紀(jì) 劍，于 堅(jiān)，王良哲，鄒 東，付旭冉，孫嘉笛，張銀志，孫秀蘭

（江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫214122）

真菌毒素（Mycotoxin）是由各類(lèi)相應(yīng)的真菌所分泌的有毒代謝產(chǎn)物，目前發(fā)現(xiàn)的真菌毒素的種類(lèi)逐年攀升，已經(jīng)超過(guò)了300種[1]，此外還存在超過(guò)30種的真菌會(huì)分泌出有害的代謝產(chǎn)物。據(jù)世界糧農(nóng)組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）估計(jì)，全世界每年超過(guò)25%的農(nóng)作物會(huì)受到真菌毒素的侵害，造成的經(jīng)濟(jì)損失難以估計(jì)。目前，真菌毒素的污染主要集中在亞洲、南美和中北美等全球重要的糧食作物產(chǎn)區(qū)[2]。美國(guó)農(nóng)業(yè)部2017年提供的數(shù)據(jù)表明，美國(guó)2016年稻谷類(lèi)的真菌毒素檢出率超過(guò)了20%，平均檢出12.43μg/mL。在巴西、阿根廷和烏拉圭等糧食生產(chǎn)大國(guó)也存在不同程度的糧食真菌毒素污染[3]。此外，我國(guó)東部地區(qū)由于氣候條件較為濕潤(rùn)，小麥、水稻、玉米等糧食作物也時(shí)常會(huì)受到真菌毒素的污染。對(duì)2013—2014年山東省玉米的研究表明，儲(chǔ)藏期玉米樣品中AFTs等真菌毒素的檢出率均高于收貨時(shí)的樣品[4]。此外，根據(jù)世界糧農(nóng)組織的報(bào)道，目前對(duì)世界糧食安全威脅較大的真菌毒素有：AFB類(lèi)、赭曲霉毒素、嘔吐毒素和伏馬毒素等，在非洲東部地區(qū)甚至存在少量T-2毒素的污染[5]。

糧食加工儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程是毒素產(chǎn)生的重要一環(huán)。糧食作物等在收獲后未被完全烘干，或者在貯運(yùn)中溫、濕度提升至有毒真菌適宜生長(zhǎng)的程度，就可能使糧食、飼料上的有毒真菌加速代謝。研究表明，幾乎在糧食庫(kù)中繁衍的真菌，即倉(cāng)儲(chǔ)類(lèi)真菌，都可能侵染谷物，在合適的溫度和水分活度大量分泌真菌毒素，并導(dǎo)致谷物出現(xiàn)毒素富集。因此，控制加工儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程溫濕條件可以減少真菌的生長(zhǎng)和毒素的富集[6]。但是，對(duì)于已受到毒素侵染的糧食，毒素的吸附與降解是有效的補(bǔ)救措施。因此，在真菌毒素污染日趨嚴(yán)重的狀況下，如何有效地防控真菌毒素的泛濫、減少糧食作物中真菌毒素的量、開(kāi)發(fā)出更有效的糧食儲(chǔ)藏策略，已成為當(dāng)今糧食安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[7]。

1 常見(jiàn)的真菌毒素結(jié)構(gòu)與毒性

黃曲霉毒素（A.flatoxin，AFT）的產(chǎn)毒菌株是黃曲霉菌等霉菌生物，其結(jié)構(gòu)為雙呋喃環(huán)香豆素結(jié)構(gòu)[8-9]。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可以分類(lèi)為B族（AFB1、AFB2）、G族（AFG1、AFG2）和M族（AFM1、AFM2）。黃曲霉毒素主要侵害動(dòng)物或人類(lèi)的肝臟部位，高劑量的AFT可引起肝細(xì)胞出現(xiàn)壞死的癥狀。動(dòng)物如果長(zhǎng)期受到低劑量的毒素刺激，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物的生長(zhǎng)減緩和肝臟的異常腫大[9-10]。

玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN）簡(jiǎn)稱為F-2毒素，對(duì)人類(lèi)健康有巨大威脅，它與雌激素的作用相似，影響生殖功能、損害肝臟系統(tǒng)。妊娠期的動(dòng)物采食含ZEN的飼料可能導(dǎo)致流產(chǎn)癥狀、胎兒死亡和胎兒畸形[11]。ZEN參與并干擾生殖過(guò)程、造成氧化應(yīng)激并導(dǎo)致細(xì)胞和DNA損傷、引起細(xì)胞凋亡等。ZEN其他的有毒衍生物還有α-ZOL和β-ZOL等[12]。

