活性與滅活乳酸菌吸附霉菌毒素的機(jī)制

■陳漪汶 李 溪 雷柳琳 龐 旭 徐 健 周 舟 胡文鋒，*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣州五山 510642；2.生物源生物技術(shù)（深圳）股份有限公司，深圳坪山 518118；3.廣州無兩生物科技有限公司，廣州五山 510640；4.廣州柏芳生物科技有限公司，廣州五山 510640）

據(jù)報(bào)道，霉菌產(chǎn)生的霉菌毒素污染了全球約25%的谷物和糧食。在自然界霉菌無處不在，有些霉菌在感染作物、糧食以及飼料后會(huì)產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物——霉菌毒素。霉菌毒素種類較多，主要有黃曲霉毒素、伏馬毒素、嘔吐毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮等。其中，黃曲霉毒素的毒性最大[1]。

黃曲霉毒素是Ⅰ類致癌物。黃曲霉毒素是由黃曲霉菌（Aspergillus flavus）、寄生曲霉菌（Aspergillus parasiticus）和紅綬曲霉（Aspergillus nomius）感染了大米、玉米、花生、高粱、肉豆蔻、堅(jiān)果等作物及糧食后產(chǎn)生的，其對(duì)肝臟有致癌作用[2]。黃曲霉毒素包含四種類型，分別為黃曲霉毒素B1、黃曲霉毒素B2、黃曲霉毒素G1和黃曲霉毒素G2。它們?cè)谕米芋w內(nèi)的最大半致死劑量（LD50）為 0.3 mg/kg BW，老鼠為 18 mg/kg BW[3-4]。2012年，黃曲霉毒素被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)歸為Ⅰ類致癌物質(zhì)[5]。

解除霉菌毒素對(duì)人類健康的威脅非常必要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，非洲大陸30%的肝癌是由霉菌毒素中毒引起的。因此，開發(fā)簡(jiǎn)便實(shí)用的去除霉菌毒素的方法很有必要。這些方法不但可以解除對(duì)人類健康的威脅，也能夠更好地改善經(jīng)濟(jì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能[6]，提高養(yǎng)殖效益。

1 霉菌毒素

霉菌毒素是霉菌生長(zhǎng)過程產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，主要是由曲霉菌屬、鐮刀菌屬、青霉菌屬等的霉菌產(chǎn)生。在高溫和潮濕環(huán)境條件下，霉菌污染田間生長(zhǎng)的作物、貯藏的糧食以及加工后的飼料而生長(zhǎng)繁殖并產(chǎn)生毒素。人誤食了被霉菌毒素污染的食品、動(dòng)物采食了被毒素污染的飼料就會(huì)引起中毒，并殘留在動(dòng)物類食品中，如蛋、肉以及奶，直接或間接地危害人類健康。

霉菌毒素抑制機(jī)體的免疫、造血功能，對(duì)肝臟和腎臟等器官造成較大的危害，毒性極強(qiáng)。霉菌毒素的急性爆發(fā)可引起嚴(yán)重的肝中毒，慢性中毒可導(dǎo)致肝癌。對(duì)健康的其他影響還包括免疫抑制，生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖系統(tǒng)受損。這些影響已經(jīng)在畜禽中得到證實(shí)，對(duì)人類也會(huì)產(chǎn)生類似的影響。

目前已知近300種霉菌的代謝產(chǎn)物對(duì)人和動(dòng)物產(chǎn)生毒性作用，主要黃曲霉毒素、伏馬毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮。

1.1 黃曲霉毒素

黃曲霉毒素是一類化學(xué)結(jié)構(gòu)類似的化合物，均為二氫呋喃香豆素的衍生物，目前已發(fā)現(xiàn)18種結(jié)構(gòu)衍生物，主要是寄生曲霉和黃曲霉產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物。黃曲霉毒素B1（Aflatoxin B1，AFB1）的毒性最大，是毒性、致癌性最高的毒素[6]，并引起人類和動(dòng)物的急性和慢性中毒[7]。據(jù)Santini等報(bào)道，黃曲霉毒素是親脂性分子，而肝臟是主要的親脂性器官，所有通過血液輸送的毒素都被儲(chǔ)存并集中在肝細(xì)胞。如果器官連續(xù)暴露于黃曲霉毒素，這些化合物可誘發(fā)某類型的癌癥[8]。

