真菌毒素是產(chǎn)毒真菌在適宜的環(huán)境條件下產(chǎn)生的次級有毒代謝產(chǎn)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(yè)帶來嚴重的經(jīng)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(fā)酵、添加酶制劑等方法來實現(xiàn)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(jié)構(gòu)中的雙鍵,用來滅活產(chǎn)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(xiàn)代臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧濃度高,能耗低,不產(chǎn)生金屬粉塵,這些優(yōu)點使得臭氧在降解毒素的應用中日趨廣泛,世界衛(wèi)生組織、糧食與農(nóng)業(yè)組織、美國食品和藥物管理局認為臭氧在食品工業(yè)中是一種安全有效的化學物質(zhì)[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(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)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(jié)合,抑制蛋白質(zhì)、RNA 和DNA 的合成,并誘導細胞凋亡,當人和動物攝入DON時,會產(chǎn)生嘔吐、腹瀉、厭食、惡心、神經(jīng)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(zhì)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(zhì)量濃度為8 mg/ L的氣態(tài)臭氧,可在15 s 內(nèi)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(xiàn)在:在降解過程中DON 的毒性降低,這是因為DON 結(jié)構(gòu)中的雙鍵被臭氧破壞,因此DON 的活性會受到影響,故其產(chǎn)物的毒性相對較弱[12] 。

        經(jīng)臭氧處理后的面粉中的蛋白質(zhì)、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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(zhì)。

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(wèi)生標準規(guī)定(5 μg/ kg)以下[18] 。

        氣態(tài)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(fā)生加成反應,在此過程中檢測到10 種降解產(chǎn)物,這些產(chǎn)物含量較低,且分子質(zhì)量相近,通過對其結(jié)構(gòu)-效應分析可知,AFB1的很終降解產(chǎn)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(huán)的C8 標簽：臭氧 降解 真菌 毒素