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）為雪腐鐮刀菌烯醇（Nivalenol，NIV）的脫氧衍生物，其他的衍生物還有3-ADON和DOM等。研究發(fā)現(xiàn)，小麥在田間可以分離出14個(gè)屬21種真菌，在儲(chǔ)藏期分離出20個(gè)屬51種真菌，這些菌與DON的產(chǎn)生都有非常緊密的聯(lián)系[13-14]。

赭曲霉毒素（Ochratoxins，OCT）是一組由赭曲霉（Aspergillus ochraceus）、疣孢青霉（Penicillium verrulosum）、純綠青霉（P.viridicatum）及其他幾種真菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，其中赭曲霉毒素A（Ochrotoxin A，OTA）是毒性最大的。動(dòng)物攝入了含有OTA的飼料后，這種毒素還將可能出現(xiàn)在動(dòng)物的肉類(lèi)制品中。赭曲霉毒素主要作用部位是肝與腎，大量的OTA堆積也可能引起動(dòng)物的腸道壞死。還有其他衍生物如OTB和OTC等[15]。

伏馬菌素是一種霉菌毒素，共有FB1、FB2、FB3等3種結(jié)構(gòu)。伏馬菌素的產(chǎn)毒真菌是串珠鐮刀菌（Fusariummoniliforme），其次是多育鐮刀菌（Fusarium proliferatum）[16]。伏馬菌素對(duì)人和動(dòng)物是一種強(qiáng)致癌因子，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和流行病研究已證實(shí)，伏馬菌素會(huì)引起肝功能損傷，以及馬的腦白質(zhì)損傷，并與我國(guó)和南非部分地區(qū)高發(fā)的食道癌癥狀有關(guān)，引起了世界研究者們的廣泛興趣。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)于伏馬菌素對(duì)人體健康影響尚無(wú)研究[17-18]。

常見(jiàn)真菌毒素的產(chǎn)毒菌屬及其衍生物結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 常見(jiàn)真菌毒素的產(chǎn)毒菌屬及其衍生物結(jié)構(gòu)Fig.1 Common mycotoxin-producing bacteria and their derivatives

2 常用降解方法

2.1 物理降解法

物理降解法的主要思路是利用物理射線或者改變外部環(huán)境條件，例如熱量、濕度等，采用高溫的方法對(duì)糧食中存在的少量真菌毒素進(jìn)行祛除，或者破壞產(chǎn)毒真菌的遺傳物質(zhì)導(dǎo)致其死亡。常見(jiàn)的物理降解法為輻照處理法、熱處理法、微波處理法和吸附法等[18-19]。

2.1.1 輻照法 輻照法最常用的是采用紫外線和γ射線等物理射線對(duì)含有有毒真菌或真菌毒素殘留的食品進(jìn)行照射，從而達(dá)到破壞真菌的遺傳物質(zhì)或真菌毒素的結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到毒素消解的作用[20]。

紫外線輻照可以破壞一些產(chǎn)毒真菌的核酸，使真菌的繁殖能力受限。當(dāng)真菌的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)受到輻射破壞，真菌的代謝也將發(fā)生紊亂，最終無(wú)法進(jìn)行代謝的霉菌會(huì)發(fā)生死亡，從而達(dá)到控制有害真菌生長(zhǎng)的作用。目前的研究發(fā)現(xiàn)[21]，紫外LED冷光技術(shù)對(duì)于花生油中的毒素B1（AFB1）的含量降低具有較強(qiáng)作用，并且對(duì)花生油的品質(zhì)影響不大。此外，若采用254 nm紫外光對(duì)DON毒素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60μg/g的玉米飼料進(jìn)行處理[22]，并連續(xù)攪拌30 min，其中的DON質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可以顯著降低（13μg/g），且其中所含維生素E素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量沒(méi)有變化[23]，這表明紫外線輻照對(duì)于食品中的真菌毒素具有一定的效果，并且對(duì)于食品中原有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有較好的保護(hù)作用，幾乎不會(huì)引起營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失，因此，紫外輻照法在食品生產(chǎn)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

γ射線是另一種較為常見(jiàn)的物理輻照方法。γ射線是原子核進(jìn)行能級(jí)躍遷后，發(fā)生退激時(shí)所釋放出的射線[24]。γ射線可有效破壞真菌毒素的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，對(duì)霉菌和霉菌毒素都有較大的損害，γ射線的劑量通常為3~5 kGy/h。利用電子加速器產(chǎn)生的電子束以及紫外線輻照已經(jīng)可以用于谷物中的DON的去毒。利用Co60-γ射線輻照不同條件下的DON及其衍生物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DON和3-ADON等對(duì)該種射線均會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)，但是在干燥狀態(tài)下毒素對(duì)輻照不敏感[25]。李萌萌等[26]認(rèn)為，當(dāng)10 kGy的Co60-γ射線劑量處理0.5μg/mL DON溶液時(shí)降解率達(dá)90%以上。因此，γ射線也是一種非常適合于小麥等作物的真菌毒素去除手段，對(duì)于糧食產(chǎn)業(yè)的真菌毒素脫毒具有非常重要的作用，并且γ射線設(shè)備條件較為簡(jiǎn)單，且適合工廠等環(huán)境的使用。

