花生及其制品中黃曲霉毒素的檢測及脫除技術研究進展

摘要：黃曲霉毒素是由曲霉屬產生的一類具有強致癌、致畸性的次級代謝產物。它易污染于花生等油料作物，進而致使花生及花生加工制品中存在黃曲霉毒素殘留，造成極大食用安全隱患。因此，加強花生及其制品中黃曲霉毒素的準確檢測及高效脫除具有重要意義。文章綜述了花生及其制品中黃曲霉毒素的檢測與脫除技術，總結了各種技術的特點與應用，并展望了未來花生及其制品中黃曲霉毒素的檢測與脫除技術發展方向，以期為該領域后續相關工作開展提供技術參考。

關鍵詞：花生；黃曲霉毒素；檢測；脫除

中圖分類號：TS201.6 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230218

基金項目：國家自然科學基金項目（32072317，31701697）；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目（PAPD）。

Research progress on the detection and removal technology of aflatoxins in peanut and its products

Shen Dianying， Wang Shaoying， Xing Changrui， Shen Fei， Fang Yong， Li Peng

（College of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics / Grain and Oil International Standards Research Center （Grain， Oil and Food Quality Testing）， Nanjing， Jiangsu 210023）

Abstract： Aflatoxin is a class of highly carcinogenic and teratogenic secondary metabolites produced by Aspergillus. It is easy to contaminate oil crops such as peanuts， which leads to the presence of toxin residues in peanut and its products， causing great potential food safety hazard. Therefore， it is of great significance to strengthen the accurate detection and efficient removal of aflatoxins in peanut and its products. In this paper， the detection and removal technologies of aflatoxins in peanut and its products were reviewed， the characteristics and applications of various technologies were summarized， and the development direction on the detection and removal technologies of aflatoxins in peanut and its products was prospected in the future， in order to provide technical reference for the follow-up work in this field.

Key words： peanut， aflatoxin， detection， removal

花生是中國重要的油料與經濟作物，在食用植物油、休閑食品、調味品等消費領域具有至關重要的作用。花生的營養價值很高，含有豐富的不飽和脂肪酸、蛋白質和纖維，可促進血液循環，還可以有效抵抗心血管疾病。此外，花生富含多種維生素和礦物質，有助于改善機體免疫力，增強身體健康[1]。中國是世界第一大花生生產國，2021年，我國花生種植面積為475萬hm2，總產量1 820萬t，占全球總產量的38%左右[2]。

花生在種植期間因溫暖潮濕等環境因素，易被菌株尤其是黃曲霉、寄生曲霉等污染，導致花生受到黃曲霉毒素污染[3]。黃曲霉毒素是黃曲霉、寄生曲霉等某些菌株產生的小分子代謝產物，是一類結構相似的化合物，現已發現的黃曲霉毒素約有20種，其基本結構都含有二呋喃環（基本毒性結構）和氧雜萘鄰酮（又名香豆素）。自然環境下，受污染的食品中常見的黃曲霉毒素包括：黃曲霉毒素B1（AFB1）、B2（AFB2）、G1（AFG1）、G2（AFG2）、M1（AFM1）和M2（AFM2），其毒性大小排序為AFB1>AFM1>AFG1>AFB2>AFM2>AFG2[4]。在已報導的黃曲霉毒素中，AFB1的毒性最強，其毒性約是氰化鉀的10倍，砒霜的68倍，二甲基亞硝胺的75倍。AFB1具有強致癌性、致畸性及致突變性，也是當今發現的毒性最強的真菌毒素，早在1993年，國際癌癥研究機構（international agency for research on cancer，IARC）就將其劃定為I類致癌物[5-6]。

鑒于黃曲霉毒素污染對人類健康的高危害，世界各國及多個組織都對花生類食品中黃曲霉毒素的殘留水平制定了嚴格的限量標準。表1列出了我國、美國、歐盟和國際食品法典委員會（codex alimentarius commission，CAC）對于花生及其制品中黃曲霉毒素的限量要求。花生產后干燥、儲存、運輸及加工過程中的各個環節都可能受到黃曲霉毒素侵染[8]。在以污染花生為原料加工成花生制品的過程中，黃曲霉毒素會發生一定程度的遷移，故花生及花生制品易有毒素殘留，從而造成嚴重的食用安全隱患[9]。在人們對食品安全日益重視的背景下，加強對花生及其制品中黃曲霉毒素的準確檢測及脫除研究顯得迫切而必要。本文系統總結國內外關于花生及其制品中黃曲霉毒素檢測和脫除等方面的研究進展，對于指導我國花生產業健康發展和保障花生類食品質量安全具有重要意義。

