玉米赤霉烯酮降解的研究进展.pdf

2010年1月
中国粮油学报
Vol25.N
第25卷第1期
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
玉米赤霉烯酮降解的硏究进展
熊凯华程波财-2胡威'汪孟娟叶若松魏华
(食品科学与技术国家重点实验室,南昌33007)
(中南大学资源加工与生物工程学院,长沙410083)
摘要真菌毒素广泛存在于世界各地的谷物及其副产物当中。玉米赤雾烯酮( Zearalenone)作为镰刀
毒素的代表,是影响食物安全的重要因素之一。传统的毒素清除方法包物理和化学方法。物理方法能部分
清除毒素,但易破坏食物的营养物质,化学方法随着化学试剂的添加会引入不确定的危害因素。生物降解作
为目前的研究热点,可在温和条件下微生物将毒素转化为无毒产物。报道了物理、化学和生物方法清除玉米
赤霉酮的研究进展,重点对生物降解进行了综述。
关键词玉米赤霉烯酮真菌毒素生物降解清除
中图分类号:Q
文献标识码:A文章编号:1003-0174(2010)01-0138-05
食品安全已成为世界各国普遍关注的焦点问少,也没有这方面的综述报道,本文将近十年来科学
题,它不仅涉及到贸易壁垒中的技术问题,而且涉及界对ZEN的清除、转化及生物降解性硏究进展进行
到从农场到餐桌的食物链安全保障问题。为此,我了综述。
国科技部先后启动“十五”和“十ー五”科技支撑计
划,设立“食品安全关键技术”重大专项,针对一些追1玉米赤霉烯酮化学结构及性质
切需要控制的食源性危害(化学性、生物性)进行系1.1化学结构
统攻关。生物毒素是食源中较为广泛的危害之一,
玉米赤霉烯酮是由禾谷镰刀菌( Fusarium gra-
真菌毒素作为影响食品安全的一大类生物毒素,成 minearumn)、黄色镰刀菌( Fusarium culmorum)、克地
为科技攻关的核心问题。
镰刀菌( Fusarium crookwellense)等多种镰刀霉菌产
玉米赤莓烯酮( Zearalenone,ZEN)是世界上污染生并释放到土壤环境中的真菌毒素?。
范围最广泛的一种镰刀莓毒素,在欧洲、非洲、亚洲、
1962年Stob从感染了禾谷镰刀菌的发霉玉米
北美洲、南美洲以及大洋洲等世界各地的谷物以及中成功分离到具有雌性激素作用的玉米赤霉烯酮。
农副产品中都检测到ZEN的存在山。ZEN可在玉米1966年Ury用经典化学、核磁共振和质谱技术确定
中以1.8mg/kg的极高浓度出现?,在燕麦、小麦、了玉米赤霉烯嗣的化学结构并正式确定其化学名称
大麦和高粱中也被广泛检出。ZEN一般通过污染的为:6-(10-羟基-6-氧代ー反式-1-十ー碳烯)
作物进人食物链,奶制品、牛肉和羊等制品中的ZEN-8-雷锁酸一内酯。自然界中还存在ZEN的多种
最大质量浓度达21mg/kg],某些食物中ZEN污染衍生物,最常见的两种衍生物为c-玉米赤霉烯酮
量甚至高达289mg/kg1。长期以来有关ZEN污染(a- zearalenol)和8-玉米赤霉烯酮(β
的报道很多,ZEN危害机体健康的科学实验也有一 zearalenone),其衍生结构如图1
些详实的报道。尽管ZEN等真茵毒素会通过食物链
3-zearalenol
在人体或动物体中造成蓄积,但可以借助于一些物
CHA
理、化学和生物学手段破坏或降低其毒性,而利用生
H
物手段进行真菌毒素的降解则是近年来科技界研究
的热点和焦点。目前有关ZEN生物降解的研究很
a -zearalenol
基金项目:国家自然科学基金(3086008