但是需要注意的是，γ射線輻照能量大，可能破壞食品原有質(zhì)構(gòu)，這對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響較大。因此目前對(duì)于輻照法的應(yīng)用仍然無(wú)法解決食品品質(zhì)下降的問(wèn)題[27]。

2.1.2 熱處理法 熱處理法是將食品處于高濕度條件，采用高溫、負(fù)壓的方式去除其中的霉菌毒素。150℃以上溫度可以破壞部分黃曲霉毒素，其程度取決于食品中黃曲霉素的濃度、加熱的時(shí)間和溫度，同時(shí)也與食品濕度、pH值和離子強(qiáng)度相關(guān)，水分含量高的食品比水分含量低的食品更容易用加熱法使真菌毒素失活[28]。

熱和堿性環(huán)境的協(xié)同作用也會(huì)增加對(duì)真菌毒素的降解效果，這是由于某些真菌毒素的適合存在條件為酸性，而在高溫且堿性條件中可能會(huì)破壞適應(yīng)酸性環(huán)境的基團(tuán)[29]。研究表明，如果將DON在不同溫度下加熱1 h，在125℃時(shí)DON開(kāi)始發(fā)生降解，若將溫度提升至250℃，DON的降解率將提升到為83%以上[30]。由于某些真菌毒素在低溫、酸性環(huán)境中具有較好的穩(wěn)定性，而在高熱、堿性環(huán)境中不利于真菌毒素的穩(wěn)定性，更易于發(fā)生分解，并且毒性降低。

熱處理與負(fù)壓環(huán)境協(xié)同也可以顯著降解真菌毒素。采用負(fù)壓處理后可以降低真菌毒素的沸點(diǎn)，無(wú)須在較高溫度中就可以發(fā)生沸騰[31]。此時(shí)再加上外界的蒸發(fā)作用，使得真菌毒素更加容易與食品發(fā)生分離，并通過(guò)脫臭作用可以將其排除。目前可采用該方法對(duì)花生油中的黃曲霉毒素進(jìn)行去除，可以用于工業(yè)化去除真菌毒素，且成本更為低廉[32]。

2.1.3 微波法 微波為一種波長(zhǎng)為0.001~1 m的電磁波，具有較強(qiáng)穿透的作用。其對(duì)物質(zhì)降解的原理是利用微波能量使分子快速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的轟擊作用，從而下調(diào)化學(xué)鍵強(qiáng)度，并使某些化學(xué)鍵斷裂，從而達(dá)到降解的目的[33]。研究發(fā)現(xiàn)，在一定的范圍內(nèi)，隨著微波強(qiáng)度（100~800 W）的上調(diào)和處理時(shí)間的延長(zhǎng)，AFT的降解率也獲得顯著提升[34]。而通過(guò)比較微波輻照處理前后玉米粉的品質(zhì)發(fā)現(xiàn)，微波輻照對(duì)玉米粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)可以產(chǎn)生較小的影響，而且經(jīng)過(guò)微波處理后，AFB1的結(jié)構(gòu)中的二呋喃環(huán)雙鍵基團(tuán)消失，這表明微波降解后AFB1的毒性明顯下調(diào)，微波輻照后的AFB1不會(huì)產(chǎn)生二次污染[35]。

2.1.4 吸附法 吸附法是目前人們廣泛認(rèn)同的方法，按性質(zhì)分為物理、化學(xué)與生物吸附劑，即采用物理、化學(xué)或生物的方法合成所需吸附劑[36]。

物理吸附劑常用的有活性炭、膨潤(rùn)土、凹凸棒石等。蒙脫石是一種硅鋁酸鹽吸附劑，是應(yīng)用最廣泛的一種吸附劑，是美國(guó)食品藥品管理局批準(zhǔn)的最強(qiáng)的霉菌毒素吸附劑。活性炭是由天然植物殘?jiān)冉?jīng)過(guò)碳化后再采用化學(xué)或物理活化處理而成的，適用范圍同樣廣泛[37]。

