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生物酶降解真菌毒素的研究进展

浏览次数:信息来源:山东九通生物工程有限公司发布时间:2018/6/30

山东九通生物工程有限公司为您详情介绍 

真菌毒素是由曲霉菌属、镰刀菌属或青霉菌属在生长繁殖过程中产生的有毒次级代谢产物,能够污染几乎所有种类的食用、饲用农产品以及中草药等,严重危害人畜健康。据统计,全球25%的粮食作物受到真菌毒素的污染,造成的经济损失达数千亿美元/年;我国每年在生产、储存、运输、销售过程中受到真菌毒素污染的粮食有3100多万t。因此,如何有效控制和**食品、饲料中的各类真菌毒素,成为食品、饲料行业亟待解决的问题。

1真菌毒素的种类和特征

据统计,目前对玉米、大豆、小麦以及饲料污染**严重的真菌毒素主要有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、伏马毒素和呕吐毒素,这几种毒素的控制和降解成为各国政府关注的焦点。


1.1 黄曲霉毒素

黄曲霉毒素(aflatoxin,AF)是由曲霉产生的一种二呋喃氧杂萘邻酮的衍生物,在紫外光下可发出荧光,根据荧光颜色的差异,分为黄曲霉毒素B(AFB 蓝色荧光)、黄曲霉毒素G(AFG 绿色荧光)和黄曲霉毒素M(AFM 蓝紫色荧光)等 。黄曲霉毒素是目前发现的化学致癌物中**强的物质之一,主要通过损害肝脏导致肝癌。此外,黄曲霉毒素还可诱发直肠癌、乳腺癌和骨癌等,其一般存在于玉米、花生、棉籽、稻谷以及大豆等多种农作物中,以玉米和花生中的污染**为严重。而在黄曲霉毒素的几种构型中,AFB1 的毒性**强 ,AFM1、AFG1、AFB2和AFG2 的毒性相对较弱。目前,全球已有100 多个国家和地区针对食品和饲料中黄曲霉毒素的限量制定了相关标准。美国标准规定AFM1 在牛奶和饲料中的含量分别不能超过0.5 和300 μg/kg,而AFB1、AFB2、AFG1 和AFG2 在食品中的总量不超过20 μg/kg ;欧盟标准规定乳制品中AFM1 含量不能超过0.05 μg/kg, 食用花生仁中AFB1、AFB2、AFG1 和AFG2 总含量不超过4 μg/kg 。我国也对黄曲霉毒素在各类农产品和食品中的含量有着严格的标准,根据GB 2761—2011 的有关规定:AFB 在玉米中的限量为20 μg/kg,在大米和稻谷中为10μg/kg,其他粮食作物中则为5 μg/kg;对于婴儿食品而言,AFB 和AFM 的限量都仅为0.5 μg/kg 。


1.2 赭曲霉毒素

赭曲霉毒素(ochratoxin,OT)是由曲霉或青霉产生的有毒次级代谢产物,存在A(OTA)、B(OTB)、C(OTC)和α(OTα)等衍生结构,其中OTA 衍生物毒性**强,对农作物的污染**为严重 。赭曲霉毒素主要对肾脏和肝脏产生损伤,具有致癌性、免疫毒性和致畸性等潜在危害,其主要存在于小麦、玉米和花生等农作物中。目前,多个国家或地区对食品和饲料中赭曲霉毒素的限量制定了相关标准:欧盟规定饲料用谷物中OTA 的含量不能超过0.25mg/kg,猪补充饲料和配合饲料中OTA 的含量不超过0.05 mg/kg ,我国GB 2761—2011 对OTA 在各类谷物及豆制品中的限量为5 μg/kg 。


1.3 玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN) 是由镰刀菌属产生的次级代谢产物,主要存在于玉米、小麦、大麦和大米等谷物中,具有较强的耐热性,在110 ℃条件下需要处理1 h 才能被完全破坏。此外,玉米赤霉烯酮作为雌激素的类似物,能够作用于动物的生殖系统,导致其繁殖机能受到损害,甚至引发死亡。目前,各国对玉米赤霉烯酮的限量尚未达成统一标准,我国对ZEN 的限量有着严格的规定。根据GB 2761—2011 的标准,ZEN 在各类农产品中的限量均为60 μg/kg 。欧盟对于ZEN 在玉米内的限量为3 000 μg/kg,在其他谷物中为2 000 μg/kg,而在猪饲料中的限量很低,仅为250 μg/kg。


