王劉慶,姜冬梅,王 瑤,王 蒙*
(北京農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究中心,農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(北京),北京 100097)
赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是主要由曲霉屬和青霉屬真菌產(chǎn)生的毒性次生代謝產(chǎn)物,廣泛污染多種農(nóng)產(chǎn)品,包括谷物、葡萄、堅(jiān)果、咖啡、可可和香辛料等。OTA的主要靶器官是腎臟,可引起腎中毒;另外,OTA還具有致癌性、肝毒性、基因毒性、細(xì)胞毒性、免疫毒性等[1]。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency of Research on Cancer,IARC)將其歸為2B類致癌物[2]。OTA化學(xué)結(jié)構(gòu)在酸性或高溫條件下極其穩(wěn)定,食物烹飪過程中僅部分結(jié)構(gòu)分解,即使高壓蒸汽滅菌(121 ℃)處理3 h也不能被完全破壞[3-4],這造成該毒素污染很難去除[1]。目前,大多數(shù)的研究集中在谷物及其制品中OTA的污染發(fā)生及其控制,而對(duì)水果、堅(jiān)果及其制品中OTA污染現(xiàn)狀的研究較少。本文綜述了目前國(guó)內(nèi)外果品及其制品中OTA的生物合成、檢測(cè)技術(shù)、污染現(xiàn)狀和控制等方面的研究進(jìn)展,以期為今后果品及其制品中OTA污染的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和控制提供理論參考。
OTA(分子式:C20H18ClNO6;分子質(zhì)量:403.8 Da),即7-羧-5-氯-8-羥-3,4-二氫-3-R-甲基異香豆素-7-L-β-苯丙氨酸,由氯化的異香豆素類似物和苯丙氨酸以酰胺鍵連接而成,是一種白色、無味、熱穩(wěn)定的固體結(jié)晶物,其熔點(diǎn)約168~173 ℃。OTA水溶性差,可溶于碳酸氫鈉溶液,易溶于醇、酮和氯仿等有機(jī)溶劑。
OTA首先發(fā)現(xiàn)于巴爾干地區(qū),巴爾干流行性腎病以及與其相關(guān)的尿路腫瘤與OTA的污染密切相關(guān)[5]。巴爾干流行性腎病是一種慢性進(jìn)行性疾病,長(zhǎng)時(shí)間(6~10 年)患病可能導(dǎo)致不可逆的腎衰竭[6]。另外,OTA也被認(rèn)為是突尼斯腎病[7]的主因。OTA致毒機(jī)理可能是:1)抑制苯丙氨酸-tRNA合成酶活性,進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)的合成;2)引起線粒體功能異常,進(jìn)而抑制細(xì)胞的能量代謝;3)OTA引起的氧化脅迫是其具有致癌性、基因毒性和細(xì)胞毒性等的重要原因[6,8]。
表1 國(guó)際組織和各國(guó)制定的果品及其制品中OTA限量標(biāo)準(zhǔn)[11]Table1 Maximum limits for OTA in fruits, nuts and related products in different organizations and countries[11]
鑒于OTA的毒性強(qiáng)、污染廣泛和穩(wěn)定不易去除的特點(diǎn),許多國(guó)家或組織均制定了食品中OTA限量標(biāo)準(zhǔn),其中果品中OTA限量如表1所示。聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織下的食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)提出OTA的臨時(shí)每周耐受攝入量為100 ng/kg mb[9],而歐盟提出的每日耐受攝入量為5 ng/kg mb[10]。由表1可以看出,OTA主要污染葡萄及其制品,這也許是意大利對(duì)歐盟標(biāo)準(zhǔn)(葡萄及其制品)以外的果汁限量相對(duì)寬松的原因之一。另外,各個(gè)國(guó)家或組織間OTA的限量標(biāo)準(zhǔn)、針對(duì)的果品種類差異較大,這可能與各國(guó)果品加工水平以及國(guó)民飲食文化有著密切的關(guān)系,相信隨著產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,各國(guó)對(duì)不同果品及其制品中OTA的限量規(guī)定會(huì)逐漸詳細(xì)并愈加嚴(yán)格,這有利于保障人民的健康飲食。