化學(xué)吸附劑主要為化學(xué)合成吸附劑，如納米合成材料等。這些材料可以通過(guò)化學(xué)合成的手段進(jìn)行獲取，其技術(shù)支撐有納米技術(shù)與化學(xué)物質(zhì)對(duì)有害物質(zhì)的吸收等。通過(guò)化學(xué)手段合成了一種納米微孔基材負(fù)載化學(xué)吸附劑，此類(lèi)吸附劑可以有效吸收包括空氣中的甲醛等有害物質(zhì)[38]。這一思路同樣可適用于真菌毒素的吸附，化學(xué)合成的材料尤其是納米材料，結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，相比于物理吸附有更好的吸附效果[39]。

常見(jiàn)的生物有機(jī)吸附劑是酵母菌細(xì)胞中碳水化合物，其中的葡甘露聚糖是一種具有很強(qiáng)吸附性的雜多糖，目前研究的有機(jī)吸附劑多是由β-D葡萄糖和β-D甘露糖以β-1，4-糖苷鍵結(jié)合而成。侯然然等[40]從啤酒酵母中提取葡甘露聚糖，添加到基礎(chǔ)糧中與AFT混合，飼喂給健康雞。結(jié)果表明，甘露聚糖可以顯著改善雞的生長(zhǎng)發(fā)育特性，明顯下調(diào)AFT的毒性，消除了AFT對(duì)動(dòng)物的影響。此外還有由馬申嫣提出的植物蛋白和益生菌的復(fù)合制劑[41]可以有效減少包括真菌毒素在內(nèi)的多種污染物對(duì)小鼠的影響。植物蛋白和益生菌的復(fù)合制劑是目前一種新興的吸附劑，原料來(lái)源于自然材料，安全且有助于對(duì)人體健康。

2.2 化學(xué)降解法

化學(xué)法是繼物理法降解后所產(chǎn)生的一種新型降解方法。其主要方式為向食品中添加化學(xué)物質(zhì)，使之與真菌毒素發(fā)生反應(yīng)，從而將真菌毒素降解為毒性較低的物質(zhì)或者無(wú)毒性物質(zhì)[42]?；瘜W(xué)降解法的主要問(wèn)題在于化學(xué)物質(zhì)的殘留對(duì)食品品質(zhì)的影響，若采用不合適的化學(xué)降解劑，可能對(duì)食品的品質(zhì)與人體健康造成嚴(yán)重影響。

2.2.1 還原劑法 還原劑法是通過(guò)讓真菌毒素發(fā)生還原反應(yīng)，使類(lèi)似于內(nèi)酯環(huán)的毒性結(jié)構(gòu)發(fā)生破裂，最終導(dǎo)致毒素失去作用的降解方法。亞硫酸氫鈉通過(guò)與DON的酮羰基或第9位雙鍵反應(yīng)，形成DON磺化衍生物——DON磺酸鹽（DONS），以減少毒素的損害[43]。此前的研究表明，在80℃條件下，采用亞硫酸氫鈉高濃度溶液處理玉米18 h，DON降解率達(dá)85%，DON分子可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為DONS[43]。D?NICKE等[44]研究發(fā)現(xiàn)，DONS在酸性條件下是穩(wěn)定的，但在堿性條件下被轉(zhuǎn)化為DON，這種反轉(zhuǎn)換取決于pH、時(shí)間和溫度。因此，還原劑法的應(yīng)用所需要的條件較為苛刻，很難應(yīng)用于工程化真菌毒素的降解[45]。

2.2.2 堿處理法 堿處理法中常見(jiàn)的為氨氣處理，原理是MH3和真菌毒素發(fā)生脫OH反應(yīng)，使真菌毒素的環(huán)狀毒性結(jié)構(gòu)受到破壞，從而使其失去毒性[46]。氨處理法中最主要的方式是氨氣熏蒸法，利用氨氣熏蒸法處理受到AFB1污染的花生時(shí)，在氨氣體積分?jǐn)?shù)為10%的條件下，經(jīng)過(guò)96 h的熏蒸，AFB1的降解率達(dá)到95.06%。而在常溫條件下將玉米粒和氨氣一同密封，并且在倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存13 d，黃曲霉毒素則可以從1 000μg/kg下調(diào)至20μg/kg以下[46]。如果提升存儲(chǔ)倉(cāng)的溫度，降解時(shí)間可以下調(diào)至3 d以內(nèi)[47]。氨氣來(lái)源較廣且易于回收，降解黃曲霉毒素的效率高，因此具有極大的發(fā)展?jié)摿Α５睔饪赡苡绊懭梭w健康及環(huán)境，而且還影響食品的品質(zhì)。目前氨氣熏蒸法廣泛用于筒倉(cāng)糧食儲(chǔ)存過(guò)程中，因?yàn)橥矀}(cāng)的特殊結(jié)構(gòu)有利于氨氣熏蒸及回收，并且相比于其他堿性物質(zhì)，氨氣的堿性較弱且較少引起人體的不良反應(yīng)，而在其他方面則缺少相關(guān)應(yīng)用的報(bào)道。

