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河豚的魚肉鮮嫩味美，帶有肉刺的魚皮，膠質濃厚，食之黏口，味覺美感遠勝于魚翅、海參，因此被譽為“長江三鮮”之首。但河豚大都含有河豚毒素(tetrodotoxin，TTX)，毒素集中于卵巢、肝臟、腎臟、血液、眼睛、魚鰓及皮膚中。河豚毒素比較穩定，用鹽腌、日曬、一般加熱燒煮等方法都不易消除。1990年我國出臺的《水產品衛生管理辦法》明文規定：河豚魚有劇毒，不得流入市場。河豚毒素是一種弱堿性動物生物堿，為非蛋白質神經毒素。
河豚毒素的化學研究始于1909年，1964年以后由Woodward測定了TTX的結構，1972年Kishi等采用化學方法成功合成了河豚毒素。河豚毒素分子式為C11H17N3O8，分子量為319.27。分子主要由3個氮原子組成，它們與氫氧原子形成特殊的結構。含有1個碳環，1個胍基，6個羥基，在C-5和C-10位有一個半醛糖內酯連接著分開的環。有專家將其稱為“自然界最奇特的分子之一”，也是世界上最致命的毒藥之一。1g河豚毒素的毒性是1g氰化物的1萬倍。TTX粗制品為棕黃色粉末，純品為無色晶體，呈針狀或菱形，無臭，無味，易吸濕潮解，不溶于無水乙醇、乙醚、苯等有機溶劑，微溶于水，極易溶于稀酸水溶液。TTX在溶液中存在TTX、半縮醛型TTX、內酯型TTX動態平衡的三種結構。TTX理化性質比較穩定，在中性和酸性條件下對熱穩定，240℃開始碳化，但300℃以上也不分解。在堿水溶液中易分解，在5%氫氧化鉀溶液中于80℃～100℃可分解成黃色結晶2-氨基-6-羥甲基-8-羥基-喹唑啉，這也是TTX化學檢測法的理論基礎。
河豚毒素可從多種動物中檢測得到，并非河豚所特有的。那究竟河豚毒素從何而來?目前主要有內因說和外因說兩種。Matsumura[4]等用授精法從河豚魚卵母細胞發育的胚胎中發現河豚毒素的毒性隨胚胎發育不斷增高，提出TTX是河豚魚胚胎的產物，但沒有更多證據證實這種說法。外因說即所謂的食物鏈假說和微生物起源假說。YujiNagashima[5]等通過用不同的豚魚肝臟切片進行試驗。肝臟切片在河豚毒素濃度為25μg/mL的培養基中孵育，檢測河豚毒素的積累表明了在河豚魚和豚魚肝臟間河豚毒素的累積是不同的，它們的不同并不在于河豚毒素的分泌能力，而在于它的吸收能力。河豚毒素的體外積累實驗支持了外因說這一觀點。雖然河豚毒素的起源問題一直存在爭議，目前為止研究人員并沒有在河豚魚體內找到可分泌毒素的腺體和導管，但已從海洋細菌的發酵產物中檢測得到河豚毒素及其類似物。認為河豚毒素來源于攝食。研究人員認為食物鏈是河豚毒素的主要積累途徑。為了證明它的起源，研究了幾種耐河豚毒素的生物體，從中分離出幾種腸道細菌，并證明某些腸道細菌確實能產河豚毒素，推斷海洋中河豚毒素的最初生產者是這些海洋細菌。此外，通過浮游動物經食物鏈傳遞、或寄生(共生)等途徑來積累河豚毒素的實驗，證實了遵循食物鏈中越高級的生物有著越高濃度的河豚毒素的原則。這個假說也通過用非毒性河豚魚由于喂養含河豚毒素的飼料而中毒的事實得到證明。
1982年，美國植物學家韋德-戴維斯發現，海地巫毒教中的回魂大師在藥物中使用含有從河豚提取的毒素粉末，整個過程里中毒者大腦能完全保持清醒，如果能挺過24h，他們就會很快恢復正常，且不會出現并發癥。使人們相信他們有使人“死而后生”的能力，即所謂的“還魂術”。其實，這是由于河豚毒素的特殊結構使其像塞子一樣，凝固在神經軸突的鈉離子通道的入口處，阻礙鈉離子透過細胞膜傳導神經的沖動，從而關閉神經系統。由于河豚毒素不能越過大腦中血液細胞的屏障，因此受害者就會處于大腦清醒的無助狀態之中。幾小時或幾天過后，當河豚毒素最終開放鈉離子通道時大多數受害者已經死亡。TTX是典型的鈉離子通道阻斷劑，它能選擇性與肌肉、神經細胞的細胞膜表面的鈉離子通道受體結合，阻斷電壓依賴性鈉離子通道，從而阻滯動物電位，抑制神經肌肉間興奮的傳導，導致與之相關的生理機能的障礙，主要造成肌肉和神經的麻痹。構效關系表明，TTX的活性基團是1，2，3位的胍氨基和附近的C-4，C-9，C-10位的羥基，胍基在生理pH值下發生質子化，形成正電活性區域與鈉離子通道受體蛋白的負電性羰基相互作用，從而阻礙離子進入通道。河豚毒素能夠麻痹人的肌肉和神經，而對河豚魚自身沒有影響。日本專家認為，這是因為河豚肌肉細胞的結構和人的不同，研究人員對河豚肌肉表面收容體的遺傳基因進行分析，發現其中氨基酸的種類和人類的不同，河豚的這些氨基酸不與河豚毒素結合。除此以外，研究人員還發現河豚血液中有可以中和河豚毒素的蛋白質。
TTX的提取方法主要有乙酸提取或改良乙酸提取、樹脂提取和甲醇提取等。目前，我國TTX提取常用的方法是從河豚魚體不同部位提取純化TTX，一般工藝流程為[1]：河豚魚→水，乙酸等浸提→除蛋白質、脂類→離子交換等方法分離→脫色→活性炭吸附、聚丙烯酰胺層析等方法純化→濃縮、精制→結晶，此法TTX的提純難達到試劑級的高精水平。由于很多文獻報道TTX多克隆抗體能夠與TTX特異性結合，中和其毒性，因此可以考慮將TTX多克隆抗偶聯于載體制成免疫親和層析介質，再對TTX進行純化，簡化其提取工藝，提高TTX產率。由于大量捕殺河豚魚受到資源和時空的限制，破壞了河豚魚資源，甚至導致生態平衡的破壞，所以人們不得不另辟蹊徑。根據河豚毒素的微生物起源，分離出產河豚毒素的微生物類群，通過微生物發酵來產生河豚毒素。產TTX的微生物類群有弧菌屬(Vibrio)的溶藻弧菌(Vibrioalginolyticus)和鰻弧菌(Vibrioanguillarum)，假單胞菌屬(Pseudomonas)，希瓦氏菌屬的腐敗希瓦菌芽孢桿菌屬(Bacillus)，鏈霉菌屬(Streptomyces)，其中產毒力較高的主要是溶藻弧菌和河豚毒素互生單胞菌(Alteromonastetrodonis)[8]。但微生物產河豚毒素產量非常低，僅為ng級。由于其產生機制尚不清楚，提高其產量及其純化方法也是一個難題。
[1] 郭慧清, 劉渝洲, 王紅雨, 等 . 聯合采用吸附樹脂與離子交換樹脂提取河豚毒素 [J]. 廣州師院學報: 自然科學版, 1997 , 2:60- 63