黃麴黴素
黃麴黴素一般指黃麴黴毒素,黃麴黴毒素(AFT)是黃麴黴和寄生麴黴等某些菌株產生的雙呋喃環類毒素。[1]其衍生物有約20種,分別命名為B1、B2、G1、G2、M1、M2、GM、P1、Q1、毒醇等。其中以B1的毒性最大,致癌性最強。動物食用黃麴黴毒素污染的飼料後,在肝、腎、肌肉、血、奶及蛋中可測出極微量的毒素。黃麴黴毒素及其產生菌在自然界中分布廣泛,有些菌株產生不止一種類型的黃麴黴毒素,在黃麴黴中也有不產生任何類型黃麴黴毒素的菌株。黃麴黴毒素主要污染糧油及其製品,各種植物性與動物性食品也能被污染。
產毒素的黃麴黴菌很容易在水分含量較高(水分含量低於12%則不能繁殖) 的禾穀類作物、油料作物籽實及其加工副產品中寄生繁殖和產生毒素,使其發霉變質,人們通過誤食這些食品或其加工副產品,又經消化道吸收毒素進去人體而中毒。
1993年,黃麴黴毒素被世界衛生組織(WHO)癌症研究機構劃定為一類天然存在的致癌物,是毒性極強的劇毒物質。
目錄
AF概況編
簡介
1960年首次於英國倫敦郊區「火雞X病」(當時不清楚病因,故以此命名)的發生導致了AF(黃麴黴毒素)的發現。[2]AF是一類結構和理化性質相似的真菌次級代謝物,是自然界中已經發現的理化性質最穩定的一類黴菌毒素。
是一類基本結構都含有二呋喃環和香豆素(氧雜萘鄰酮)的化合物。黃麴黴毒素在長波紫外光下產生熒光,根據熒光顏色、RF值及結構不同等分別命名為B1,B2,G1,G2,M1,M2,P1,R1,GM和毒醇。其中以B1的產量最高,毒性最大,致癌性最強,G1和M1的毒性次之。樣品中AF的含量可通過薄層層析顯示的熒光檢出量來測定。1961年即發現黃麴黴污染的花生餅能誘發大鼠肝癌,1962年鑑定並證明了黃麴黴毒素為強致癌物。結構中二呋喃環末端帶有雙鍵的黃麴黴毒素,易形成環氧化代謝產物而使其毒性、致癌性和致突變性增強。黃麴黴毒素主要污染糧油及其製品,如花生、花生油、玉米、大米及棉籽等。國內食品檢測中以黃麴黴毒素B1作為污染指標,可通過薄層層析法和高壓液相法檢測。
黃麴黴毒素及其產生菌在自然界中分布廣泛,有些菌株產生不止一種類型的黃麴黴毒素,但在黃麴黴中也有不產生任何類型黃麴黴毒素的菌株。穀物和油料作物的種子及加工產品、乾鮮果品、調味品、煙草、乳及乳製品、肉類、魚蝦類和動物飼料中均能檢出黃麴黴素,花生和玉米最容易污染。AF能通過食料轉移到動物的乳汁、肝、腎和肌肉組織中積留。AF屬於超劇毒物質,其中B1是目前已知致癌物質中致癌性最強烈的,能誘發動物肝癌,對某些動物能引起急性中毒致死。聯合國世界衛生組織(WHO)和糧農組織(FAO)1975年規定食品中 AFB1的最高允許含量為15ppb,各國政府均制定了AF在食品和飼料中最高允許量的衛生標準和檢驗法規。影響AF產生的最重要環境因子是溫度和水分,適宜黃麴黴生長和產毒的溫度範圍是12~42℃,最適溫度33℃左右,最低相對濕度78%,最適相對濕度98%,穀物含水分18%以上,花生含水分10%以上,在通氣條件下,黃麴黴即能迅速生長和產毒。採取低溫、乾燥、除氧和化學藥劑等方法來保存食品和飼料,可以有效地防止黃麴黴的生長和產毒。對於含有黃麴黴毒素的食品和飼料,可採用物理的、化學的和生物學方法去毒,如利用機械、電子和手工方法挑選出破損的含毒素的花生; 提高加工精度可碾去存在於糧食籽粒皮層和種胚中的毒素;高溫高壓處理能使AF轉變為無毒的化合物,利用活性白土和活性炭吸附,能除掉植物油中的AFT;用強鹼或氧化劑處理可以使AFT發生化學變化而解毒; 試驗證明有少數細菌、黴菌和放線菌有轉變黃麴黴毒素的能力等。
