真菌毒素快檢、脫除技術為果蔬“解毒”

文/本刊記者 盛玲

食品安全問題已成為當今國民和政府關心的頭等大事，政府報告中多次提出要保障“舌尖上的安全”。果蔬及其加工制品是人們日常膳食結構中的重要組成部分。我國作為世界上最大的果蔬生產和消費國，果汁和果蔬加工制品的產量也居世界前列。伴隨著社會的發展和人們生活水平的逐步提高，民眾在關注果蔬品質的同時，也對安全提出了更高要求。果蔬等生鮮農產品一般是直接或經過簡單的加工后被消費者食用，因此安全問題尤為重要。

真菌毒素殘留問題亟待解決

果蔬生產中的食品安全問題主要來自兩個方面：化學農藥的殘留和真菌毒素的污染。在生活中，人們對果蔬產品中化學農藥殘留的關注度遠遠高于真菌毒素殘留，甚至對真菌毒素到底是什么缺乏認知。簡言之，真菌毒素是真菌的次生代謝產物，它們可以在較低的濃度范圍內給攝入者造成急性或慢性損傷。真菌毒素的污染主要由病原真菌侵染造成。果蔬產品中經常污染的真菌毒素包括棒曲霉毒素（也叫展青霉素，PAT）、赭曲霉毒素（OTA）、脫氧雪腐鐮刀菌毒素（DON）等。

目前，包括我國在內的世界上很多國家都對果蔬及其加工制品中這些毒素的含量規定了限量標準。以棒曲霉毒素為例，它對人體的危害包括侵害各種臟器、皮膚組織、神經系統等，引起組織和器官病變，產生急性或慢性中毒癥狀。中國、美國、歐盟等多數國家規定果汁等制品中棒曲霉素的最大限量為50微克/千克，部分國家對嬰幼兒食品的規定更為嚴格，低至10微克/千克。此外，近年來包括交鏈孢毒素在內的一些“新毒素”也不斷涌現。可見，果蔬產品中真菌毒素的污染不容忽視。我國出口果汁等產品因為真菌毒素污染問題引發的退貨時有發生，給企業和相關產業造成巨大的經濟損失。

針對這些問題，亟需在理解真菌毒素污染規律的基礎上，研發真菌毒素的快速檢測技術和高效脫除技術，從監管和控制兩方面下手，提升果蔬產品的品質安全，為消費者的健康提供保障。為此，國家重點研發計劃“果蔬采后質量與品質控制關鍵技術研究及裝備開發”項目設立了“果蔬采后病害與品質安全控制關鍵技術研究”課題，組織來自中國科學院植物研究所、中國海洋大學、江蘇大學、北京農業質量標準與檢測技術研究中心、甘肅農業大學的優勢團隊展開攻關，課題負責人為中科院植物研究所田世平研究員。

揭示污染規律，解決真菌毒素快檢和脫除難題

項目實施以來，研究團隊根據預期的研究目標和研究內容開展聯合攻關，團隊中各單位成員發揮各自優勢，互相協作，取得階段性成果，包括以棒曲霉毒素為研究對象深入揭示了真菌毒素的污染規律、研發了8種針對不同真菌毒素的快速檢測技術和產品以及11種真菌毒素的脫毒劑，申請國家發明專利11項。

系統揭示了棒曲霉素生物合成和調控的分子機制。棒曲霉素是引起果蔬產品采后污染的重要真菌毒素。在科技部前期項目支持下，完成了生產上棒曲霉素主要產生菌擴展青霉（Penicillium expansum）的全基因組測序，從基因組中鑒定到15個基因組成的棒曲霉素合成基因簇，解析了棒曲霉素生物合成的分子基礎。在本項目中，研究團隊繼續開展深入的研究，通過分子遺傳學、細胞生物學、生物化學等方法明確了棒曲霉素合成過程中的關鍵酶及其編碼基因和亞細胞定位，找到了調控棒曲霉素產生的重要調控因子，為真菌毒素檢測和脫除技術的研發奠定了基礎。

創制真菌毒素現場快速檢測技術和產品，填補“新毒素”快檢技術的空白。真菌毒素快檢技術對檢測果蔬產品品質安全具有重要意義。因為果蔬制品成分復雜，因此樣品的前處理技術十分關鍵。傳統前處理方法，需經淋洗、洗脫等過程提取，耗時、耗有機溶劑且回收率低，需要1小時。研究團隊提出了“一步凈化” 的思路，通過對多種吸附填料的篩選，自主開發了快速、高通量真菌毒素多功能凈化柱，樣品前處理僅需5分鐘。可實現果蔬常見18種真菌毒素同時測定，定量限0.1-10 ppb（part per billion），遠遠低于歐盟及我國真菌毒素限量標準。針對生產上缺乏“新毒素”交鏈孢毒素的快檢產品問題，研究團隊采用比較成熟的免疫層析技術，研發了交鏈孢毒素的免疫膠體金試紙條，實現了對該類毒素的快速現場檢測。

