谷物及制品中修飾型真菌毒素的風(fēng)險(xiǎn)與防控

楊虹，曹文明，陳何妍，衛(wèi)學(xué)青，束莉丹，李彤

谷物及制品中修飾型真菌毒素的風(fēng)險(xiǎn)與防控

楊虹，曹文明*，陳何妍，衛(wèi)學(xué)青，束莉丹，李彤

豐益（上海）生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海 200137

修飾型真菌毒素是重要的食品安全危害因子。通過綜述修飾型真菌毒素的形成機(jī)制、種類、污染水平、毒理研究、代謝規(guī)律、分析檢測、脫毒方法等方面的進(jìn)展，識別已知風(fēng)險(xiǎn)、潛在風(fēng)險(xiǎn)以及分析風(fēng)險(xiǎn)防控措施。已知風(fēng)險(xiǎn)包括：谷物及制品中修飾型真菌毒素的陽性檢出率高，濃度跨度大，其存在會增加人群真菌毒素膳食暴露的風(fēng)險(xiǎn)。毒理學(xué)研究表明，有的修飾型真菌毒素在體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化為原型而產(chǎn)生與原型同等毒性，有的本身則具有毒性。潛在風(fēng)險(xiǎn)包括：代謝轉(zhuǎn)化而成的多種修飾型真菌毒素共存時(shí)會引起毒性機(jī)制和毒性作用不明。在農(nóng)作物代謝或食品加工中也可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、毒性均未知的修飾型真菌毒素。受分析技術(shù)和質(zhì)量控制手段的制約，難以獲得其準(zhǔn)確可靠的定性定量結(jié)果，使毒理學(xué)數(shù)據(jù)十分匱乏，導(dǎo)致毒理學(xué)性質(zhì)引起爭議。風(fēng)險(xiǎn)防控措施包括：從源頭抓起，培育抗病品種，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系和檢測體系，嚴(yán)把農(nóng)產(chǎn)品收購、儲藏、生產(chǎn)及產(chǎn)品加工關(guān)。另外，在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中，要加強(qiáng)產(chǎn)后脫毒技術(shù)的研究。

修飾型真菌毒素; 原型; 谷物及制品; 風(fēng)險(xiǎn); 防控措施

0 引言

修飾型真菌毒素（modified mycotoxins）是在生物體（植物、真菌、哺乳動物）代謝或食品加工過程中產(chǎn)生的真菌毒素衍生物，類型見圖1[1]。修飾型真菌毒素往往與其原型（parent mycotoxins）共存于谷物及制品中。與原型相比，修飾型真菌毒素的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子質(zhì)量、極性和溶解性等理化性質(zhì)均發(fā)生了改變。在傳統(tǒng)的分析檢測方法下易被漏檢。隨著人工攻毒或化學(xué)合成制備毒素手段的推進(jìn)，以及對其提取、分離、純化、分析檢測等技術(shù)的不斷成熟，一些修飾型真菌毒素不再“隱蔽”，已被報(bào)道的修飾型真菌毒素共3類5種，第一類單端孢霉烯族毒素修飾型（modified trichothecenes forms），包括：（1）A型：如T-2毒素修飾型（T-2 modified mycotoxin，modified T-2）[2-4]；（2）B型：如雪腐鐮刀烯醇修飾型（nivalenol modified mycotoxin，modified NIV）[2,5]和脫氧雪腐鐮刀烯醇修飾型（deoxynivalenol modified mycotoxin，modified DON）[2,6-8]；第二類玉米赤霉烯酮毒素修飾型（zearalenone modified mycotoxin，modified ZEN）[2,9-10]；第三類伏馬毒素修飾型（fumonisin modified mycotoxin，modified FB）[2,11-16]。

圖1 修飾型真菌毒素的分類[1]

近年來，修飾型真菌毒素已引起食品添加劑聯(lián)合專家委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）和歐盟食品安全局（European Food Safety Agency，EFSA）的高度重視。2017年，JECFA首次將脫氧雪腐鐮刀菌烯醇-3-葡萄糖苷（deoxynivalenol-3-glucoside，DON-3-Glc）作為人群脫氧雪腐鐮刀烯醇（deoxynivalenol，DON）膳食暴露的新增貢獻(xiàn)因子[17]。同年，EFSA也建議DON類家族真菌毒素每日攝入耐容量（tolerant daily intake，TDI）為每天1 μg·kg-1體重，包含DON、3-乙?；撗跹└牭毒┐迹?-acetyl-deoxynibalenol，3-AcDON）、15-乙酰基脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（15- acetyl-deoxynibalenol，15-AcDON）、DON-3-Glc的總和，即將3種DON修飾型真菌毒素納入TDI的重要組成部分進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，以免低估真菌毒素的總量而造成食品安全風(fēng)險(xiǎn)[18]。