由OTA化學(xué)結(jié)構(gòu)可以看出,其是由含氯元素的異香豆素衍生物——赭曲霉毒素α(ochratoxin α,OTα),即7-羧-5-氯-8-羥-3,4-二氫-R-甲基異香豆素和L-β-苯丙氨酸經(jīng)酰胺鍵縮合而成。OTA是一種聚酮化合物,該類化合物的生物合成與脂肪酸合成類似,由乙酸等短鏈羧酸經(jīng)聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)催化多步聚酮縮合反應(yīng)而成。早在1979年,Huff等根據(jù)OTA化學(xué)結(jié)構(gòu)和鑒定出的OTA的結(jié)構(gòu)類似物,預(yù)測(cè)了OTA的生物合成途徑:以乙酰輔酶A為底物,經(jīng)多步聚酮反應(yīng)合成蜂蜜曲菌素,蜂蜜曲菌素經(jīng)氧化生成赭曲霉毒素β(ochratoxin β,OTβ),而后被鹵素化為OTα,接著OTα和苯丙氨酸乙酯合成赭曲霉毒素C(ochratoxin C,OTC),最終經(jīng)脫乙酯鍵合成OTA[12]。其中,中間產(chǎn)物OTC和苯丙氨酸乙酯的形成主要是為了保護(hù)苯丙氨酸的羧基。而2001年,Harris等根據(jù)同位素標(biāo)記的底物飼喂實(shí)驗(yàn),結(jié)合赭曲霉中OTA相關(guān)代謝物的變化,推測(cè)該毒素的生物合成主要是通過OTβ→OTα→OTA途徑,另外還有可能存在替代途徑:OTβ→赭曲霉毒素B(ochratoxin B,OTB)→OTA[13]。然而,并未檢出OTC參與OTA的生物合成。2012年,Gallo及其同事通過對(duì)炭黑曲霉中非核糖體多肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetases,NRPS)基因的敲除以及與野生型比較OTA合成過程中的潛在中間產(chǎn)物變化,最終預(yù)測(cè)了一條OTA的生物合成途徑:乙酰輔酶A經(jīng)多步聚酮反應(yīng)首先合成OTβ,再與另一底物苯丙氨酸經(jīng)NRPS催化縮合生成OTB,OTB經(jīng)氯代過氧化物酶/鹵化酶的作用最終合成OTA[14]。另外,Gallo等還推測(cè)前人研究中的潛在中間產(chǎn)物OTα可能是OTA經(jīng)水解而成的副產(chǎn)物[14]。2016年,F(xiàn)errara等[15]通過對(duì)炭黑曲霉基因組中潛在參與OTA合成的鹵化酶基因的敲除,進(jìn)一步證實(shí)了OTA由鹵化酶催化加氯而合成。另外,F(xiàn)errara等還推測(cè)OTβ不僅是OTA合成的中間產(chǎn)物,而且在炭黑曲霉中可能存在水解反應(yīng)將OTB水解為OTβ(圖1)。
近年來,對(duì)OTA生物合成的分子機(jī)制研究多集中在pks基因中,研究人員對(duì)OTA主要產(chǎn)生菌——赭曲霉[16-17]、Aspergillus westerdijkiae[18]、炭黑曲霉[19]、黑曲霉[20]、疣梗青霉[21]、Penicillium nordicum[22]中潛在參與OTA生物合成的pks基因進(jìn)行了分析,并通過基因敲除技術(shù)進(jìn)行功能驗(yàn)證,分別確證了相應(yīng)pks基因參與OTA的生物合成。而酰胺鍵的形成是由NRPS催化酰胺縮合反應(yīng)而成,Gallo等[14]揭示了炭黑曲霉中參與OTA合成的nrps基因AcOTAnrps的功能。Karolewiez[22]、F?rber[23]和Gerin[24]等分別通過對(duì)OTA產(chǎn)毒菌P. nordicum和炭黑曲霉的基因差異表達(dá)分析,推測(cè)鹵化酶基因參與OTA的生物合成。此外,F(xiàn)errara等通過基因敲除和代謝產(chǎn)物分析進(jìn)一步證實(shí)了炭黑曲霉中鹵化酶基因AcOTAhal參與OTA的生物合成,確認(rèn)該酶催化OTB加氯合成OTA[15]。另外,P450單加氧酶基因(P450)可能參與OTA生物合成。Sartori等對(duì)A. westerdijkiae進(jìn)行基因差異表達(dá)分析,分析OTA產(chǎn)毒菌和非產(chǎn)毒菌,發(fā)現(xiàn)其中P450基因在產(chǎn)毒菌中表達(dá)顯著較高,推測(cè)該基因可能參與A. westerdijkiae中OTA的合成[25]。Gil-Serna等通過對(duì)Aspergillus steynii基因組步移和基因差異表達(dá)分析,預(yù)測(cè)與潛在參與OTA合成的pks基因pksste和nrps基因nrpsste相鄰的P450基因p450ste可能參與A. steynii中OTA的生物合成[26]。Ferrara等同樣發(fā)現(xiàn)了位于AcOTAhal基因附近的可能參與OTA合成的P450基因AcOTAp450[15]。然而,推測(cè)潛在參與OTA合成的P450基因功能仍待進(jìn)一步確證。