1.2 伏馬毒素

伏馬毒素(Fumonisins，F(xiàn)Bs)是由串珠鐮刀菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物。伏馬毒素的分子結(jié)構(gòu)中含有氨基和羧基，為多氫醇和丙三羧酸組成的雙酯化合物，具有高度熱穩(wěn)定性；易溶于水和甲醇，不溶于氯仿和己烷。伏馬毒素主要污染糧食和谷物，可誘發(fā)人體食道癌、肝癌、胃癌；同時(shí)，損傷人和畜禽的心臟、肝臟及腎臟等器官[9-10]。

1.3 赭曲霉毒素

赭曲霉毒素(Ochratoxin，OT)是異香豆素連接到β-苯基丙氨酸上的衍生物。赭曲霉毒素有A、B、C和α四種，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似。其中赭曲霉毒素A是由曲霉屬和青霉屬菌產(chǎn)生的。赭曲霉毒素A可引起人和動(dòng)物的慢性和急性中毒，主要表現(xiàn)為免疫抑制以及肝毒、腎臟毒、致畸、致突變和強(qiáng)致癌作用[11]。

1.4 玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮（ZEN），最初是由從赤霉病的玉米中分離得到的[12]。產(chǎn)玉米赤霉烯酮的霉菌主要包括禾谷鐮刀菌、黃色鐮刀菌和三線鐮刀菌等[13]。小麥、大麥、大米、小米和燕麥等谷物常受到玉米赤霉烯酮的污染[14]。玉米赤霉烯酮具有較強(qiáng)的耐熱性，110℃處理1 h才能被完全破壞[15]。研究表明，玉米赤霉烯酮與類固醇激素具有同源性，它可作為重要的轉(zhuǎn)錄因子參與生物轉(zhuǎn)化的全過程，嚴(yán)重干擾動(dòng)物的內(nèi)分泌，影響生育以及動(dòng)物發(fā)情[16]。

2 霉菌毒素產(chǎn)生的條件

霉菌污染的基質(zhì)是霉菌產(chǎn)生毒素的先決條件，主要是指食品、谷類、飼料等。其次是水分、溫度、空氣相對(duì)濕度、以及空氣流通情況等。糧食作物田間生長(zhǎng)過程、糧食和飼料儲(chǔ)存過程及運(yùn)輸過程中不規(guī)范，霉變隨時(shí)可能發(fā)生，使得霉菌大量生長(zhǎng)繁殖。

3 霉菌毒素的控制

霉菌毒素的控制主要是指減少、除去和破壞飼料原料、糧食以及制成飼料中毒素毒害的處理方法?，F(xiàn)有的霉菌毒素控制方法包括物理控制、化學(xué)控制和生物控制。物理控制主要包括吸附、蒸煮、輻射等；化學(xué)控制包括添加化學(xué)物質(zhì)和殺菌劑等；生物控制包括微生物降解和微生物吸附。

3.1 霉菌毒素的物理控制

物理控制主要是指利用沸石、蒙脫石等吸附并除去霉菌毒素。其機(jī)理是在動(dòng)物體內(nèi)，吸附劑與毒素結(jié)合形成復(fù)合體后排出體外而不被吸收，從而降低機(jī)體中毒素的含量[17]。

吸附劑的原理是利用離子交換吸附霉菌毒素而達(dá)到脫毒的效果。Var等研究發(fā)現(xiàn)，用1 mg/ml活性炭脫除含5 ng/ml赭曲霉毒素的葡萄酒樣品，可吸附87%的毒素[18]。Jacela等指出各種物質(zhì)具有結(jié)合霉菌毒素的能力。最常用的天然霉菌毒素吸收劑如鋁硅酸鹽、沸石和黏土等對(duì)其他類型的真菌毒素有限或沒有活性[19]。雖然物理控制的方法簡(jiǎn)單、方便，但缺點(diǎn)在于去毒不徹底。

3.2 霉菌毒素的化學(xué)控制

化學(xué)控制是指利用酸堿或氧化劑等，來減輕或控制真菌毒素的危害。常用石灰水浸泡、氨水去毒等方法。次氯酸鈉、亞硫酸氫鈉等已被證實(shí)可減輕鐮孢霉毒素的危害，且效果良好。但處理后產(chǎn)生的安全問題不容忽視，如降解產(chǎn)物仍有一定毒性、對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、適口性等產(chǎn)生影響。