AF的理化性質
黃麴黴儘管種類繁多,但它們基本結構中都有二呋喃環和氧雜萘鄰酮(又名香豆素),前者為其毒性結構,後者可能與其致癌有關。AFT難溶於水、己烷、乙醚和石油醚,易溶於甲醇、乙醇、氯仿、乙腈和二甲基甲酰胺等有機溶劑,分子量為312~346,熔點為200~300℃。AF對光、熱和酸穩定,耐高溫,通常加熱處理對其破壞很小,只有在熔點溫度下才發生分解。在中性、弱酸性溶液中很穩定,pH1~3的酸性溶液中稍分解,在pH9~10溶液中迅速分解破壞。AFT遇鹼能迅速分解,pH為9~10時迅速分解成幾乎無毒的鹽,但此反應可逆,即在酸性條件下有復原。因此在食品去毒時可利用這一化學反應。毒素純品在高濃度下穩定,低濃度的純毒素在紫外輻射易分解。5%的次氯酸鈉溶液、Cl2、NH3、H2O2及SO2等均可與AFT起化學反應破壞其毒性。在自然條件下,食品中污染的AF穩定性很強。AFB1嚴重污染的稻穀,室溫下自然存放已有20多年,毒性含量逐漸降低,但仍可檢出AFB1。
AF的結構
從化學結構上看,黃麴黴毒素是高度取代的香豆素。其中 AFB1類為甲氧基、二呋喃環、香豆素、環戊烯酮的結合物。AFG1類結構為甲氧基、二呋喃環、香豆素和環內酯。自然環境下,在被污染的食品中只檢測出AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1和 AFM2,其中以 AFB1存在量最大也毒性最高,AFM1是AFB1的代謝產物,毒性僅次於 AFB1。 [2] 黃麴黴毒素的各種代謝產物的毒性強弱順序是:AFB1> AFM1> AFG1>AFB2> AFM2> AFG2。從毒性順序可以看出,結構中雙呋喃環末端具有雙鍵結構的毒性大,不具雙鍵結構的毒性相對較小。 [2]
AF產生條件與分布
AF的產生
AF的產生需要一定的條件,不同的菌株產毒能力差異很大,除基質以外,溫度、濕度、空氣均是AFT生長繁殖及產毒的必要條件。研究者發現AF和寄生麴黴的最佳生長條件為33~38℃,pH為5.0和Aw(水分活性)為0.99。溫度在24~28℃之間,相對濕度在80%以上,黃麴黴菌產毒量最高。故南方及溫濕地區在春夏兩季易發生AF中毒,有的作物甚至在收穫前或收穫期就可能被AF污染。 [3]
AF的分布
AF常常存在於土壤、動植物、各種堅果特別是花生和核桃中。在大豆、稻穀、玉米、通心粉、調味品、牛奶、食用油等製品中也經常發現AF。一般在熱帶和亞熱帶地區,食品中AF的檢出率比較高。在中國總的分布情況為:華中、華南、華北產毒株多,產毒量也大,東北、西北地區較少。
AF的毒性及危害
AF的致突變性
黃麴黴毒素具有致突變性,能使人成纖維細胞發生程序外DNA合成,動物實驗可見染色體畸變,染色體斷裂,某些染色體4q、13q、14p發生缺失。AFB1是一種能導致生物體遺傳物質發生變化的致突變化合物,但 AFB1本身不能引起突變,而必須在機體內經過代謝活化後才具有致突變作用,稱為間接致突變物。AFB1由肝微粒體酶活化為親電子物,即AFB1-2,3-環氧化物,該環氧化物的第2個碳與DNA的鳥嘌呤酮基結合形成 AFB1-DNA加合物,此外,AFB1的代謝產物AFM1和AFP1也能轉化成親電子物而與DNA結合,AFB1-DNA加合物經去嘌呤反應形成AFB1-N7-鳥嘌呤,使DNA分子產生無嘌呤位置的缺口,因而造成DNA的損傷。