2.2.3 氧化劑處理法 強(qiáng)氧化劑（如臭氧）能夠與很多化學(xué)官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，特別是對(duì)真菌毒素的雙鍵毒性結(jié)構(gòu)有著很強(qiáng)的作用，在降解真菌毒素的同時(shí)還能夠破壞多種毒素，且降解產(chǎn)物沒(méi)有毒性，便于存儲(chǔ)回收。嘔吐毒素（DON）屬單端孢霉烯B族化合物，常見(jiàn)的可降解DON的氧化物質(zhì)為臭氧[48]、過(guò)氧化氫等，其中臭氧和過(guò)氧化氫的分解產(chǎn)物均無(wú)毒[49]。相比臭氧，其他氧化物質(zhì)對(duì)DON的降解效果并不明顯[50]。總的來(lái)說(shuō)，臭氧是目前最適合用于真菌毒素降解的氧化劑，并且相比于其他氧化劑具有更高的安全性，對(duì)于食品本身品質(zhì)的影響也較小。

2.2.4 天然植物成分處理法 研究發(fā)現(xiàn)，一些天然植物成分在不影響真菌生長(zhǎng)的情況下選擇性地抑制真菌代謝物，可大大降低真菌在遺傳過(guò)程中對(duì)該物質(zhì)的抗性。目前有研究較多的有酚類(lèi)物質(zhì)、蘿卜硫素、維生素及前體。這些物質(zhì)屬于純天然物質(zhì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境以及人體健康造成影響，具有非常好的應(yīng)用前景。

維生素是維持人和動(dòng)物正常生長(zhǎng)發(fā)育的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。維生素A（VA）、維生素C（VC）、維生素E（VE）及維生素前體物質(zhì)具有強(qiáng)抗氧化作用，可作為保護(hù)劑抑制真菌毒素誘導(dǎo)基因毒性[51]。VA、VC和VE均能有效抑制暴露OTA和ZEN小鼠腎臟和肝臟中兩種毒素基因加合物的形成。研究表明，VE能降低雞體內(nèi)OTA和T-2毒素誘發(fā)的脂質(zhì)的過(guò)氧化程度[51]。此外VE也是人體所需的重要營(yíng)養(yǎng)素，采用此法不僅可以減少真菌毒素的污染，而且可能增加食品的營(yíng)養(yǎng)功能，有助于維護(hù)人體健康。

蘿卜硫素（Sulforaphane，SFN）又稱“萊菔硫烷”，是一種常見(jiàn)抗氧化物質(zhì)。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SFN能抑制AFB1對(duì)原發(fā)性肝細(xì)胞誘導(dǎo)的基因毒性[52-53]。雖然SFN在現(xiàn)有的研究領(lǐng)域很少被提及，但是卻因其獨(dú)特的抗真菌毒素特性而受到糧食安全領(lǐng)域的研究者的關(guān)注，所以SFN在未來(lái)可能也會(huì)成為真菌毒素降解中的重要選擇。

多酚物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗氧化性，對(duì)人體健康有很多益處?，F(xiàn)有研究表明，多數(shù)酚類(lèi)物質(zhì)通過(guò)提升機(jī)體抗氧化能力來(lái)發(fā)揮抑制真菌毒素的毒性作用，其中較為常見(jiàn)的有姜黃素、花青素等[54]。姜黃素（Curcumin，CM）可調(diào)節(jié)細(xì)胞色素氧化酶P450的活性，從而減少AFB1-DNA加合物的形成。多酚類(lèi)物質(zhì)是一種較為復(fù)雜的混合化學(xué)體系，其中含有多種生理功能，這些生理功能已經(jīng)被證明具有真菌毒素的脫毒功效，因此多酚類(lèi)物質(zhì)的應(yīng)用前景將進(jìn)一步拓寬。

花青色素（Cyanidin-3-O-b-glucopyranoside，C-3-G）在體外對(duì)OTA和AFB1誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷具有顯著的保護(hù)作用，能預(yù)防OTA和AFB1抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和DNA合成，降低兩種毒素誘導(dǎo)氧化基團(tuán)的產(chǎn)生。而與細(xì)胞凋亡有關(guān)的蛋白質(zhì)caspase-3的活性降低后，細(xì)胞的存活率明顯升高[55]。因此研究認(rèn)為，花青素具有較強(qiáng)的抗氧化能力，且對(duì)于抑制真菌毒素泛濫起到了關(guān)鍵作用?？偟膩?lái)說(shuō)，以花青素為主的植物天然成分的廣泛應(yīng)用，引導(dǎo)研究者將目光重新聚焦于植物中的天然組分，這為新型真菌毒素降解劑的研究打開(kāi)了一個(gè)全新的思路。

