食品中米酵菌酸的相關研究

◎ 宋娓娜，薛笛笛，路 飛,2，李國德，肖志剛,2，史夢娜，張一凡,2

（1.沈陽師范大學 糧食學院，遼寧 沈陽 110034；2.沈陽市糧油深加工重點實驗室，遼寧 沈陽 110034）

1 米酵菌酸的認識歷程

米酵菌酸（Bongkrekic acid，BA）是一種毒性極強的毒素，由椰毒假單胞菌酵米面亞種產生。1895年，印度尼西亞報道了第一例記錄在案的由米酵菌酸引起的食物中毒病例，中毒的原因是食用了某種致病菌污染的由米根霉制曲發酵椰子制成的美食丹貝（Tempeh）。VANVEEN等[1]成功分離出致病菌并命名為“Bongbrek Bacerium”，并且鑒定出毒素米酵菌酸。在20世紀60年代，此種致病菌被命名為“Pseudomonas cocovenenans”，譯成中文即為椰毒假單胞菌。我國的米酵菌酸中毒事件多發生于東北地區，最早在酵米面食品中被報道。隨著中毒事件相繼發生，相關專家展開研究，并于1979年將致病菌命名為酵米面黃桿菌（Flavobacterium farinofermentansnov. sp.）[2]。從20世紀70年代開始，不斷有學者對此致病菌進行深入研究并重新命名。目前該病菌在我國2020年9月11日發布的國家標準GB 4789.29—2020中被命名為唐菖蒲伯克霍爾德氏菌（椰毒假單胞菌酵米面亞種）[Burkholderia gladioli（Pseudomonas cocovenenanssubsp.farino fermentans）]。

2 米酵菌酸的理化性質及檢測方法

2.1 米酵菌酸的理化性質

米酵菌酸的化學式為C28H38O7，分子量為486.61 g·mol-1，化學名為3-羧甲基-17-甲氧基-6,8,21-三甲基二十二碳-2,4,8,12,14,18,20-七烯二酸，是具有分支結構的、一種高不飽和的三羧基脂肪酸，屬于聚酮化合物[3]。用椰毒假單胞菌酵米面亞種發酵脫脂椰肉，發酵結束后反復用pH值為8的水萃取發酵物后調pH值至2～3，再用石油或乙醚萃取可提純米酵菌酸。米酵菌酸是無色無味的白色無定形固體，熔程為50～60 ℃，易溶于堿性水溶液及乙醚、石油醚、氯仿、甲醇等有機溶劑。米酵菌酸的熱穩定性好，在120 ℃的條件下處理1 h，其結構仍不被破壞，但耐酸性差且對日光和氧化劑不穩定，易吸附于活性炭[4-5]。米酵菌酸在2%的NaHCO3溶液中的比旋光度為在95%乙醇中比旋光度為+105°。米酵菌酸的甲醇溶液有兩個紫外吸收峰，分別是237 nm（?=3 200）和267 nm（?=36 700）。米酵菌酸在銨鹽溶液中的紫外吸收峰為239 nm（?=40 600）和263 nm（?=40 600）。

2.2 米酵菌酸的檢測方法

目前對于食品中米酵菌酸的檢測方法有很多，主要有薄層色譜法、紫外分光光度法、高效液相色譜法、高效液相色譜-串聯質譜法、超高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質譜、QuEChERS-UHPLCMS/MS和膠體金免疫層析法等（表1）[6-8]。