2005—2020年，歐、亞國家展開了修飾型真菌毒素的風(fēng)險(xiǎn)評估，包括小麥、玉米、面包、谷物早餐（谷物片、粥）、嬰幼兒谷類輔助食品和膨化休閑食品（爆米花、餅干、脆片）等7種谷物及制品，所獲數(shù)據(jù)反映出其陽性檢出率高，濃度跨度大。經(jīng)人群真菌毒素膳食暴露評估發(fā)現(xiàn)，嬰幼兒等特殊人群對脫氧雪腐鐮刀烯醇類家族毒素、玉米赤霉烯酮和伏馬毒素的暴露值高于每日攝入耐容量TDI限值，屬于高危人群，而修飾型真菌毒素的存在會增加真菌毒素的暴露風(fēng)險(xiǎn)。多項(xiàng)毒理學(xué)研究表明，有的修飾型真菌毒素在體內(nèi)代謝過程中會轉(zhuǎn)化為原型，從而產(chǎn)生與原型同等毒性或者毒性未知的衍生物，還有的修飾型真菌毒素本身就具有生殖發(fā)育等生理毒性[19-23]。多種毒素共存可能會導(dǎo)致毒性累加或/和增強(qiáng)或/和協(xié)同效應(yīng)[24]，導(dǎo)致毒性機(jī)制和毒性作用不明。另外，真菌毒素種類繁多，結(jié)構(gòu)中具有多種活性位點(diǎn)，在農(nóng)作物代謝或食品加工過程中可與一些極性較強(qiáng)的物質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、毒性均未知的修飾型真菌毒素。目前，修飾型真菌毒素的檢測主要以液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用（liquid chromatography，LCMS）為主。此方法利用了高效液相色譜與質(zhì)譜的優(yōu)勢互補(bǔ)，具有預(yù)處理簡單、檢測速度快、分離效果良好、選擇性強(qiáng)、靈敏度高以及較高的結(jié)構(gòu)鑒定能力等優(yōu)點(diǎn)，適用于復(fù)雜基質(zhì)樣品中多組分真菌毒素的定性和準(zhǔn)確定量。但是，LC-MS的離子源是一種“軟電離”源，轟擊結(jié)構(gòu)不同的化合物所產(chǎn)生的離子碎片和豐度存在差異。分析不同基質(zhì)樣品時(shí)，所產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)也不同，缺乏商業(yè)化修飾型真菌毒素的標(biāo)準(zhǔn)品和質(zhì)量控制樣品，特別是同位素內(nèi)標(biāo)，使得定性定量的結(jié)果存在不確定性。分析技術(shù)和質(zhì)量控制手段的制約，有關(guān)修飾型真菌毒素的毒理學(xué)數(shù)據(jù)極其匱乏[24-28]，至今對其毒理學(xué)性質(zhì)仍存在爭議和不確定性[24]。

本文擬通過對修飾型真菌毒素產(chǎn)生機(jī)制、種類以及近22年來國內(nèi)外對谷物及制品中主要修飾型真菌毒素的污染水平、毒理研究、代謝規(guī)律、分析檢測、脫毒方法等方面的進(jìn)展進(jìn)行綜述，識別風(fēng)險(xiǎn)，并分析降低谷物及制品中修飾型真菌毒素污染風(fēng)險(xiǎn)的防控措施，關(guān)鍵是從源頭控制，降低農(nóng)作物真菌毒素感染的風(fēng)險(xiǎn)，抑制真菌毒素的表達(dá)合成。

1 修飾型真菌毒素的已知風(fēng)險(xiǎn)

1.1 污染水平

2005年奧地利首次報(bào)道了小麥和玉米中修飾型真菌毒素的污染情況，其中，DON-3-Glc/DON含量百分比分別為4%—29%和10%—11%[29]。2015年，芬蘭報(bào)道了95份大麥、燕麥和小麥樣品中DON-3-Glc、3-AcDON、NIV-3-Glc和HT2-3-葡萄糖苷（HT2-3-Glc）的污染情況，其中燕麥中DON-3-Glc的檢出率達(dá)87.5%，最高濃度可達(dá)6 600 μg·kg-1[30]。2007年中國報(bào)道了谷物中修飾型真菌毒素的污染情況，在河南、河北、廣西、安徽、四川、重慶和江蘇7個(gè)省采集的336份國產(chǎn)小麥和玉米樣品中，DON-3-Glc、3-AcDON和15-AcDON幾乎均被檢出。小麥和玉米中DON-3-Glc/DON含量百分比的均值分別是71%和22%[31]。

修飾型真菌毒素也廣泛存在于谷物制品中，例如面包、谷物早餐（谷物片、粥），嬰幼兒谷類輔助食品和膨化休閑食品（如爆米花、餅干、脆片）等，其濃度有時(shí)甚至超過加工食品中真菌毒素原型的水平（表1）[29-47]。

