果蔬及其制品中真菌毒素污染和管控策略研究

邓涛，杨华，方晓斌，肖英平，汪雯，吕文涛，吴振，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 315211；3.杭州牡丹面粉有限公司,浙江 杭州 310021)

果蔬及其制品富含维生素、矿物质、膳食纤维等营养物质，是我国居民膳食结构中的重要组成部分。果蔬及其制品在采摘、加工、贮藏、运输等过程中，极易发生真菌性病害而引起腐烂或腐败，部分真菌还可能产生真菌毒素。真菌毒素是真菌产生的次级代谢产物，可污染粮食、水果、蔬菜、食品、饲料、中草药等多种农产品，严重威胁食品安全、危害人畜健康。相关文献报道，受地理条件和经济因素的制约，每年因病害的原因会造成果蔬总量35%～55%的损失[1]。这些腐败变质的果蔬不仅带来了巨大的经济损失，而且多数真菌毒素性质稳定，难以通过贮藏、加工等条件彻底清除，对人体健康也存在着激素紊乱、致癌、致畸变等潜在的危害。本文对果蔬及其制品中真菌毒素污染所涉及的毒素种类进行分析和总结，探讨果蔬及其制品中真菌毒素污染防控措施，以期为我国食品安全预警和真菌毒素污染防控研究提供一定的参考。

1 果蔬及其制品中常见的真菌毒素

1.1 黄曲霉毒素

黄曲霉毒素(aflatoxins，AFs)是主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的带有二呋喃环和香豆素结构的次级代谢物。目前发现黄曲霉毒素的类型有20余种，在食品中检出较多的有黄曲霉毒素B1(AFB1)、黄曲霉毒素B2(AFB2)、黄曲霉毒素G1(AFG1)、黄曲霉毒素G2(AFG2)、黄曲霉毒素M1(AFM1)和黄曲霉毒素M2(AFM2)等[2-3]。其中AFB1的毒性最强，对人和动物的危害最大，在1993年被国际癌症研究机构划为Ⅰ类致癌物。GB 2761—2017《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》对熟制坚果及籽类(不含花生及其制品)中AFB1的限量标准为5 μg·kg-1；欧盟对直接食用的果仁、加工干果制品中AFB1的限量标准为2 μg·kg-1[2]。

黄曲霉毒素的生成与温度、水分活度等因素密切相关，如李璇[4]研究发现，在28 ℃和30 ℃时可以促进黄曲霉菌生成黄曲霉毒素，在37 ℃和40 ℃时抑制黄曲霉菌生成黄曲霉毒素。王龑等[5]发现，黄曲霉毒素生成时的水分活度受温度影响，不同温度条件下，适合产生黄曲霉毒素的水分活度不同。黄曲霉毒素在坚果和干果中污染严重，也存在于其他果蔬及其制品中但检出率和检出浓度较低，如Naeem等[6]对巴基斯坦的60批次果干样品中黄曲霉毒素进行了筛查，结果发现，AFB1检出率为86.7%，最大浓度为9.99 μg·kg-1；AFG1检出率为81.7%，最大浓度为5.63 μg·kg-1；AFG2检出率为60%，最大浓度为4.63 μg·kg-1；AFB1检出率为58.3%，最大浓度为4.85 μg·kg-1。范楷等[7]对番茄和桃各150批次样品中的黄曲霉毒素进行检测，结果发现，番茄中AFB2的检出率为1.3%，检出浓度均值为0.1 μg·kg-1，AFB1、AFG1和AFG2未检出；桃中AFB1的检出率为0.7%，检出浓度均值为0.1 μg·kg-1，AFB2、AFG1和AFG2未检出。

