植物源性食品中真菌毒素检测方法的研究进展

赵飞

辽宁省检验检测认证中心（沈阳 110000）

真菌毒素是真菌产生的有毒天然代谢产物[1]。食品中真菌毒素的存在是全球关注的问题，据联合国粮食与农业组织（FAO）统计，每年全球粮食有25%受到真菌毒素的污染[2]，粮食以外的多种植物源性食品也易受真菌毒素的污染，如植物油、坚果与籽类食品等。被污染的植物源性食品通过食物链进入人体和动物体内，这些真菌毒素会被代谢成毒性更强的次级代谢物，导致人体健康的风险增大[3]。国内外主要植物源性食品中主要被污染的真菌毒素种类为黄曲霉毒素（aflatoxins，AFs）、玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON）和赭曲霉毒素A（ochratoxins A，OTA）[4]。这些真菌毒素可通过抑制体内蛋白质和相关酶的合成，损害肝、肾、神经等组织，具有致癌、致畸、致突变等作用[5]。随着对真菌毒素的研究与认识的不断深入，国内外100多个国家制定食品和饲料中真菌毒素的限量标准要求[3]，随之真菌毒素的检测方法也在不断更新，对此研究也越来越多。为了提升对植物源性食品中真菌毒素的认识与检测方法的选择和开发，本文从植物源性食品中真菌毒素概述、前处理方法、检测方法三方面进行了介绍，并展望了未来植物源性食品中真菌毒素未来的发展趋势。

1 植物源性食品中真菌毒素概述

1.1 黄曲霉毒素

黄曲霉毒素是由黄曲霉（Aspergilus flavu）和寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）在合适的环境条件下，经聚酮途径所产生的一组有毒次生代谢产物，该类毒素的结构含有1个二呋喃环与1个氧杂萘邻酮[6]，是自然界已知的化合物中理化性质最稳定的一类真菌毒素，具有强毒性[7]，对许多肝脏等器官具有严重的毒害作用，还会引发生殖能力减退、出血性贫血等[8]。研究发现的黄曲霉毒素有20多种，已分离鉴定的黄曲霉毒素有黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2等18种，其中黄曲霉毒素B1的毒性和致癌性是已知该类毒素中最强的[9]。该类毒素主要污染的植物源性食品有小麦、玉米、大豆、花生等产品[10]。

1.2 玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮，又称F-2毒素，是一种2, 4-二羟基苯甲酸内酯类化合物。它是由镰刀菌属真菌产生的一种次级代谢产物，类雌激素真菌毒素[11]。玉米赤霉烯酮主要通过抑制动物器官的发育，来影响动物的生殖系统功能，具有较强的生殖毒性[12]。它的结构与内源性雌激素类似，可作用于动物的卵巢，引起动物体内雌性激素水平的升高，导致雌激素亢进症[13]。玉米赤霉烯酮除了会产生生殖毒性外，还会损伤动物的免疫系统、内分泌系统，造成动物的免疫力下降、肝肾功能紊乱等[14]。玉米赤霉烯酮易污染玉米、小麦等谷物，尤其是当这些谷物储存不当时更易被污染[15]。而这些被玉米赤霉烯酮污染的谷物，通过食物链不仅会对动物如蛋鸡的产蛋量等产业造成较大的经济效益影响，还会对人体健康产生很大威胁[12]。

1.3 脱氧雪腐镰刀菌烯醇

脱氧雪腐镰刀菌烯醇，因感染该毒素的人或动物常出现呕吐现象，因此又称为呕吐毒素[16]。它是一种主要由禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）和黄色镰刀菌（Fusarium culmorum）在适宜的气温和湿度等条件下繁殖并产生的次级代谢产物，对动物和人体均有一定的毒性。世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）、欧盟分类标准中，均将其列在3类致癌清单中[17]。脱氧雪腐镰刀菌烯醇具有细胞毒性、遗传毒性、急性毒性、免疫毒性作用，对动物和人类均会造成较大伤害[18]。通过脱氧雪腐镰刀菌烯醇慢性毒性试验发现，摄入脱氧雪腐镰刀菌烯醇会导致肝癌的发生[19]。脱氧雪腐镰刀菌烯醇主要污染小麦、大麦、玉米、黑麦和燕麦等谷类植物源性食品[20]，是全球谷物污染率较高的真菌毒素，且较难做到根本防治[21]。