單端孢霉烯族修飾型毒素研究關(guān)注度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他類型毒素，如對ZEN修飾型毒素展開研究的僅有4個(gè)歐洲發(fā)達(dá)國家，分析的樣本數(shù)量及多樣性也略顯不足。單端孢霉烯族修飾型的平均檢出率11%—92%，ZEN修飾型的平均檢出率3.5%—60%。單端孢霉烯族（HT2除外）修飾型以及-ZEL的陽性檢出率高至100%。單端孢霉烯族修飾型的均濃度范圍5.7—568 μg·kg-1。其中DON-3-Glc和NIV-3-Glc均值上限濃度分別達(dá)到1 080和1 042 μg·kg-1。ZEN修飾型的均濃度范圍1.6—116 μg·kg-1。-ZEL、-ZEL-4-Glc、-ZEL-4-Glc、ZEN-14- Glc的均濃度上限分別達(dá)到97、283、152和174 μg·kg-1，均超出了相應(yīng)原型的國標(biāo)限量值（DON 1 000 μg·kg-1，ZEN 60 μg·kg-1）[48]。修飾型/原型的含量百分比反映共存狀態(tài)下的修飾型真菌毒素的占比，單端孢霉烯族與玉米赤霉烯酮類的修飾型/原型的含量百分比的均比值上限分別為5.4和2.6。DON-3-Glc的比值最高達(dá)到16[38]，而其中-ZEL、-ZEL、-ZEL-14-Glc和ZEN-14-Glc與ZEN含量百分比上限超出玉米赤霉烯酮類的修飾型與ZEN含量百分比的均比值。如此高的比值也進(jìn)一步表明，在谷物及制品中，與原型共存的修飾型真菌毒素具有較大的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。小麥和燕麥?zhǔn)荄ON-3- Glc、NIV-3- Glc、HT2-3-Glc暴露的主要來源，日本、芬蘭是受污染最嚴(yán)重的國家。玉米和谷物制品主要是3-AcDON、15-AcDON、-ZEL、-ZEL-4-Glc、-ZEL、-ZEL-4-Glc和ZEN-14-Glc污染嚴(yán)重，中國、比利時(shí)影響明顯。

1.2 人群膳食暴露水平

根據(jù)歐洲國家對成人和幼兒的玉米赤霉烯酮（zealenone，ZEN）、伏馬毒素（fumonisins，F(xiàn)B）、DON、雪腐鐮刀烯醇（nivalenol，NIV）和T-2慢性膳食暴露的統(tǒng)計(jì)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管幼兒的食物消費(fèi)量低于成人，但由于飲食結(jié)構(gòu)單一，自身體重較小，仍屬于膳食暴露的高危人群。幼兒（1—3歲）和成人（18—65歲）對DON類家族真菌毒素的平均暴露水平分別為600—1 700和300—700 ng·kg-1·d-1，高暴露水平（P95）為1 100—2 700和500—1 400 ng·kg-1·d-1。由此可見，幼兒對DON類家族毒素平均暴露值上限以及幼兒和成人對DON類家族毒素P95暴露值上限高于TDI限值。幼兒對ZEN和FB的P95暴露值上限也高于TDI限值，詳見表2。修飾型真菌毒素的存在會增大真菌毒素的暴露風(fēng)險(xiǎn)。因此，量化谷物及制品中DON，ZEN和FB修飾型真菌毒素的含量并根據(jù)不同消費(fèi)人群制定相應(yīng)的限量值，在最大限度地降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)和保障公眾健康中非常必要。

表1 谷物及制品中主要的修飾型真菌毒素分布概況

1)：DON-3-Glc：脫氧雪腐鐮刀烯醇-3-葡萄糖苷 Deoxynivalenol-3-glucoside；3-AcDON：3-乙酰-脫氧雪腐鐮刀烯醇 3-acetyl-deoxynibalenol；15-AcDON：15-乙酰-脫氧雪腐鐮刀烯醇 15-acetyl-deoxynibalenol；NIV-3-Glc：雪腐鐮刀烯醇-3-葡萄糖苷 Nivalenol-3-glucoside；HT2-3-Glc：HT-2-3-葡萄糖苷 HT2-3-glucoside；-ZEL：-玉米赤霉烯醇-zearalenol；-ZEL：-玉米赤霉烯醇-zearalenol；-ZEL-14-Glc：-玉米赤霉烯醇-14-葡萄糖苷-zearalenol-14-glucoside；-ZEL-14-Glc：-玉米赤霉烯醇-14-葡萄糖苷-zearalenol-14-glucoside；ZEN-14-Glc：玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷 Zearalenone-14-glucoside；ZEN-14-sulfate：玉米赤霉烯酮-14-硫酸酯 Zearalenone-14-sulfate；ZEN-16-Glc：玉米赤霉烯酮-16-葡萄糖苷 Zearalenone-16-glucoside

2)：谷物及制品編號 Code of grain and grain products：1：小麥 Wheat；2：玉米Corn；3：燕麥 Oat；4：大麥 Barley；5：小米 Millet；6：薏米 Seed of Job’s tears；7：高粱 Sorghum；8：谷物制品 Cereal products

3)：國家編號 Country code：1：奧地利 Austria；2：德國 Germany；3：斯洛伐克 Slovakia；4：日本 Japan；5：阿根廷 Argentina；6：波蘭 Poland；7：比利時(shí) Belgium；8：中國 China；9：芬蘭 Finland；10：捷克共和國 Czech Republic；11：英國 England；12：韓國 Korea