圖1 OTA生物合成途徑預(yù)測(cè)圖[14-15]Fig.1 Schematic diagram of the putative OTA biosynthetic pathway[14-15]
隨著分子技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,人們對(duì)OTA產(chǎn)生菌的基因組的認(rèn)識(shí)逐漸深入,對(duì)于參與OTA生物合成的基因功能也漸漸被揭示。雖然近年來對(duì)OTA生物合成途徑的研究已經(jīng)解析出了該毒素合成的部分遺傳背景,但是在OTA的合成過程中所參與的合成酶和中間產(chǎn)物的時(shí)空順序尚不明確,相信在不久的將來,該合成途徑及其分子基礎(chǔ)將被充分揭示,這也將為OTA的監(jiān)測(cè)和防控提供更加堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。
果品及其制品中OTA污染的及時(shí)發(fā)現(xiàn)有助于對(duì)毒素污染的果品及其制品快速有效地加以應(yīng)對(duì),有助于保障果品的質(zhì)量安全,降低居民膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)。因此,OTA檢測(cè)技術(shù)是明確果品及其制品中OTA污染狀況的前提和關(guān)鍵。目前,果品及其制品中OTA污染的檢測(cè)技術(shù)主要有:薄層色譜(thin-layer chromatography,TLC)、高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)、HPLC-串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-tandem mass spectrum,HPLC-MS/MS)技術(shù)和基于抗原、抗體或核酸適配體的快速檢測(cè)技術(shù)等。
TLC是最早用于真菌毒素污染檢測(cè)和監(jiān)測(cè)的色譜分析方法,由于其具有操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),目前在一些發(fā)展中國(guó)家仍作為常規(guī)技術(shù)手段用于毒素檢測(cè)。然而,由于TLC檢測(cè)的靈敏度較低,實(shí)驗(yàn)步驟較繁瑣,期間所用溶劑毒性較大,而且還存在干擾較強(qiáng)、重現(xiàn)性較差等缺點(diǎn),難以滿足OTA檢測(cè)的需求。TLC結(jié)合其他一些技術(shù)設(shè)備能夠有效地提高檢測(cè)效率和靈敏度,如TLC結(jié)合新型電荷耦合檢測(cè)器已被應(yīng)用于紅酒中OTA檢測(cè),OTA定量限可低至0.8 μg/L[27]。此外,結(jié)合光密度法的高效TLC、二維TLC及超壓TLC也能較好地減少分析時(shí)間并提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。
OTA具有紫外吸收官能團(tuán),而且能夠產(chǎn)生熒光,較常采用熒光檢測(cè)器(fluorometric detector,F(xiàn)LD)進(jìn)行檢測(cè)。HPLC與紫外檢測(cè)器(ultraviolet detector,UVD)、FLD等結(jié)合使用,高效、穩(wěn)定而又快速的樣品前處理是保障檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確有效的前提。目前常用的樣品前處理措施有液-液萃取法、固相萃?。╯olid-phase extraction,SPE)技術(shù)、QuEChERs(quick, easy, cheap,effective, rugged and safe)技術(shù)、免疫親和層析凈化(immunoaffinity cleanup,IAC)技術(shù)等。SPE技術(shù)由于具有簡(jiǎn)單、快速、高效、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn),目前已被大量應(yīng)用于真菌毒素提取之中。QuEChERs技術(shù)原理與SPE相似,它具有快速、高效、簡(jiǎn)便、安全、溶劑用量少等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于毒素檢測(cè)的前處理之中?;诿庖邔W(xué)的IAC技術(shù)由于其對(duì)所提取物質(zhì)特異性強(qiáng)的特點(diǎn)也越來越多地應(yīng)用于果品及其制品的樣品前處理中,成為OTA的HPLC-FLD檢測(cè)的主要前處理方法。OTA利用FLD檢測(cè)均采用333 nm激發(fā)熒光,而發(fā)射波長(zhǎng)有所不同(433~477 nm),因?yàn)镺TA的熒光特性受OTA所處微環(huán)境的影響,即使同樣在333 nm激發(fā)波長(zhǎng)處,不同pH值、溶劑等條件下,其最強(qiáng)發(fā)射波長(zhǎng)也有所不同[28-29](表2)。