1.2 链格孢霉毒素

链格孢霉毒素(alternaria toxins，ATs)是链格孢霉菌在适宜条件下产生的次级代谢物。链格孢霉菌能够在低温、潮湿环境下生长繁殖，也是果蔬及其制品在冷藏条件下发生腐败变质的重要因素[8-11]。目前在食品中发现的链格孢霉毒素达70余种，研究较多的有交链孢酚(alternaiol，AOH)、交链孢酚单甲醚(alternariol monomethyl ether，AME)、交链孢烯(altenuene，ALT)、交链孢菌酮酸(tenuazonic acid，TeA)、交链孢毒素Ⅰ(altertoxinⅠ，ATX-Ⅰ)和腾毒素(tentoxin，TEN)等。链格孢霉毒素具有细胞毒性、遗传毒性、致癌性等危害，链格孢霉毒素与人类食管癌的发生密切相关[8,10,12]。目前除巴伐利亚对以高粱和小米为原料的婴幼儿食品中TeA限量规定为500 μg·kg-1以外，无其他链格孢霉毒素相关的规定与标准[13]。

链格孢霉毒素在果蔬及其制品中较为常见的原因是链格孢霉菌不仅能在果蔬正常生长期间通过自然孔进入，还能在果蔬采摘后通过损伤部位或正常果蔬与损伤果蔬接触进入果蔬内部从而发生腐败变质的现象[14-15]。温度、水分、pH值和碳氮比等因素对链格孢霉菌产生链格孢霉毒素具有重要的影响，如Brzonkalik等[16]在生物反应器培养基中发现pH值在4.0～4.5，碳氮比为72时，AME、AOH和TeA的浓度最高；当pH值为5.5时，链格孢霉毒素的浓度显著降低；pH值为8.0时，链格孢霉毒素的产生被完全抑制；同时链格孢霉毒素的浓度还随着碳氮比的增加而提高，但碳氮比大于72后不能进一步促进链格孢霉毒素的产生。Pose等[17]研究了番茄果实中水分活度和温度对链格孢霉毒素浓度的影响，发现在35 ℃和水分活度为95.4%时AME的浓度最高，21 ℃和水分活度为98.2%时TeA的浓度最高，21 ℃和水分活度为95.4%时AOH的浓度最高，在6 ℃及以下贮藏番茄和高水分的番茄制品较为安全。

链格孢霉毒素在果蔬及其制品中的检出率和检出浓度较高，如Puntscher等[18]从奥地利的番茄酱中检出了AOH、AME、TeA和TEN，浓度分别为20 μg·kg-1、4 μg·kg-1、322 μg·kg-1和0.6 μg·kg-1。Fan等[19]对新疆采集的104批次新鲜水果中6种链格孢霉毒素进行了筛查，发现AME的检出率最高为69.23%，检出浓度为0～473.32 μg·kg-1；TEN检出率为40.38%，检出浓度为0～113.34 μg·kg-1；TeA检出率为24.04%，检出浓度为0～7 830.19 μg·kg-1；AOH检出率为13.46%，检出浓度为0～574.51 μg·kg-1；ATX-1检出率为7.69%，检出浓度为0～145.6 μg·kg-1；ALT检出率为3.85%，检出浓度为0～116.2 μg·kg-1。

1.3 赭曲霉毒素A

赭曲霉毒素是由曲霉属、青霉属等真菌产生的多酮类次级代谢物，其中赭曲霉毒素A (ochratoxin A，OTA)分布范围广，对人体造成免疫毒性、致癌性、肾毒性、肝毒性和致畸性等危害，被国际癌症研究机构归类为2B类致癌物质[20]。GB 2761—2017《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》对葡萄酒中赭曲霉毒素A的限量标准为2.0 μg·kg-1；欧盟对葡萄干、葡萄酒和葡萄汁中赭曲霉毒素A的限量标准分别为10.0 μg·kg-1、2.0 μg·kg-1、2.0 μg·kg-1[21]。