3.3 霉菌毒素的生物控制

生物控制是指利用微生物在其生長(zhǎng)過程的代謝產(chǎn)物，或是微生物自身的特性進(jìn)行脫毒，包括微生物降解和微生物吸附。

微生物降解是指微生物在生長(zhǎng)過程產(chǎn)酶并降解毒素，包括將霉菌毒素轉(zhuǎn)化為低毒或無毒的物質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)在于特異性強(qiáng)、不會(huì)對(duì)飼料造成污染或吸附營(yíng)養(yǎng)成分，且避免了毒素的二次污染。其不足之處是由于酶的特異性，每一種酶只能降解一種或一類毒素，如果糧食或飼料被多種霉菌毒素污染，就需要添加多種相應(yīng)的酶制劑，從而使脫毒過程非常復(fù)雜且成本偏高。

微生物吸附是指其菌體細(xì)胞壁通過非共價(jià)鍵與毒素分子結(jié)合，由于菌體細(xì)胞壁很難被人和動(dòng)物消化分解，因而可攜帶毒素隨糞便一起排出體外。微生物如酵母菌、真菌、細(xì)菌、放線菌和藻類等細(xì)胞壁以及分解產(chǎn)物都有吸附霉菌毒素的能力[20]。

與物理和化學(xué)方法相比，霉菌毒素的微生物吸附法被認(rèn)為是最安全、最合適的。微生物吸附法中的微生物細(xì)胞壁不生長(zhǎng)、不攜帶有害化學(xué)物質(zhì)，因而不會(huì)造成糧食和飼料營(yíng)養(yǎng)，以及感官特性如顏色和風(fēng)味的改變，甚至完全沒有任何改變。霉菌毒素的微生物吸附法被認(rèn)為是食物和飼料解毒最佳策略[21]。

Shetty等報(bào)導(dǎo)，即使在最高濃度（20 μg/ml）下，釀酒酵母細(xì)胞也能夠結(jié)合大量的AFB1[7]。Raju等將酵母細(xì)胞與黃曲霉毒素的結(jié)合歸因于酵母細(xì)胞壁中的甘露多糖[22]。Bejaoui等指出，酵母菌熱處理細(xì)胞比活細(xì)胞表現(xiàn)出更高的赭曲霉毒素A吸附能力，分別為90%和35%，表明是物理性質(zhì)的結(jié)合，而細(xì)胞密度在吸附效率上起重要作用[11]。目前市面上推廣的有酵母細(xì)胞壁及多糖作為主要成分的霉菌毒素脫毒劑，經(jīng)過市場(chǎng)檢驗(yàn)，并受到用戶的認(rèn)可[20]。

除酵母細(xì)胞壁外，乳酸菌細(xì)胞或細(xì)胞壁同樣具有吸附霉菌毒素的能力[23]。其機(jī)制仍是由無活性的細(xì)胞壁促進(jìn)的物理吸附（離子交換），而不是活的微生物對(duì)真菌毒素的分解代謝。細(xì)胞壁中的多糖、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)成分，可通過氫鍵、離子鍵和疏水作用與霉菌毒素結(jié)合，從而提供潛在的結(jié)合位點(diǎn)[24]。

一大批酵母、細(xì)菌和霉菌顯示出作為微生物頡頏劑、生物競(jìng)爭(zhēng)劑或作為真菌毒素的“生物調(diào)節(jié)器”的作用[25]。例如，一些霉菌毒素通過乳牛瘤胃的微生物群解毒[26-27]。酒精飲料加工過程、飼喂的谷物作物青貯飼料中的發(fā)酵過程也大大降低了一些霉菌毒素，如伏馬毒素的毒性。許多乳酸菌可以抑制霉菌生長(zhǎng)，并且其中一些具有與霉菌毒素相互作用的潛力[28]。