1.3 產(chǎn)生與原型同等毒性

人和動物通過飲食暴露于多種真菌毒素及衍生物之下。真菌毒素原型毒性劇烈，產(chǎn)生“三致”毒性效應(yīng)，已成為全球食品安全的主要問題之一（表2）[1,49-50]。部分修飾型真菌毒素可轉(zhuǎn)化為原型。人體腸道內(nèi)的修飾型真菌毒素轉(zhuǎn)化為原型起到了關(guān)鍵作用[51]。其轉(zhuǎn)化率與腸道微生物的多樣化組成和密度高度相關(guān)[52]。在不同體內(nèi)（）和體外（）模型中，DON-3-Glc的水解率在40%—100%，玉米赤霉烯酮-14-葡萄糖苷（zealenone- 14-glucose，ZEN-14-Glc）水解率在20%—97%[19-23]。宏基因組學(xué)分析表明，成人和嬰兒的腸道菌群成分有明顯區(qū)別，雙歧桿菌和乳酸菌在嬰兒體內(nèi)的數(shù)量和占有率均高于成人，加大了嬰兒體內(nèi)修飾型真菌毒素轉(zhuǎn)化為原型的風(fēng)險(xiǎn)[53]。

1.4 本身具有毒性

部分修飾型真菌毒素本身具有毒性。2011年，EFSA確定了ZEN主要不良反應(yīng)是影響性激素（睪丸素、雌激素、黃體酮等）的合成與分泌。30多年來，學(xué)者們通過在子宮雌激素受體結(jié)合能力、人乳腺癌細(xì)胞增殖等試驗(yàn)中比較ZEN與ZEN修飾型真菌毒素相對雌激素效能，發(fā)現(xiàn)不同的ZEN修飾型真菌毒素體內(nèi)雌激素的效力存在差異，其中-ZEL高出ZEN 9—2 200多倍，其生理毒性對人和動物產(chǎn)生了極大的健康危害性[27,54-55]。

表2 谷物及制品中常見真菌毒素的毒性及歐洲人群的慢性膳食暴露量

Table 2 The toxicity and chronic dietary exposure in European of mycotoxins found in grain and its products

在堿處理的玉米粉薄烙餅中，F(xiàn)B1易水解酯鍵連接的兩個(gè)丙三羧酸，形成氨基酚骨架AP1。FB1和AP1由于結(jié)構(gòu)與鞘氨醇堿相似，在神經(jīng)鞘脂類的代謝過程中競爭性地結(jié)合神經(jīng)鞘氨醇N-2酰基轉(zhuǎn)移酶，從而抑制了神經(jīng)鞘氨醇的生物合成，阻礙了鞘脂類代謝，引發(fā)各種疾病。同時(shí)，神經(jīng)鞘氨醇N-2?；D(zhuǎn)移酶也可酰化AP1，形成棕櫚酰AP（N-palmitoyl-AP1，PAP1)。通過在人結(jié)腸細(xì)胞系-HT29細(xì)胞的毒理研究表明，PAP1的毒性相當(dāng)于FB1或AP1的10倍[28]。

2 修飾型真菌毒素的潛在風(fēng)險(xiǎn)

2.1 毒性復(fù)雜

真菌毒素在體內(nèi)解毒代謝過程中，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多樣的修飾型真菌毒素，它們經(jīng)常同時(shí)參與不同類型的化學(xué)反應(yīng)，即是產(chǎn)物，又是反應(yīng)物。ROGOWSKA等[55]發(fā)現(xiàn)ZEN在動物肝臟的兩條主要解毒途徑中，生物轉(zhuǎn)化可產(chǎn)生18種ZEN修飾型真菌。主要涉及的化學(xué)反應(yīng)有：1）在原型基礎(chǔ)上“做加法”，結(jié)合極性基團(tuán)形成共軛態(tài)，如糖苷化、糖酸化、磺化、硫化、?；?；2）在原型基礎(chǔ)上“做減法”，如水解和降解（熱、光等）；3）與原型“劃約等號”，即自身轉(zhuǎn)化（氧化、還原、異構(gòu)化等）[2,32,56]。修飾型真菌毒素的毒性與其化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)密切相關(guān)。本文以人群暴露風(fēng)險(xiǎn)較高的DON、ZEN和FB為例，收集了22年間（1998年—2020年）關(guān)于其修飾型真菌毒素的文獻(xiàn)報(bào)道，從總體數(shù)量、分析方法、毒性和反應(yīng)類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及歸納（表3）[2,6,14,22,26-28,32,54,57-60]。除了DON-3-Glc、3-AcDON、15-AcDON毒性與DON相當(dāng)外，部分DON修飾型真菌毒素可能為降毒或低毒物質(zhì)，主要原因?yàn)椋?）極性增強(qiáng)，易隨尿液、糞便排出體外，如DON-diGlc、DON-3-GlcA、ZEN-14-GlcA；2）與解毒物質(zhì)結(jié)合成為一種解毒產(chǎn)物，如DON-glutathione；3）在光、熱、酸或堿等條件下，化學(xué)結(jié)構(gòu)經(jīng)一定程度修飾后，使DON母核上與毒性相關(guān)的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，如C12—C13位環(huán)氧鍵，C9—C10位雙鍵結(jié)構(gòu)和C3位、C7位和C15位羥基結(jié)構(gòu)，如norDON A、DOMs。多種毒素共存可能會導(dǎo)致毒性累加或/和增強(qiáng)或/和協(xié)同效應(yīng)[24]，毒性機(jī)制更復(fù)雜，毒性作用未知。