表 2 果品及其制品中OTA的HPLC-FLD檢測(cè)Table2 Determination of OTA in fruits, nuts and related products using HPLC-FLD
近年來,隨著MS技術(shù)的發(fā)展,作為靈敏度高、可靠性好的HPLC-MS/MS技術(shù)越來越多地應(yīng)用于果品及其制品OTA污染的檢測(cè)中。而且HPLC-MS/MS技術(shù)還具有能夠同時(shí)檢測(cè)多種毒素等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用HPLC-MS/MS檢測(cè)OTA的前處理方法較多,包括SPE、QuEChERs、IAC和稀釋進(jìn)樣等(表3)。其中,稀釋進(jìn)樣的回收率波動(dòng)范圍較大,應(yīng)探索應(yīng)用更加有效的萃取方法。
表 3 果品及其制品中OTA的HPLC-MS/MS檢測(cè)Table3 Determination of OTA in fruits, nuts and related products using HPLC-MS/MS
相對(duì)于TLC和HPLC檢測(cè),免疫化學(xué)法具有前處理簡(jiǎn)單、特異性強(qiáng)、快速、靈敏等優(yōu)點(diǎn),特別適合大規(guī)模檢測(cè),已越來越廣泛地應(yīng)用于真菌毒素檢測(cè)。目前應(yīng)用于果品及其制品中OTA檢測(cè)的免疫化學(xué)檢測(cè)技術(shù)主要包括酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzymelinked immunosorbent assay,ELISA)、免疫層析法(immunochromatography,IC)和熒光免疫分析法(fluoroimmunoassay,F(xiàn)IA)等。
ELISA是將抗原、抗體的高度特異性和酶的高效催化相結(jié)合的一種免疫化學(xué)檢測(cè)方法,其檢測(cè)原理是待測(cè)樣本經(jīng)處理與酶標(biāo)抗原/抗體發(fā)生免疫反應(yīng),經(jīng)洗滌去除非特異性結(jié)合,通過酶催化反應(yīng)的分析來映射待檢樣本中特定化合物,對(duì)其進(jìn)行定量檢測(cè)與分析,可分為夾心和競(jìng)爭(zhēng)兩種檢測(cè)模式。由于OTA為小分子半抗原,通常采用競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模式,包括直接競(jìng)爭(zhēng)、間接競(jìng)爭(zhēng)和非競(jìng)爭(zhēng)3 種方式。Pavón等利用直接競(jìng)爭(zhēng)法檢測(cè)無花果干中的OTA含量,檢出限可達(dá)3.2 μg/kg(表4)[54]??贵w和OTA反應(yīng)的特異性是檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵,而抗體與其結(jié)構(gòu)類似物OTB、OTC存在交叉反應(yīng),待測(cè)樣品中的OTB、OTC等結(jié)構(gòu)類似物的存在可能會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外,待測(cè)樣品中的其他成分如酚類物質(zhì)也會(huì)干擾ELISA法檢測(cè)果品中OTA的結(jié)果。開心果中的酚類物質(zhì)可能與抗體發(fā)生交叉反應(yīng)造成假陽(yáng)性,基于ELISA法檢測(cè)OTA的試劑盒與總酚、沒食子酸、兒茶素和表兒茶素的相關(guān)性很高(相關(guān)系數(shù)分別為0.757、0.732、0.729和0.590)[55]。ELSIA中的酶具有一般蛋白質(zhì)共有的特點(diǎn),易受到環(huán)境因素的影響,這也可能會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。