赭曲霉毒素A在果蔬及其相关制品中较为常见，这可能与果蔬在采摘后易损伤，且含有高水分、高糖分适宜病原菌的生长有关。Schmidt-Heydt等[22]研究了温度、湿度和pH值对OTA产生菌Penicilliumverrucosum的影响，研究结果发现在温度为25～30 ℃，湿度为98%，pH值为6～8时OTA的浓度最高。赭曲霉毒素A 在葡萄及其相关制品中检出率居高不下，如Serra等[23]对葡萄牙的11批次葡萄样品进行了筛查，研究结果发现OTA的检出率为27.3%，检出浓度为0.035～0.061 μg·kg-1。Wang等[24]对中国采集的30批次葡萄干样品进行了筛查，研究结果发现OTA的检出率为6.7%，检出浓度为4.55～7.42 μg·kg-1。Yusefi等[25]对伊朗的70批次葡萄汁样品进行了筛查，研究结果发现，OTA的检出率为55.7%，检出浓度为0.125～2.6 μg·kg-1。

1.4 展青霉素

展青霉素(patulin，PAT)是由棒曲霉、扩展青霉和曲青霉等真菌产生的次级代谢物。展青霉素可以影响细胞膜的通透性对人体产生生理异常的现象，如呕吐等，还具有神经毒性、免疫毒性等危害，被国际癌症研究机构归为第三类可疑致癌物质[26]。GB 2761—2017《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》对水果及其制品、果蔬汁和酒类(仅限苹果和山楂)中PAT的限量标准为50.0 μg·kg-1；欧盟规定果汁类产品中PAT的限量标准为50.0 μg·kg-1，儿童和婴儿食品中PAT的限量标准为10.0 μg·kg-1[27]。

展青霉素的病原菌主要是在果蔬贮藏和运输过程中通过损伤部位和自然孔侵入，其中扩展青霉是引起果蔬及其制品腐败变质的主要菌种[28]，如苹果的青霉病和软腐病等。在外界因素方面，Zong等[29]研究了不同pH值、碳源和氮源对扩展青霉菌体生物量和展青霉素浓度的影响，结果表明，在pH值为4～5，碳源为麦芽糖、蔗糖和葡萄糖，氮源为蛋白胨、谷氨酸和酵母提取物时，扩展青霉的数量最多，展青霉素的浓度最高。展青霉素在水果及其液体制品中污染情况较为严重[30]，如Lee等[31]对马来西亚的56批次果汁进行了筛查，结果发现PAT检出率为5.4%，检出浓度为13.1～33.7 μg·kg-1。Zaied等[32]对突尼斯的85批次苹果产品进行了筛查，结果发现，PAT的检出率为35%。Ji等[33]对中国市场销售的137批次水果产品进行了筛查，结果发现，PAT检出率为30.7%，检出浓度为10.0～276.9 μg·kg-1。

1.5 单端孢霉烯族毒素

单端孢霉烯族毒素(trichothecene toxins，TCs)主要是由镰刀菌、木霉和单端孢霉等病原菌产生的次级代谢物[34]。单端孢霉烯族毒素中因毒性大、检出率高而备受关注的毒素主要有T-2毒素、HT-2毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)及其衍生物、雪腐镰刀菌醇(nivalenol，NIV)、新茄病镰刀菌烯醇毒素、白僵菌素和恩镰孢菌素等。这些单端孢霉烯族毒素具有免疫抑制、致癌性、致畸变和细胞毒性等危害[34-35]。

多数单端孢霉烯族毒素的病原菌在采摘前后通过自然孔和损伤部位进入果蔬内部，而且在室温、潮湿的酸性环境下生长迅速[28]。Merhej等[36]研究了温度、湿度和pH值对T-2毒素和HT-2毒素浓度的影响，结果发现，在20 ℃，高水分含量的酸性环境下T-2毒素和HT-2毒素的浓度更高。单端孢霉烯族毒素在果蔬及其制品中的污染范围较广，尤其是近年来发现的新型真菌毒素，如白僵菌素和恩镰孢菌素检出率一直居高不下，Tolosa等[35]对74批次坚果、果干和红枣中的白僵菌素和恩镰孢菌素进行了筛查，结果发现，坚果、果皮、果干和红枣的检出率分别为50.0%、80.0%、35.7%和83.3%，坚果中恩镰孢菌素A的检出率最高(45.2%)，枣中恩镰孢菌素B的检出率最高(58.3%)，果皮具有一定的保护作用，防止真菌毒素的污染。Tang等[37]对由Trichotheciumroseum引起的心腐病苹果中检测出T-2毒素的浓度为7.1～128.4 μg·kg-1；新茄病镰刀菌烯醇毒素的浓度为14.7 μg·kg-1。

