谷物及其制品中真菌毒素污染和管控策略研究
2023-03-10贺烨宇杨华杨伟康肖英平吕文涛党亚丽吉小凤
贺烨宇,杨华,杨伟康,肖英平,吕文涛,党亚丽,吉小凤*
(1.浙江省农业科学院 农产品质量安全与营养研究所,浙江 杭州 310021;2.宁波大学 食品与药学学院,浙江 宁波 315000;3.扬州方广食品有限公司,江苏 扬州 225008)
真菌毒素是真菌产生的次级代谢产物,在高温高湿条件下极易产生并且累积[1]。真菌毒素具有不同程度的生物毒性,含有致畸致癌致突变作用,会对生物体造成脏器损害等众多不良反应[1]。其感染力也很强,在水果、粮食、中草药、饲料以及一些动物源食品(肉蛋奶)等中均可检出[2]。在谷物及其谷物制品中的污染尤其严重,真菌的污染来源十分广泛,土壤、空气、灌溉水等都是真菌的潜在来源,其感染场所在谷物及其制品的种植、采摘、加工、储存、运输等各个途径都有可能[3]。而谷物又是国人餐桌上的主要食物,这就导致这些毒素食品进入食物链,诱发严重的食品安全问题,进而威胁国人身体健康[4]。还有一部分谷物会制成饲料,对畜禽养殖业也会造成一定的危害。不仅仅是对国内有严重的影响,对国外来说,由于农产品的安全问题,也会对我国农产品出口贸易造成不良影响。值得注意的是,真菌毒素是一种十分稳定的物质,一旦在食品中形成就很难令其失活或者消除。因此,依靠食品加工终端检测是无效的,所以我们需要从根本上对真菌或真菌毒素采取适当的管控措施,预防污染。
1 谷物及其制品中真菌毒素概述
真菌毒素(mycotoxin)是丝状真菌在其生命代谢过程中产生的一类次级代谢产物,目前为止已发现的真菌毒素多达400多种,但依旧有很多真菌毒素我们尚无认知。在谷物及其制品中检出较多的真菌毒素有以下几种:
1.1 黄曲霉毒素
黄曲霉毒素(aflatoxin,AF)主要由黄曲霉、寄生曲霉代谢产生,污染对象有玉米、大豆、小麦、稻米等谷物[5]。黄曲霉毒素是一级致癌物,对许多脏器,尤其是肝脏具有严重的毒害作用,还能引发肠胃功能紊乱、生殖能力减退和出血性贫血等[6]。自然界中大约存在超过14种不同化学形式的黄曲霉毒素主要有黄曲霉毒素B1、B2、G1和G2,其中AFB1具有致癌作用。AFB1的致癌作用与细胞色素P450酶的活性有关,而P450酶可以分解AFB1,产生AF1-8,9-环氧化物。该分子与鸟嘌呤的N7位置结合,导致G-T转位到DNA中,导致突变和一些毒理学效应,其中肝脏是主要受影响的器官[7]。因此,国际癌症研究机构(IARC)已将AFB1归类为一级致癌物,表明其对人类具有致癌作用。对于黄曲霉毒素的形成,温度和相对湿度是两大重要的影响因子,黄曲霉在29~35 ℃最适合生长,黄曲霉毒素在24 ℃下产生,在13 ℃以下或42 ℃以上和相对湿度低于70%下不产生[8]。所以在世界炎热潮湿地区种植的各种谷物更容易受到黄曲霉的污染和黄曲霉毒素的影响。
1.2 赭曲霉毒素
赭曲霉毒素(ochratoxin,OT)主要由赭曲霉、炭黑曲霉、疣孢青霉等代谢产生,污染对象有玉米、小麦、大麦等,也会对一些豆类造成污染[9]。可引起多种类型的急慢性肾脏疾病,具肝毒性、免疫毒性、神经毒性、致畸性、致癌性等[10]。赭曲霉毒素有3种类型,即A、B和C。其中赭曲霉毒素A(OTA)被认为是影响公众食品安全和动物健康中最常见和最重要的一种。有报道称它在动物体内具有肝毒性、肾毒性、免疫毒性和致畸作用。此外,急性剂量的OTA可导致严重的出血、凝血和广泛的坏死[10]。OTA被IARC归类为人类可能的致癌物(第2B组)。