表4 果品及其制品中OTA的免疫化學(xué)檢測(cè)Table4 Immunochemical detection of OTA in fruits, nuts and related products
IC技術(shù)是基于單克隆抗體、膠體金免疫和新材料技術(shù)發(fā)展起來的一種新型快速篩查方法,其中以膠體金作為示蹤標(biāo)記物的膠體金IC測(cè)定具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),且不受儀器設(shè)備限制,結(jié)果判斷直觀可靠,適用于大批量樣品的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。雖然目前這種方法還只能半定量,但作為一種快速篩查手段,可有效篩除毒素污染的農(nóng)產(chǎn)品,進(jìn)而保護(hù)人們的身體健康。以膠體金作為標(biāo)記物檢測(cè)葡萄干和葡萄汁中的OTA已有報(bào)道[56]。隨著新材料的應(yīng)用,金包銀納米粒子[57]、量子點(diǎn)[58]可作為抗體標(biāo)記應(yīng)用于葡萄酒中OTA污染的快速檢測(cè)。
FIA基于熒光標(biāo)記技術(shù),通過檢測(cè)熒光信號(hào)強(qiáng)弱對(duì)OTA結(jié)果進(jìn)行判定。熒光檢測(cè)相對(duì)普通吸光度檢測(cè)靈敏度更高,能夠?qū)μ厥獍袠?biāo)進(jìn)行微量甚至超微量檢測(cè)。已有報(bào)道應(yīng)用熒光偏振免疫分析(fluorescence polarization immunoassay,F(xiàn)PIA)檢測(cè)果品及其制品中的OTA。Zezza等[59]建立了基于單克隆抗體和OTA熒光素示蹤劑的FPIA技術(shù),并將其應(yīng)用于葡萄酒中OTA的檢測(cè)。OTA質(zhì)量濃度為2.0、5.0 μg/L,平均回收率為79%,檢測(cè)限為0.7 μg/L。天然污染或加標(biāo)情況下,該方法檢測(cè)結(jié)果與HPLC法的相關(guān)性高達(dá)0.922,說明該方法有效且可靠。
核酸適配體是體外人工篩選獲得的由約20~60 個(gè)堿基組成的具有特異性識(shí)別功能的單鏈DNA或RNA片段。除了具有單克隆抗體的高親和性和特異性的特點(diǎn)外,其還具有可體外篩選、可化學(xué)合成或改造、分子質(zhì)量小、靶分子范圍廣、可逆變性復(fù)性、可通過酶擴(kuò)增或剪切和無免疫原性和毒性等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于OTA來說,獲得高親和的適配體序列是目前研究的熱點(diǎn)和關(guān)鍵?;诤怂徇m配體檢測(cè)葡萄酒中的OTA已有諸多報(bào)道(表5),通過與多種信號(hào)放大系統(tǒng)的結(jié)合,其檢測(cè)限越來越符合檢測(cè)需求。將基于核酸適配體的葡萄酒中OTA快速檢測(cè)技術(shù)延展至其他不同果品及其制品中加以應(yīng)有也是目前需要關(guān)注的重點(diǎn)。
表5 基于核酸適配體檢測(cè)葡萄酒中的OTATable5 Determination of OTA in red wine based on nucleic acid aptamer
由近10 年(2007年以來)來果品及其制品中OTA污染報(bào)道可看出,葡萄干、葡萄汁、葡萄酒等葡萄制品的污染比較嚴(yán)重,另外,在栗子等堅(jiān)果中也發(fā)現(xiàn)了OTA污染。在希臘市售葡萄干中OTA檢出率甚至高達(dá)100%,其含量最高可達(dá)47.2 μg/kg,遠(yuǎn)超歐盟限量標(biāo)準(zhǔn)(10.0 μg/kg)[69]。在西班牙和阿根廷的葡萄酒中均有OTA檢出,在西班牙的葡萄酒中其檢出率甚至高達(dá)99%,質(zhì)量濃度最高達(dá)455 μg/L[70]。除葡萄及其制品外,在一些堅(jiān)果及其制品中OTA污染也較嚴(yán)重。2012—2014年,對(duì)美國(guó)7 個(gè)州超市內(nèi)的干果和堅(jiān)果產(chǎn)品的OTA污染情況進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)665 個(gè)樣品中有57 個(gè)檢出OTA污染,其中有2 個(gè)葡萄干和1 個(gè)開心果樣品OTA含量超過10 μg/kg,開心果樣品OTA含量最高甚至達(dá)890 μg/kg[71](表6)。
