真菌毒素是产毒真菌在适宜的环境条件下产生的次级有毒代谢产物,是一种常见的天然真菌污染物,绝大部分具有毒性,多存在于谷物、果蔬、豆类、坚果及其制品中,常见的真菌毒素包括黄曲霉毒素(aflatoxin,AF)、呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)、赭曲霉毒素(ochratoxin,OTA)、玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEA)和伏马毒素(fumonisin,FUM)等,这些毒素不仅会给人和动物的健康带来巨大威胁,而且会给食品加工业带来严重的经济损失[1] 。

        随着消费者对健康饮食和食品安全重视程度不断升高,真菌毒素的降解研究日趋重要[2] 。食品中真菌毒素的消减可分为预防和降解2 个途径,预防即在谷物收获前进行,通常使用杀真菌剂和生物防治剂来进行杀菌,或者在谷物中植入外源性基因以增强谷物的抗逆性[3] 。在预防过程中,可能会受到多种因素的影响,例如谷物的品种选择、播种日期、培育技术以及贮藏方法等都会导致谷物中真菌毒素分布的差异[3] 。真菌毒素的降解方法目前研究的主要有物理消减、化学降解和生物降解三大类,其中物理消减主要包括吸附、挤压蒸煮、热处理、辐照等方法;化学降解一般是使用化学剂脱毒,如碳酸钠、石灰水、氯气、氨气以及臭氧等气体或水溶液;生物降解可通过微生物代谢、发酵、添加酶制剂等方法来实现对真菌毒素的降解[4] 。本文重点综述了臭氧这一化学方法对食品中真菌毒素的降解研究,分析了影响臭氧降解真菌毒素的主要因素,以期为臭氧在真菌毒素降解中的应用提供理论参考。

1　臭氧对食品中真菌毒素的降解研究进展

        臭氧具有极强的氧化性、高效杀菌性,它能破坏真菌毒素结构中的双键,用来灭活产毒真菌和降解真菌毒素,且使用后可自行分解为氧气,无污染残留,因此,臭氧是降解食品中真菌毒素的一种有效的化学手段[5] 。目前,臭氧作为新的非热杀菌技术得到了越来越广泛的应用,现代臭氧发生器产生的臭氧浓度高,能耗低,不产生金属粉尘,这些优点使得臭氧在降解毒素的应用中日趋广泛,世界卫生组织、粮食与农业组织、美国食品和药物管理局认为臭氧在食品工业中是一种安全有效的化学物质[6] 。

1. 1　臭氧降解谷物中的真菌毒素

1. 1. 1　臭氧降解小麦中的真菌毒素

        小麦中的DON 是由镰刀菌产生的次级代谢产物,是小麦中检出率很高、危害很严重的真菌毒素之一。DON 可以与核糖体结合,抑制蛋白质、RNA 和DNA 的合成,并诱导细胞凋亡,当人和动物摄入DON时,会产生呕吐、腹泻、厌食、恶心、神经紊乱等中毒反应[7] 。臭氧气体可使小麦中的镰刀菌失活,同时降低小麦中DON 的含量[8] 。当用臭氧处理DON 污染的高中低3 个浓度的天然小麦时,在处理质量浓度为60 mg/ L、处理时间为90 min 的情况下,DON 的降解率均能达到50% 左右,且臭氧对DON 污染程度较低的小麦降解效果较好[9] 。处理质量浓度为8 mg/ L的气态臭氧,可在15 s 内显著降解2 μg/ mL DON 水溶液,其降解率达到95. 68% [10] ;当DON 标准溶液暴露于14. 50 mg/ L 的臭氧20 min 后,未在标液中检测到DON[11] 。由此可知,臭氧不仅可以降解DON 标准液,也可以降解小麦中的DON,但臭氧对DON 标品的降解效果要显著高于小麦,说明小麦组分对臭氧降解DON 有一定影响。臭氧对DON 的降解效果主要体现在:在降解过程中DON 的毒性降低,这是因为DON 结构中的双键被臭氧破坏,因此DON 的活性会受到影响,故其产物的毒性相对较弱[12] 。

        经臭氧处理后的面粉中的蛋白质、淀粉、氨基酸含量、脂肪酸值、羰基和羧基含量保持不变,具有较低的延展性,但具有较高的韧性和白度[13] ;使用臭氧处理过的小麦粉制成的面包产品更耐咀嚼,且弹性和硬度变大,使得面包具有更大的比容和更白的面包屑[14] ;臭氧还可以用于延长冷冻面条的货架期,抑制贮藏过程中微生物的生长[15] ;在馒头制作过程中,臭氧会降低小麦的α-淀粉酶活性,从而使面筋含量、弹性和硬度增加,使得馒头具有较好的色泽、结构和风味[16] 。由此可见,臭氧不仅能降低小麦粉中的真菌毒素的含量,而且能够改善面制品的品质。

1. 1. 2　臭氧降解玉米中的真菌毒素

        玉米是我国重要的食品和饲料原料,在收获、加工和贮藏过程中,可能会受到真菌毒素的污染,其中较为常见的污染物为OTA 和AFB1 。OTA 会造成动物肾脏和肝脏的损害,有致畸和致癌的作用。AFB1具有强烈的“三致能力”,且对人和动物肝脏有严重的损害作用,可致急性肝炎、肝癌甚至死亡[17] 。臭氧处理能有效降解80 μg/ L OTA 标准品,并且臭氧处理浓度越大所需的处理时间越短,臭氧也能有效降解污染玉米中的OTA,采用60 mg/ L 臭氧处理10 h 后,能将玉米中的OTA(80 μg/ kg)降低到国家粮食卫生标准规定(5 μg/ kg)以下[18] 。

        气态臭氧和臭氧水均可降解玉米中AFB1 ,在臭氧和臭氧水纯体系中,臭氧和臭氧水纯体系对AFB1的主要作用机制是AFB1 与臭氧发生加成反应,在此过程中检测到10 种降解产物,这些产物含量较低,且分子质量相近,通过对其结构-效应分析可知,AFB1的很终降解产物毒性显著降低。臭氧降解AFB1 的机理是臭氧通过基于Criegee 机理的亲电攻击,穿过AFB1 二呋喃环的C8 标签：臭氧 降解 真菌 毒素