1.3 伏马毒素
伏马毒素(fumonisin,FB)主要由拟轮生镰刀菌和层出镰刀菌代谢产生,污染对象有玉米、大米和高粱等,FB1也存在于水稻、啤酒、高粱、豇豆种子、小黑麦、豆类、芦笋和大豆中[11],具神经毒性和肝脏毒性,可引发脑水肿、脑坏死和运动失调等,造成儿童发育不良,长期接触会导致免疫系统损伤[12],与人类食道癌和肝癌的发生密切相关。最近的研究报道,FB1导致人类食管癌和肝癌的发病率增加[12]。伏马毒素于1988年在南非被发现。目前已鉴定出28种伏马菌素,可分为4组:伏马菌素A(A1、A2、A3)、伏马菌素B(B1、B2、B3)、伏马菌素C(C4、C3、C1)和伏马菌素P(P1、P2、P3),但最重要的一类伏马菌素是B组,其中包含伏马菌素B1(FB1)、B2(FB2)、B3(FB3)。IARC确定FB1可能对人类致癌(第2B组)。此外,这种真菌毒素已被发现,对动物的多个器官(神经和心血管系统、肝脏、肺、肾)有毒性作用[13]。
1.4 玉米赤霉烯酮
玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEA)主要由禾谷镰刀菌代谢产生,污染对象有玉米、小麦、燕麦、大麦和小米等谷物[14],具有生殖毒性、免疫毒性和肝毒性,会引起雌激素综合征和诱导肿瘤发生[15]。玉米赤霉烯酮是一种具有激素类物质活性的毒素,一些体内研究发现,由于ZEA与自然产生的雌激素结构相似[16],所以它可以破坏激素平衡。该真菌毒素对雌激素受体竞争,导致哺乳动物的生殖和生育障碍。由于该毒素对消费者的健康有风险,欧洲联盟(EU)已经对各种加工和未加工的谷物及其制品中规定了ZEA的限量(20~350 μg·kg-1)[17]。
1.5 脱氧雪腐镰刀菌烯醇
脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)主要由禾谷镰刀菌、黄色镰刀菌等代谢产生。该毒素会引发腹痛、腹泻、呕吐、发烧以及内毒素血症等急性中毒症状;还可引起食欲减退、消化不良等慢性中毒症状,高剂量摄入会导致休克甚至死亡[18],具有细胞毒性、基因毒性、免疫毒性和致癌性,与人类大骨节病、克山病的发生相关[19]。脱氧雪腐镰刀菌烯醇也称为呕吐毒素,是小麦、大麦、燕麦、黑麦和玉米等谷物中最常见的毒素,在水稻、高粱和小黑麦中较少[20]。根据动物毒性研究,小鼠实验中DON的LD50值为78 mg·kg-1,而且DON与其他毛霉素相似,对蛋白质、DNA和RNA合成等细胞代谢有抑制作用[21]。此外,该毒素还影响细胞分裂和线粒体功能[21]。根据百奥明公司(Biomin)已进行的世界真菌毒素调查,在全球81个国家的81%的牲畜饲料中出现了DON,其次是在71%的样本中检测到伏马菌素。因此,DON被报道为世界范围内最常见的真菌毒素。
1.6 T-2毒素
T-2毒素主要由以拟枝镰刀菌为主的多种镰刀菌代谢产生,污染对象有玉米、小麦、燕麦、大麦、黑麦等粮食作物及其制品[22]。其具有细胞毒性、基因毒性和免疫毒性,可引发多种急慢性中毒,造成肝脏、肾脏、胰腺、血液、胃肠、肌肉、食道、淋巴细胞及生殖器官等的功能障碍[23]。
1.7 链格孢霉毒素