表6 果品及其制品中OTA污染狀況(自2007年以來)Table6 Contamination status of OTA in fruits, nuts and related products (since 2007)
據(jù)歐盟食品和飼料類快速預(yù)警系統(tǒng)統(tǒng)計(jì):自2007年以來,OTA污染水果和蔬菜類產(chǎn)品的通告多達(dá)167 例,我國(guó)有2 例OTA污染嚴(yán)重,分別是葡萄干和甘草根,其中葡萄干的OTA含量高達(dá)20.7 μg/kg;而在堅(jiān)果、堅(jiān)果制品和種子類目下OTA污染的通告較少,有20 例,我國(guó)出口的相關(guān)商品發(fā)現(xiàn)6 例污染嚴(yán)重,除了1 例烤花生(含量高達(dá)33 μg/kg)外,其他5 例均是南瓜子;另外,在紅葡萄酒的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)有2 例OTA污染比較嚴(yán)重,分別為3.5 μg/L和2.42 μg/kg。
盡管對(duì)果品中OTA的污染狀況已有較深入的認(rèn)識(shí),但是對(duì)OTA的膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究仍在摸索之中。OTA的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估同樣包括危害識(shí)別、危害描述、暴露評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)描述4 個(gè)方面,其中暴露評(píng)估是其核心[79-80]?,F(xiàn)階段,OTA膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估多是根據(jù)消費(fèi)者飲食消費(fèi)數(shù)據(jù)和OTA的污染水平估算膳食攝入量的點(diǎn)評(píng)估,以及基于RISK軟件分析的概率評(píng)估推導(dǎo)出居民膳食攝入水平,通過與OTA毒理學(xué)分析得出的每日耐受攝入量等人類健康指導(dǎo)值比較,用以評(píng)估人們的膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)[79,81]。楊家玲對(duì)我國(guó)主要食品中OTA進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,利用OTA含量平均值進(jìn)行暴露評(píng)估,得到安全限值為94%,表明OTA對(duì)食品安全影響的風(fēng)險(xiǎn)可以接受,而其中堅(jiān)果的OTA平均暴露量遠(yuǎn)低于大米、面及面制品、豆類等糧油食品[79]。Han Zheng等通過點(diǎn)評(píng)估和蒙特卡洛評(píng)估模型對(duì)我國(guó)上海市成年居民膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估結(jié)果表明,除谷物及其制品外,葡萄及其制品、干果及其制品等食品暴露風(fēng)險(xiǎn)極低[80]。Mitchell等研究美國(guó)食品中OTA的膳食暴露風(fēng)險(xiǎn),結(jié)果顯示膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)最高的人群是嬰幼兒和兒童,而總體上OTA污染風(fēng)險(xiǎn)可以忽略不計(jì)[81]??傊诠芳捌渲破分?,除了高風(fēng)險(xiǎn)人群(嬰幼兒和兒童)、少量高污染水平的樣品等,其他多數(shù)情況下OTA污染風(fēng)險(xiǎn)很低,不會(huì)對(duì)人們的飲食健康造成威脅[11,79-82]。結(jié)合高風(fēng)險(xiǎn)人群和果品中葡萄及其制品污染率和污染水平較高的情況,OTA膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注葡萄及其制品消費(fèi)量大的地區(qū)的人群,尤其是嬰幼兒和兒童。果品及其制品中OTA的膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的深入研究將有助于針對(duì)不同果品種類、不同人群的OTA限量標(biāo)準(zhǔn)的制訂。
