植物油中黄曲霉毒素污染的管控措施
2022-07-25王进胜于阿立孙双艳胡子聪
王进胜,于阿立,孙双艳,胡子聪
(中粮东海粮油工业(张家港) 有限公司,江苏 张家港 215634)
黄曲霉毒素(Aflatoxin,AF) 是一种真菌毒素,主要是由黄曲霉和寄生曲霉等真菌产生的一类次生代谢物,是迄今为止发现的生物毒性最强的一类毒素,主要存在于霉变的花生、玉米等油料作物中。黄曲霉毒素污染普遍存在,其主要原因在于采收的原料未经充分干燥,在适宜的适度和温度条件下,被黄曲霉等产毒真菌侵染。目前,已鉴定的常见黄曲霉毒素种类包括AFB1,AFB2,AFG1,AFG2,AFM1,AFM2 等,其中AFB1 具有最强的致癌性和毒性,被国际癌症研究机构(IARC) 认定为I 类致癌物[1],在食品安全监管中常将其作为用于评判食品遭受黄曲霉毒素污染的重要指标。
常见的食用植物油主要来源于花生、大豆、玉米、葵花籽等,我国是食用植物油消费大国。据统计,2019年我国精制食用植物油产量高达5421.76 万t,对食用植物油的进口量也达到953.28 万t,食用植物油已成为人们日常摄入的主要粮油制品。但近年来食用植物油受黄曲霉毒素污染的问题越来越突出,除了原料在贮藏过程中发霉之外,还存在毛油未经过严格的精炼程序、榨油设备清洁不净产生霉变等突出问题。随着国际贸易的繁荣,对粮油制品的质量安全管控也越来越严格,国内外针对黄曲霉毒素也制定了严格的限量标准,表1 列出了世界各国相关卫生管理机构对不同食用植物油中黄曲霉毒素的限量值。2011年我国发布的《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》 (GB 2761—2011) 中规定花生和玉米及其制品中AFB1 的限量为20 μg/kg,全球100 多个国家、地区和国际组织也制定了各类食品中黄曲霉毒素限量标准,将食用植物油及其他食品中AFB1 含量控制在1~20 μg/kg 内,将AFs(总黄曲霉毒素) 含量控制在0~35 μg/kg 内。
世界各国食用植物油中黄曲霉毒素限量标准见表1。
表1 世界各国食用植物油中黄曲霉毒素限量标准
鉴于黄曲霉毒素在食用植物油中存在的普遍性及强危害性,深入研究食用植物油中黄曲霉毒素的削减及管控措施,并在粮油加工业中推广应用,确保食用植物油的质量安全,对促进油脂工业的技术和产品升级都具有重要意义。因此,从食用植物油加工过程分析,系统阐释黄曲霉毒素的危害、污染现状及管控措施,旨在为粮油加工业提升产品质量提供理论参考。
1 黄曲霉毒素的危害
黄曲霉毒素对于人类和动物具有强毒性和强致癌性,早期研究表明,原发性肝癌的发病率随黄曲霉毒素摄取量的增加呈对数增长,在肝癌发病率较低的区域,当地居民的饮食中几乎没有黄曲霉毒素的检出[10]。通过建立动物模型发现,AFB1 在肝脏中通过细胞色素P450 依赖性单加氧酶系作用被修饰成毒性更大、致癌性更强的衍生物,如环氧化黄曲霉毒素。能与DNA 结合,使染色体中的249 位密码子第3 个碱基的腺嘌呤突变为胸腺嘧啶,从而使参与细胞周期调控的p53 抑癌基因发生突变[11]。此外,流行病学研究表明,黄曲霉毒素是一种免疫抑制剂,干扰T4 淋巴细胞的有丝分裂过程,造成体内T4 淋巴细胞缺乏[12];在慢性黄曲霉毒素暴露下,还会导致儿童产生营养不良,具体表现为低白蛋白血、全身水肿、脂肪肝肿大等症状,频发于黄曲霉毒素季节性出现的地区[10]。
2 黄曲霉毒素的管控措施
从油料种子在土壤中生长、采收、贮藏,到最终的成品油,所经历的每一个环节都有可能遭受黄曲霉毒素的污染,使成品油的品质安全受到影响。黄曲霉毒素造成油料作物和食用植物油的污染在发展中国家是一个严重的食品质量安全问题,由于缺乏有效的监测和监管措施。据统计,发展中国家居民每年至少有45 亿人的长期暴露于黄曲霉毒素污染之中[13],给人类健康及财产安全造成了巨大威胁,因此迫切需要从农场、工厂到市场整个产业链去管控黄曲霉毒素在油料植物及食用植物油中的水平,并建立一体化的供应链管理及监督体系。
2.1 油料中黄曲霉毒素的控制
2.1.1 种植环节