4 乳酸菌（LAB）對(duì)霉菌毒素的吸附作用

乳酸菌（Lactic acid bacterium，LAB）分布廣泛，大部分是細(xì)菌，分為球菌或桿菌；以單糖、雙糖為基質(zhì)，代謝產(chǎn)物主要為乳酸[29]。大多數(shù)乳酸菌為益生菌，目前已發(fā)現(xiàn)的這類菌在細(xì)菌分類學(xué)上劃分至少18個(gè)屬，這些屬包括乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、乳球菌屬、芽孢乳桿菌屬、氣球菌屬等[30]。乳酸菌的保健功能有維持微生態(tài)平衡和腸道機(jī)能、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)成分的吸收和分解、預(yù)防腫瘤及降低膽固醇等。同時(shí)還能產(chǎn)生一些抗菌物質(zhì)如抗菌肽，在乳酸菌代謝過程中產(chǎn)生具有抑制作用的殺菌蛋白和多肽，以控制病原菌及腐敗微生物菌群。乳酸菌被聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織、歐洲食品安全局接受為食品安全使用的[31]，乳酸菌菌株已經(jīng)被證實(shí)用于食品工業(yè)以及飼料與養(yǎng)殖業(yè)的霉菌毒素的脫毒劑[31-33]。

在各種微生物中，乳酸菌即乳桿菌屬和雙歧桿菌屬、丙酸桿菌屬和乳球菌屬在結(jié)合黃曲霉毒素方面的能力最強(qiáng)[34-36]。它是乳酸和其他代謝物如酚類化合物、羥基脂肪酸、過氧化氫、羅伊氏菌素以及由乳酸菌生產(chǎn)的蛋白質(zhì)化合物的共同參與。乳酸菌菌株、溫度、pH值、基質(zhì)和培養(yǎng)時(shí)間等影響黃曲霉毒素的結(jié)合[37]。

4.1 乳酸菌與黃曲霉毒素

乳酸菌通常用于青貯飼料生產(chǎn)和食品發(fā)酵，乳酸菌能抑制真菌生長(zhǎng)并延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。不同乳酸菌菌株在體內(nèi)和體外結(jié)合黃曲霉毒素B1和黃曲霉毒素M1的能力不同[31]。

研究表明，一些乳酸菌在體內(nèi)、體外均具有吸附AFB1的能力，而不同的乳酸菌菌株對(duì)黃曲霉毒素B1的吸附能力不同[38-39]。El-Nezami等評(píng)估了5株乳桿菌在活體外吸附黃曲霉毒素的能力，結(jié)果顯示，鼠李糖乳桿菌LC-705和鼠李糖乳桿菌GG在含有20 μg/ml的AFB1溶液中，吸附率超過80%，具有高效清除AFB1的能力[40]。Hernandez-Mendoza等篩選了8株干酪乳桿菌，結(jié)合AFB1的能力介于14%～49%[41]。之前有報(bào)道，干酪乳桿菌對(duì)AFB1結(jié)合率為0.6%～46%[42-43]。

4.2 乳酸菌與赭曲霉素A

腸道和植物來源的乳酸菌菌株消除赭曲霉毒素A的研究中，Piotrowska等根據(jù)對(duì)赭曲霉毒素A的敏感度及其從液體培養(yǎng)基中去除這種毒素的能力，篩選出29株乳桿菌和乳球菌[44]。結(jié)果表明，嗜酸乳桿菌CH-5、植物乳桿菌BS、GG、干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌GG吸附能力最強(qiáng)，除去超過50%的初始濃度的赭曲霉素A。赭曲霉毒素在細(xì)菌生長(zhǎng)過程中的清除率為8%～28%，且沒有檢測(cè)到降解產(chǎn)物，說明乳酸菌是通過吸附作用來清除赭曲霉毒素。

Del Prete等研究了赭曲霉毒素A與葡萄酒乳酸菌（乳桿菌屬、片球菌屬和歐洲綠球菌）的體外相互作用。結(jié)果顯示，在液體合成培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的幾種葡萄酒乳酸菌菌株會(huì)降低赭曲霉毒素A的濃度[45]。赭曲霉毒素A濃度的降低范圍為8.23%～28.09%。此外，商業(yè)亞麻型菌株比其他的葡萄酒乳酸菌更有效，降低赭曲霉毒素A的范圍為17.35%～28.09%。