2.3 生物降解法

生物降解法主要是利用生物間天然的拮抗作用抑制致毒真菌的代謝過(guò)程，進(jìn)而減少真菌毒素的污染；或者利用生物間的吸附作用進(jìn)行降解[56]。與物理、化學(xué)方法相比，生物降解具有效率高、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前真菌毒素降解的研究熱點(diǎn)。真菌毒素的生物降解法常見(jiàn)為微生物處理和生物酶法，前者是利用不同微生物自身的代謝或者吸附實(shí)現(xiàn)對(duì)毒素的清除或轉(zhuǎn)化，應(yīng)用較為廣泛[57]；后者是通過(guò)在微生物中分離出能夠降解真菌毒素的酶，利用酶的安全、高效、穩(wěn)定、特異性高、經(jīng)濟(jì)可行性等特點(diǎn)，將毒素分解為低毒性或者無(wú)毒性的產(chǎn)物[58]。此外，隨著基因編輯技術(shù)的成熟，“細(xì)胞工廠”的概念也逐漸進(jìn)入研究范圍，并開(kāi)始考慮將其引入到真菌毒素的降解中。

2.3.1 微生物法 可用于微生物法降解的菌株主要來(lái)源有以下3種：自然界篩選、誘變篩選、基因改造篩選[59]。真菌毒素降解菌株可以采用在含毒素的環(huán)境中通過(guò)目標(biāo)篩選得到，篩選方法為在培養(yǎng)基中添加毒素或者毒素類(lèi)似物作為唯一碳源。有研究表明[60]，用綠膿桿菌FMM-1降解后的提取液中DON的降解率為50%。此外，根據(jù)吳宛芹[61]的研究，乳酸菌對(duì)于DON具有相當(dāng)高的降解能力。杜京霖[62]的研究表明，可降解真菌毒素的酵母菌主要有釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、卡利比克畢赤酵母（Pichiacaribbica）、膠紅酵母（Rhodotorulamucilaginosa）和耶羅維亞酵母（Yarrowia lipolytica）等。因此，采用經(jīng)過(guò)食品安全研究的菌種對(duì)有害化合物，如真菌毒素等進(jìn)行降解與脫毒是食品安全防控新思路。

2.3.2 微生物酶法 酶法降解真菌毒素具有顯著的優(yōu)勢(shì)，雖然人們對(duì)于用于工業(yè)應(yīng)用的真菌降解酶的興趣越來(lái)越大，但實(shí)際能應(yīng)用的酶的數(shù)量仍然滯后，在過(guò)去的10年里，只有7項(xiàng)專(zhuān)利報(bào)道了用于真菌降解的新酶，所以微生物酶法降解技術(shù)仍然處于研究的初級(jí)階段，具有廣闊的發(fā)展前景。

生物酶法主要是采用一些具有毒素降解作用的可食用真菌或細(xì)菌，這些真菌和細(xì)菌中常常含有降解真菌毒素的基因或酶類(lèi)。將其中的基因進(jìn)行提取或者對(duì)降解酶進(jìn)行純化可以獲得新型的更加安全的降解酶。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種適合如ZEN和AFB1或者DON的降解酶，例如ZHD101降解酶或Oxa氧化酶。但是這些酶尚未真正進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，其安全性仍有待評(píng)價(jià)，因此目前很少有食品生產(chǎn)企業(yè)直接將生物中獲得的霉菌直接用于真菌毒素的脫毒。對(duì)微生物酶法最重要的問(wèn)題是安全性評(píng)價(jià)，需要經(jīng)過(guò)動(dòng)物、人體臨床試驗(yàn)的雙重驗(yàn)證。

目前，酶法解毒存在以下問(wèn)題[63]：缺乏對(duì)于毒素的代謝機(jī)理的研究，這限制了新酶的開(kāi)發(fā)；同一食品中含有多種毒素，需要添加多種酶來(lái)發(fā)揮作用，增加了工藝調(diào)控的復(fù)雜性；一些酶通過(guò)將真菌毒素降解為毒性較弱的化合物來(lái)發(fā)揮作用，但是無(wú)法完全解毒，從而使該酶的應(yīng)用受限。雖然已有關(guān)于真菌降解酶的報(bào)道，但應(yīng)用于商業(yè)化的僅為降解FB1，大部分酶仍然因?yàn)榉€(wěn)定性差、酶活性不高而處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，因此需要挖掘能降解真菌毒素的新酶。此外，表達(dá)量低一直是制約降解酶推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。于心蕊[64]開(kāi)發(fā)了一種具有較高表達(dá)量的ZEN降解酶XYNB＋ZHD101，比單個(gè)XYNB和ZHD101酶的表達(dá)量提高了1.2倍。但是該種方法仍未開(kāi)發(fā)出生物降解酶的最大降解特性，表達(dá)量處于較低水平，需要進(jìn)行改良以及安全性評(píng)價(jià)。

