菌會分泌3-硝基丙酸，這是種有毒物質。”
性狀
3-硝基丙酸為白色結晶化合物，溶于水、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醚和熱的三氯甲烷，不溶于石油醚和苯。
測定
國外測定3-硝基丙酸的方法有薄層色譜法、高效液相色譜法、氣相色譜法等。中國建立了測定3-硝基丙酸的薄層色譜法。
適用范圍
本方法適用于甘蔗中3-硝基丙酸的測定。
原理
樣品中的3-硝基丙酸經提取，凈化及濃縮，點樣液于硅膠薄層板上，展開后噴以3-甲基2-苯并噻唑啉水合鹽酸鹽（MBTH）顯色劑，在長波紫外光燈下顯示黃色熒光點，利用目視定量或薄層掃描儀測定其含量。
試劑
以下試劑均為分析純。
（二）無水硫酸鈉、2％碳酸氫鈉、85％磷酸，6mol/L鹽酸。
（三）硅膠G。
（四）顯色劑：0.5％MBTH水溶液，置于4℃冰箱保存，每3d重新配制；
（五）展開劑：苯：冰乙酸（9+1，V/V）；確證用展開劑為石油醚：冰乙酸（9+1，V/V）。
（六）3-硝基丙酸標準溶液：精確稱取3-硝基丙酸標準品，用乙酸乙制成儲備液，再將此液用乙酸乙酯稀釋成使用液，此標準溶液含3-硝基丙酸20μg/mL，置4℃保存。
儀器
（一）島津計算機科學910雙波長掃描儀及C-EIB微處理機。
（二）減壓病吹氣濃縮裝置。
（三）層析槽：內徑25cm，寬6cm，高4cm。
（四）噴霧裝置：日本島津公司產。
操作步驟
（一）提取和凈化
1.甘蔗樣品：取經去皮后切碎擠壓得到的甘蔗汁10mL，置于100mL分液漏斗中，用6mol/L鹽酸調節pH至2~3，用乙酸乙酯等體積提取三次，合并乙酸乙酯層于另一100mL分液漏斗中，用2％碳酸氫鈉溶液30mL和10mL分別提取，振搖2min，靜置分層，將水相置于另一100mL分液漏斗中，棄去乙酸乙酯層。用三氯甲烷20mL提取碳酸氫鈉層，棄去三氯甲層，用6mol/L鹽酸調節pH至2～3，用乙酸乙酯40mL、30mL、20mL分別提取，將乙酸乙酯吸出于150mL梨形瓶中，濃縮至干，用少量乙酸乙酯洗瓶壁數次，分別在40～45℃水浴中減壓病濃縮至干，加1mL乙酸乙酯定容，待測定。
2.甘蔗樣品：將市售經冰凍的樣品去皮后切碎，取20g置具塞200mL錐形瓶中，加無水硫酸鈉20g，混勻，加乙酸乙酯60mL，85％磷酸0.12mL，浸泡30min后，振蕩30min，且粗濾紙過濾，取濾液30mL于100mL分液漏斗中。以下按（一）1“用2％碳酸氫鈉溶液”方法操作。
（二）薄層色譜測定
1.?制板：取硅膠G3g，加水10mL，攪成勻漿，涂布于三塊5cm×20cm玻璃板上，薄層厚度為0.3mm，干燥后于110℃烘烤3h后，置干燥器中備用。
2.?點板：以薄層板的短邊為底邊，距底邊3cm的基線上用微量注射器滴加10μL標準液（20μg/mL）一個點，10μL樣液兩個點，在其中一個10μL樣液點上再滴加10μL標準液（20μg/mL）。
3.?展開：上行展開16cm，展開劑為苯：冰乙酸（9+1，V/V）。
4.?顯色：展開后的薄層板經揮干后，噴以顯色劑至剛剛潮濕，置145~150℃烤箱中烘烤15min，冷卻后，在波長365nm紫外光燈下目視定量或用薄層掃描儀定量。3-硝基丙酸的Rf值約為0.39。
5.?掃描條件：島津CS-910雙波長薄層掃描儀，用燈作光源，在380nm激發波長，500nm發射波長條件下，測量標準與樣液斑點的熒光。
6.?目測條件：在波長365nm紫外光燈下觀察，結果判定如下：
（1）標準點應出現黃色熒光；
（2）如樣液點在標準點相應處未出現黃色熒光，則樣品中3-硝基丙酸的含量在測定方法靈敏度以下。如在相應位置上有黃色熒光點，而另一點中樣液點與標準點重疊，則為陽性。根據樣液點的熒光強度估計減少滴加微升數，或稀釋后滴加不同微升數，直至樣液點與標準點的熒光強度一致為止。
7.?確證試驗：用石油醚：冰乙酸（9+1，V/V）展開至16cm，揮干后顯色，再測定，Rf值約為0.23。
（三）計算：
式中：M——樣品中3-硝基丙酸的量，μg/g或μg/mL；