由于果品及其制品中產(chǎn)毒真菌侵染的普遍性和真菌毒素產(chǎn)生的高發(fā)生,OTA污染的風(fēng)險(xiǎn)控制至關(guān)重要。果品及其制品中OTA的污染控制,一方面是產(chǎn)毒真菌的防控,另一方面是真菌毒素污染的控制和去除,兩者密不可分。果品采前控制措施、采后處理方法和良好的貯藏條件對(duì)產(chǎn)毒真菌的生長(zhǎng)及其毒素污染的風(fēng)險(xiǎn)控制十分重要??茖W(xué)的果品作物耕種管理、良好的采前栽培措施和對(duì)危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)的有效控制,以及采收、貯藏、運(yùn)輸以及加工等環(huán)節(jié)的科學(xué)處理能夠降低果品OTA的污染風(fēng)險(xiǎn)。果品及其制品中OTA污染的控制策略分為物理、化學(xué)和生物3 類方法,對(duì)果品OTA污染的控制不僅能夠挽回巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而且能夠使人們享用品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品,有效地保障人們身體健康。
果品及其制品中OTA污染的物理控制主要包括機(jī)械分選、清洗、熱處理、射線、吸附等。機(jī)械分選、清洗和熱處理等傳統(tǒng)的果品防控方法長(zhǎng)期用于防止產(chǎn)毒真菌的侵染和定植,能夠在果品生產(chǎn)、加工等階段減小其攜帶產(chǎn)毒菌的可能性。近年來,在果品中真菌毒素污染的控制方面也逐漸發(fā)展出新的物理控制方法,如射線、吸附等。
射線照射防控果品及其制品中OTA污染的研究主要集中在紫外線照射和γ射線輻照方面。紫外線照射能夠顯著抑制炭黑曲霉在以葡萄和開心果為基質(zhì)的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)和定植以及毒素的積累,其對(duì)OTA的抑制率甚至在80%以上[83]。不同的紫外線照射條件對(duì)不同的OTA產(chǎn)生菌菌株生長(zhǎng)和毒素積累效果各異,但總體上紫外-A(320~400 nm,輻照能量峰值在365 nm波長(zhǎng)處)對(duì)不同炭黑曲霉菌株及其OTA積累的控制效果要優(yōu)于紫外-B(280~370 nm,輻照能量峰值在312 nm波長(zhǎng)處),炭黑曲霉318-UdLTA對(duì)紫外線更敏感。此外,紫外線不僅能抑制產(chǎn)毒菌產(chǎn)毒,還可降解OTA,而環(huán)境條件能夠影響紫外線對(duì)OTA的降解效率。對(duì)葡萄汁中OTA的紫外照射表明,pH 7時(shí)的降解效果優(yōu)于pH 4時(shí),說明中性條件下紫外線處理效果較佳[84]。溫度也會(huì)影響紫外處理果品中OTA的效果。將溫度由15 ℃升高至65 ℃,同樣條件下進(jìn)行紫外照射處理,OTA抑制率由約45%上升至67%。γ射線輻照不僅能夠殺死產(chǎn)毒真菌、降低果品采后的腐爛損失,而且能夠降解果品中的OTA。經(jīng)10 kGy γ射線輻照處理的炭黑曲霉污染的葡萄干,貯藏12 d后仍未檢測(cè)出OTA[85]。輻照劑量、真菌毒素的初始濃度、pH值等均會(huì)影響γ射線對(duì)OTA的降解作用[86]。較低初始濃度的OTA降解率較高,在堿性條件下的降解效果優(yōu)于中性和酸性條件。60Co-γ射線輻照劑量越大越利于其降解[86-87]。濕度升高能夠增強(qiáng)γ射線對(duì)OTA的降解能力[87]。
物理吸附也是一種有效脫除果品中OTA的方式?;钚蕴俊⒎惺?、硅藻土等物理吸附劑可用于OTA等多種真菌毒素的脫毒。蒙脫石和殼聚糖微球能吸附去除葡萄酒中60%~100%的OTA,特別是蒙脫石效果較佳,且對(duì)葡萄酒特性破壞很小,很少吸收其中的多酚和花青素等有益成分[88]。
果品及其制品中OTA污染的化學(xué)控制主要包括殺菌劑和消毒劑的使用。嘧菌環(huán)胺、咯菌腈、苯氧威等化學(xué)殺菌劑可以防控果園中炭黑曲霉等產(chǎn)毒真菌對(duì)葡萄的侵染以及OTA的積累[89-91]。但采前殺菌劑的長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致真菌抗性的不斷積累,防控效果越來越差。另外,隨著人們對(duì)公眾健康的日益關(guān)注,采后殺菌劑的使用越來越受到限制,甚至被禁止使用。消毒劑一般在加工或銷售前,結(jié)合清洗或熱處理等操作對(duì)水果進(jìn)行表面消毒,能夠有效抑制產(chǎn)毒真菌在水果表面的定植。消毒劑中的臭氧由于其高效、對(duì)品質(zhì)影響小、適用于加工過程以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛關(guān)注。早在2004年,美國(guó)食品和藥品監(jiān)督管理局建議蘋果汁和蘋果酒生產(chǎn)中使用臭氧消毒以降低病原菌的侵染。有研究發(fā)現(xiàn),臭氧不僅能夠有效地控制赭曲霉、炭黑曲霉等OTA產(chǎn)生菌的生長(zhǎng),抑制孢子的萌發(fā)[92-93],還能有效地降解OTA[94]。