链格孢菌是世界各地谷物中普遍存在的一个属,能够产生至少70种有毒化合物,影响谷物和衍生食品的质量安全。链格孢酚(alternariol,AOH)、链格孢甲基醚(alternariol monomethyl ether,AME)、细链格孢菌酮酸(tenuazonic acid,TeA)、链格孢霉烯(altenuene,ALT)、腾毒素(tentoxin,TEN)被认为是该属产生的主要真菌毒素[24]。这些毒素对动物有致突变、致畸和胎毒性作用。其中TeA非常受重视,被认为是在脊椎动物中急性毒性最高的链格孢菌毒素[25]。由于欧洲食品安全局2011年的毒性报告,导致巴伐利亚卫生和食品安全局实施了一项规定,规定了每kg基于高粱/小米的婴儿食品中不高于500 mg·kg-1TeA的限制[26]。然而,由于缺乏关于慢性毒性、食物发生情况和作为可耐受的每日摄入量(TDI)的数据,没有制定世界范围内的法规。
1.8 恩镰孢霉毒素
恩镰孢菌素属阳离子型化合物,它具有类似胆固醇脂酰基转移酶抑制剂的作用,有报道表明[27],低浓度的恩链孢菌素可在短时间内造成肿瘤细胞的迅速增殖,并具有较强的肝毒害性,白僵菌毒素会影响哺乳动物及人类平滑肌收缩功能,同时引发多类细胞株凋亡,在对小鼠的实验中发现,其可导致线粒体功能障碍。
白僵菌素(beauvericin,BEA)和恩镰孢菌素(enniatins,ENs)的主要毒性作用与它们的离子载体抑制特性相关。据报道[28],BEA和ENs能提高阳离子穿过细胞膜的能力,由此干扰正常生理水平下细胞的阳离子水平、影响细胞膜的电化学梯度,而产生毒性反应,如细胞内钙离子浓度增加后,激活了钙依赖的内切酶活性而出现典型的凋亡特征,即DNA片段化。BEA和ENs对不同的细胞系均具有毒性效应。最新研究[29]表明,在BEA和ENs的作用下,人结肠癌细胞(Caco-2) 内出现活性氧浓度上升和通过降低线粒体膜电位诱导线粒体依赖的细胞凋亡现象。此外,研究[30]发现,BEA在人淋巴细胞和动物中可以诱导染色体畸变、姐妹染色单体交换和微核形成,最终引起细胞凋亡、线粒体功能异常和红细胞膜变形等现象。目前国内鲜有开展BEA和ENs毒性研究的报道。
2 真菌毒素污染情况
黄曲霉毒素污染的高毒性,会造成巨大的经济和严重的健康问题。例如,由于黄曲霉毒素的污染,每年估计对美国玉米工业造成的损害从5 210万美元到16.8亿美元不等。它们具有致癌作用、肝毒性和致畸作用,可影响免疫系统,通过呼吸系统毒害身体,并可直接影响DNA的结构。在所有与黄曲霉毒素暴露相关的人类健康影响中,黄曲霉毒素相关肝癌的证据权重最强,其次是黄曲霉毒素暴露与慢性乙肝病毒(HBV)感染之间的协同作用[31]。2013年[32],包括罗马尼亚、塞尔维亚和克罗地亚等在内的欧洲国家报告称,全国牛奶被黄曲霉毒素污染。
OTA很可能存在于用于加工婴儿食品的谷物中,包括大米、大麦、燕麦和小麦。因此,需要持续监测OTA,以防止婴儿暴露于这种毒素。在已经进行的研究中,不仅表明婴儿食品中存在OTA污染,也验证了工业中频繁监测的重要性。然而,一些研究结果令人震惊,因为被污染的样本比例很高。其中一项研究是在意大利进行的,在那里,185个分析样本中有72%呈阳性,其水平在35.1到689.5 ng·L-1[33]。另一项研究[34]发现,各种食物中OTA广泛存在,包括玉米、高粱、小麦、大米、大麦、黑麦、面包、燕麦、面粉、意大利面、葡萄、婴儿谷物、苹果、桃子、草莓、梨、橙子、无花果、芒果、葡萄酒、番茄、咖啡豆、西瓜、坚果、油菜、油菜籽、芝麻、香料、大豆、可可、花生、鹰嘴豆、牛奶和牛奶为基础的婴儿配方奶粉、鸡蛋、奶酪、山药、土豆、大蒜、洋葱、鱼、猪肉、家禽、牛肉干和干豆。根据欧盟委员会的报告,成人接触OTA的情况估计如下:44%的谷物,10%的葡萄酒,9%的咖啡,7%的啤酒,5%的可可,4%的干果,3%的肉,3%的香料和15%的其他食品。在Malir等[35]的综述中,收集了来自健康人的人类血液样本中OTA的公开数据,在几个国家观察到浓度均高于1.0 g·L-1。