2.3.3 “細(xì)胞工廠”降解 近年來(lái)，隨著合成生物學(xué)技術(shù)的成熟和基因編輯技術(shù)的快速完善，研究者們利用合成生物學(xué)及基因編輯技術(shù)已經(jīng)成功構(gòu)建出了能夠生產(chǎn)生物化學(xué)品、生物燃料、香料、藥物、工業(yè)酶和藥用蛋白質(zhì)等多種高附加值工業(yè)產(chǎn)品的細(xì)胞生物工廠，使得細(xì)胞生物在食品、藥品和生化能源等方面均具有巨大的應(yīng)用潛力。目前來(lái)說(shuō)，尚無(wú)將細(xì)胞工廠運(yùn)用到真菌毒素的降解中的案例，但是可以參照細(xì)胞工廠生產(chǎn)重組蛋白質(zhì)的方法生產(chǎn)真菌毒素降解酶[65]。細(xì)胞工廠降解是通過(guò)基因編輯技術(shù)對(duì)原有的細(xì)胞基因進(jìn)行修改，采用生物合成技術(shù)對(duì)不同的優(yōu)勢(shì)基因進(jìn)行組合，獲得更加優(yōu)良的真菌毒素降解基因，并進(jìn)行降解酶的生產(chǎn)。目前運(yùn)用這種思路進(jìn)行生產(chǎn)的工業(yè)化酶有耶氏酵母酶，是一種從耶氏酵母中分離得到的專(zhuān)用于脂質(zhì)降解的酶，可以用于多種能源和化工材料的合成[66]。這一思路同樣可以應(yīng)用于真菌毒素的降解方面，已有研究表明，某些食品級(jí)真菌如黑曲霉具有較高的降解ZEN和AFB1的能力，采用誘變等方法可以較好地強(qiáng)化降解相關(guān)的基因，再通過(guò)基因合成技術(shù)可以建立專(zhuān)用于某種真菌毒素或聯(lián)合真菌毒素的降解用細(xì)胞工廠。

2.4 協(xié)同降解

物理方法操作簡(jiǎn)單，但是降解效果有限；化學(xué)方法降解效果較好，但化學(xué)物質(zhì)會(huì)破壞食品感官品質(zhì)，且不適用于處理干物質(zhì)，殘留的化學(xué)物質(zhì)也可能造成二次污染。生物法具有高效專(zhuān)一的特點(diǎn)，但伴隨著成本高、見(jiàn)效周期長(zhǎng)等問(wèn)題，難以達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益，而且微生代謝產(chǎn)物穩(wěn)定性、毒性及對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響未知。如何將這些方法的優(yōu)點(diǎn)加以結(jié)合，減少方法缺陷帶來(lái)的危害，于是協(xié)同作用成為降解的新思路。

2.4.1 復(fù)合光催化降解 光催化降解作為一種先進(jìn)的降解技術(shù)，具有無(wú)二次污染、條件溫和、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于廢水和氣體環(huán)境中有機(jī)污染物的降解。在眾多的催化劑中，二氧化鈦（TiO2）具有較高的氧化性、光穩(wěn)定性、無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境污染物的降解中發(fā)揮了重要的作用。活性炭具有孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附量大、成本低等特點(diǎn)，是一種常見(jiàn)的真菌毒素及其他污染物的吸收劑。活性炭/TiO2的復(fù)合光催化劑具有吸附和光解的協(xié)同作用，與單一催化劑的降解活性相比，對(duì)黃曲霉毒素的降解活性提高了20%[67]。同時(shí)，研究人員還對(duì)光催化降解的催化劑進(jìn)行了研究，三元催化劑WO3/RGO/g-C3N4的降解效果要優(yōu)于二元和一元催化劑[68]。采用這種復(fù)合光催化材料可以最大程度減少化學(xué)材料對(duì)食品本身品質(zhì)的破壞，并且選用的材料對(duì)人體毒性極低，因此更容易被消費(fèi)者接受。