1 黃曲霉毒素檢測技術

1.1 樣品前處理技術

花生成分復雜，含有約25.8%蛋白質、49.2%脂質、16.1%碳水化合物、6.5%水分和2.3%灰分。此外，生物活性成分如維生素、植物甾醇和生物堿等的含量也十分豐富。以此為原料制成的各類花生制品，其成分的復雜程度往往更為巨大，如花生油中含有亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸等大量的不飽和脂肪酸。這些復雜的成分不僅嚴重干擾了黃曲霉毒素的有效提取及分離，還會造成基質干擾、儀器損傷等一系列問題，對準確檢測工作帶來較大挑戰。因此，使用富集純化技術以提高檢測靈敏度并有效消除基質干擾，是實現樣品中黃曲霉毒素準確定量分析的重要基礎及前提。常用的花生類食品樣品前處理的方法主要有固相萃取法、免疫親和柱凈化法及高速冷凍離心凈化法。

1.1.1 固相萃取法

固相萃取法基于選擇性吸附與洗脫原理，實現樣品基質的凈化及目標物的富集。其核心在于吸附填料，常見的有C18、HLB和陰離子交換樹脂等，可通過保留目標物或保留雜質的方式實現準確定量分析。Chen等[10]以C18為填料實現對花生油中黃曲霉毒素的準確定量分析。Wang等[11]利用固相萃取實現了花生中黃曲霉毒素的快速靈敏測定，為復雜基質中的親水性和兩性離子分析物提供了簡單而穩健的提取和富集程序。然而，由于存在殘留基質及目標物未完全洗脫等不足，該富集凈化方法仍有較大的提升空間。

1.1.2 免疫親和柱凈化法

免疫親和柱凈化法利用抗原抗體特異性可逆結合原理，通過將目標物吸附于免疫親和小柱，然后用洗脫液洗脫的方式從而達到純化和富集目的[12]。郝莉花等[13]建立了免疫親和柱凈化-超高效液相色譜串聯質譜檢測花生中黃曲霉毒素的方法，回收率為82%～92%，相對標準偏差<5%。免疫親和柱凈化法具有凈化效果好和準確度高的優點，但上樣前的處理步驟多，不能重復使用且成本高等缺點。

1.1.3 高速冷凍離心凈化法

高速冷凍離心凈化法利用脂肪低溫固化析出原理實現對花生油等高油脂含量食品基質的有效凈化，同時，該方法操作簡單快速，可滿足樣品的高通量檢測需求。與上述兩種凈化方法不同，高速冷凍離心凈化法因不含有吸附目標物的步驟，因而凈化過程不會造成目標物的損失，提高了對目標物的回收率[14]。結合穩定同位素內標法進行基質效應校正，可實現對花生類食品中黃曲霉毒素的準確定量分析[15]。

1.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法通過流動相中各組分與色譜柱固定相發生作用（吸附、分配、排阻、親和）的強弱不同進而有效分離，進入檢測器檢測后實現定性定量分析。高效液相色譜法因其分離度高、穩定性好、儀器普及廣等優點，在食品真菌毒素檢測領域被廣泛使用[16]。黃珊等[17]采用石墨化碳黑結合高效液相色譜法實現了對花生、花生油中AFB1的快速準確檢測，方法檢出限為0.02 μg/kg，加標樣回收率為88.9%～97.5%。Zhu等[18]建立了一種簡便、快速的分散微固相萃取結合高效液相色譜法熒光檢測方法，可實現對花生中黃曲霉毒素B1、B2、G1和G2的同時檢測定量。然而，高效液相色譜法檢測時通常需要對AFB1進行衍生處理，同時，因花生等糧油制品成分復雜，干擾物質較多，對樣品富集凈化等有較高的要求。