2.2 未知修飾型真菌毒素的形成

修飾型真菌毒素在體內(nèi)代謝中會重新轉(zhuǎn)化為原型、已知修飾型真菌毒素或其他新的真菌毒素衍生物，如T-2 toxin-glucoside經(jīng)體外消化模型消化24 h后轉(zhuǎn)化為T2（13%）、HT2（30%）和其他未知代謝物（33%）[4,20]。因?qū)ξ粗x物的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)完全未知，無法對其毒性產(chǎn)生評估，可能產(chǎn)生潛在風(fēng)險(xiǎn)。目前發(fā)現(xiàn)的真菌毒素多達(dá)300多種，但根據(jù)真菌物種存在數(shù)量，沒有發(fā)現(xiàn)的二次代謝物數(shù)量還十分巨大[61]。隨著氣候變化，產(chǎn)毒真菌譜及真菌毒素發(fā)生顯著變化，新興真菌毒素也不斷被發(fā)現(xiàn)，如白僵菌素和恩鐮孢菌素B[62]。當(dāng)谷物受到此毒素污染進(jìn)行體內(nèi)解毒代謝時(shí)，也可能產(chǎn)生新興的修飾型真菌毒素。

采用不同工藝條件加工不同種類和品質(zhì)的谷物原料，所產(chǎn)生的原型和修飾型真菌毒素類型和含量也不盡相同。在啤酒加工過程中，大麥浸泡可降低DON的含量，而發(fā)芽過程由于鐮刀菌的生長和繁殖，麥芽中DON及DON-3-Glc增加，尤其是DON-3-Glc增加顯著，這是因?yàn)樵邴溠堪l(fā)芽過程中，產(chǎn)生高濃度的葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶有利于DON-3-Glc的生產(chǎn)。釀造過程使DON含量進(jìn)一步增加，原因是DON-3-Glc在啤酒中轉(zhuǎn)化為DON[63]。面團(tuán)制備環(huán)節(jié)，面包改良劑中的酶釋放了谷物細(xì)胞壁中一些結(jié)合態(tài)毒素，使DON-3-Glc的含量顯著增加145%。在240℃烘烤14 min后，DON和DON-3-Glc含量分別降低了13%和10%，并在面包皮中檢測到DON-3-Glc的熱降產(chǎn)物norDON-3-Glc A、norDON-3-Glc B、norDON-3-Glc C、norDON-3-Glc D和norDON-3-Glc-lactone，DOG的熱降解產(chǎn)物為norDON A、norDON B、norDON C、norDON D、norDON E、norDON F，DON lactone和9-hydroxymethyl DON lactone。同樣，谷物在加工過程中，受熱、力、酸或堿等外界條件作用，真菌毒素原型與基質(zhì)中存在的極性物質(zhì)結(jié)合，也會新生成大量的修飾型真菌毒素。谷物原料（小麥、玉米）及制品中ZEN修飾型與ZEN含量百分比的結(jié)果表明，原料中ZEN修飾型/ZEN的含量百分比僅占30%，而加工后的谷物制品（高纖維面包、谷物類早餐、燕麥片）中ZEN修飾型/ZEN含量百分比竟高達(dá)100%—110%。玉米片和無麩質(zhì)制品中的hidden FB（隱蔽型伏馬毒素）/FB（伏馬毒素）的含量百分比高出玉米原料中hidden FB/FB含量百分比近一倍[1]（表4）。由此可見，為避免產(chǎn)生更大的食品安全隱患，應(yīng)盡可能從源頭抓起，使用品質(zhì)良好的原料進(jìn)行產(chǎn)品加工。同時(shí)，規(guī)范生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)體系和檢測體系，在整個(gè)生產(chǎn)過程中，包括生產(chǎn)、加工、包裝、儲藏、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)對原型和修飾型真菌毒素進(jìn)行有效監(jiān)控，以免低估產(chǎn)品中真菌毒素真實(shí)的污染水平。

表3 脫氧雪腐鐮刀烯醇修飾型、玉米赤霉烯酮修飾型和伏馬毒素修飾型的數(shù)量、潛在毒性及涉及反應(yīng)類型

表4 玉米赤霉烯酮和伏馬毒素修飾型在谷物及制品中的污染情況

2.3 分析技術(shù)和質(zhì)量控制手段的制約

歐、亞國家在展開修飾型真菌毒素風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)多采用LC-MS/MS分析手段[29-31,33-38,40-45]，此法具有預(yù)處理簡單、檢測速度快、分離效果良好、選擇性強(qiáng)、靈敏度高以及較高的結(jié)構(gòu)鑒定能力等優(yōu)點(diǎn)，適用于復(fù)雜基質(zhì)樣品中多組分真菌毒素的定性和準(zhǔn)確定量，但濃度跨度大，原因可能有：1）一般在悶熱、多雨、地勢低地區(qū)的谷物及制品易滋生霉菌，產(chǎn)生毒素，因此，不同地區(qū)的樣品本身所含有的真菌毒素存在差異。2）谷物及制品通常是固體，均質(zhì)性差，而LC-MS/MS屬于痕量分析，取樣量較少，取樣不均易導(dǎo)致結(jié)果波動。3）LC-MS/MS的離子源是一種“軟電離”源，受儀器狀態(tài)波動的影響，轟擊結(jié)構(gòu)不同的化合物所產(chǎn)生的離子碎片和豐度存在差異。分析不同類型樣品時(shí)，所產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)不同。因缺乏商業(yè)化的修飾型真菌毒素標(biāo)準(zhǔn)品，采用一種標(biāo)準(zhǔn)品或者結(jié)構(gòu)相似物去定量檢測多種目標(biāo)物時(shí)，結(jié)果易出現(xiàn)較大偏差。4）缺乏質(zhì)量控制樣品，無法展開實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制計(jì)劃以及對所測數(shù)據(jù)實(shí)施有效性評價(jià)。對谷物及制品中修飾型真菌毒素進(jìn)行系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評估是確保食品安全的重要任務(wù)，因此，完善修飾型真菌毒素的分析方法刻不容緩。