根据欧洲食品安全局(EFSA)2014年的报告[17],ZEA毒素在人类和动物如老鼠、兔子和猪中的生物利用率高达80%。此外,最近的研究报告称[36],ZEA在肝脏中代谢,并在动物试验中显示出肝毒性、免疫毒性、致癌性和肾毒性作用。
链格孢霉毒素的LD50值类似于脱氧雪腐镰刀菌烯醇为46~78 mg·kg-1。少数关于婴儿谷物食品中链格孢菌毒素的研究表明[24],AOH的平均水平为0.89~0.91 mg·kg-1,AME为0.24~1.08 mg·kg-1,TeA为20~550 mg·kg-1。婴幼儿接触TeA的比例似乎高于其他链格霉毒素。还有一项内容评估了婴儿食品中TEN的含量,显示平均污染浓度为1 mg·kg-1[24]。
近年来,各国陆续报道了恩镰孢菌素本国食品中的污染状况。Uhlig等[37]采用 LC-MS/MS 法调查了 2000—2002 年挪威产的燕麦、大麦和小麦共计228份样品中BEA和4种ENs的协同污染状况,结果发现:228份样品中5种毒素的检出率由高到低依次为 ENB (100%,228/228)、ENB1(94%,214/228)、ENA1(67%,153/228)、BEA (32%,73/228) 和 ENA(25%,58/228)。Serrano等[38]分析了西班牙、意大利、突尼斯、摩洛哥4个国家135份谷物和130份谷物类制品共计265份样品中BEA的污染情况,发现 4 个国家样品中 BEA 的检出率由高到低分别为突尼斯>意大利>摩洛哥>西班牙,BEA主要在小麦、玉米、大米样品中检测到,玉米样品中含量最高,可达73.9 μg·kg-1。胡文彦等[39]首次报道了该类菌素在我国粮谷产品中的污染情况以江苏产小麦、水稻等易受真菌毒素污染的粮谷作物为研究对象,采集了南京、镇江、南通、宿迁四地的样品共126批,对样品中的恩镰孢菌毒素、白僵菌毒素进行分析。发现,面粉中5种新兴毒素的含量水平明显高于大米,小麦粉ENB的含量水平最高,浓度为29.93 μg·kg-1,检出率94.1%;其次为ENB1,含量为5.49 μg·kg-1,检出率80.4%;ENA1检出率11.8%;BEA检出率1.9%;ENA均未检出。大米中含量最高的为BEA,含量为2.88 μg·kg-1,检出率46.3%;其次为ENB,含量为0.67 μg·kg-1,检出率3.7%;其余3种毒素均未检出。且不同样品中,5种新兴毒素呈正相关。
综上,在世界范围内真菌毒素的污染情况是十分严重的,某些真菌毒素本身的毒性危害性很大,所以我们在谷物及其制品的生产加工中需要进行严格管控以降低真菌毒素的污染,进而减少对人体健康的损害,是十分必要的。
3 谷物及其制品的管控策略
食品安全是公共卫生问题的一个关键组成部分,而真菌毒素在发展中国家是一巨大的食品安全风险。预防是减少真菌生长和真菌毒素生产,以确保食品安全的最重要和最有效的途径。真菌毒素预防和控制发生的步骤包括田间良好农业规范(GAP)、收获和储存的控制措施、物理方法(清洁、铣削等),实施生物技术应用,通过在储存过程中使用受控大气进行生物控制、解毒/降解和发酵技术。预收获被认为是防止真菌生长和真菌毒素合成的最重要的阶段。有几种策略可用于生产健康产品和减少真菌的形成,包括植物的选择根据土壤结构和生产能力,使用植物抗真菌和昆虫,调整灌溉时间、施肥,使用杀虫剂来防止昆虫损害。在适当的时间段(低水分和完全成熟)收获对于减少真菌毒素污染的风险至关重要。此外,应使用适当的收获设备和程序,作物应在成熟后干燥,以将谷物水分降低到安全水平。