目前認為無論是DNA去嘌呤造成的損傷還是由於經酸、鹼水解不斷蓄積開環加合物而使DNA分子發生的改變,都是突變前的一種改變,都有進一步發展為癌症的可能性。
對肝臟的危害
黃麴黴毒素是一種劇毒的致肝癌物質,其中黃麴黴毒素B1可引起細胞錯誤地修復DNA,導致嚴重的DNA誘變,還可抑制DNA和RNA的合成,從而抑制蛋白質的合成。從我國肝癌流行病學調查研究中發現,某些地區人群膳食中黃麴黴毒素的污染水平與原發性肝癌的發生率呈正相關。專家對其他肝癌發病率高的地區進行調查,也得出相同結論。乙型肝炎病毒和黃麴黴毒素B1是我國誘發肝癌的兩大主要危險因素,有關腫瘤研究專家通過建立乙肝病毒和黃麴黴毒素B1致肝癌機理的實驗模型,利用這些模型發現單獨存在的乙肝病毒基因並不能誘發小鼠肝癌,但乙肝病毒基因可增強黃麴黴毒素B1的致癌效應,兩者均可使肝細胞處於較活躍的增殖狀態,在致肝癌過程中具有明顯的協同作用。
癌症的發生是基因變化積累的結果,科學家已證實p53基因是癌症的抑制基因,p53基因的變異是多種腫瘤發生的物質基礎,而不少人可能在生命的早期(5歲左右)就受到乙肝病毒和黃麴黴毒素的攻擊,加之人體內某些基因的缺失或變異引起p53基因突變,協同其他因素最終導致癌變。
毒性
自1962 年分離出黃麴黴毒素以來,人們對其毒性進行了較深入的研究,發現其毒性屬於極毒,其劇烈的毒性比人們熟知的劇毒藥氰化鉀要強10倍,比眼鏡蛇、金環蛇的毒汁還要毒,比劇毒農藥1605、1059的毒性強28~33倍,一粒嚴重發霉含有黃麴黴毒素40μg的玉米,可令兩隻小鴨中毒死亡。北京醫科大學曾用含20μg/kg 黃麴黴毒素的飼料餵大鼠一年後即發肝癌。國外有報道說,AF為1μg/kg時即可誘發癌變。
黃麴黴毒素有很強的急性毒性,也有顯著的慢性毒性。人攝入大劑量的黃麴黴毒素後可出現肝實質細胞壞死、膽管上皮細胞增生、肝脂肪浸潤及肝出血等急性病變,前期症狀為發燒、嘔吐、厭食、黃疸,繼而出現腹水,下肢浮腫並很快死亡。由黃麴黴毒素引起的中毒事件,國內外都有過報道,其中以1974 年印度發生的中毒事件最為嚴重:印度西部兩個邦中200多個村莊皆以玉米為主食,由於當年雨水過多,造成玉米嚴重霉變,村民食用霉變玉米後導致397人中毒,106人死亡,屍檢及病理實驗證明,這次中毒事件的原因是黃麴黴毒素B1中毒。而慢性毒性表現為生長障礙,肝臟出現亞急性或慢性損傷,體重減輕,誘發肝癌等。
對食品的污染
我國於1972、1973、1974及1981年先後在全國進行食品中AFB1的普查工作,結果發現黃麴黴毒素的污染有地區和食品種類的差別。長江及長江以南地區黃麴黴毒素污染嚴重,北方各省污染較輕。在各類食品中,花生、花生油、玉米污染最嚴重,大米、小麥、麵粉污染較輕,豆類很少受到污染。有專家學者在1992年對我國廣西、江蘇、河北、北京等地的糧油食品中黃麴黴毒素的污染情況進行了調查,其結果表明除花生樣品的污染率較高,達到 55.6%外,玉米的污染率僅為15.6% ,且污染水平均未超過我國現行食品中黃麴黴毒素B1的允許量標準。
黃麴黴毒素在食品中的污染波及世界各地區,一般來說,熱帶和亞熱帶地區食品污染較重,其中以花生、玉米的污染最為嚴重,上個世紀60~80年代,12個國家的調查結果表明:花生的陽性率為0.9%~50%,平均含毒量為25~1000ng/g,含毒量最高的樣品達25000ng/g,玉米的陽性率為3.5%~73%,平均含毒量為5~400ng/g,最高含毒量為12500ng/g。