2.4 毒理學(xué)數(shù)據(jù)的匱乏

ZEN具有雌激素作用，主要危害動物的生殖系統(tǒng)。植物體受ZEN感染后，在第一階段解毒過程中通過還原和氧化作用，生產(chǎn)一系列可以相互轉(zhuǎn)化的代謝物，如-玉米赤霉烯醇（-ZEL）、-玉米赤霉烯醇（-ZEL）、-玉米赤霉醇（-ZAL）、-玉米赤霉醇（-ZAL）、玉米赤霉酮（ZAN）[9]。EFSA基于20多年不同實(shí)驗(yàn)室關(guān)于ZEN第一階段代謝物雌激素效力的體內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，建立了其對應(yīng)的相對效能因子（relative potencies factors，RPFs）。大部分ZEN第一階段代謝物具有雌激素活性，且型與雌激素受體親和性更強(qiáng)，危害性遠(yuǎn)大于ZEN，而型毒性大大減弱，雌激素效力排序大致為-ZEL>-ZAL≈--ZEL> ZEN≈ZAN≈-ZEN≈-ZAL≈--ZEL>-ZEL[27]。第二階段解毒過程中，在酶的作用下，將ZEN或第一階段的產(chǎn)物與極性較強(qiáng)的物質(zhì)相結(jié)合，形成各種第二階段代謝物，在消化道內(nèi)，又部分水解成ZEN和ZEN第一階段代謝物[22]。因此，EFSA建議將ZEN與ZEN修飾型真菌毒素進(jìn)行聯(lián)合風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控。但由于標(biāo)準(zhǔn)品的缺失，無法獲得關(guān)于ZEN第二階段代謝物雌激素效力的可靠數(shù)據(jù)，基于理論考慮，假設(shè)ZEN第二階段代謝物在腸道中完全水解釋放出它們的母體，并代入其各自母體化合物的RPFs，這種方式可能導(dǎo)致它們的毒性作用被高估。事實(shí)上，絕大部分修飾型真菌毒素的毒理學(xué)性質(zhì)仍不確定。原因在于目前僅有不到5%的修飾型真菌毒素具有定性定量的分析方法，導(dǎo)致毒理學(xué)研究極其匱乏，以至于毒理學(xué)性質(zhì)存在爭議。將修飾型真菌毒素與原型視為同等毒性為一種權(quán)宜之計(jì)。國際組織認(rèn)為研究修飾型真菌毒素的毒性具有毒理學(xué)意義[1]。因此，完善修飾型真菌毒素的分析方法顯得尤為重要和必需。

3 修飾型真菌毒素的風(fēng)險(xiǎn)防控措施

修飾型真菌毒素往往與其原型共存于谷物及制品中，因此，對其預(yù)防及控制通常也是一個(gè)具有連續(xù)效應(yīng)的過程。

3.1 加速抗病育種進(jìn)程

真菌毒素的污染與作物的品種和基因型有很大關(guān)系，不同基因型的玉米品種對真菌毒素的抗性有所不同[64]。種皮變薄更容易受到昆蟲的侵害，從而增加真菌的侵染[65]。因此，育種和種植對產(chǎn)毒真菌具有抗性的農(nóng)作物品種，是從源頭防控真菌毒素的一種有效途徑。

3.2 嚴(yán)把農(nóng)產(chǎn)品收購、儲藏、生產(chǎn)及產(chǎn)品加工關(guān)

良好的田間管理來抑制真菌毒素的產(chǎn)生被認(rèn)為是最有效的真菌毒素防控策略。殺真菌劑與殺蟲劑是傳統(tǒng)的防控真菌毒素污染的方法，應(yīng)用的種類很多，但這些化學(xué)試劑受限于本身的毒性殘留和產(chǎn)生耐藥性的問題。目前，研究者開展了生物技術(shù)防控真菌毒素的策略研究。在玉米田間播撒一種不能產(chǎn)生毒素的黃曲霉，基于生存競爭原理，有效地降低了玉米中黃曲霉毒素的污染，消除率達(dá)85%—88%[66]。

生產(chǎn)原料在收購、儲藏時(shí)，嚴(yán)格按照良好農(nóng)業(yè)規(guī)范和作業(yè)規(guī)范（GAP/GMP）操作。農(nóng)產(chǎn)品收購之前做好真菌毒素抽檢普查工作，在收購過程中，嚴(yán)格按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，確保收購到的農(nóng)產(chǎn)品安全可靠。儲藏前測定農(nóng)作物水分，確保足夠干燥。對儲藏環(huán)境條件嚴(yán)格控制，把握好溫濕度等條件，避免在真菌容易滋生的條件下儲藏農(nóng)產(chǎn)品。從源頭控制來獲取低真菌毒素污染的生產(chǎn)原料，為確保成品的質(zhì)量提供基本保障。