4.3 乳酸菌與玉米赤霉烯酮

El-Nezami等研究了鼠李糖乳桿菌LC-705和鼠李糖乳桿菌GG從液體培養(yǎng)基中去除玉米赤霉烯酮及其衍生物α-玉米赤霉烯醇的能力。結(jié)果顯示，這些毒素（38%和46%）中有相當(dāng)一部分被細(xì)菌細(xì)胞捕獲，培養(yǎng)第3 d后沒有觀察到玉米赤霉烯酮或α-玉米赤霉烯醇的降解產(chǎn)物，該過程是快速的并且取決于細(xì)菌細(xì)胞及毒素的濃度[46]。

Niderkorn等報(bào)道，8株乳桿菌和3種明串珠菌屬將玉米赤霉烯酮轉(zhuǎn)化成α-玉米赤霉烯醇，但嘔吐毒素和伏馬毒素不能被生物轉(zhuǎn)化[47]。他們表明，這不能被認(rèn)為是解毒，因?yàn)棣?玉米赤霉烯醇具有比玉米赤霉烯酮高3～4倍的雌激素活性[48]。從玉米赤霉烯酮到α-玉米赤霉烯醇的生物轉(zhuǎn)化可能解釋了Mokoena等的研究結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)，乳酸菌在玉米粉發(fā)酵過程中玉米赤霉烯酮的濃度顯著降低，但其毒性并沒有降低[48]。意味著玉米赤霉烯酮通過疏水的相互作用主要結(jié)合于乳酸菌細(xì)胞壁的碳水化合物部分[49]。由于疏水相互作用相對(duì)較弱，這種細(xì)菌-霉菌毒素復(fù)合物可能不穩(wěn)定。Niderkorn等提出，細(xì)菌吸附玉米赤霉烯酮不限于疏水性連接，其他類型的相互作用可能也是重要的方面[47]。

Sangsila等研究證明，乳酸菌去除玉米赤霉烯酮，其吸附能力受毒素初使?jié)舛鹊挠绊?，吸附能力隨著毒素初始濃度的增加而提高；通過弗羅因德利希等溫線，可知玉米赤霉烯酮吸附在細(xì)菌細(xì)胞上。研究也表明，戊糖乳桿菌菌株是減少食品中的毒素污染的潛在新型菌株[50]。

4.4 乳酸菌多菌株組合與霉菌毒素吸附

Halttunen等研究了復(fù)合乳酸菌菌株去除霉菌毒素的能力，發(fā)現(xiàn)乳酸菌多菌株組合的毒素去除能力并非其個(gè)體能力的總和。因此建議當(dāng)去除單一毒素時(shí)，使用純的單一菌株即可；當(dāng)去除多種毒素時(shí)，建議使用多菌株組合可能會(huì)更有效[51]。

Khoury等研究了嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌從PBS和酸奶中去除黃曲霉毒素M1的能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)合量在6 h培養(yǎng)期間增加，黃曲霉毒素M1去除率達(dá)45%。在PBS中，培養(yǎng)14 h，對(duì)毒素的吸附達(dá)65%[52]。

Elsanhoty等發(fā)現(xiàn)，在面包制作過程中，在有酵母菌存在時(shí)，鼠李糖乳桿菌與受污染小麥粉中的黃曲霉毒素B1結(jié)合能力最強(qiáng)[53]。在50%葡萄球菌嗜熱菌和保加利亞乳桿菌，以及50%植物乳桿菌發(fā)酵的酸奶中，觀察到酸奶在儲(chǔ)存結(jié)束時(shí)AFM1降低最多。M.R等也觀察到類似的結(jié)果[54]。Saladino等研究了乳酸菌對(duì)面包發(fā)酵的影響，結(jié)果顯示黃曲霉毒素含量降低84%～100%，貨架期最多允許4 d[55]。

5 乳酸菌抑制霉菌毒素產(chǎn)生的機(jī)制

5.1 代謝物質(zhì)抑制霉菌毒素

乳酸菌具有抑制霉菌生長(zhǎng)的能力進(jìn)而抑制霉菌毒素的產(chǎn)生。乳酸菌在代謝過程中產(chǎn)生一些小分子物質(zhì)，如有機(jī)酸、蛋白質(zhì)成分、過氧化氫、酚類化合物等可抑制霉菌的生長(zhǎng)，抑制真菌效果取決于培養(yǎng)時(shí)間、溫度、培養(yǎng)基、pH值、營(yíng)養(yǎng)因子等[37]。