2.4.2 物理方法和化學(xué)方法協(xié)同作用 針對(duì)物理方法的降解率低但殘留少和化學(xué)方法降解率高但殘留多的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出了物理與化學(xué)協(xié)同作用的新型降解方法。Abuagela等[69]發(fā)現(xiàn)，在檸檬酸（Citric Acid）和脈沖光（Pulse Light）共同處理后，花生樣品中AFB1和AFB2的降解率分別達(dá)到98.9%和98.1%；Alcantar-Barrios等[70]用酒石酸對(duì)被AFB1污染的玉米粉樣品進(jìn)行降解，再進(jìn)行紅外輻射處理，使樣品AFB1含量降低了87%；靳志強(qiáng)等[71]人對(duì)微波、紫外輻照和臭氧熏蒸聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行了整合使用與測(cè)試，并確定了最佳聯(lián)用方式為MW-UV／·O3（-表示串聯(lián)，/表示并聯(lián)），該方法不僅可以對(duì)霉變玉米進(jìn)行滅霉，也可以降解產(chǎn)生的黃曲霉毒素，且效果優(yōu)于單一方式降解效果。

2.4.3 化學(xué)方法和生物方法協(xié)同作用 多元協(xié)同技術(shù)為真菌毒素的處理提供了新的研究思路，不過(guò)由于不同方法的各自局限性，協(xié)同使用的選擇搭配方式也面臨更為復(fù)雜的考驗(yàn)，需要較長(zhǎng)時(shí)間的探索和驗(yàn)證。相信隨著上述理、化、生的方法的進(jìn)步，不同技術(shù)綜合利用的策略會(huì)應(yīng)用在真菌毒素的降解中。將丁香酸甲酯作為介質(zhì)，枯草芽孢桿菌漆酶對(duì)AFB1降解活性達(dá)到98%；利用淫羊藿、薰衣草等植物的天然衍生物作為介質(zhì)，可以提高漆酶的降解活性，使其可以更加適應(yīng)食品中真菌毒素的降解與分離[72]。常見(jiàn)真菌毒素降解方法見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)真菌毒素降解方法歸納Table 1 Summary of common mycotoxin degradation methods

3 展 望

通過(guò)對(duì)糧食工業(yè)中常見(jiàn)的真菌毒素闡述表明，真菌毒素的降解方法呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)。所以尋找高效廉價(jià)的酶、微生物或者植物天然物質(zhì)是降解方法能夠獲得廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

由于目前生物降解法主要集中在生物酶的選取與高表達(dá)量的獲取上，并且生物酶的種類(lèi)繁多，所以需要結(jié)合多種技術(shù)手段來(lái)獲取高表達(dá)量、高安全性的生物酶，因此，未來(lái)利用微生物進(jìn)行真菌毒素降解可以向3個(gè)方向延伸：完善和優(yōu)化計(jì)算機(jī)篩選方法，例如數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索和匹配、硅-蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的關(guān)聯(lián)等，再通過(guò)設(shè)計(jì)智能文庫(kù)和對(duì)突變酶進(jìn)行高通量檢測(cè)，從而可以更深入地優(yōu)化氨基酸序列空間，增加酶功能被修飾的程度，開(kāi)發(fā)用于真菌降解且可工業(yè)化使用的新酶；利用比較基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組的2D凝膠分析等新技術(shù)，更好地鑒定真菌毒素降解菌的遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)構(gòu)成，優(yōu)化功能基因的篩選；增加此類(lèi)自然衍生替代品的識(shí)別、優(yōu)化和使用。隨著產(chǎn)毒真菌基因組學(xué)、生物合成技術(shù)等的發(fā)展，新的人工合成降解酶逐漸發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化，降解效果和安全系數(shù)也不斷提升，真菌毒素的研究將有巨大的發(fā)展空間[73]，因此如“細(xì)胞工廠”降解等全新生物信息學(xué)思路逐漸成為研究的突破口。

此外，天然植物成分逐漸成為新的化學(xué)降解劑，這對(duì)于化學(xué)法降解真菌毒素尤為重要。同時(shí)，由于各種降解方法存在各自的優(yōu)勢(shì)與短板，協(xié)同降解使得各種降解方法之間實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，優(yōu)化了降解效果，對(duì)于真菌毒素的降解具有非常重要的意義[74]。

在真菌毒素降解方面，未來(lái)仍然有大量的問(wèn)題需要解決，主要表現(xiàn)在：1）真毒素降解產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的鑒定與分析；2）真菌毒素的防控，爭(zhēng)取可以在真菌毒素污染之前進(jìn)行抑制；3）降低降解方法的成本，使得降解方法更加貼近于實(shí)際生產(chǎn)，更加適應(yīng)工業(yè)化要求。