3.1 物理处理
有多种物理处理方法可用来去除真菌毒素。例如分级、分类,可明显去除被霉菌污染的部分。另外干燥、清洗、分离、煮沸、焙烧、辐照、挤压、微波加热等方法也都被用作真菌毒素去除的物理处理。
3.1.1 清洗和分类
清洗和分类是消毒的第一步。分选等技术被认为是比较有效的方法,因为它们没有生产产品的风险。腐烂和劣质水果的分类可以显著降低水果产品中的青霉素水平。对感染玉米进行分选后,FB含量下降了27%至93%[40]。一些研究表明,使用物理方法(脱壳、清洗、分类和清洗可见发霉的种子)可以减少食物中不同真菌毒素的种类。Scudamore等[41]观察到清洗后的小麦种子中T-2(62%)和HT-2(53%)、DON(50%)的减少,还报告了一家食品企业的玉米中伏马菌素水平降低了32%。此外,碾粉也是减少谷物中镰刀菌毒素的重要步骤,可导致真菌毒素的消解。
3.1.2 加工
加工技术可以降低真菌毒素的浓度,但不能将其完全破坏。肯尼亚的一项研究表明,当玉米经过一系列加工过程,玉米的黄曲霉毒素(AFs)含量减少,最终玉米粉的污染也会减少,而在玉米粉中仍然检测出高水平的DON和ZEA毒素。温度和时间会影响最终产品中的真菌毒素含量。虽然真菌毒素是热稳定的化合物,但一些在100 ℃以上的温度下制备食物的传统方法(烘烤、油炸)仍然可以减少某些真菌毒素。在挤压过程中[42],颗粒的加工温度和含水率使AFs降低50%~80%。此外,150~200 ℃的温度可以显著降低AFB1含量,平均降低了79%,在高湿度条件下更有效。
3.1.3 储藏
储存条件在控制真菌毒素方面起着重要的作用,因为它们会影响真菌的整体生长。特别是温度和高湿度,这两个主要因素可以促进真菌的生长和真菌毒素的产生。在相应的控制条件下储存,如包装方法、温度控制、通风和适当的空气湿度,可以减少真菌的生长和真菌毒素的累积。
3.1.4 辐射
对于许多储存的谷物,辐射是天然解毒剂。辐射通常表现为电离辐射或非电离辐射。辐射可以减少或消除病原微生物,但它可以部分去除食物中的真菌毒素。它可以应用于工业,是一种通过一系列反应来传递能量和改变食品成分分子结构的技术。研究表明[43],感染ZEA的橘子、菠萝和番茄的蒸馏水和果汁经过辐射后,ZEA毒性降低,较高剂量的辐射会影响果汁的质量。Luo等[44]最近的一项研究表明,在自然感染的玉米中,电子束对ZEA和OTA有降解作用,分别下降了71.1%和67.9%。对苹果汁照射5 min后,展青霉素(PAT)显著降低[45]。虽然辐射被认为是一种很有前途的真菌毒素解毒方法,但其有效性仍然值得怀疑,因为它可以在潜在的分子反应后引起物理、化学和生物效应。
3.1.5 冷等离子体
冷等离子体(CP)具有较强的抗菌作用,用于食品加工,以消除病原体。物质的第四种状态是等离子体的另一种名称,主要由光子、离子和自由基组成,如活性氧和氮,具有独特的物理和化学性质。冷大气压等离子体(CAPP)技术是一种具有前途、低成本、环保的真菌毒素净化技术。该技术需要谨慎使用,因为没有对有毒化合物可能形成进行研究。用CAPP处理10 min后,玉米的AFB1和FB1显著降低,效果高达66%[46]。此外,使用冷大气等离子体[47]将坚果暴露8 min后,AFs减少93%,TEA减少90%,ZEA减少100%。仅5 s的处理就可导致AFB1、DON和雪腐镰刀菌烯醇(NIV)100%降解。