2 果蔬及其制品的管控策略

2.1 采收前管控

控制果蔬中真菌毒素在田间产生大量的积累，减少霉菌的产生，而采取一定的生产措施是必不可少的。如对蔬菜及部分水果种植的土地采取定期轮作，由于果蔬的秸秆能为病原菌的生长提供营养条件，在采摘结束后，通过深耕的方式消灭杂草和果蔬的秸秆，减少土壤中的霉菌数量，为下次果蔬种植提供良好的环境。果蔬在生长过程中极易受到病虫的啃食，霉菌可以通过损伤部分大批量的进入果蔬内部，在种植时选择具有毒素抗性的植株，并通过药剂拌种、黑光灯诱杀以及喷洒农药等方式，减少病虫的危害。此外，还得注意采摘时的天气情况，潮湿的环境中更容易滋生霉菌[17,22]。

2.2 采收后管控

果蔬在采摘后首先通过人工、机械等方式进行分类，剔除腐败变质的果蔬，是减少果蔬及其制品中真菌毒素污染的有效方法。此外，热处理方法如水浴、晾晒等方式，可以抑制果蔬中霉菌的生长以及减少真菌毒素的含量。如吴秀[38]研究发现，西蓝花在55 ℃和85 ℃条件下水浴加热10 min，能够抑制A.alternata的菌丝生长和孢子萌发。在贮藏期间，当霉菌进入果蔬内部后：可采用化学控制法如臭氧技术，通过强氧化作用改变真菌毒素的分子结构,导致其生物活性的改变,从而起到解毒作用[39]。如Young等[40]使用25 mg·kg-1的饱和臭氧水处理10 种单端孢霉烯族毒素，结果发现，无毒素残留。伍小红等[41]使用1.17 mg·L-1的臭氧水清洗苹果10 min，发现各项贮藏指标均优于未处理的苹果。也可采用生物控制法，如富集菌株(如枯草芽孢杆菌等)和次级代谢物通过拮抗、抑制以及微生物发酵等作用来抑制果蔬中霉菌的生长以及对产生的真菌毒素进行分解，Meca等[42]发现，葡萄在发酵过程中可以降低AFB1的产生；Farzaneh等[43]发现，枯草芽孢杆菌能够降解开心果中的AFB1。

2.3 生产、加工、贮藏过程中管控

生产、加工过程中遵循良好农业规范原则对果蔬及其制品进行良好的加工规范和贮藏规范，避免机械性损伤、鼠虫侵害，从而降低真菌毒素的污染。然后根据果蔬类型的不同，在贮藏期间还要注意温度、水分、pH值等因素，如间歇光照可减少贮藏过程中链格孢霉菌对芒果的污染[44]。但目前果蔬制品的生产、加工以中小型企业为主，生产工艺不规范，缺乏消除和检测真菌毒素的技术手段等问题。因此，相关部门应对果蔬的种植和加工人员进行技术指导以及开展讲座，提高食品安全意识。

此外，在保证果蔬自身质量、贮藏环境安全和规范加工技术等因素的前提下，还应注意包装材料的选择，如低密度聚乙烯包装材料具有良好的热封性，但防潮、防气性能差，极易为病原菌的生长繁殖提供有利条件[6]。如John等[45]研究了低密度聚乙烯、聚丙烯和聚乳酸-聚乙二醇共聚物3种包装材料对病原菌在花生内产生AFB1的影响，结果表明，聚乳酸-聚乙二醇共聚物包装材料由于具有极佳的隔热、隔氧性能，包装后检测到AFB1浓度最低，其次为聚丙烯包装材料，最后在低密度聚乙烯包装材料中检测到AFB1浓度最高。