鑑於AF的毒性,目前世界上有60多個國家制訂了食品和飼料中黃麴黴毒素的最高限量標準和相應的法規。我國也於1990年11月26日頒布了《防止黃麴黴毒素污染食品衛生管理辦法》。管理辦法規定:為確保嬰幼兒健康,糧食部門應提供不得檢出黃麴黴毒素的糧食,利用含有黃麴黴毒素超出允許量標準的糧食、油料及油品加工食用時,必須在工藝過程中採取有效措施去除毒性,產品符合標準後方可供食用。若有違反規定的將追究法律責任。
AF污染引起食品變質。食品由於受其污染而食用價值降低,甚至完全不能食用,美國弗吉尼亞洲在5年時間內檢測了500份玉米樣品,每年的玉米樣品中約有25%含有毒素。人類食用被AFT污染的食品會導致急性中毒,引起肝臟壞死出血,慢性中毒可引起肝癌。同時用被污染的飼料飼養畜禽會使畜禽生產率降低,增重減慢,間接對人類造成重大危害。
對經濟的影響
世界糧農組織(FAO)估計,25%的食用作物受真菌毒素的影響,其中主要是AFT。AFT可導致家畜死亡,生長率下降,飼料利用率降低。AFT還能降低食用作物和纖維作物的產量。由於各國制定了相應的AFT允許標準和法規,從而對貿易會造成一定的影響,如歐盟多次以AFT超標為由拒絕進口花生及其製品。
AF吸收代謝干預
一旦攝入黃麴黴毒素,可以通過兩種途徑降低體內黃麴黴毒素的毒性和致癌性。
阻斷減少AF吸收
益生菌可以吸附黃麴黴毒素,形成菌體-AF複合體,使得黃麴黴毒素在腸道的吸收減少,微生物和黃麴黴毒素一起排出。腐殖酸是一種有機高分子化合物,對重金屬、芳香族化合物、礦物質等吸附作用強,有研究表明,從煙煤中提取的腐殖酸對AFB1有較強吸附作用。葉綠酸與AFB1結合成牢固的分子化合物,影響AFB1的吸收,降低攝入的致癌物的生物活性。研究表明,葡甘聚糖及其與無機吸附劑組成的複合物在常溫下對黃麴黴毒素的吸附效果均比較好,其機制是甘露低聚糖可通過氫鍵、離子鍵和疏水作用力對黃麴黴毒素產生吸附力,其以物理作用為主。 [6]
調節AF體內代謝
研究發現許多中藥及其有效成分可作用於藥物代謝酶系統,進而影響黃麴黴毒素的代謝活化及解毒,例如黃岑、丹參、薑黃素、黃酮、多酚等。吡噻硫酮抗黃麴黴毒素的機制是不但減少AFB1-8,9-環氧化合物,而且提高GST的活性,促進穀胱甘肽與AFB1-8,9-環氧化合物結合,增加AFB1-硫醇尿酸加合物經尿液排出。
AF檢測方法
AF的檢測方法從最初以薄層層析法為主,發展到高效液相色譜法、微柱法、酶聯免疫吸附法等多種方法普遍應用,其進展與新的化學檢測手段和新儀器的出現密不可分。這些新方法、新手段的快速應用,為黃麴黴毒素的檢測提供了更廣泛的選擇餘地,適應了不同的檢測目的和要求。
薄層層析法
薄層層析法(TLC)是測定AF的經典方法,其原理是將樣品經過提取、柱層析、洗脫、濃縮、薄層分離後,在波長365nm紫外光下產生藍紫色或黃綠色熒光,並根據其在薄層上顯示的最低檢出量來確定其含量。
高效液相色譜法
HPLC具有高分辨率,分析時間較短等優點。它的原理是樣品溶液中欲分離的幾種化合物在流動相和固定相之間有不同的分配量,從而達到分離的目的。AF經柱後電化學衍生化後,能發射特徵性熒光,被熒光檢測器捕獲後而得到檢測,最後經化學工作站處理數據。這一檢測方法,將化學分析試驗與領先的計算機技術結合,使自動化程度得到極大的提高,在試驗空間、人力和儀器都保持不變的情況下,能檢測更多的樣品。HPLC是近幾年發展起來的檢測AFB1的方法,主要是用熒光檢測器檢測。該法快速而準確,但需要昂貴的儀器設備,未能廣泛使用。