1.3 液相色譜串聯質譜法

液相色譜串聯質譜的分離系統為液相色譜，檢測系統為質譜。樣品在色譜柱經過分離之后，于接口處被離子化成氣態離子混合物，再進入質譜系統將帶有樣品信息的離子碎片依據不同的質荷比分開，通過檢測器檢測進而實現定性定量分析。與高效液相色譜法相比，分離后的樣品通過質譜進行進一步定性分析，串聯的二級質譜可有效避免檢出假陽性結果，同時，質譜的多反應監測模式可同時滿足多種真菌毒素的檢測，已日漸成為檢測食品中真菌毒素的首選方法[19]。劉明珠等[20]設計合成了一種免疫磁性微球，并利用超高效液相色譜串聯質譜實現了對花生及花生油中AFB1的定性定量分析，該方法檢測用時短，回收率及精密度高，可滿足大量樣品的快速準確分析。楊代斌等[21]建立了基于磁性氧化石墨烯固相萃取結合高效液相色譜三重四極桿串聯質譜同時對花生中AFB1、AFB2、AFG1及AFG2進行準確定量的分析方法，檢出限為0.01～0.04 μg/kg，回收率為91.0%～120.2%，具有靈敏度高、檢出限低、前處理簡單等優點，能夠滿足對花生樣品黃曲霉毒素的常規檢測分析。

1.4 免疫分析法

免疫分析法的基本原理是抗原抗體的特異性結合，當前，最為廣泛使用的是酶聯免疫吸附測定法和膠體金免疫層析法。酶聯免疫吸附測定法主要由三部分構成：結合在固相載體上的抗原或抗體、酶標記的抗原或抗體、酶作用的底物。反應時將待測物與特定的酶連接，通過酶與底物反應生成有色產物，由有色產物與待測物含量的相關性進行定性定量分析[22]。潘明飛等[23]建立了一種基于間接競爭酶聯免疫定量分析花生中AFB1的檢測方法，檢測靈敏度（IC50）為1.04 μg/kg，回收率為96.67%～106.51%，具有操作簡便、檢測快速等優點。膠體金免疫層析法是在酶聯免疫吸附測定、膠體金免疫及新材料等多種技術基礎上發展起來的，相較于酶聯免疫吸附測定法，其充分利用膠體金作為示蹤標記物的優點，實現對待測物的快速準確檢測。張兆威等[24]通過自主研制的AFB1膠體金免疫定量檢測卡，建立了對花生等糧油農產品中AFB1的定量分析方法，適用于農貿市場和超市等現場實地花生等產品的快速檢測。免疫分析法具有簡單方便、快速高效等優點，但檢測結果精度低，易出現假陽性結果等問題，故常用于定性或半定量的快速篩查分析。

2 黃曲霉毒素的主要脫除方法

2.1 物理法

2.1.1 高溫分解

黃曲霉毒素穩定性高，不易被常規加工及熱處理等方式破壞，但高溫條件可使其分解為低毒性或無毒性衍生物[25]。Zheng等[26]利用擠壓蒸煮法，通過將機筒溫度升高到150 ℃實現了對花生粕中AFB1的脫除，脫除率可達77.6%。高溫分解法的優點顯而易見，操作簡便是其引起關注的主要原因之一，然而高溫伴隨著高能耗，脫毒成本大、效率低，且高溫處理會破壞食品本身的營養品質，故使其在實際應用領域受到較大限制。

2.1.2 輻照降解

輻照可分為兩種形式：電離（例如X射線、紫外線、伽馬射線）和非電離照射（例如紅外波和可見光波）。其基本原理在于受高能射線作用后毒素分子自身結構易被破壞，轉為毒性較低的中間產物，進而實現脫毒。輻照法在花生類食品中黃曲霉毒素的脫除領域已有較多的研究[27]。Patil等[28]采用伽馬射線實現了對花生中70%以上AFB1的降解，且降解后花生的水分含量、硬度、顏色、過氧化值和游離脂肪酸等質量參數基本保持不變。Xu等[29]通過可見光實現了對花生油中AFB1的高效降解。輻照降解是目前食品領域較為提倡的一種綠色脫毒方式，然而輻照降解對工藝要求嚴格，過長時間的輻照會嚴重降低食品品質。