3.2 化学防治
3.2.1 碱
用氨(氨,水合氧化物)处理种子可使一些真菌毒素(AFs、FBs、OTs)降低到无法检测的水平。然而,在欧盟,禁止对供人类食用的食品使用氨进行处理。甘油和氢氧化钙混合物的应用对真菌毒素解毒有显著效果。氢氧化钠和氢氧化钾经常用于降解受污染的油中的AFB1,但这些化学物质会引起二次污染,并对产品的营养价值产生有害影响。
3.2.2 壳聚糖
壳聚糖是一种线性多糖,在自然界中仅次于纤维素,能抑制真菌、细菌和病毒。生物相容性和抗菌特性使壳聚糖对食品的保存非常有效。在小麦谷物[48]中添加富含1%柠檬精油的1%壳聚糖,降低了小麦谷物中的DON含量。
3.2.3 臭氧处理
臭氧氧化是一种简单的技术,使用后不会留下有害的残留物[49]。臭氧用于消毒谷物、蔬菜和水果,或解毒真菌毒素。Agriopoulou等[48]报道臭氧气体在降解方面特别成功,主要是AFB1和AFG1,因为它们的结构中存在C8-C9双键。具体来说,AFG1被证明是最敏感的。在最佳条件下DON(29%~32%)及DON-3-葡萄糖苷(DON-3-Glc)(44%)显著下降。此外,硬粒小麦中微生物数量显著下降,使得粗粒小麦和意大利面的化学和流变学特性不受影响。经气体臭氧处理后转化为10种臭氧产物(C15H18O7、C15H18O9、C15H22O9、C15H20O10、C15H18O8、C15H20O9、C14H18O7、C14H16O6、C15H20O7、C15H20O10)。DON降解率与臭氧浓度和处理时间呈正相关。具体来说,DON在溶液中的降解率达到54.2%,处理时间为30 s,臭氧浓度为1 mg·L-1。在含水量为17.0%的小麦中,用臭氧浓度为60 mg·L-1处理12 h后,DON的降解率为57.3%。根据Li等[51]的研究,由臭氧处理的小麦粉制成的新鲜面条所含的真菌毒素明显更低。
3.3 生物防治
在过去的20年里,许多来自不同背景和研究经验的小组在寻找真菌毒素解毒的生物制剂方面取得了巨大的成就。利用细菌、酵母和真菌等微生物降解食品和饲料中的真菌毒素被广泛报道。通过生物手段解毒/降解真菌毒素为一种更优秀的控制真菌毒素的方法,因为它可以使得更少甚至没有有毒的中间体的最终产品。此外,发酵在减少和消除霉菌毒素方面的有效性也被证明。
3.3.1 细菌
某些细菌有能力结合食物或液体中的真菌毒素。细菌细胞壁的肽聚糖和多糖在微生物的帮助下与真菌毒素结合。如乳酸菌、乳酸杆菌(Lactobacilluscasei)和罗伊氏乳杆菌,在水溶液中与AFs结合有效。在其他体外试验中,嗜淀粉乳杆菌和鼠李糖乳杆菌与AFB1结合,显示出它们与选定的膳食污染物结合的潜力。
3.3.2 酵母(菌)
生物防治剂(BCAs)的应用是降低真菌毒素污染的一种很有前途的方法。使用竞争酵母特别有趣,因为酵母能产生对人类和动物有有益影响的抗菌化合物;另一方面,它们可以在生物反应器中的许多底物上快速发展。此外,与许多丝状真菌或细菌拮抗剂不同,酵母不产生过敏原或其他次生代谢物。酿酒酵母是一种益生菌酵母,可以显著降解DON,降低DON刺激细胞[51-52]中乳酸脱氢酶(LDH)的释放速率。酵母细胞能够通过物理吸附去除PAT。事实上,细胞壁的O-N/N-H蛋白和多糖键与PAT[53]相互作用被用于结合真菌毒素AFB1、OTA或ZEA。另外,利用黏液红球菌酵母菌株(JM19)对PAT进行降解,并采用HPLC-UV法进行分析。结果表明,PAT的降解产物为邻草酸。通过黏液毛菌JM19降解PAT。在35 ℃作用21 h后,当酵母细胞密度高于1×108CFU·L-1时,PAT下降90%。在PAT初始浓度为100 μg·mL-1时,黏液毛菌JM19能够引起50%以上的降解,表明其在食品和原料的PAT降解中有用[54]。
