王雪 王盾 張奇 黃大明 李培武 張姝娟 朱夢潔 董菁 馮鵬

摘要 黃曲霉毒素是毒性最強的一類真菌毒素，歸屬為1A類致癌物，黃曲霉及黃曲霉毒素污染是影響花生、玉米、谷物等農(nóng)產(chǎn)品安全的重要原因之一。國內(nèi)外對農(nóng)產(chǎn)品中黃曲霉毒素的脫毒方法開展了大量的研究，取得了豐富的進展。對黃曲霉毒素的綠色脫毒法進行了綜述，主要包括：物理去除法、生物脫毒方法、光降解法等，并對綠色脫毒技術(shù)的發(fā)展趨勢進行展望，以期為黃曲霉毒素綠色脫毒技術(shù)進一步應用于食用油中脫毒研究提供參考。

關(guān)鍵詞 黃曲霉;黃曲霉毒素;綠色脫毒

中圖分類號 TS 201.6? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）08-0007-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.08.002

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research Progress on Green Detoxification Technology of Agricultural Aflatoxins

WANG Xue 1，2，WANG Dun 1，2，ZHANG Qi 2，3，4 et al

（1.Xiangyang Academy of Agricultural Sciences，Xiangyang，Hubei 441057;2.Key Labortory of Oil Crops Biology of Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Wuhan，Hubei 430062;3.Oil Crops Research Institute of Chinese Academy of Agriculture Science，Wuhan，Huibei 430062;4.Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Oilseed Products （Wuhan），Ministry of Agriculture，Wuhan，Huibei? 430062）

Abstract Aflatoxins is one of the most Carcinogenic Class 1A carcinogens.ASPERGILLUS flavus and aflatoxins contamination are the main factors that affect the safety of peanut，corn，grain and other agricultural products.In this paper，the green methods of aflatoxins removal，including physical removal，photodegradation，biological detoxification，etc.are reviewed.These different green detoxification methods are also compared and prospected，which provides a theoretical basis and research ideas for the aflatoxins detoxification techniques.

Key words Aspergillus flavus;Aflatoxins;Detoxification methods

黃曲霉毒素（AFT）是一類由黃曲霉菌、寄生曲霉菌、集蜂曲霉菌、溜曲霉菌等多種真菌產(chǎn)生的一類具有生物活性的次生代謝產(chǎn)物。分子量范圍為312～346，帶有香豆素和雙呋喃環(huán)官能團，無色無味，毒性極強，目前發(fā)現(xiàn)的黃曲霉毒素有20多種，但理化性質(zhì)相似，根據(jù)在紫外線下發(fā)光顏色的不同，可將其分為B族和G族兩大類，激發(fā)藍色熒光為B族，而激發(fā)黃綠色熒光的為G族。50%的黃曲霉只能產(chǎn)生B族黃曲霉毒素，而寄生曲霉幾乎都可以產(chǎn)生B族和G族黃曲霉毒素 [1]。

由圖1可知，黃曲霉毒素的毒性極強，主要有AFB1、AFB2、AFG1和AFG2等類型，AFB1分布最多、毒性最強，有較強的致癌、致畸、致突變作用。人和動物長期小劑量攝入可導致胚胎畸形變異等誘發(fā)原發(fā)性癌癥，一次性大量攝入會引起急性中毒或死亡。國際上采用歐標限量標準為：AFB1≤2 μg/kg，AFT≤4 μg/kg [2]，根據(jù)我國GB 2761—2011《食品安全國家標準食品中真菌毒素限量》規(guī)定，花生、玉米及制品AFB1≤20 μg/kg;大米及食用油AFB1≤10 μg/kg，糧食豆類、發(fā)酵食品及調(diào)味品AFB1≤5 μg/kg。

根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織報道，全球每年約有25%農(nóng)產(chǎn)品受到真菌毒素污染，其中約2%因受到嚴重污染而失去營養(yǎng)和經(jīng)濟價值。研究表明，25%黃曲霉毒素急性中毒致死事件是由黃曲霉毒素的高暴露引起的 [3-4]。近年來，黃曲霉毒素超標導致的農(nóng)產(chǎn)品安全事件給國家經(jīng)濟造成的直接利益損失高達200億元，也給我國人民生命健康和消費安全帶來了很大威脅。因此，當前迫切需要發(fā)展黃曲霉毒素防控和脫毒技術(shù)研究。