(1) 开发抗采前黄曲霉寄生的油料作物品种,发展寄主植物的抗性,抑制黄曲霉的定植与其毒素的产生。早在20 世纪60年代末,一些花生生产大国就已经尝试通过基因改良育种来干预和减轻花生的黄曲霉毒素污染,目前已经开发出了相关的抗黄曲霉毒素污染的品种,并作为改良种质资源在发展中国家广泛利用。
(2) 采用适当的农业措施。采用作物轮作,避免在同一块土地反复种植同种油料作物,可能导致黄曲霉的积累,增加对作物的侵染。此外,不同土壤类型会对油料作物产生明显不同的霉菌感染选择性,在干旱的土壤中水分亏缺导致作物籽粒的灌浆期延长,黄曲霉得以进入籽粒。在持水力较高的土壤上种植油料作物,可以使籽粒保持较高水分活度,促进种子的天然防御机制,以对抗黄曲霉的入侵。
(3) 化学方法用于控制作物真菌病害。许多油料作物在抽穗期易感染黄曲霉而引起病害,利用低毒低残留的化学杀菌剂可以有效抑制抽穗期的黄曲霉生长和黄曲霉毒素的生物合成。
(4) 生物防治策略是减少油料作物黄曲霉毒素污染的标准农业实践,主要是通过在土壤中接种与黄曲霉或寄生曲霉产生竞争或拮抗效应的非产毒菌株来实现。这种策略的必要前提是所接种的非产毒菌株的孢子能够与产毒菌株争夺侵蚀点及营养物质。这种方法已在国际上被多家机构进行大规模田间试验,如美国利用一株无毒黄曲霉菌株NRRL 21882作为Afla-GuardTM品牌生物防治剂并成功进行商业化,使得库存花生的黄曲霉毒素检出量减少85%[14]。
2.1.2 采收环节
种子成熟后应尽快采收,避免外皮脱落或破裂所带来的真菌侵袭和虫害。在现场采收时,应使用标准的配有捕捉架的现代化收割设备,一方面减小采收时对作物外表的损伤,另一方面防止作物自由落到地面,与地表存在黄曲霉或黄曲霉毒素的叶片或某些腐烂组织接触。一旦完成采收,迅速将作物干燥至水分活度0.83 以下,以防止黄曲霉毒素的生物合成。
2.1.3 采后贮藏环节
首先,对采后油料按批次分离进行管理,按照种子大小、颜色、密度对油料进行人工或电子分选,过滤除去发生明显霉变或可疑种子。其次,控制合适的仓储条件,用清水和压缩空气彻底清洁整个仓库和所有传送设备中的灰尘、污垢和残渣,避免这些物质增加虫害和霉菌的污染。由于黄曲霉是专性好氧菌,在储存筒仓中通入适度比例的CO2,N2和SO2能够导致黄曲霉毒素产量的显著减少。
2.2 食用植物油中黄曲霉毒素的控制
2.2.1 物理方法
利用适度剂量和时间的光(如太阳光、紫外线、γ 射线等) 对植物油进行辐射处理,可有效破坏黄曲霉毒素内部化学结构,在去除食用油中光敏霉菌毒素污染方面表现出很高的效果。在强光照射下处理花生油(毛油),15 min 内AFs 降解了99%[15]。Liu R等人[16]研究不同强度的紫外线对花生油中AFB1 降解的影响,结果表明利用强度为800 μW/cm2的紫外光,可在30 min 内完全降解AFB1,消除其致突变活性。其主要原因在于AFB1 结构中的内酯环是紫外线的活性靶点,在被破坏后,与氨基化合物在末端呋喃环上发生加成和取代反应,形成毒性远低于AFB1 的主要降解产物。
2.2.2 化学方法
经过压榨得到的毛油中含有众多杂质和污染物,包括游离脂肪酸、金属离子、色素等,大大降低油脂的感官、营养及贮藏特性,利用碱精炼不仅可以改善毛油的这些特性,还能够有效减少黄曲霉毒素的污染。Ning J 等人[17]研究了碱精炼对花生油中AFB1的脱除效应及安全性的影响,发现采用最佳的碱精炼工艺能够脱除98.94%的AFB1,Ames 试验和HepG-2细胞活力揭示成品油的安全性显著提高。
臭氧等氧化剂可用于控制黄曲霉毒素,能够与毒素结构中呋喃环结合,导致结构改变,形成分子量更小、双键更少、毒性更小的化学组分。经过臭氧处理后,花生油中的AFs 和AFB1 含量分别降低65.8%和65.9%,并且不影响花生油中多酚的含量和氧化程度。
3 结语
黄曲霉毒素污染植物油是一个全球性的质量安全问题,黄曲霉通过污染油料,滋生黄曲霉毒素,进而对整个植物油产业链造成威胁。食用植物油的质量安全关系到千家万户,针对油料和植物油中黄曲霉毒素污染的严峻性,质量监督管理部门必须加强风险监控和监督检查,健全和完善食品生产监测系统,对油料种植基地、油脂加工厂、批发市场、农贸市场和连锁超市等整个产业链进行有效监测和管控。