3.3.3 食品发酵
食品的发酵提高了其质量,同时赋予了消费者特别理想的特性。发酵是一种相当便宜的真菌毒素消毒方法,它既可以用来改善食品中的成分,也可以用来减少甚至消除真菌毒素。与昂贵和不切实际的技术相比,发酵可以是减少真菌毒素的一种替代和理想的技术。为了生产安全的食品,应仔细记录代谢产物的性质和发酵后形成的产物的毒性。
3.3.4 酶解毒作用
真菌毒素的酶解毒结合了化学和生物加工的特点。它具有高性能和专门化,在温和的条件下应用,对生物体不产生毒性。此外,酶作为催化剂参与了真菌毒素的非化学计量比。一些曲霉种类可以产生一种天然地能够解毒伏马菌素的酶,包括那些由镰刀菌产生的酶。β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶等[55]对病原体的活性可能因微生物的特性而有所不同。β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的应用影响了果实腐败真菌生长的延迟和减少[55]。因此,β-葡聚糖酶和几丁质酶可能是发酵香肠工业控制真菌腐败的安全替代品。然而,酶用于解毒食品污染物是一个尚未探索的领域。在欧盟,没有一种酶被批准用于去除食品中的真菌毒素污染。
3.4 新的解毒策略
3.4.1 纳米粒
许多研究提出了使用很有前途的纳米颗粒吸附剂来去除真菌毒素。磁性碳纳米复合材料用于AFB1解毒,壳聚糖包覆的四氧化三铁纳米颗粒用于PAT去污,银纳米颗粒用于降解镰刀菌[56]。根据最近的一项研究[57],一种合成的新的光催化纳米颗粒UCNP@TiO2,用于降解DON。结果表明,90 min后,谷物产品的DON降低到允许限度(1 μmol·L-1)以下,120 min后完全降解。UCNP@TiO2复合材料高效、绿色,降解产物毒性轻微,甚至无毒。因此,该降解技术可用于真菌毒素解毒。Gonzlez-Jartín等[58]报道,从由活性炭、膨润土和氧化铝混合物组成的纳米复合材料中消除了高达87%的真菌毒素。
3.4.2 植物提取物
不同的精油(EOs)及其主要的生物活性化合物被用于抗真菌和抗真菌毒素的特性,并被证明它们可以抑制某些真菌毒素的产生。与化学处理相比,使用植物制剂通常更有利于去除真菌和真菌毒素,因为它们被认为对人类是安全的,对环境是友好的。一些研究报告[59]指出,丁香油及其主要成分丁香酚以及姜黄精油会抑制曲霉的生长和AFB1的产生。在培养基和水稻颗粒中施用全丁香,抑制了黄曲霉和柑橘曲霉及其毒素的生长。
4 小结
真菌毒素是食品和饲料中毒性最大的化学物质,对人类和动物健康构成极大威胁。欧洲食品安全局(EFSA)已制定了评估食品中真毒素污染风险的策略[60]。真菌毒素在自然界中广泛存在,难以预防和控制。众多真菌毒素管控策略中,预防是控制真菌毒素污染的重要策略之一,无论在产前、原材料以及加工食品中均应严格实施预防真菌毒素污染发生的控制策略,保障食品安全。在不影响食品安全性和感官特性的情况下,可以应用物理或化学解毒法。同时,加强持续监测和评估食品中的真菌毒素污染是保障食品安全生产和流通的重要举措。