在食品加工中，多采用煮、烤、蒸、炸、擠壓膨化、發(fā)酵等工藝?？茖W(xué)控制工藝過程中的溫濕度、時(shí)間、熱、力和酸堿濃度等因素，避免真菌毒素原型在高溫下熱降解為其他修飾型真菌毒素或再次與其他原料結(jié)合形成“隱蔽”的修飾型真菌毒素，而導(dǎo)致潛在的食品安全問題[67]。同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中使用的其他原料不會引入真菌毒素的污染。

3.3 加強(qiáng)真菌毒素脫毒技術(shù)的研究

加深對于修飾型真菌毒素的認(rèn)識，繼續(xù)努力尋找可在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)節(jié)中實(shí)施的有效方法或組合方法，將真菌毒素原型從主要的修飾型真菌毒素中釋放，而后脫除毒素。真菌毒素的產(chǎn)后防控策略主要是采用不同的處理方法將真菌毒素高效、安全地清除。對于真菌毒素的清除，目前國內(nèi)外較為普遍的方法主要有物理去除及吸附、化學(xué)處理等。因真菌毒素在農(nóng)作物中分布不均勻，外殼、種皮或胚芽中含量高，可采用脫殼、剝皮等物理脫除方法進(jìn)行去除。物理吸附（活性碳、硅鋁酸鹽、酵母細(xì)胞壁及提取物等）效果則不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)解析現(xiàn)象，而且容易吸附一些營養(yǎng)成分，造成營養(yǎng)物質(zhì)損失?；瘜W(xué)處理可能存在毒性更強(qiáng)的副產(chǎn)物產(chǎn)生，威脅健康或有毒性殘留，造成二次污染，破壞生態(tài)環(huán)境。生物脫毒技術(shù)（微生物吸附及酶制劑降解）為成功控制真菌毒素的污染提供了新的思路[68]，但微生物吸附脫毒毒素代謝產(chǎn)物復(fù)雜，安全性存在問題。因此，國內(nèi)外有關(guān)真菌毒素酶制劑降解的研究正成為熱點(diǎn)。生物降解中生物酶催化方法專一性強(qiáng)、轉(zhuǎn)化效率高[68]。研究較為深入的DON生物降解技術(shù)主要通過4條途徑展開，將DON分別轉(zhuǎn)化為D3G[69]、3-keto-DON[70]、3-epi-DON[71]和DOM-1[72]等。由此可見，這種轉(zhuǎn)化也僅是將DON原型轉(zhuǎn)為不同類型的DON修飾型真菌毒素。同時(shí)，由于酶專一性強(qiáng)，酶制劑對于真菌毒素感染后的農(nóng)作物自身解毒機(jī)制所產(chǎn)生的其他修飾型真菌毒素?zé)o作用位點(diǎn)而無法起到脫毒作用。這些修飾型真菌毒素同樣也因標(biāo)準(zhǔn)品缺失和分析方法的不完善使其脫毒產(chǎn)物的毒理學(xué)和穩(wěn)定性等研究數(shù)據(jù)匱乏，仍存在風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的產(chǎn)后脫毒技術(shù)仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。

4 結(jié)論與展望

修飾型真菌毒素的安全風(fēng)險(xiǎn)不可忽視。近22年來，對12個(gè)國家7種谷物及制品中，2 175個(gè)樣品中主要修飾型真菌毒素的分布及毒性展開分析發(fā)現(xiàn)，修飾型真菌毒素在谷物及制品中真實(shí)存在，但因采集樣本有限，加上分析方法各異，并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)方法參考，導(dǎo)致所得數(shù)據(jù)仍存在不確定性。同時(shí)，收集整理相關(guān)文獻(xiàn)資料，對已報(bào)道的修飾型真菌毒素的數(shù)量、分析方法、毒性、化學(xué)類型和作用位點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及歸納，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多樣的修飾型真菌毒素在真菌毒素的代謝過程中形成。多種毒素共存可能會導(dǎo)致毒性累加或/和增強(qiáng)或/和協(xié)同效應(yīng)，引起毒性機(jī)制和毒性作用不明[24]。真菌毒素在結(jié)構(gòu)中存在多個(gè)活性位點(diǎn)，在農(nóng)作物代謝或食品加工過程中可與一些極性較強(qiáng)的物質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、毒性均未知的修飾型真菌毒素。另外，谷物受自然環(huán)境、技術(shù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境等因素的影響，可能產(chǎn)生更多未知的新興修飾型真菌毒素，引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。受標(biāo)準(zhǔn)品的缺乏，絕大部分毒素的分析方法仍處于缺失狀態(tài)，使生物利用率與毒理學(xué)數(shù)據(jù)極其匱乏，無法明確定論出其真實(shí)完整的毒性。綜上所述，亟待解決的問題就是完善修飾型真菌毒素定性定量分析方法，為毒理代謝、污染狀況、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測、脫毒技術(shù)等科學(xué)研究提供扎實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐。

從修飾型真菌毒素分析研究工作的實(shí)際情況出發(fā)，開展以下5個(gè)方面的工作將有助于有效提升其風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控能力：