2.4 检测技术开发

随着科技的不断进步，目前针对果蔬及其制品的检测技术也十分繁多，主要分为两大类：一类为精确定量检测技术，包括高效液相色谱、高效液相色谱串联质谱和高效气相色谱串联质谱等；另一类为快速检测技术，包括酶联免疫法、生物传感器和免疫层析法等。

精确定量检测技术具有灵敏度高、检测限低、高通量、分离性能好和检测真菌毒素种类多、范围广等特点，相较于快速检测技术实验结果拥有更高的准确度和精密度。真菌毒素检测的难点主要体现在样品基质成分复杂，对目标化合物的信号响应产生增强或抑制的作用，干扰实验结果的准确性。因此，样品在实际检测前通常需要进行前处理，将目标化合物从样品中提取出来，如Xing等[46]通过改良的QuEChERS方法进行前处理结合高效液相色谱串联质谱法检测混合果泥样品中7种链格孢霉毒素，研究结果发现链格孢霉毒素在0.5～200 μg·kg-1范围内线性关系良好，R2大于 0.992 5，检出限在0.18～0.53 μg·kg-1，在5、10、20 μg·kg-1三挡加标浓度下回收率范围为79.5%～106.7%，相对标准偏差小于9.78%。

快速检测技术具有操作简单、检测时间短和成本低等特点，相较于精确定量检测技术能在果蔬及其制品在贮藏、加工、运输和销售等过程中及时而全面的监控真菌毒素的污染状况。目前快速检测技术主要是以抗原和抗体结合的特异性为基础进行开发研究，如在食品领域被广泛应用的免疫层析试纸条、电化学免疫传感器和胶体金检测等，Taghdisi等[47]提出了一种基于非靶标触发滚动循环扩增的电化学适配体传感器测定葡萄汁中的OTA，加标回收率为92.0%～103.2%，相对标准偏差为3.15%～7.50%。此外，为提高快速检测技术实验结果的准确性，也在不断地开发新型生物材料、检测元件等物质，如核酸适配体、模拟肽和分子印迹聚合物等，理论上这些物质在未来快速检测的应用中不仅可以有效地避免实验结果的假阳性现象，还具有绿色环保等特点。

2.5 风险研究和监测预警

随着检测技术的发展和食品安全意识的不断提升，世界各国都开始针对食品中的真菌毒素开展风险研究，并在监测预警工作中应用。果蔬及其制品中真菌毒素种类多、含量低，主要对人体造成慢性危害。黄曲霉毒素、链格孢霉毒素、赭曲霉毒素、展青霉素和单端孢霉烯族毒素等都具有致癌性，而且广泛分布在果蔬及其制品中，相较于食品添加剂、农药残留等，真菌毒素的膳食风险程度更高。因此，我国的食品监管部门及卫生相关部门，必须加大对果蔬及其制品中真菌毒素的风险研究和监测预警。

3 小结

果蔬及其制品在种植、加工、贮藏、运输和销售等过程中，存在诸多因素会造成病原菌的侵入和真菌毒素的生成，如温度、湿度、光照时间、pH值、虫害和机械性损伤等。任何过程的处理不当，都会造成真菌毒素在果蔬及其制品内部的积累。真菌毒素对果蔬及其制品的污染，不仅对人体健康存在潜在危害，还会影响果蔬产业的健康发展。因此，首先通过加强真菌毒素检测手段研究，及时、全面的了解果蔬及其制品中污染情况，快速、高效的完成新型真菌毒素的排查和风险评估，确定引起真菌毒素的原因及对人体健康的危害水平，为相关部门的监管和管控措施的实际应用提供参考；其次通过规范工艺流程、合理控制贮藏条件、减少虫害以及机械性损害等，降低真菌毒素的污染；最后通过种植、加工技术指导以及开展讲座，提高种植户和生产企业食品安全意识，进而综合防控真菌毒素对果蔬及其制品的污染。