河豚毒素的化學(xué)研究始于1909年，1964年以后由Woodward測定了TTX的結(jié)構(gòu)，1972年Kishi等采用化學(xué)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(jié)構(gòu)。含有1個碳環(huán)，1個胍基，6個羥基，在C-5和C-10位有一個半醛糖內(nèi)酯連接著分開的環(huán)。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(nèi)酯型TTX動態(tài)平衡的三種結(jié)構(gòu)。TTX理化性質(zhì)比較穩(wěn)定，在中性和酸性條件下對熱穩(wěn)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(jié)晶2-氨基-6-羥甲基-8-羥基-喹唑啉，這也是TTX化學(xué)檢測法的理論基礎(chǔ)。

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(nèi)因說和外因說兩種。Matsumura等用授精法從河豚魚卵母細(xì)胞發(fā)育的胚胎中發(fā)現(xiàn)河豚毒素的毒性隨胚胎發(fā)育不斷增高，提出TTX是河豚魚胚胎的產(chǎn)物，但沒有更多證據(jù)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等通過用不同的豚魚肝臟切片進(jìn)行試驗。肝臟切片在河豚毒素濃度為25μg/mL的培養(yǎng)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(nèi)找到可分泌毒素的腺體和導(dǎo)管，但已從海洋細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)物中檢測得到河豚毒素及其類似物。認(rèn)為河豚毒素來源于攝食。研究人員認(rèn)為食物鏈?zhǔn)呛与喽舅氐闹饕e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(xì)菌，并證明某些腸道細(xì)菌確實能產(chǎn)河豚毒素，推斷海洋中河豚毒素的最初生產(chǎn)者是這些海洋細(xì)菌。此外，通過浮游動物經(jīng)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(yǎng)含河豚毒素的飼料而中毒的事實得到證明。