H
收稿口期:2009-02-26
OA
作者简介:熊凯华,男,1986年出生,硕土,微生物工程
通讯作者:魏华,男,1966年出生,研究员,博土生导师,食品生物
技术
?1ZEN及其两种衍生物的化学结构
万方数据
第25卷第1期
熊觊华等玉米赤霉烯酮降解的研究进展
139
1.2化学性质
吸附是利用活性炭、皂土等吸附剂的疏水作用
ZEN又名F-2雌性发情毒素,其形成过程与自来达到不同程度地清除食物中真菌毒素的目的。活
然界脊椎动物荷尔蒙(如雌二醇)相似。由于动物都性炭是有效的ZEN吸附剂之一(每克活性炭能吸附
有该类激素受体(对雌激素化合物有高亲和性),因354.2 umol ZEN)。为增强吸附效果,试验尝试着
而最容易受这种真茵毒素的影响。
通过适当修饰(在黏土的表面加上十六烷基三甲基
进入人和动物体内的EN在机体内产生雌激素铵)来提高黏土等铝矽酸盐表面的疏水性,从而提高
效应综合症状,包括影响雌性哺乳动物乳房发育、抑吸附ZEN的能力或通过加入阳离子表面活化剂
制多倍排卵,导致哺乳推迟、外阴阴道炎、连续动情十六烷基吡啶和N,Nー二甲基ーNー十八碳酰基
期、假孕、不育等?。甚至会导致不孕或流产,胎儿苄铵来增加蒙脱石表面吸附ZEN能力l。
染色体出现异常、畸形和死胎。新生雌性大鼠单次2.2化学方法
皮下注射实验和小猪喂食实验已经证实了以上生殖
1997年 Mckenzie等?发现,乙腈水溶液中的臭
毒性和致畸作用?。除此之外,ZEN还能导致雄氧在158内可完全清除浓度为20g(mL的ZEN,反
性动物睾丸菱缩,精液质量低劣?。a-2 zearalenol g的应后用HPLC检测不到ZEN的存在,并且经紫外、荧
雌激素活性是ZEN的10-20倍,而β- zearalenol的光检测,未发现有新产物出现0)。
雌激素活性则比ZEN要低许多们
传统的物理和化学方法虽然能部分清除真菌毒
ZEN还具有致癌性,它会显著增加细胞色素素,但有着不可避免的缺点:热处理需要的高温破坏
CYPA1酶活性及其 MRNA表达,刺激人类乳腺癌了食品或铜料的营养价值,且ZEN热分解产物的毒
MCF-7细胞的生长,而细胞色素 CYPIA1酶已被证性依然未知。黏土和活性炭等是非专一性吸附剂,
明是乳腺癌形成的病因。同时ZEN也是人类食道在吸附ZEN毒素的同时,也吸附大量食物中的徴量
癌发病率增加的病因之
研究还发现,当机体营养物质;被吸附剂吸附的毒素,在无法被分解的情
内ZEN浓度过高时,小風肝细胞的腺瘤和垂体的肿况下会造成再次污染;化学试剂的添加会引入不确
瘤发生机会会明显增加”。另外,EN对动物体肾定的危害因素。
脏肝脏均能产生毒害作用叫。
2.3生物方法
鉴于ZEN污染的广泛性和毒性,世界粮农组织
为寻求一种安全、有效的真菌毒煮清除方法,20
和世界卫生组织制定了ZEN的每日最大耐受摄人量世纪60年代,开始尝试用生物学资源进行真菌毒素
( Provisional Maximum Tolerable Daily Intake)为的降解。采用微生物清除食物链中真焇毒素的方法
0.5ug/kg?bw:d?。许多國家也制定了食品中已被科学界所关注,清除过程包括微生物菌体吸附
毒素和微生物将毒素代谢为无毒产物。尤其是后
ZEN的限量标准,中国《粮食卫生标准》(CB2715-
者,这种“解毒”性质的降解正是目前生物方法研究
2005)规定小麦和玉米中的ZEN不得超过60g/kg。
的重点。
2.3.1微生物菌体吸附
2ZEN清除方法
酿酒酵在体外能够清除大量真菌毒素?。
ZEN通过饲料、食