5.1.1 有機(jī)酸

乳酸、乙酸、丙酸和苯基乳酸，是乳酸菌產(chǎn)生的抗真菌代謝產(chǎn)物。乳酸菌發(fā)酵碳水化合物的主要產(chǎn)物是乳酸和乙酸，其通常被認(rèn)為是食品的防腐劑。它們通過中和其電化學(xué)勢(shì)并增加其滲透性而作用在脂質(zhì)膜上。而未解離的酸以疏水形式擴(kuò)散到細(xì)胞膜上并在胞內(nèi)釋放H+，酸化細(xì)胞質(zhì)并停止易感霉菌細(xì)胞的代謝活性[56]。由于乙酸的解離常數(shù)高，因此是高效的霉菌生長(zhǎng)抑制劑。

5.1.2 過氧化氫

在有氧氣存在時(shí)，大多數(shù)的乳酸菌菌株會(huì)產(chǎn)生過氧化氫。由于乳酸菌不能產(chǎn)生過氧化氫酶，它們不能降解在環(huán)境中積累的過氧化氫。過氧化氫的抗霉菌活性歸因于對(duì)目標(biāo)生物體的脂質(zhì)膜和細(xì)胞蛋白質(zhì)的強(qiáng)氧化作用[57]。

5.1.3 羥基脂肪酸

具脂肪分解能力的乳酸菌在生長(zhǎng)過程可以產(chǎn)生大量的抗霉菌的脂肪酸[58]。舊金山乳桿菌CB1產(chǎn)生的己酸是主要的有效的抗霉菌物質(zhì)，它可以與其他酸如丙酸、丁酸和戊酸起協(xié)同作用。辛格根報(bào)道，植物乳桿菌MiLAB14株在其對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期產(chǎn)生10、11、12個(gè)碳的羥基化脂肪酸。這些羥基化脂肪酸具有廣譜的抗酵母和霉菌的活性，最低抑菌濃度(MIC)為5～100 μg/ml，與標(biāo)準(zhǔn)抗真菌藥物的能力相當(dāng)[59]。

5.2 直接抑制霉菌毒素的生物合成

Coallierascah等發(fā)現(xiàn)，乳酸菌在生長(zhǎng)過程中會(huì)直接產(chǎn)生抗霉菌毒素生成的代謝物。用乳酸鏈球菌培養(yǎng)液離心后的無細(xì)胞上清液可顯著降低黃曲霉毒素合成，提出了起抑制作用的物質(zhì)可能是具有熱穩(wěn)定性的小分子物質(zhì)[60]。Gourama等證明了干酪乳桿菌無細(xì)胞提取液抑制黃曲霉毒素的生成，當(dāng)透析袋分子篩在6 000～8 000目可以抑制黃曲霉毒素的生成，而分子篩在1 000目時(shí)并不能起到抑制[61]。

6 滅活乳酸菌細(xì)胞與霉菌毒素的結(jié)合

6.1 活性乳酸菌或其產(chǎn)生的酶分解霉菌毒素的特點(diǎn)

活性乳酸菌或利用活性乳酸菌產(chǎn)生酶來分解霉菌毒素，此類產(chǎn)品的共同特性是：①活菌及酶對(duì)熱耐受力差，在高溫加工過程會(huì)被破壞。②活菌及酶在通過人的胃時(shí)可能會(huì)被胃酸所破壞。③酶分解霉菌毒素后可能產(chǎn)生帶毒性的中間或最終產(chǎn)物。④酶對(duì)底物的專一性強(qiáng)。通常，一種酶只能作用于一種毒素。另外，如果要篩選一株對(duì)多種毒素具有分解能力的乳酸菌也是很艱難的事，至少目前未見報(bào)導(dǎo)。

6.2 熱滅活的乳酸菌與霉菌毒素結(jié)合的能力

許多研究比較了活菌和熱滅活菌的差別，以探究乳酸菌去除霉菌毒素的機(jī)制[36，42]。乳酸菌細(xì)胞壁是由：①肽聚糖基質(zhì)組成，其它組分如磷壁酸和脂磷壁酸是細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)組分；②蛋白質(zhì)S層；③中性多糖組成[62]。這些組分具有黏附和結(jié)合大分子等的功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，肽聚糖和多糖參與結(jié)合了毒素[36，63-66]。