微柱法
微柱法測定AF,是利用微柱管內的硅鎂型吸附劑吸附AF並在365nm紫外光下顯示熒光,其強度與一定濃度的AF含量成正比關係,由此可簡略定量AF。
酶聯免疫吸附法
酶聯免疫吸附法(ELISA)是抗原(或抗體)吸附劑和用酶標記的抗體(或抗原)與標本中的待測物(抗原和抗體)起特異的免疫學反應,用測定酶活力的方法來增加測定的敏感度,是一種定性或半定量的方法。大致採用兩種方法檢測AF:一種是用雙抗體夾心法;另一種是用競爭法。免疫吸附法測定的試劑盒及配套儀器、方法被列入國家標準(GB/T5009 22-1996第二法)。
關於運用酶聯免疫法檢測AFB1的檢測報道也較多,目前國外已有較成熟的檢測食品及飼料中AFB1等真菌毒素的ELISA試劑盒出售,我國自20世紀90年代以來也有一些以ELISA檢測食品及飼料中AFB1的研究報道。
其他方法
(1)溴化熒光分光光度法(SFB)
樣品經甲醇-水混合溶劑提取後,部分提取液通過固相分離進行柱前處理,500μL純化的提取液用溴試劑衍生化後,用熒光檢測計中檢測,樣品熒光吸收度與硫酸喹啉液的吸收度比較可直接換算成AF的總含量。該法已通過AOAC和美國農業部聯邦穀物檢測中心的認證。
(2)超光譜方法(HS)
超光譜法是基於反射能基礎上的一種非侵入無破壞的映像技術,用於農產品檢測中,能夠快速地提供該產品的有關化學和其他方面的內部細節。另據研究報道,培訓黃蜂可用於AF檢測。由於AF主要是由黃麴黴產生的,寄生黃蜂通過培訓能把黃麴黴的氣味和糖水聯繫起來,並對這些氣味產生有區別的行為反應,藉此來識別目標氣味的存在。這種培訓反應正在應用於儲藏玉米、花生的AF監控和檢測實踐當中,目前還未給出有關的結果評定。
各方法對比
薄層層析法對樣品處理繁瑣,實驗過程複雜,所需時間多,易受雜質干擾,較適合於對AF的定性檢測,是研究AF初期所使用的主要方法。今後,雖然薄層層析法在不斷地改進,並在一般實驗室均可完成操作,但由於它複雜的前處理過程致使在應用中仍然會受到一定程度的限制。
高效液相色譜法測定AF,技術水平要求較高,目前採用這種方法檢測AF較多,但具體一次實驗所使用的化學藥劑和處理途徑差別很大,對實驗結果的精度造成影響,這種方法還應在實踐中進一步改進。但總體上說高效液相色譜法操作較為簡便,同時可檢測多個AF種類,適於大批量樣品的分析。將免疫親和柱與高效液相色譜法結合應用,是目前採用較多的一種方法,今後將被廣泛應用。
微柱法測定AF,主要是用來檢驗AF的存在與否以及快速篩選出超標樣品,而要對AF種類進行區分定量檢驗,則需要對不同AF組分進行分離,再利用其他方法檢測。因此,微柱法並不能完成整個AF檢測過程,僅適用於定性檢驗。
酶聯免疫吸附法操作簡便,使用較為安全,但由於酶本身的不穩定性,用此方法檢驗AF有可能帶來假陽、陰性結果,而且研製出的AF快速測試盒多以測定最具毒性的種屬為主,食品和飼料工業上利用它來界定食品或飼料中AF的超標問題。酶聯免疫吸附法的檢測精度還有待於提高。
溴化熒光分光光度法的最大優點是檢測時不使用AF對照品,同時快速、靈敏,適合大批量樣品普查,儀器價格也較低,張雪輝等比較了用SFB法和溴衍生HPLC檢測中藥中AF的結果,發現SFB法在測定中藥時可能出現許多假陽性結果。