表1 米酵菌酸的檢測方法表

3 米酵菌酸的合成機制及中毒機理

3.1 米酵菌酸的合成機制

米酵菌酸是在一種復雜的I型聚酮合酶（Modular Type Ipolyketide Synthase，PKS）的催化作用下，通過組裝主骨架和β-支鏈合成的。該I型聚酮合酶的生物合成基因簇bonLJKFGABCDHIM是NADINE等[9]在DSMZ 11318株致病菌的基因組中發現的，且該團隊對bon基因簇進行了功能推斷。主骨架組裝的起始模塊是由bonJ和bonK編碼的游離乙酰轉移酶先活化丙二酰再將其裝載到酰基載體蛋白上合成的，隨后在酮基合酶的作用下，通過10次克萊森縮合反應使丙二酰單元的結構線性擴展，產生了米酵菌酸的聚酮骨架，由bonE編碼的烯醇還原酶、酮基還原酶和脫水酶進行了β位酮基的還原過程。β-支鏈由bonF編碼的酮基合酶和由bonG編碼的3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A合成酶以及bonHI編碼的烯酰-CoA水合酶和酰基載體蛋白共同催化形成。bonM編碼的O-甲基轉移酶將C-17上的羥基甲基化，而bonL編碼的細胞色素P450單加氧酶則使產生的脫氧米酵菌酸最終氧化成米酵菌酸。彭子欣等[10]在致病菌株Co14基因組中也發現了bon基因簇，而在非產毒株的基因組中并沒有發現bon基因簇，推測可能是外來的米酵菌酸生物合成基因簇融入了椰毒假單胞菌酵米面亞種的基因后使之產生了進化。

3.2 米酵菌酸的中毒機理

米酵菌酸在人體內主要經消化道黏膜吸收，隨血液分布到全身。米酵菌酸能夠特異性與線粒體腺嘌呤核苷酸轉運體結合并使其構型發生不可逆的改變，從而抑制線粒體通透性轉換孔的開放性，使二磷酸腺苷與三磷酸腺苷之間的交換受阻，進而造成細胞功能障礙，甚至細胞和人體的死亡。

4 米酵菌酸的減毒方法

目前對于進入體內的米酵菌酸還未有完善的解毒方法，多數學者的研究重點主要放在如何降解食品中的米酵菌酸，主要分為物理法、化學法和微生物法。①物理法。有學者研究發現米酵菌酸能被紫外光有效地降解，且對于米酵菌酸的降解效果符合一級動力學方程，當米酵菌酸的初始濃度為2.5 μg·L-1，紫外光的強度達到187 μW·cm-2，液層厚度為2 mm時，2 h后的降解率可達到96.82%[11]。②化學法。椰毒假單胞菌酵米面亞種在含2%的鹽且用乙酸酸化到pH值為4.5的培養基中產生的米酵菌酸最少[12]。然而，物理法繁雜、難操作，化學法易帶入有毒試劑，且兩者都會對食品的物性以及品質產生影響，因此不適合應用于食品產業中。③微生物法。微生物法主要包括微生物吸附法和微生物降解法，其中微生物吸附法是利用菌體細胞對毒素的吸附作用。例如，劉鵬等[13]研究出植物乳桿菌X1對米酵菌酸有自發吸附作用，且短時高效，吸附后不易解吸。微生物降解法則是微生物產生代謝產物或酶對毒素進行降解，但目前還未有成功研究。此外，還可以對致病菌進行改造來達到去毒或減毒的目的。NADINE等[9]和彭子欣等[14]分別在東南亞椰子發酵食品和中國酵米面食品的致病菌中發現了bon基因簇，而非產毒菌株未發現，因此可通過敲除bon基因簇來實現消除米酵菌酸的產生。

5 結語與展望

綜上所述，就米酵菌酸的檢測方法來看，因為易產米酵菌酸的食品如銀耳、米粉、發酵玉米食品等已有大規模的生產，所以快速、便捷、大批量和低成本檢測是其必然趨勢。就米酵菌酸的合成機制來看，已有科學家對米酵菌酸的合成機制進行探索，下一步可以通過探究合成米酵菌酸的底物和米酵菌酸的降解產物之間的關系進一步了解米酵菌酸的降解機制。就食品米酵菌酸的減毒來看，目前還未找到徹底去除米酵菌酸的方法，對于微生物降解法而言，能降解米酵菌酸的微生物還未篩選出來，可以以米酵菌酸為底物，從易產米酵菌酸的食品中篩選出抗米酵菌酸或能降解米酵菌酸的微生物，并研究其抗性機制或降解機制，進而完善米酵菌酸的生物降解途徑。