真菌毒素是產毒真菌在適宜的環境條件下產生的次級有毒代謝產物,是一種常見的天然真菌污染物,絕大部分具有毒性,多存在于谷物、果蔬、豆類、堅果及其制品中,常見的真菌毒素包括黃曲霉毒素(aflatoxin,AF)、嘔吐毒素(deoxynivalenol,DON)、赭曲霉毒素(ochratoxin,OTA)、玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEA)和伏馬毒素(fumonisin,FUM)等,這些毒素不僅會給人和動物的健康帶來巨大威脅,而且會給食品加工業帶來嚴重的經濟損失[1] 。

        隨著消費者對健康飲食和食品安全重視程度不斷升高,真菌毒素的降解研究日趨重要[2] 。食品中真菌毒素的消減可分為預防和降解2 個途徑,預防即在谷物收獲前進行,通常使用殺真菌劑和生物防治劑來進行殺菌,或者在谷物中植入外源性基因以增強谷物的抗逆性[3] 。在預防過程中,可能會受到多種因素的影響,例如谷物的品種選擇、播種日期、培育技術以及貯藏方法等都會導致谷物中真菌毒素分布的差異[3] 。真菌毒素的降解方法目前研究的主要有物理消減、化學降解和生物降解三大類,其中物理消減主要包括吸附、擠壓蒸煮、熱處理、輻照等方法;化學降解一般是使用化學劑脫毒,如碳酸鈉、石灰水、氯氣、氨氣以及臭氧等氣體或水溶液;生物降解可通過微生物代謝、發酵、添加酶制劑等方法來實現對真菌毒素的降解[4] 。本文重點綜述了臭氧這一化學方法對食品中真菌毒素的降解研究,分析了影響臭氧降解真菌毒素的主要因素,以期為臭氧在真菌毒素降解中的應用提供理論參考。

1　臭氧對食品中真菌毒素的降解研究進展

        臭氧具有極強的氧化性、高效殺菌性,它能破壞真菌毒素結構中的雙鍵,用來滅活產毒真菌和降解真菌毒素,且使用后可自行分解為氧氣,無污染殘留,因此,臭氧是降解食品中真菌毒素的一種有效的化學手段[5] 。目前,臭氧作為新的非熱殺菌技術得到了越來越廣泛的應用,現代臭氧發生器產生的臭氧濃度高,能耗低,不產生金屬粉塵,這些優點使得臭氧在降解毒素的應用中日趨廣泛,世界衛生組織、糧食與農業組織、美國食品和藥物管理局認為臭氧在食品工業中是一種安全有效的化學物質[6] 。

1. 1　臭氧降解谷物中的真菌毒素

1. 1. 1　臭氧降解小麥中的真菌毒素

        小麥中的DON 是由鐮刀菌產生的次級代謝產物,是小麥中檢出率很高、危害很嚴重的真菌毒素之一。DON 可以與核糖體結合,抑制蛋白質、RNA 和DNA 的合成,并誘導細胞凋亡,當人和動物攝入DON時,會產生嘔吐、腹瀉、厭食、惡心、神經紊亂等中毒反應[7] 。臭氧氣體可使小麥中的鐮刀菌失活,同時降低小麥中DON 的含量[8] 。當用臭氧處理DON 污染的高中低3 個濃度的天然小麥時,在處理質量濃度為60 mg/ L、處理時間為90 min 的情況下,DON 的降解率均能達到50% 左右,且臭氧對DON 污染程度較低的小麥降解效果較好[9] 。處理質量濃度為8 mg/ L的氣態臭氧,可在15 s 內顯著降解2 μg/ mL DON 水溶液,其降解率達到95. 68% [10] ;當DON 標準溶液暴露于14. 50 mg/ L 的臭氧20 min 后,未在標液中檢測到DON[11] 。由此可知,臭氧不僅可以降解DON 標準液,也可以降解小麥中的DON,但臭氧對DON 標品的降解效果要顯著高于小麥,說明小麥組分對臭氧降解DON 有一定影響。臭氧對DON 的降解效果主要體現在:在降解過程中DON 的毒性降低,這是因為DON 結構中的雙鍵被臭氧破壞,因此DON 的活性會受到影響,故其產物的毒性相對較弱[12] 。

        經臭氧處理后的面粉中的蛋白質、淀粉、氨基酸含量、脂肪酸值、羰基和羧基含量保持不變,具有較低的延展性,但具有較高的韌性和白度[13] ;使用臭氧處理過的小麥粉制成的面包產品更耐咀嚼,且彈性和硬度變大,使得面包具有更大的比容和更白的面包屑[14] ;臭氧還可以用于延長冷凍面條的貨架期,抑制貯藏過程中微生物的生長[15] ;在饅頭制作過程中,臭氧會降低小麥的α-淀粉酶活性,從而使面筋含量、彈性和硬度增加,使得饅頭具有較好的色澤、結構和風味[16] 。由此可見,臭氧不僅能降低小麥粉中的真菌毒素的含量,而且能夠改善面制品的品質。

1. 1. 2　臭氧降解玉米中的真菌毒素

        玉米是我國重要的食品和飼料原料,在收獲、加工和貯藏過程中,可能會受到真菌毒素的污染,其中較為常見的污染物為OTA 和AFB1 。OTA 會造成動物腎臟和肝臟的損害,有致畸和致癌的作用。AFB1具有強烈的“三致能力”,且對人和動物肝臟有嚴重的損害作用,可致急性肝炎、肝癌甚至死亡[17] 。臭氧處理能有效降解80 μg/ L OTA 標準品,并且臭氧處理濃度越大所需的處理時間越短,臭氧也能有效降解污染玉米中的OTA,采用60 mg/ L 臭氧處理10 h 后,能將玉米中的OTA(80 μg/ kg)降低到國家糧食衛生標準規定(5 μg/ kg)以下[18] 。

        氣態臭氧和臭氧水均可降解玉米中AFB1 ,在臭氧和臭氧水純體系中,臭氧和臭氧水純體系對AFB1的主要作用機制是AFB1 與臭氧發生加成反應,在此過程中檢測到10 種降解產物,這些產物含量較低,且分子質量相近,通過對其結構-效應分析可知,AFB1的很終降解產物毒性顯著降低。臭氧降解AFB1 的機理是臭氧通過基于Criegee 機理的親電攻擊,穿過AFB1 二呋喃環的C8 標簽：臭氧 降解 真菌 毒素