AF的去除措施
碾磨搓洗
黃麴黴素在食品中分布極不均勻,在花生樣品中以霉變、破損、長芽、皺皮及變色花生粒最為集中,只要將其揀除,毒素含量將大大降低,甚至低到無毒。碾磨加工可將大部分集中於米糠層和穀皮、胚層的黃麴黴素去除一大部分;搓洗可去除糧食表面的大量毒素。
吸附法
常用的吸附劑有沸石、活性白陶土、活性碳等。含有AF的植物油可加活性白陶土或活性炭等吸附劑,毒素可被吸附而去毒,如廣西用此法處理花生油,加入1.5%的白陶土,可使花生油中AF由原來的100μg/kg降至10μg/kg。選擇毒素吸附劑時,一方面應注意吸附能力必須具備試驗室及動物試驗雙重資料方能證明有效,另一方面考慮吸附劑具有高度吸附能力、選擇性吸附、廣譜吸附、無副作用等條件。 [3]
輻射處理
AF在紫外光照射下不穩定,可用紫外光照射去毒。該法去毒對植物油等液體食品效果較好,而對固體食品效果不明顯。應用輻射法,必須注意照射的劑量和照射時間,以不影響食品的感官和理化性質為宜。 [3]
鹼處理法
鹼煉是油脂精煉的一種加工方法,在油脂中加入1%NaOH溶液,AF內酯環即可破壞,形成香豆素鈉鹽。後者可溶於水,故加鹼後再用水洗可將毒素去除。加鹼水洗可使油中AF降至標準以下,甚至不能檢出。 [3]
有機溶劑萃取法
AF為脂溶性毒素,易溶於有機溶劑,可用水合乙醇、異丙醇、丙酮、正己烷和水的混合物等進行提取分離、去毒。提取需反覆3~5次,去毒效果可達90%以上,其中以丙酮和水(90∶ 100)混合液效果最好。處理後的糧油製品,必須將溶劑徹底揮干,方可食用。
氧化降解法
漂白粉、氯氣、雙氧水、臭氧等氧化劑可以迅速將AF氧化去除,其中以漂白粉去毒效果最強。高度污染的花生粉可用5%漂白粉處理幾秒鐘就可以全部去毒,用氧化劑處理過的糧食經火雞餵養試驗證明無毒。
二氧化氯法
霉變染有AFB1的玉米,用250μg/mL低濃度的二氧化氯浸泡30~60min,能有效地解除AFB1的毒性。
中草藥去毒法
1976年我國首次發現山蒼子中的揮髮油可以徹底除去食品中的AF。揮髮油中的某些成分與AF可發生加成和縮合反應,改變毒素分子結構,達到去毒目的。AF超過國家標準20倍的玉米、稻穀或超標2500倍的花生經大劑量山蒼子芳香油處理可一舉去毒。此法簡便易行,特別適合家庭應用,並對食品質量和營養成分無任何影響。另外,甘草、葫蘆巴、羽扁豆、茴香、五香粉、大蒜等也有去除AF的作用。
生物學方法
乳酸菌粘附法是通過乳酸菌自身粘附作用和所分泌的代謝產物的抑菌作用,來去除AF。由乳酸菌產生的乳酸鏈球菌素具有粘附、降解AF的作用。
乳酸菌廣泛地應用在食品發酵工業中,具有改善腸道微生態,防腐和治療功效。乳酸菌能分泌許多抗菌物質,阻止病原菌的生長。其他微生物如枯草桿菌、乳酸菌、醋酸菌等對AF降解能力最強,在液體培養基60h後,可分別除去89%、88%和81%。
酶解法
酶的降解去毒主要利用酶的專一性,高效地催化、降解AF為無毒化合物或小分子無毒物質的方法。酶降解去除黃麴黴素效果好,實用性強,適合於各種形式受到污染的食品,必將成為今後研究和應用的熱點。 [3]
黃麴黴菌生長條件
產生黃麴黴毒素的最基本條件是產毒真菌的存在。經過大量實驗證明,能產生AF的真菌主要是黃麴黴菌和寄生麴黴菌,而黃麴黴菌是一種廣泛分布於世界各地區的比較常見的腐生菌,適宜的條件是它產生毒素的溫床。影響麴黴菌生長繁殖及產毒的因素有很多,與食品關係密切的主要有水分、溫度、食品基質、通風條件等。