隨著人們對生活水平和對健康追求意識的不斷提高，對農(nóng)產(chǎn)品加工過程中黃曲霉毒素脫毒技術(shù)的安全性也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的高溫法、化學法等黃曲霉脫毒技術(shù)雖然有較好的效果，但會破壞風味和營養(yǎng)，或者會添加不明危害因子，無法滿足當代農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展的要求。因此，探索安全、無污染、高效、易推廣的綠色黃曲霉脫毒技術(shù)，成為當前解決糧油等農(nóng)產(chǎn)品安全問題迫在眉睫的關(guān)鍵課題，也是發(fā)展鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，促進農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手。近年來，國內(nèi)外學者對農(nóng)產(chǎn)品中黃曲霉毒素的脫毒方法開展了大量的研究，取得了豐富的進展。該研究綜述了國內(nèi)外黃曲霉毒素的綠色脫毒法，包括物理去除法、氣體熏蒸法、生物去除法、光降解法等，并對綠色脫毒技術(shù)的發(fā)展趨勢進行展望，以期為黃曲霉毒素綠色脫毒技術(shù)應用推廣研究提供參考。

1 物理去除法

1.1 機械分選去除

農(nóng)產(chǎn)品表面出現(xiàn)黃綠色霉變、破損、變質(zhì)，都可能是污染了黃曲霉毒素，這些農(nóng)產(chǎn)品會出現(xiàn)營養(yǎng)價值低，且有一定的毒害，必須剔除，可以通過人工或機器設(shè)備將有黃曲霉污染的農(nóng)產(chǎn)品挑選出來，操作方法簡單。有報道提及可以用黃曲霉毒素在紫外光下發(fā)光原理，直接將有霉變的農(nóng)作物識別并剔除，也可通過電子眼去除，方法安全，方便可行。但是該方法對農(nóng)作物的損失量較大，造成浪費，較適合家用剔除霉變物質(zhì)或小型油料作坊去毒處理。

1.2 材料吸附法

采用吸附劑可以吸附植物油和飼料中的黃曲霉毒素。常用的吸附劑有膨潤土、活性炭、水合硅鋁酸鹽、酵母細胞壁、葡甘露聚糖等，在工業(yè)生產(chǎn)中，一般用硅酸鹽以及納米材料來去除霉菌毒素，吸附的主要原理是利用硅酸鹽多孔性與靜電作用，與帶有離子極性的毒素結(jié)合，從而脫除黃曲霉毒素。齊德生等 [5]利用蒙脫石吸附黃曲霉毒素B1，最大吸附量可達到600 μg/g，效果良好，但是需要結(jié)合一些化學方法來進一步對吸附后材料進行處理。

葡甘露聚糖是一種可溶性半纖維素，對黃曲霉毒素有很強的吸附作用，可以抑制毒素在生物體內(nèi)的吸收，緩解黃曲霉毒素對肝臟的損傷 [6]。Susanto等 [7]從魔芋中提取了葡甘露聚糖和葡甘露聚糖等發(fā)酵物質(zhì)，同時在體外模擬腸道內(nèi)環(huán)境，研究了這兩種發(fā)酵物對黃曲霉毒素的吸附性能，結(jié)果表明這些物質(zhì)的吸附性能與其添加體積呈現(xiàn)出非常好的線性關(guān)系。該研究表明這一類聚糖類化合物可以應用于后期臨床解毒實驗，有望開發(fā)一些藥物解毒。

1.3 微生物吸附法

某些微生物吸附黃曲霉毒素，可以形成菌體-毒素復合體，排出體外從而降低黃曲霉毒素的損害 [8]。比如常見微生物：乳酸菌、酵母菌和雙歧桿菌等。Shah [9]發(fā)現(xiàn)乳酸菌可以吸附黃曲霉毒素B1形成AFB1-乳酸菌復合物。Elsanhoty等 [10]研究了5種益生菌和乳酸菌對酸奶中AFM1的吸附作用，在酸奶生產(chǎn)和儲存時期，利用益生菌和乳酸菌不同組合對AFM1的吸附，最后試驗表明 L.plantrium 和（S.thermophilus、L.bulgaricus、L.plantrium）組合展示出較好降解AFM1性能。Zhou等 [11]在報道中發(fā)現(xiàn)從發(fā)酵醬油中篩選出并鑒定了一種粗糙酵母解毒黃曲霉毒素B1，最有效的解毒率約為97%。這一類吸附方法可以用一些益生菌在腸道內(nèi)解毒，形成益生菌復合體，從而排出體外，有較為廣泛的脫毒應用效果。