Pierides等的研究表明，熱滅活細(xì)胞比活細(xì)菌細(xì)胞更好地結(jié)合黃曲霉毒素M1，結(jié)合黃曲霉毒素B1的能力更強(qiáng)?？赡苡捎邳S曲霉毒素B1衍生的黃曲霉毒素M1具有額外的羥基和較低的疏水性，因此黃曲霉毒素M1結(jié)合的能力弱些[66]。

乳酸菌細(xì)胞與黃曲霉毒素的結(jié)合機(jī)制是細(xì)胞壁肽聚糖和毒素之間的細(xì)胞外弱的非共價(jià)鍵，與肽聚糖緊密相關(guān)的成分[65]和碳水化合物[67]。發(fā)生吸附作用的主要成分是多糖與肽聚糖，滅活后細(xì)胞壁上的蛋白質(zhì)變性，多糖、肽聚糖或蛋白質(zhì)之間發(fā)生美拉德反應(yīng)；滅活處理破壞了細(xì)胞壁的完整性，肽聚糖的交聯(lián)被打破，從而導(dǎo)致孔徑增加。因此毒素除了與細(xì)胞壁結(jié)合外，甚至還可以與細(xì)胞壁內(nèi)的原生質(zhì)膜結(jié)合，從而導(dǎo)致對(duì)毒素吸附能力的增加[64，67]。

細(xì)菌細(xì)胞壁中的化合物對(duì)結(jié)合形成具有顯著的影響，活細(xì)菌細(xì)胞的生長(zhǎng)代謝可能會(huì)降低與毒素的結(jié)合能力，因?yàn)樵S多研究結(jié)果顯示：滅活的細(xì)胞比活細(xì)胞能更好地與毒素結(jié)合。

熱或酸處理的乳酸菌滅活細(xì)胞顯示出更高的結(jié)合黃曲霉毒素B1的能力，即使水洗5次后也能保持與毒素結(jié)合的能力(71%)。

6.3 滅活乳酸菌細(xì)胞吸收了毒素后對(duì)腸道上皮細(xì)胞的黏附能力下降

Kankaanp等發(fā)現(xiàn)，吸附了黃曲霉毒素B1的鼠李糖乳桿菌GG對(duì)腸道模型細(xì)胞Caco-2的黏附能力指數(shù)下降，從30%下降到5%，差異顯著[38]。Gratz等報(bào)道，將兩種益生菌制劑（鼠李糖乳桿菌GG和鼠李糖乳桿菌LC-705）與黃曲霉毒素進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，結(jié)果顯示吸附了霉菌毒素后的兩株鼠李糖乳桿菌對(duì)腸道上皮細(xì)胞的黏附能力下降。結(jié)果表明，滅活乳酸菌細(xì)胞吸附了黃曲霉毒素B1后對(duì)腸上皮的黏附能力下降，毒素-細(xì)胞結(jié)合物隨糞便排出體外，進(jìn)而對(duì)機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)作用[39]。

Haskard等使用ELISA法證實(shí)，黃曲霉毒素在乳酸菌細(xì)胞表面結(jié)合。他們認(rèn)為黃曲霉毒素B1通過弱非共價(jià)相互作用與細(xì)胞表面結(jié)合[64]。Haskard等的研究結(jié)果顯示，黃曲霉毒素B1與滅活細(xì)胞的結(jié)合能力更高[64]。由于滅活細(xì)胞無代謝活動(dòng)，細(xì)胞和毒素之間不會(huì)發(fā)生共價(jià)結(jié)合。人和動(dòng)物腸道的溫度以及pH值范圍是4～37℃、2.5～8.5，而此溫度范圍不影響細(xì)胞和毒素的結(jié)合，所以腸道內(nèi)環(huán)境不會(huì)影響乳酸菌滅活細(xì)胞對(duì)毒素的吸附，而且是最佳的溫度范圍[64]。

6.4 滅活乳酸菌細(xì)胞與毒素復(fù)合物穩(wěn)定性

滅活的鼠李糖乳桿菌細(xì)胞結(jié)合黃曲霉毒素B1后進(jìn)行高溫120℃以及超聲波處理，并沖洗5次，幾乎沒有毒素釋放出來[64]。說明盡管高溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，但并不能使毒素解吸[67]。