水分
水分是微生物生存不可或缺的,食品中水分以結合水和游離水兩種狀態存在,結合水存在於食品的組織本身,它是活組織的一部分,是細胞所有生理過程所必需的。而微生物能利用的水分是游離水。一般來說,米麥類水分在14%以下,大豆類在11%以下,乾菜和乾果類在30%以下,微生物生長比較困難,食品中真正能被微生物利用的那部分水稱為水分活性(Water activity,縮寫 Aw),純水的 Aw為1.0(相當於相對濕度100%),當Aw值越小時,細菌能利用的水越少,水分活性越接近1,微生物就越易生長繁殖,當食品中的Aw 為0.98 時,微生物最易生長繁殖,當Aw降為0.93時,微生物繁殖受到抑制,但黴菌仍能生長,當Aw小於0.7時,則黴菌的生長受到一定抑制,可以阻止產毒的黴菌繁殖。
溫度與通風
溫度對黴菌的繁殖和產毒均有重要影響,不同種類的黴菌最適溫度是不一樣的。在相對濕度為80%~90% ,大多數黴菌繁殖最適宜的溫度是25~30℃ ,在0℃以下不能產毒。如黃麴黴的最低繁殖溫度範圍是6~8℃,最高繁殖溫度是44~46℃,最適宜生長溫度是37℃左右,產毒溫度略低於最適宜生長溫度,為25~32℃。緩慢通風比快速風乾的黴菌容易繁殖產毒。
食品基質
與其他微生物生長繁殖的條件一樣,菌株腐生的基質也很重要。不同的食品基質黴菌的生長情況不同,一般來說,營養豐富的食品,黴菌生長的可能性就大,天然基質比人工培養基質的產毒效果好。
生物防治劑
許多細菌和真菌,如乳酸菌、芽孢桿菌、橙黃桿菌、酵母等均有抑制黃麴黴生長和產毒的能力。
乳酸菌
研究表明,乳酸菌屬的許多菌株,包括Lactobacillus、Bifi-dobacterium、Propionibacteri-um和Lactococcus等均被報道具有吸附黃麴黴毒素的作用。儘管乳酸菌能吸附黃麴黴毒素,但這種吸附可能是可逆的,易造成毒素的殘留;再者乳酸菌屬厭氧菌,在實際應用過程中難以保證厭氧的環境,從而限制了乳酸菌作為拮抗菌的實際應用。
芽孢桿菌
枯草芽孢桿菌產生的抑菌物質具有較好的耐熱性,若能將其分泌的活性物質進行純化和鑑定,並將其活性物質用於黃麴黴毒素污染的控制,將給農作物的生產帶來巨大的效益。
橙黃桿菌
橙黃桿菌是一類研究得較早的生防菌,早在20世紀六、七十年代,有學者發現橙黃桿菌的細胞培養物能移去水溶液中的黃麴黴毒素B1;其死細胞移除黃麴黴毒素B1的能力受溫度和pH的影響,活細胞吸附的黃麴黴毒素B1則不能被液相萃取出來。此外,紅串紅球菌(Rhodococcus erythropolis)和分支桿菌(Mycobacterium fluoranthenivorans)的無細胞抽提液能顯著降低食品和飼料中的黃麴黴毒素B1。橙色粘球菌(Myxococcus fulvus)是好氧革蘭氏陰性棒狀菌,廣泛存在於土壤中。它們分泌的胞外產物可以分解不同的生物大分子和整個微生物體。
不產毒的黃麴黴和寄生麴黴
採用不產毒的黃麴黴和寄生麴黴可有效防治作物收穫前黃麴黴毒素並已得到應用。早在1992年,有學者就已經提出將不產毒的寄生麴黴菌株播撒在花生生長的土壤中能夠使花生黃麴黴毒素含量降低83%~85%。同樣,在土壤中引入不產毒的黃麴黴菌株也可以降低棉花種子中的黃麴黴毒素含量。近年來,美國環境保護協會還註冊了兩株不產毒的黃麴黴菌株來防治棉花和花生黃麴黴毒素污染問題,並在美國多個州的試驗田中廣泛試用。在非洲、澳大利亞和中國,亦篩選出能有效抑制黃麴黴毒素產生的不產毒黃麴黴菌株,這些菌株能使田間產毒菌株的數量降低95%以上。