挖掘降解真菌毒素微生物資源，獲得真菌毒素降解關鍵蛋白和高效脫毒劑。在真菌毒素脫除技術方面，研究團隊從物理、化學、生物技術等多方面開展研發。其中，生物降解真菌毒素具有高活性、高特異性的優點，是本領域重點研發方向之一。通過對不同來源微生物的大量篩選，分離到6株可分別高效降解棒曲霉毒素、赭曲霉毒素和桔青霉素等真菌毒素的微生物。要實現這些微生物的商業化應用，必須明確它們降解毒素的機制。以季也蒙假絲酵母為例，通過液相色譜和質譜分析，明確了它可以將棒曲霉素降解為無細胞毒性的產物E-ascladiol，這為該技術的應用掃清了障礙。團隊更進一步使用定量蛋白質組學和分子生物學等技術，從這種酵母中找到一種可以直接降解棒曲霉素的酶，目前研究團隊正在研發基于該酶的脫毒酶制劑。同時，從已經商業化生產的各種酶中展開篩選，也獲得能有效降解棒曲霉素的酶，并制備了基于該酶的真菌毒素脫毒劑。

做實事收實效，在探索的道路上繼續前進

〉 季也蒙假絲酵母降解棒曲霉素的機制

食品品質安全問題與廣大消費者的身體健康甚至生命安全密切相關，越早獲得新成果，越快應用到生產實踐中去，越能為品質安全提供有效的保障，越有利于百姓的健康。團隊的研究成果不僅對相關產業的發展起到了良好的促進作用，也產生了巨大的經濟效益和社會效益。

一方面，研究成果的應用有利于政府相關部門加強對食品安全問題的監管，而良好的監管可保障相關產業的健康發展。例如，團隊研發的真菌毒素前處理技術和產品已經在國內多個安全風險評估機構推廣應用，用于該技術后每個工作人員每天處理的樣品數量從20個提高到60-70個，顯著提高了安全評價的效率。

另一方面，研究成果在果蔬流通和加工企業應用后可提高企業的經濟效益。不管是快檢技術還是脫除技術，都將為企業的產品安全提供保障，減少因為真菌毒素含量超標給企業產品和聲譽帶來的損失。例如，減少出口企業因為真菌毒素超標造成的退貨。這些企業的發展將讓生產、流通和整個加工產業鏈受益。

食品安全事件的減少也將有利于社會的穩定和諧，社會效益顯著。歸根結底，相關技術應用的最終目的是保障消費者的健康，讓百姓受益。科學研究總是伴隨著困難和挑戰，越是有價值、創新性強的研究，面臨的挑戰越大。在項目研究的過程中研究團隊面臨著很多預想不到的科學難題，但憑借強烈的社會責任感和緊迫感，團隊一直嚴格要求自己推動著項目研究不斷前進。為了篩選到更有效的真菌毒素降解微生物，團隊從自己現有的菌種庫、不同地區土壤和果實中開展了大范圍的篩選。篩選過程中，需要用到大量的真菌毒素，而商業化的真菌毒素純品價格非常高，每毫克幾百上千元。為節約科研經費，通過對相關文獻中方法的優化自己制備真菌毒素來進行初篩，然后再用商業化的純品做進一步的研究。最終獲得了幾株降解效率非常高的微生物菌株。目前，團隊仍然在繼續進行篩選，期待獲得更高效、更適合于產業化的微生物資源。

〉 真菌毒素多功能凈化柱

問及研究團隊下一步的科研工作，課題成員李博強表示，“科研無止境”，世界上沒有能一次解決所有問題的靈丹妙藥。科學技術的發展總是在“出現問題”和“解決問題”之間不斷循環。在未來的研究中，團隊研究方向仍然將以促進國民經濟發展和滿足人民生活需求為導向。

“首先，我們將進一步完善我們現有的技術成果，并通過與科技推廣部門和企業等的合作，實現科技成果的轉化和推廣，服務于社會，比如我們研發的真菌毒素快速檢測技術和脫除技術。同時，我們將斷續針對生產上仍未能有效解決或新出現的問題，展開攻關，通過對現有技術的優化或研發新的技術方法來解決這些問題。此外，我們還將對可能出現的問題進行前瞻性的布局，開展基礎研究和技術研發，引領這個領域的發展，做好基礎理論和技術的儲備，期望當新問題出現時能快速解決，甚至把可能出現的問題消滅在萌芽中。”項目和課題負責人田世平說。