2 光降解法

2.1 紫外光照射降解

通過紫外照射或γ射線照射受污染農(nóng)作物可以達到殺菌脫毒的目的。研究發(fā)現(xiàn)，在800 μW/cm 2紫外照射花生油30 min，含量約2 mg/kg AFB1，可以完全消除，對照射過后的花生油營養(yǎng)價值進行評價，其中除了過氧化值顯著增加（在國標范圍內(nèi)）外，其他性能如碘價、酸價及反式脂肪酸等無明顯變化 [12]。在不改變食用油的營養(yǎng)價值的情況下，使用紫外降解法簡單快速。王守經(jīng)等 [13]研究不同劑量的高能電子束和γ射線輻照處理小麥粉中AFB1，結(jié)果表明，輻照劑量越大，降解率越高;再用相同處理劑量分別輻照處理液體溶液和小麥中的AFB1，結(jié)果溶液中降解率大于污染小麥的降解率，而且在一定條件下降解率大于90%。Mao等 [14]用紫外（365 nm）照射處理AFB1 25 min，降解率可達90%，并且酸價、過氧化值、不飽和脂肪酸的含量等營養(yǎng)品質(zhì)數(shù)值均無任何改變。紫外光降解率高，而且無污染，有望在糧食作物大批量脫毒中應用。

2.2 納米材料吸附光降解法

納米材料是指在三維空間中有一維處于納米尺度（1～100 nm）范圍作為材料的基本單元，大約相當于10～100個原子緊密排列在一起。由于納米技術(shù)的不斷發(fā)展，不斷有研究者報道了多種納米材料應用于黃曲霉毒素的脫毒，在納米材料表面進行修飾，開發(fā)研究出特異性吸附黃曲霉毒素的納米材料。梁蘭蘭等 [15]報道了磁性納米微粒選擇性吸附脫毒法，采用了磁性納米微粒選擇性吸附花生油中黃曲霉毒素，由于花生油黏度較大，普通材料過濾難度大，利用磁性納米材料的磁性研制出高磁性裝置，吸附納米泥渣中的黃曲霉毒素的達到花生油快速脫毒的目的。而且分離后的納米泥渣，在高溫條件下分解，納米材料可以繼續(xù)循環(huán)使用。

這種復合型納米材料也是目前脫毒技術(shù)研究的熱點，環(huán)?？旖?，并且脫毒徹底，但是如何研制出復合型納米材料并應用于生產(chǎn)才是后期研究的重點，而且這種改性納米材料是否會殘留于食用油中還有待于進一步研究。

2.3 半導體納米材料光降解法

半導體磁性復合材料是一種高選擇性吸附黃曲霉毒素的納米新型材料，這種半導體的特異性是可以將光能轉(zhuǎn)化為化學能，并產(chǎn)生活性較強的自由基，這種材料的脫毒原理就是利用該自由基可以破壞黃曲霉毒素分子結(jié)構(gòu)，達到脫毒的目的。而且這種材料可回收重復利用。Wu等 [16]研究表明，黃曲霉毒素關(guān)鍵的高毒位點是結(jié)構(gòu)末端上呋喃環(huán)的C8C9雙鍵，而黃曲霉毒素氧化酶的酶作用部位即是AFB1的C8C9不飽和碳碳鍵，所以關(guān)鍵是有適合的解毒物質(zhì)來破壞這個雙鍵位點。

降低或鈍化黃曲霉毒素B1毒性的另外一種潛在方法是半導體光催化作用，但目前為止，降低毒性的反應機制中活性氧類與高毒位點是如何作用的尚未定義。Mao等 [17]研究出層狀半導體材料分成二維片可以增加比表面積，通過對材料結(jié)構(gòu)鑒定，光照射含有AFB1初始光降解中間體的半導體納米材料g-C3N4，研究照射2 h后的產(chǎn)物，這項研究可為制備惰性納米片提供一定的參考，也可以進一步了解黃曲霉毒素B1的光降解原理。2019年Mao等 [18]經(jīng)過細胞毒性試驗，在線狀wo3表面富集Cds，制備出一種全固態(tài)z型復合材料，可以明顯降低黃曲霉毒素B1，再檢測可見光照射下的水溶液毒性。根據(jù)高分辨質(zhì)譜、自由基誘導試驗和180同位素標記研究，深入研究了AFB1中劇毒位點的失活機理，并設(shè)計了有效的光催化劑，以減少有毒污染物及二次污染。所以設(shè)計這種有效的光降解材料是關(guān)鍵技術(shù)難點。