1.4 赭曲霉毒素A

赭曲霉毒素A由青霉（penicillium）和曲霉（aspergillus）产生，它是赭曲霉毒素中毒性最大的一种真菌毒素，可引起免疫抑制，IARC将其列为2B类致癌物[22]。动物和人类食用被赭曲霉毒素A污染的食物，会对肝肾造成损害，食用量较大时，会发生中毒、癌变。赭曲霉毒素A主要污染粮谷类、坚果等植物源性食品。

2 植物源性食品中真菌毒素的前处理方法

植物源性食品基质组成成分复杂多样，且真菌毒素的限量水平较低。采用仪器检测时，基质成分对待测真菌毒素具有一定的基质效应，为达到更高的方法灵敏度，对该类食品进行一定的前处理非常必要。真菌毒素的前处理方法主要有液相萃取法、固相萃取法和辅助提取法。

2.1 液相萃取法

液相萃取法，是目前食品安全国家标准中使用最广泛的一种，较其他方法更为成熟。提取溶剂通常以甲醇、乙腈等有机溶剂，以及不同比例的有机溶剂水溶液为主。该法具有操作简单快速、设备简单、普适性好、成本低廉等优点。该法已用于谷物等多种植物源性食品中赭曲霉毒素A、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮等多种真菌毒素的前处理中。但该方法中有机溶剂用量较大，不利于实验人员身体健康，也不利于环境保护[23]。

2.2 固相萃取法

固相萃取法，是将样品提取液与合适的固体吸附材料相互作用，使待测的真菌毒素与基质中其他成分分离的方法。固相萃取法关键是选择合适的固相吸附材料，需要综合考虑待测成分性质、基质组成情况、各种固体吸附材料的适用范围等。固相萃取材料除传统使用的C18等，后续还研发了磁性纳米材料等。固相萃取法一般步骤为活化、上样、淋洗和洗脱。该过程对待测真菌毒素具有较高的富集率，并通过固相吸附材料对于提取液中各种成分有一定的选择性，且一般有机溶剂的使用量较少，是目前植物源性食品中真菌毒素分析的常用样品前处理方法。何晓明等[24]以聚多巴胺@磁性石墨烯纳米材料（PDA@Fe3O4-G）为新型吸附剂的磁固相萃取技术，建立植物油中8种真菌毒素的分析方法，该法操作简便，前处理高效，更利于环境保护。但该法所使用的固相萃取柱一般不可重复使用，以至于试验成本较高。

2.3 辅助提取法

辅助提取法，是借助外力的作用加快待测成分从样品基质转移至提取溶剂中的方法。这种方法用于植物源性食品中真菌毒素的检测时，可以促使真菌毒素分子更快、更高效地从样品基质中提取出来，如超声波辅助提取法、微波辅助提取法等。通过外力的作用提高提取效率，缩短提取时间，并通过条件设置在一定程度上起到去除杂质、浓缩等效果。该方法萃取时间更短，溶剂消耗更少，检出限更低[23]。但该类提取法一般需要配备专用的辅助提取设备，尚未成为食品中真菌毒素的标准检测前处理方法。