果品及其制品中OTA污染的生物控制主要包括微生物對(duì)OTA的吸附作用、拮抗微生物抑制產(chǎn)毒菌及其毒素的積累和微生物對(duì)OTA的降解作用。酵母和黑色曲霉均對(duì)OTA具有吸附作用,其對(duì)OTA的吸附脫除作用可能與其細(xì)胞壁的糖類物質(zhì)(葡聚糖、甘露聚糖、殼聚糖等)有關(guān)。拮抗微生物主要通過抑制產(chǎn)毒真菌的生長(zhǎng)進(jìn)而抑制OTA的積累。研究發(fā)現(xiàn)有多種細(xì)菌和真菌能夠降解OTA。對(duì)不同微生物體內(nèi)OTA降解機(jī)制的研究表明,OTA的生物降解主要是通過斷裂酰胺鍵,將OTA水解成L-β-苯丙氨酸和基本無毒的OTα實(shí)現(xiàn)的[99-101](表7)。
表7 果品及其制品中OTA污染的微生物控制Table7 Microbiological control of OTA contamination in fruits, nuts and related products
水果、堅(jiān)果及其制品是我國(guó)重要的食用消費(fèi)品,而OTA是主要污染果品及其制品的真菌毒素之一。本文綜述了OTA的生物合成、果品及其制品中OTA檢測(cè)技術(shù)、污染狀況與控制等內(nèi)容。OTA生物合成途徑的逐漸揭示為將來探索針對(duì)OTA合成過程中的關(guān)鍵酶或基因的阻控技術(shù)和產(chǎn)品提供了可能,而如何快速、高效地探尋出針對(duì)特定靶標(biāo)酶或基因的阻控技術(shù)和產(chǎn)品成為其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)果品及其制品中OTA污染狀況的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)和對(duì)暴露風(fēng)險(xiǎn)的有效評(píng)估均離不開毒素檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,然而利用HPLC-MS/MS等儀器的OTA檢測(cè)有時(shí)間相對(duì)滯后的缺點(diǎn),難以對(duì)果品及其制品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析。因此,對(duì)果品及其制品的快速、高效、高靈敏度而又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù),尤其是基于抗原、抗體和核酸適配體的快速檢測(cè)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是未來關(guān)鍵的發(fā)展方向。無論是大型儀器檢測(cè)還是快速檢測(cè),快速、高效的前處理技術(shù)的運(yùn)用都是保證OTA提取率、減少損失、避免雜質(zhì)干擾的重要手段。在果品及其制品中OTA污染的控制方面,抑制產(chǎn)毒菌的侵染是OTA污染防控的關(guān)鍵之一,除抗性品種的栽培和科學(xué)的田間管理外,化學(xué)殺菌劑和消毒劑的使用是重要的抑菌措施?;瘜W(xué)殘留的問題一直困擾著生產(chǎn)者和消費(fèi)者,而生物控制具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn),因此采取化學(xué)和生物控制相結(jié)合的方法,開發(fā)高效、低毒的殺菌劑、消毒劑和環(huán)境友好的拮抗微生物產(chǎn)品能夠更好地避免產(chǎn)毒真菌侵入果樹體內(nèi),減少果品攜帶產(chǎn)毒菌的可能性。此外,對(duì)污染果品中OTA的降解去除也是果品及其制品中OTA污染控制的重要組成部分,其中射線輻照和臭氧處理是降解OTA重要的理化方法,然而射線和臭氧不具有專一性,可能破壞果品及其制品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),因此射線和臭氧劑量等條件的優(yōu)化必須以保證其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)為前提。另外,微生物及其產(chǎn)生的解毒酶對(duì)OTA的降解具有反應(yīng)溫和、專一性強(qiáng)的特點(diǎn),因此探索降解OTA的微生物資源和研發(fā)專一、高效的生物降解酶制劑等產(chǎn)品也是今后OTA防控應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。