0.2——3-硝基丙酸的最低檢出量，μg；
V1——加入乙酸乙酯的體積，mL；
V2——出現最低檢出量時滴加樣液的體積，mL；
D——樣液的總稀釋倍數。
W——甘蔗取樣質量，g；或甘蔗汁取樣質量，mL。
本方法的靈敏度為2mg/kg。
毒性
原因
中毒的原因主要是食用了因儲存不當而霉變的甘蔗引起，中毒多發生于中國北方各省的每年冬春季節（2～4月份）。
毒理
（1）毒代動力學：動物實驗表明，3-NPA經胃腸道吸收較快，灌胃后其血液濃度達峰時間約為12min，進入血液后很快向各組織分布，能迅速通過血腦屏障，給藥后5min即可在腦部不同區域檢出3-NPA。腎臟為其主要排泄途徑，3d內從尿、糞中排出總灌胃量的22.3%，其余以代謝產物均勻分布于各組織中。
（2）毒性：3-NPA小鼠靜脈注射的LD50為50mg/kg，經口灌胃雄性小鼠的LD50約為100mg/kg，雌性約為68.1mg/kg。人中毒劑量約為12.5mg/kg。據報道，引起中毒的甘蔗樣品中3-NPA的含量為1?700～2?083mg/kg。
（3）發病機制：3-NPA的中毒機制尚不清楚。研究發現其對生物體內一些重要的酶系統如琥珀酸脫氫酶、過氧化氫酶、谷氨酸脫羧酶、單胺氧化酶等均有不同程度的抑制作用，進而阻礙了三羧酸循環的進行，最終導致組織器官的損害。
（4）病理：神經病理檢查可見主要損傷部位是腦的尾-殼核，海馬、丘腦、大腦皮質和小腦皮質也可受累。電鏡檢查可見神經原胞漿疏松，線粒體腫脹和核染色質積聚，最后胞漿和核均發生固縮。軸索膜與髓鞘間水腫，軸索內線粒體腫脹，髓鞘變薄或斷裂。星形膠質細胞水腫，血管內皮細胞線粒體腫脹，核固縮，血管周圍有腫脹的突起。
臨床表現?根據患者有進食變質甘蔗史，出現惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等胃腸道以及昏迷、抽搐、腦局灶性損害等中樞神經系統障礙，及從可疑變質甘蔗樣品中分離出節菱孢霉菌或檢測出3-硝基丙酸，診斷一般可以確定。根據臨床表現可分為輕、中、重三級。
1．輕度中毒 起病急，一般在食入霉變甘蔗2～3h出現頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、腹痛、視物不清等癥狀，較快恢復正常。
2．中度中毒 除輕度中毒的癥狀外，出現嗜睡、精神委靡及腦局灶性損害，如眼球向上凝視或偏側凝視，垂直性或水平性眼球震顫，運動性失語，錐體系或錐體外系神經損害。
3．重度中毒 在中度中毒癥狀的基礎上，迅速發展為昏迷、抽搐等腦水腫表現。
4．遲發性錐體外系神經損害 嚴重中毒后2周至2個月出現扭轉痙攣、手足徐動癥等錐體外系損害，腦CT顯示雙側豆狀核區對稱性軟化病灶。
實驗室檢查
1．腦脊液 細胞數與生化檢查正常。
2．薄層色譜法或氣相色譜法 測定甘蔗樣品中的3-硝基丙酸。
影像學檢查
1．顱腦CT 中毒急性期有腦水腫改變。出現遲發性肌張力不全的患者，其顱腦CT顯示雙側豆狀核密度對稱性減低，且殼核損害常重于蒼白球；亦可見彌漫性腦萎縮。
治療
本病尚無特效解毒藥物，主要為對癥、支持治療。急性期要積極控制腦水腫，改善腦血液循環，維持水、電解質和酸堿平衡以及防治繼發感染等治療。遲發性肌張力不全無有效治療措施，以支持療法為主，常致終身殘疾。
預后
輕癥患者預后較好。重癥患者經救治后可留有全身性痙攣性癱瘓、去大腦皮質綜合征、遲發性錐體外系神經損害等后遺癥，昏迷持續時間越長，后遺癥越明顯。
神經細胞保護作用
3-硝基丙酸可以抑制氧化磷酸化過程，損害細胞的能量代謝從而引起細胞的損傷。但是小劑量的3-硝基丙酸卻可以通過輕度抑制細胞的氧化磷酸化過程。激發細胞內源性保護因子保護神經元，增加神經元對缺血缺氧的耐受性，但它對多巴胺能神經元是否也有類似的作用尚不十分清楚。
參考資料 >
疾病庫：霉變甘蔗中毒（3-硝基丙酸中毒）.medicaldb.haoyisheng.com.2012-07-10
中國虎網：3-硝基丙酸檢測，2011年12月2 日.www.tignet.cn.2012-07-10