2.1.3 吸附脫除

吸附法具有經濟方便、可操作性強、脫除效率高等優點，且基于吸附材料的特異性靶向吸附能較好地保持食品原有的品質特性，已日漸成為黃曲霉毒素脫除的首選方法[30]。除了活性炭、蒙脫土等，近年來隨著材料科學的發展，一些新興吸附材料，如石墨烯、金屬有機框架等已被用于AFB1的吸附脫除。Ma等[31]采用高溫煅燒法成功制備了銅基金屬框架，基于碳質材料與AFB1之間的疏水相互作用可基本實現對花生油中AFB1的完全脫除，且材料的細胞毒性及吸附對花生油營養品質的損害可基本忽略不計。Samuel等[32]使用溶劑熱法制備了對苯二甲酸鋅金屬有機骨架，其對AFB1的最大吸附量為73.4 mg/g，可作為吸附AFB1的候選吸附劑。然而，這類吸附劑多通過自然沉降或離心的方法實現與食品基質的分離，自然沉降或離心法分離慢、耗時久。在這種背景下，磁性吸附劑應運而生。磁性吸附劑的磁性多源于Fe3O4等鐵氧化物，可借助外部磁場實現與食品樣品的快速分離，有效解決了復雜基質下分離難的問題，對于花生油吸附后的分離工作具有重要借鑒意義。Ji等[33]制備了磁性氧化石墨烯，通過π-π共軛機制實現了對受污染花生油中AFB1的高效吸附。但石墨烯的生物毒性不容無視，為更好地保障食用油的飲食安全，在后續的研究中成功制備了磁性凹凸棒石，可在0.3%的吸附劑量下實現對花生油中AFB1的高效吸附，脫除率達到86.82%[34]。

2.2 化學法

化學法主要包括氨化、臭氧及有機酸處理等，通過與黃曲霉毒素進行化學反應進而破壞分子結構，實現脫毒[35]。但化學處理過程通常伴有次級代謝產物的生成，易造成對食品的二次污染，且反應多為非特異性反應，在破壞毒素分子結構的同時，不可避免地會與食品組成基質發生反應，損害食品原有的營養品質[36]。趙國斌[37]對AFB1污染花生進行氨氣熏蒸處理（40 ℃，96 h），對AFB1的脫除率可達到95.06%。林葉等[38]制造了一種臭氧脫毒裝置，用于花生中黃曲霉毒素的脫除，經處理后，花生中的AFB1脫除率可達65.90%。此外，檸檬酸也可實現對AFB1的有效脫除。金華麗等[39]通過系統研究檸檬酸溶液的液料比、處理時間及濃度因素，表明在液料比為5∶1、處理時間為30 min、檸檬酸溶液質量濃度為80 g/L的條件下，花生粕中AFB1含量可由25.75 μg/kg降低至5.0 μg/kg以下，具有顯著的脫除效果。

2.3 生物法

生物法主要利用不同微生物自身代謝途徑或酶體系破壞毒素分子結構，通過將其轉化為其他衍生物的方式實現脫毒[40]。Shu等[41]以香豆素為唯一碳源培養分離出對AFB1具有降解作用的菌株DY3108，可作為食品和飼料中AFB1脫除的候選菌株。王曉玲等[42]利用枯草芽孢桿菌，建立了微生物發酵結合復合酶制劑的生物偶聯工藝，對花生粕中AFB1的脫除率可達到94.3%。然而，生物脫除技術首先需要培養篩選出具有高脫除性能的微生物，培養過程較為復雜，且脫除后難以實現與食品樣品的徹底分離，現多處于實驗室階段。

3 結論與展望

色譜、質譜等儀器分析方法因具有選擇性高、分離效果好、定性定量準確的特點，是目前花生及其制品中黃曲霉毒素檢測最主流的方法，但是對設備及操作人員要求比較高，難以滿足快速實時分析。免疫分析法等快速檢測方法雖然方便快捷，但仍然存在定量準確度低、抗干擾能力差、假陽性高等問題。在未來研究中，針對花生類食品基質特點，應從簡化樣品前處理方法、研制便攜式檢測設備等方面，開發更靈敏、準確、經濟的檢測技術。

利用毒素脫除技術可以減少黃曲霉毒素殘留，降低其對人體的危害，同時在一定程度上可以節約食品資源。雖然目前物理、化學和生物法等在花生類食品黃曲霉毒素降解脫除方面有不錯的效果，但還需從以下幾個方面加強研究：① 基于多譜學技術加強黃曲霉毒素遷移規律研究，明確污染關鍵控制點；② 在消減脫除的同時注重對降解產物的毒性評價，以免造成二次污染；③ 不斷深化各技術間的融合與創新，構建黃曲霉毒素實時預警和快速消除的綜合技術體系，最終消除黃曲霉毒素殘留隱患，進一步推動花生產業高質量發展。

參 考 文 獻

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