Shahin從酸奶、生奶和奶酪中分離出27株乳酸菌，其中有5株被檢測(cè)出具有與黃曲霉毒素結(jié)合的能力。乳酸乳球菌被進(jìn)一步研究并鑒定為最有效的菌株，其滅活細(xì)胞結(jié)合黃曲霉毒素B1的能力明顯優(yōu)于活細(xì)胞。而活細(xì)胞釋放大約一半的結(jié)合黃曲霉毒素，因此熱滅活細(xì)胞與毒素形成復(fù)合物的穩(wěn)定性更高[68]。

7 影響霉菌毒素吸附效果的因素及效果評(píng)價(jià)

7.1 影響霉菌毒素吸附效果的因素

影響霉菌毒素吸附劑效果的因素有很多，如吸附劑本身的結(jié)構(gòu)和特性；霉菌毒素的分子結(jié)構(gòu)及其理化特性；飼料、食品原料的霉變程度；吸附劑的添加量；實(shí)驗(yàn)方法以及霉菌毒素的檢測(cè)方法等。不同霉菌毒素吸附劑對(duì)同一霉菌毒素的吸附效率不同，同一霉菌毒素吸附劑對(duì)不同的霉菌毒素的吸附效率也不同。

7.2 霉菌毒素吸附效果評(píng)價(jià)

霉菌毒素吸附效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括吸附的廣譜性與專一性、穩(wěn)定性、耐受性和安全性等。

①廣譜性與專一性。理想的吸附劑具有廣譜的霉菌毒素吸附特性。

②穩(wěn)定性。理想吸附劑經(jīng)某些改性后自身物理性質(zhì)穩(wěn)定，不隨環(huán)境改變而大幅度破壞自身結(jié)構(gòu)。

③耐受性。人和動(dòng)物對(duì)于吸附劑有一定耐受劑量，超過劑量則有負(fù)面影響。

④安全性。吸附劑自身安全性和對(duì)環(huán)境的安全性。吸附劑在生產(chǎn)過程中要減少和避免重金屬的污染，動(dòng)物排泄出來的吸附劑——霉菌毒素復(fù)合物能快速被微生物降解，且不產(chǎn)生有毒產(chǎn)物。

8 乳酸菌去除霉菌毒素的益處

8.1 改善食品安全

糧食與食物質(zhì)量因污染霉菌毒素而降低，已經(jīng)證明使用生物防治方法可以將污染降低到90%，大大減少損失[69]。有效控制霉菌毒素污染從而增強(qiáng)食品的安全性。

8.2 提高人和動(dòng)物的健康水平

霉菌毒素是嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題，特別是在低收入國(guó)家，大多數(shù)人對(duì)玉米、花生等易感作物的消費(fèi)量相對(duì)較大。根據(jù)美國(guó)疾控中心的估計(jì)，約45億人長(zhǎng)期接觸霉菌霉素[70]。長(zhǎng)期食用霉菌毒素的污染的食物可導(dǎo)致肝臟損傷或癌癥，以及其他免疫疾病，通過應(yīng)用有效的技術(shù)來控制霉菌毒素污染可以避免這種健康風(fēng)險(xiǎn)，令全社會(huì)受益[71]。從而可以預(yù)防慢性疾病，以節(jié)省藥物和治療成本，最大限度地減輕對(duì)經(jīng)濟(jì)的壓力，為人們獲得優(yōu)質(zhì)的食品。

8.3 提高經(jīng)濟(jì)效益

無霉菌毒素污染的產(chǎn)品其接受度更高，市場(chǎng)價(jià)值更高，收入增加。同時(shí)，霉菌毒素受到控制，可以降低人類和動(dòng)物治療疾病的成本。同時(shí)可以降低間接成本，如造成的疼痛和痛苦、焦慮，減少霉菌毒素中毒素對(duì)生活質(zhì)量的負(fù)面影響。

9 結(jié)論與展望

與物理法、化學(xué)法相比，乳酸菌去除霉菌毒素具有效率高、特異性強(qiáng)、對(duì)食品、飼料和環(huán)境無污染，必將成為未來去除霉菌毒素的有效方法。滅活乳酸菌細(xì)胞比其活細(xì)胞具有更強(qiáng)、更穩(wěn)定和廣譜的去除霉菌毒素的能力。人們對(duì)滅活乳酸菌脫毒能力的認(rèn)識(shí)才剛剛開始，還有很多的未知領(lǐng)域需要我們進(jìn)一步探索。