3 氣體熏蒸法

3.1 等離子體法

氣體等離子體在根除病毒、細菌和真菌等各種病原生物方面的有效性上已經(jīng)得以證實 [15-17]，氣體等離子體技術(shù)是一種同時實現(xiàn)消毒和滅菌的方法，氣體離子體可以通過電弧、電暈、直流、微、脈沖等放電產(chǎn)生，研究表明細菌孢子、營養(yǎng)菌和病毒都可以被氮氣等離子體有效地滅活 [19-22]。Sakudo等 [23]利用靜電感應產(chǎn)生的氮氣等離子體作為脈沖電源來處理玻璃基板上的黃曲霉毒素15 min后，AFB1減少了90%。這種氣體處理法可以應用于大規(guī)模的車間生產(chǎn)，但是如何控制對食品風味的影響有待進一步研究。

3.2 臭氧處理法

臭氧是一種強氧化劑，對黃曲霉毒素的脫毒效果機制是通過破壞AFB1終端呋喃環(huán)的雙鍵來降低毒性，有很好的降解效果。羅建偉等 [24]研究了臭氧處理AFB1污染的農(nóng)作物，脫毒效率大于90%。陳冉 [25]研究了臭氧對黃曲霉毒素G族的降解實驗，脫毒效率比B族好，對AFG1、AFB2脫毒率分別為70%和40%。臭氧能有效破壞黃曲霉毒素致病官能團，從而提高花生安全性，不足的是，處理后花生油的酸值、過氧化值會有輕微提高，但是遠低于國家標準規(guī)定，所以應用前景較好 [26]。Chen等 [27]優(yōu)化了花生臭氧脫毒的條件，花生中水分含量5%（W/W）時，黃曲霉毒素對臭氧敏感，含量為6.0 mg/L臭氧在室溫下與黃曲霉毒素反應30 min后降解，且降解率為65%以上。抽樣處理法降解率高，應用廣泛，但是能耗較高，對臭氧的消耗較大，而且會影響食品的風味，可以應用飼料生產(chǎn)中。

3.3 氨處理法

氨處理法也就是氨氣熏蒸法，可以有效地脫除農(nóng)作物中存在的黃曲霉毒素，降解機制是通過破壞黃曲霉毒素結(jié)構(gòu)中的有毒活性官能團內(nèi)酯環(huán)，達到脫毒的目的。梁俊平 [28]報道了氨氣熏蒸法降解花生及其制品中的黃曲霉毒素在40 ℃下處理48? h后，AFB1的脫毒率可以達到84%以上。陳志娟等 [29]研究表明，用7.05%的氨氣在37 ℃條件熏蒸玉米，96 h后，玉米中黃曲霉毒素的脫毒率達到92% 以上。趙國斌 [30]用10%的氨氣熏蒸花生，在40 ℃處理96 h，AFB1降解率為95.1%。氨氣熏蒸法降解周期較長，但是對食品風味上可能會有些影響，較適合用于飼料生產(chǎn)中，在食品中應用受限。

3.4 精油熏蒸法 研究發(fā)現(xiàn)，多種精油對危害糧食存儲的黃曲霉、鐮刀菌等真菌有很好的抑制生長或抑制產(chǎn)毒的效果，有些精油對毒素具有一定的降解性。當前精油處理方法包括噴灑谷物、液態(tài)浸泡法、氣態(tài)熏蒸法等，均可以抑制真菌及毒素產(chǎn)生。例如，山蒼子油在60 ℃下對黃曲霉毒素污染的飼料進行熏蒸可以很好地脫毒 [31]。肉桂醛、檸檬醛、丁香酚在低濃度下可以抑制黃曲霉毒素合成，從而達到脫毒的目的;在高濃度下，可以通過抑制真菌菌體生長，從而不產(chǎn)毒，研究表明，其中抑制效果最好的是肉桂醛 [32]。該方法成本較高，無法實現(xiàn)循環(huán)利用，處理效果相對較低，但是可以處理大批量飼料等農(nóng)產(chǎn)品。

4 生物降解法

生物降解法是指利用真菌、細菌等微生物來降解黃曲霉毒素的方法。該方法條件溫和，安全有效，作用結(jié)果不可逆，而且后期還有可能增加一些營養(yǎng)物質(zhì)。近年來，利用生物降解法降解黃曲霉毒素的相關(guān)研究逐漸發(fā)展起來，并引發(fā)重視，推廣應用也不斷在發(fā)展。Verheecke等 [33]對目前預防AFB1污染的研究進行了評估，總結(jié)了參與黃曲霉毒素生物降解的幾種類型的微生物，并詳細匯總了微生物降解AFB1的效率及條件。常見生物脫毒法有2種：一是通過微生物競爭性抑制真菌的生長從而降低毒素的產(chǎn)生;二是利用微生物或其產(chǎn)生的生物酶來降低黃曲霉毒素污染，分為生物酶解法和微生物抑制法 [34]。