通過引入黃麴黴和寄生麴黴來控制土壤中的微生物菌群,在農作物生長過程中優先替代了土壤中原有的產毒菌株,對於降低收穫前黃麴黴毒素的污染是很有效的。早期的田間試驗直接將不產毒菌株的孢子懸液與種子浸泡後播種或者直接將孢子懸液噴灑到土壤中,雖然效果十分明顯,但成本較高;近年來,則採用穀類固態發酵的方法孵育孢子,孵育完成後在50℃下烘乾,5℃貯存備用。土壤溫度是影響生物防治黃麴黴毒素污染效果的重要因素之一,在實驗室內,黃麴黴孢子萌發的溫度需高於10℃;但在試驗田內,溫度需高於20℃時孢子才會萌發,因此,必須等到土壤溫度高於20℃時才能將不產毒的菌株應用到試驗田。不同地區應根據具體情況確定施用日期。
儘管很多不產毒的黃麴黴和寄生麴黴菌株已成功應用于田間防治黃麴黴毒素污染,但採用直接接種孢子的方法會改變田間的微生物菌群,甚至將影響到正常菌群的生長,這勢必會影物的產量。此外,該方法只能在土壤溫度高於20℃時才能應用,對於多季種植作物的地區,其應用受到了限制。
酵母
實驗表明,腐生型酵母,如假絲酵母屬(Candida)和畢赤酵母屬(Pichia)的一些種能夠在很大程度上抑制黃麴黴的生長,但能否有效地用于田間還有待進一步研究。
食用菌
有學者將平菇(Pleurotus ostreatus)和黃麴黴共培養,結果表明平菇能抑制黃麴黴的生長;在稻草和玉米芯中感染黃麴黴3周後再接種平菇能使稻草和玉米芯的黃麴黴毒素含量降低。平菇可以產生一種分子量為90kD的胞外酶,並通過薄層層析證明該酶能有效地降解AFB1,熒光測定顯示該酶能夠催化AFB1內酯環的打開,從而達到降解毒素的作用。
黃麴黴毒素解毒酶是目前為止降解黃麴黴毒素效率較高的物質,是從食用菌中提取出的酶類,具有較高的安全性,只是該酶的產量還需進一步提高,廣泛應用於生產還有一段距離。
其它真菌
有報道顯示,綠色木霉(Trichoderm viride)、不明毛霉(Mucor ambiguus)以及少數其他真菌對AFB1也有很好的降解能力。然而其中一些菌株在條件改變的情況下有可能產生AFB。研究表明,黑麴黴(Aspergillus niger)及其突變菌株與產毒黃麴黴混合對峙培養時,野生型雖然對黃麴黴生長只有微弱的抑制,但其可使黃麴黴產毒和合成色素能力下降;而突變株有較強抑制黃麴黴生長的能力。
藥用植物提取液
藥用植物中含有許多有效抑菌成分,大量研究表明,將藥用植物與農作物實行間作栽培可以有效地抑制黃麴黴的生長,降低作物被黃麴黴毒素污染的幾率。
有學者從藥用植物三齒拉瑞阿(Larrea tridentata)中分離到抗菌物質木酚素,能顯著抑制黃麴黴生長。此外,黃花(Sida acuta)、翅果鐵刀木(Senna Alata)、肉桂(Cinnamomum cassia)、檸檬、石香薷(Mosla chinensis)、山核桃(Carya cathayensis)及杜仲(Eucommia ulmoides)等藥用植物對黃麴黴孢子的萌發及菌絲的生長都有抑制作用。上述幾種藥用植物除了石香薷外大多都是木本植物,雖說在臨床治療方面有廣泛的應用前景,但對田間作物的生物防治則很難推廣。
參考文獻
- ↑ 黃麴黴素——這個隱形殺手有點毒_毒素搜狐網
- ↑ 隱藏在食物中的黃麴黴素,對精子不利澎湃新聞網