一是完善現(xiàn)實(shí)風(fēng)險(xiǎn)中高陽性檢出率的多種修飾型真菌毒素同時(shí)定量的分析方法。所面臨的難點(diǎn)是修飾型真菌毒素?cái)?shù)量多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，理化性質(zhì)差異顯著，缺乏商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)品等，隨著分析技術(shù)手段的不斷進(jìn)步和科研人員在合成、純化修飾型真菌毒素標(biāo)準(zhǔn)品技術(shù)上的突破，有望加快攻堅(jiān)步伐，采用已商品化的標(biāo)準(zhǔn)品和同位素內(nèi)標(biāo)建立更高質(zhì)量的分析方法。

二是進(jìn)一步建立已報(bào)道但分析方法缺失的修飾型真菌毒素的分析方法。所面臨的難點(diǎn)是由于這類毒素來源復(fù)雜，經(jīng)特定條件的轉(zhuǎn)化形成，有的屬于食品加工過程中的熱降解產(chǎn)物，有的屬于谷物解毒過程的代謝產(chǎn)物，通常含這類毒素的陽性物質(zhì)不易獲得；另外，因原型母核上結(jié)合位點(diǎn)較多，存在較多的同分異構(gòu)體。因此，需要通過針對性的收集或制備陽性樣品和合成標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相結(jié)合的方式，“雙管齊下”才能攻克難點(diǎn)。

三是進(jìn)一步拓展質(zhì)譜篩查確證數(shù)據(jù)庫。質(zhì)譜鑒定的成功與篩查確證數(shù)據(jù)庫的全面性密切相關(guān)。如果數(shù)據(jù)庫信息容量不足，導(dǎo)致檢索不到匹配的物質(zhì)，將使整個(gè)鑒定工作受到影響。因此，更全面地收集新化合物、代謝物的結(jié)構(gòu)信息，并將其納入數(shù)據(jù)庫中，對確證未知風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

四是隨著越來越多的新方法被開發(fā)，可獲得更多準(zhǔn)確可靠的生物利用率和毒理學(xué)數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)開展谷物及制品污染情況調(diào)查和符合我國國情的膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評估研究，進(jìn)而加快標(biāo)準(zhǔn)制修訂的步伐，其間應(yīng)慎重考慮為特殊人群設(shè)計(jì)谷物制品中真菌毒素的限量值，最大限度地降低真菌毒素對公眾健康的影響。

五是加強(qiáng)抗病育種進(jìn)程和嚴(yán)把農(nóng)產(chǎn)品收購、儲藏、生產(chǎn)及產(chǎn)品加工關(guān)，從源頭控制好原料的安全性。谷物及制品中真菌毒素的控制和脫毒領(lǐng)域近年來已探索出許多新的成果，但這些處理有的僅將原型轉(zhuǎn)化成各種修飾型真菌毒素，反而使毒性變得更為復(fù)雜，增加了谷物及制品的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，對脫毒物質(zhì)的分離、純化、鑒定和其毒理學(xué)研究，還需進(jìn)一步深入，以期早日實(shí)現(xiàn)更高效、安全、綠色的脫毒技術(shù)。

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Risks and Their Prevention and Control of Modified Mycotoxins in Grain and Its Products

YANG Hong, CAO WenMing*, CHEN HeYan, WEI XueQing, SHU LiDan, LI Tong

Wilmar Biotechnology Research & Development Center (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 200137

Modified mycotoxins are a principal group of food safety hazards.In this study, based on reviews of the formation mechanism, classification, pollution status, toxicological research, metabolic rule, and analytical and detoxification methods of modified mycotoxins, the known and potential risks were identified, and risk prevention and control measures were analysed.The known risks were: in grain and its products, there was a high positive detection rate of modified mycotoxins, with a wide range of concentrations, which increased the risk of exposure to mycotoxins.Toxicological research on modified mycotoxins demonstrated that some modified mycotoxins transform back into their parent form during the process of metabolism and produced toxic effects equal to their parent form.Additionally, some other modified mycotoxins were toxic in themselves.The potential risks were: the coexistence of a diversity of metabolized toxins might lead to obscure toxicological mechanisms and effects.Some new modified mycotoxins with unknown structures, properties, or toxicities could be produced in the process of crop metabolism or food processing.Because it was restricted by a lack of analytical technology and quality control methods, it was difficult to obtain accurate and reliable qualitative and quantitative results for modified mycotoxins.Thus, the toxicological data for modified mycotoxins were extremely scarce, resulting in disputes over toxicological properties.The risk prevention and control measures were: starting from the source, the new varieties should be bred that were resistant to mycotoxin infection, normalize standards and testing systems should be built, and the purchase, storage, and production of agriculture products should be strictly controlled.In the food processing stage, more detailed research into detoxification technology after mycotoxin infection needs was required.

modified mycotoxins; parent mycotoxins; grain and its products; risk; prevention and control measures

2021-06-24；

2021-12-17

楊虹，Tel：18918156745；Fax：021-58487667；E-mail：yanghong7@cn.wilmar-intl.com。通信作者曹文明，Tel：18017491779；Fax：021-58487667；E-mail：caowenming@cn.wilmar-intl.com

（責(zé)任編輯 趙伶俐）