4.1 生物酶降解法

4.1.1 生物酶解法。該方法是指利用生物酶制劑降解黃曲霉毒素的方法，生物酶可以破壞黃曲霉毒素致毒性官能團，轉(zhuǎn)化為低毒或無毒物質(zhì)排出。具體可以根據(jù)微生物種類分為真菌脫毒和細菌脫毒法。Hackbart等 [35]利用里氏木霉和稻根霉在PDA培養(yǎng)基中產(chǎn)生的酶降解黃曲霉毒素B1，降解率可達到100%。Dellafiora等 [36]研究了云芝漆酶對黃曲霉毒素B1和M1的降解作用。建立了酶-底物相互作用的三維分子模型。Zhou等 [37]發(fā)現(xiàn)Lac2黃曲霉毒素氧化酶可以降解食品和飼料中存在的AFB1，認為Lac2作為一種新的黃曲霉毒素氧化酶，在降解食品中的AFB1中有很好的應用前景。張初署等 [38]研究了益生菌漆酶降解膳食和飼料中的黃曲霉毒素，比較不同溫度、pH、金屬離子及反應時間與AFB1脫毒效率的關(guān)系。研究表明，利用酵母菌及木霉菌等微生物細胞內(nèi)提取物可以降解黃曲霉毒素，從酵母菌的細胞壁內(nèi)提取出葡甘聚糖與黃曲霉毒素作用，脫毒率可達到100%，脫毒效果很穩(wěn)定 [39]。常見生物降解酶見表1。

4.1.2 微生物降解法?？莶菅挎邨U菌和解淀粉芽孢桿菌與黃曲霉菌共生，可破壞黃曲霉菌細胞器來影響真菌生長和黃曲霉毒素產(chǎn)生。王寧等 [40]利用黏細菌降解黃曲霉毒素B1，通過優(yōu)化反應條件，降解率可達到78%。Mwakinyali等 [41]發(fā)現(xiàn)了細菌菌株3J2MO，在LB培養(yǎng)基中孵育2 d后，37 ℃下對AFB1的脫毒率達到94%，在生物防治中對AFB1污染的生物修復和脫毒具有潛在應用前景。研究發(fā)現(xiàn)，微生物降解法抑制機制為抑制黃曲霉分生孢子的形成，破壞黃曲霉的細胞壁和細胞器，從而徹底抑制黃曲霉菌生長，此方法可以較為徹底地解決土壤中黃曲霉菌污染問題，但是對后續(xù)環(huán)境的影響有待確定。

5 展望

黃曲霉毒素污染涉及農(nóng)作物的各個環(huán)節(jié)，就經(jīng)濟成本而言，脫毒比防毒更有經(jīng)濟價值。由表2可知，目前控制黃曲霉毒素的方法有很多種，其中綠色脫毒法不僅具有避免浪費的優(yōu)勢，而且脫毒不可逆，不污染環(huán)境，因此成為當前倍受廣大研究學者關(guān)注的方法。

上述所有脫毒法中，物理去除法適合規(guī)?；瘧茫壳凹夹g(shù)易造成大量浪費，去除效率和精確度還需進一步提升;氣體熏蒸法往往適合少量樣品處理，處理方式易操作，但對脫毒對象的原有品質(zhì)影響較大，在處理介質(zhì)的選擇方面還有較大提升空間;生物降解法目前存在成本高、安全性不詳?shù)葐栴}，尋找廉價且安全的抑菌劑或降解酶是該技術(shù)今后的發(fā)展方向;光降解法目前具有最好脫毒效率，尤其近幾年報道的新型納米材料光降解脫毒技術(shù)效果十分引人注目，中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所一直致力于復合型光降解材料降解食用油中黃曲霉素的研究，目前已經(jīng)完成實驗室中試，該類技術(shù)使用的新型納米材料降解黃曲霉毒素降效率高、降解徹底、產(chǎn)物對環(huán)境無二次污染風險，同時實現(xiàn)脫毒材料的再生。隨著新型納米材料生產(chǎn)工藝問題的不斷深入解決，可以研發(fā)一種綜合環(huán)保型處理黃曲霉毒素的方法，大幅降低新型光降解納米材料的生產(chǎn)成本，該技術(shù)將在液體類農(nóng)產(chǎn)品的綠色脫毒技術(shù)中呈現(xiàn)出非常良好的發(fā)展前景。

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