3 检测方法

植物源性食品中真菌毒素的检测方法主要有液相色谱-质谱法、液相色谱法、酶联免疫吸附测定法和薄层色谱法。

3.1 液相色谱-质谱法

液相色谱-质谱法是将液相色谱分离与质谱检测相结合，具有高效分离、高选择性、高灵敏度、高特异性等优势。随着质谱检测技术的高速发展，液相色谱-质谱法在真菌毒素的定性分析、定量分析和非定向筛查检测中得到广泛的应用。在黄曲霉毒素B1和黄曲霉毒素M1的食品安全国家标准中，均采用液相色谱-质谱法。同时，采用液相色谱-高分辨质谱法进行植物源性食品中真菌毒素的筛查研究已有报道。贾玮等[25]采用超高效液相色谱-四极杆串联静电场轨道离子阱质谱仪，采集38种真菌毒素标准物质的色谱信息、分子离子和二级碎裂片段，建立38种真菌毒素标准数据库，并对裂解途径进行解析，对每种真菌毒素的特征碎裂片段进行筛选，构建乳制品中真菌毒素的非定向筛查方法。但液相色谱-质谱法对于实验室环境、实验操作人员等的要求较高，而且仪器的运行成本也较高。

3.2 液相色谱法

液相色谱法是以液体作为流动相的色谱法。样品溶液经进样器引入色谱柱中，样品溶液中的各组分通过不同类型的色谱柱进行分离，再经过检测器进行检测。液相色谱法的适用范围非常广，对样品的要求较液相色谱-质谱法相对宽松。采用的检测器主要有紫外检测器、荧光检测器和二极管阵列检测器。该方法已被广泛应用到植物源性食品中真菌毒素的检测中，但同时检测多种真菌毒素的能力与液相色谱-质谱法相比要差一些。

3.3 酶联免疫吸附测定法

酶联免疫吸附测定法是将已知的抗原或抗体作为固相载体，使用标记的酶与底物进行反应而发生显色，通过显色反应来判断是否发生了免疫反应。酶联免疫吸附测定法具有反应特异性强、检测准确、稳定高、灵敏度高、样品前处理简便、检测成本低等优势，是常用的快速检测植物源性食品中真菌毒素的方法。但该方法对实验人员的要求较高，需要经过专业培训，同时实验室需要配备酶标仪，该方法的检测时间较长，不适用现场的快速检测工作。

3.4 薄层色谱法

薄层色谱法是色谱法中较早的经典分离方法。该方法中样品溶液通过点样器固定在固定相上，通过展开剂、固定相与样品溶液中各种组分相互间的作用，各组分在薄层板上展开，通过与标准物质溶液的比值进行定性分析，通过光学检测法、物理显色法等方法进行定量。该方法对样品前处理效果要求相对较低，操作人员一般无需经过专门培训，也无需使用特殊的仪器，对实验室环境要求较低，实验成本低廉，可控。同时，薄层色谱法对固定相和展开剂的选择自由度相对较大。

4 结语与展望

重点介绍植物源性食品中较易污染的真菌毒素情况，并对近5年植物源性食品中真菌毒素的主要前处理方法和检测技术研究进展进行论述，分析这些方法和技术对真菌毒素检测的优缺点。植物源性食品中真菌毒素的检测研究中存在的困难主要有：一是植物源性食品的种类较多、基质组成复杂，建立普适性的检测方法较为困难；二是植物源性食品中真菌毒素的含量水平往往较低，对于检测方法的选择性和灵敏度要求较高；三是同一种类植物源性食品可以同时被多种真菌毒素污染，需要建立同一类食品中多种真菌毒素的同时检测方法；四是在日常的工作和生产活动中，对于植物源性食品中真菌毒素的检测速度要求较高，如大米的集中采购等，因此需要开发植物源性食品中真菌毒素的快速检测方法；五是当前植物源性食品中真菌毒素的检测方法中，试剂用量较大，不利于环境保护与绿色发展，需要开发绿色环保的检测方法。因此，开发普适性、高灵敏度、高选择性、高通量、快速环保、成本低廉的检测方法，依然是植物源性食品中真菌毒素分析的重要研究方向。同时基于真菌毒素的光谱特性等，研究实时无损的检测方法也是未来真菌毒素监测的发展趋势，以满足实际工作和生产活动的需求。