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自然界的植物和动物种类繁多，人类在生存斗争的长期实践中，了解了不少植物和动物可供食用。然而也不是所有的动植物都可食用，有些对人体是有毒性的，误食或不经过适当加工食用有毒植物和动物后，会产生不同程度的中毒。但也不是含有毒物质的食物就不能吃。16世纪德国著名医生帕拉塞尔萨斯说：“只有剂量形成毒物。”对大多数和食品有关的毒物而言，有安全剂量也有中毒剂量，其作用的严重性可根据服用量、服用时间的长短（某些毒物有积累性）、患者的年龄和身体状况而不同。例如士豆中含有龙葵碱毒素，美国人每人每年平均吃士豆贝54kg，相当于摄入9.7kg龙葵碱，这个剂量足以杀死一匹马，但实际并未使人死亡，因为一次吃不了那么多。
随着科学技术的发展，人们对各种有毒食物及其毒素的认识越来越清楚。食物中的毒素品种较多，按来源可分为植物毒素和动物毒素。植物毒素依化学结构来说可以分为有毒的生物碱类、有毒的植物蛋白和氨基酸类、毒苷类、毒酚类等。动物毒素有河豚毒素、贝类毒素、鱼体组胶、蟾蜍虫毒素等。
生物碱是一类含氮的有机化合物，绝大多数存在于植物中，少数存在于动物中，有类似碱的性质，以有机酸盐、无机酸盐、游离状态、酯、苷等形式存在。大部分生物碱具有复杂的环状结构。
生物碱的种类很多，已发现的就有2000种以上，分布于100多个科的植物中，如罂粟科、茄科、豆科、夹竹桃科等植物中都含有生物碱。其生理作用差别很大，引起的中毒症状也不同。大部分生物碱为无色、苦味的结晶形固体，小部分有色或为液体。游离的生物碱一般不溶于水或难溶于水，易溶于醇、醚、氯仿等有机溶剂。生物碱的盐类极性较大，大多易溶于水及醇，不溶或难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂，其溶解性与游离生物碱恰好相反。烟草的茎、叶中含有十余种生物碱，其中主要成分为烟碱。烟碱为强毒性生物碱，皮肤和黏膜易吸收，也可由消化道、呼吸道吸收引起中毒。
在植物中，糖分子中环状半缩醒形式的是基和非糖类化合物分子中的是基脱水缩合形成具有环状缩醒结构的化合物称为苷。苷类一般味苦，可溶于水及醇中，极易被酸或共同存在于植物中的酶水解，水解最终产物为糖及苷元。苷元是苷中非糖部分，由于苷元化学结构类型不同，所生成苷的生理活性也不相同，据此可将苷分成多种类型：如黄自苷、皂苷、氧苷等。皂苷和氧苷常引起食物中毒。
氰苷在植物中分布较广，禾本科、豆科和一些果树的种子、幼枝、花、叶等部位均含有氰苷。氰苷是化学结构中有氰基的苷类，水解后生成氢氰酸（HCN），能对呼吸中枢有镇静作用，所以有镇咳作用，但摄入过量可引起中毒，因其对中枢神经先兴奋后拥制，而且氢氰酸能与细胞色素氧化酶结合，阻断细胞呼吸时氧化与还原的电子传递，使细胞代谢停止，导致呼吸麻痹致死。
含有皂苷的植物有豆科、五加科、蔷薇科、菊科、葫芦科和苋科。皂苷是一类比较复杂的苷类，为无定型粉末或结晶，由于其水溶液振摇时能产生大量泡沫，似肥皂，故名皂苷，又名皂素。皂苷对黏膜，尤其对鼻黏膜的剌激较大，内服量过大可伤害肠胃，引起呕吐，并可导致中毒。观赏植物夹竹桃的枝、叶、树皮和花中都含有夹竹桃苷，误食其叶片或在花期中的花下进食，受花粉、花瓣污染均可引起中毒。
蛋白质是生物体内最复杂也是最重要的物质之一。异体蛋白质注人人体组织可引起过敏反应，内服某些蛋白质也可产生各种毒性。由于蛋白质的相对分子质量大，在水中呈胶体溶液，加热处理可使其凝结而产生各种毒性。植物中的膜蛋白抑制剂、红细胞凝集素、直麻毒素、巴豆毒素、刺槐毒素等都属于有毒蛋白质。动物中钻鱼、鲤鱼等鱼类卵中含有的鱼卵毒素也属有毒蛋白。
酚及其衍生物类植物毒素主要包括简单酚类、鞣质、黄酮、异黄酮、香豆素等多种类型化合物，是植物中最常见的成分。如棉花的叶、茎、种子中所含有的棉籽酚，是一种细胞原浆毒，对心、肝、肾及神经、血管等均有毒性。
河豚毒素主要存在于河豚的卵巢、肝、肠、皮肤及卵中，无论淡水产还是海产的河豚大多有毒。河豚毒素能专一性地堵塞为产生神经冲动所必需的钠离子向神经或肌肉细胞的流动，使神经末梢和神经中枢发生麻痹，最后使呼吸中枢和血管神经中枢麻痹而死。
贝类毒素称为石房蛤毒素，是一种神经毒素，为低分子毒素中最毒的一种。这种毒素抑制位于脑中的呼吸和心血管调节中枢，常由于使人呼吸衰竭而引起死亡。
青皮红肉的鱼类肌肉中含有较多的血红蛋白，组氨酸含量较高，尤其是鱼体被分泌组氨酸脱羧酶的细菌污染，在适宜的温度下，血红蛋白分解的组氨酸经脱羧后产生有毒的组胺。如摄人带大量组胺的鱼肉就会发生过敏性中毒。中毒的机理是组胺使毛细血管扩张和支气管收缩。
植物天然有毒物质引起食物中毒的途径是，经过口服后经消化道黏膜吸收入人体内。一部分毒物可被胃酸、消化液及肠道菌破坏，完全不溶的毒物甚至可穿肠而过，随粪便排出。毒物从入口到开始吸收要有一段时间，因此有来得及的治疗时间。毒物在体内经肠进入静脉首先要通过肝脏，在肝细胞中经过转化，其产物一般毒性降低且水溶性大增。大多数毒物经肾排出，故保持尿液畅流是治疗的一个重点。