1.4 伏马毒素

伏马毒素(fumonisins,FB) 是由串珠镰刀菌产生的一种水溶性代谢产物,已发现的伏马毒素有FA1、FA2、FB1 和FB2 等共11 种,其中FB1 **为常见,主要污染玉米及玉米制品。伏马毒素能够损害肝肾功能,且是一种致癌物,与食道癌的高发有一定的关系。与玉米赤霉烯酮类似,目前国际上对食品和饲料中伏马毒素的限量及检测方法仍无统一标准:欧盟针对饲料原料、玉米及其产品中伏马毒素(FB1 +FB2)的指南限量为60 mg/kg,补充饲料和配合饲料中伏马毒素(FB1 +FB2 )的指南限量为5mg/kg;美国FDA 规定食用家禽饲料(玉米及玉米副产品)中伏马毒素(FB1 +FB2 +FB3)的指南限量为100 mg/kg,猪饲料(玉米及玉米副产品)中伏马毒素(FB1 +FB2 +FB3 ) 的指南限量为20 mg/kg;此外,中国GB 2761—2011 并没有提及关于伏马毒素的限量标准。


1.5 呕吐毒素

呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)是一种由镰刀菌产生的单端孢霉烯族化合物,主要存在于小麦、大麦和玉米等谷物籽实中,耐热性较强,121 ℃高压加热25 min 仅有少量破坏。呕吐毒素对哺乳动物具有较强的毒性,能够引起人和动物消化系统疾病和厌食症,猪对呕吐毒素**为敏感,家禽次之,反刍动物耐受能力**强 。近年来,各国纷纷意识到呕吐毒素的危害,制定了相应的标准,限制农副产品中呕吐毒素的含量:根据美国FDA 标准,饲料用谷物及其副产品(除玉米外)中呕吐毒素的限量≤1mg/kg;欧盟规定玉米及其副产品允许≤1.75mg/kg的呕吐毒素残留;中国卫生部对农副产品中残留的呕吐毒素规定为不得高于1mg/kg。

2真菌毒素的分布

由于产生真菌毒素的微生物所偏好的生长环境不同,真菌毒素在全球的分布具有一定的地域性。热带和亚热带是曲霉生长的**佳环境,而镰刀菌**适宜在北美、欧洲和亚洲的气候条件下生长。在炎热、气候潮湿的热带地区,黄曲霉毒素的污染比较严重。玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素和伏马毒素主要在温带区域,如中国、欧洲及北美洲等地区。2016年,百奥明公司针对81个国家16511个样品的检测发现,非洲作物中黄曲霉毒素的污染**为严重,检出率为60%;北美玉米中伏马毒素的检出率高达66%,南美作物中主要的毒素为玉米赤霉烯酮和呕吐毒素;中东作物中存在的主要毒素为呕吐毒素和伏马毒素;欧洲作物中的主要毒素类型为呕吐毒素,验证了真菌毒素的区域分布特性。但近年来随着国际贸易进程的加速,各类毒素的分布正逐渐呈现全球化的发展趋势。

3生物酶降解真菌毒素

对真菌毒素超标的农产品,**简单的处理方法是丢弃或销毁,但是,这将造成巨大的浪费和经济损失,同时也会产生严重的环境污染。因此,迫切需要开发**、**、低成本的真菌毒素脱除方法。常用的真菌毒素脱除方法有物理法、化学法和生物法。化学法是采用酸、碱、氧化剂、醛或亚硫酸气体以改变真菌毒素的结构,该方法虽然能够有效脱除毒素,但可能会对食品的营养价值和风味产生影响,且存在化学物残留的**隐患。物理脱毒法是采用吸附剂将毒素进行脱除,但该方法稳定性差,且目前商品化的吸附剂对酶菌毒素的脱除效果仍有待加强。生物法脱毒包括微生物法和生物酶法,前者是利用微生物对毒素的吸附或代谢能力,实现毒素的脱除,成本相对低廉,但并不适用于所有领域,如食品加工过程等。生物酶法脱毒是从微生物中发掘降**素的关键基因,利用基因技术构建生物酶的**表达工程菌,分离获得纯酶以进行食品和饲料中真菌毒素的脱除。与微生物脱毒法相比,酶法脱毒具有更好的重复性、均一性和操作简单等特点,受到了广泛关注。研究者针对黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、伏马毒素和呕吐毒素均开发了相应的降解酶



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