《Food Chemistry》:A comprehensive review of decontamination techniques for mycotoxin control in food: Advancement from conventional to unconventional strategies and the way forward
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黄曲霉毒素等食品真菌毒素污染问题严重威胁全球粮食安全,传统物理、化学及生物方法存在效率低、破坏食品营养品质等缺陷。本文系统综述了辐照、臭氧、冷等离子体、磁性纳米颗粒、高压均质、脉冲电场、脉冲光及天然精油等非传统技术的去毒机理,重点分析其降解不同毒素(如赭曲霉毒素、伏马菌素)的效能差异,评估组合技术的协同效应及 techno-economic-environmental 适应性,探讨绿色可持续的毒素控制策略。
多兰查帕·西克达尔(Dolanchapa Sikdar)| 希拉迪蒂亚·高什(Shiladitya Ghosh)
印度西孟加拉邦加尔各答古鲁·纳纳克理工学院(Guru Nanak Institute of Technology)食品技术系,邮编700114
摘要
食品和饲料中的霉菌毒素污染一直是全球农业食品行业长期存在的问题,也是一个严重的社会经济问题。尽管传统上采用了许多方法来去除霉菌毒素,但由于霉菌毒素结构的稳定性,这些方法的效率仍然较低且不够充分。本文综述了利用辐照、臭氧处理、冷激活等离子体、磁性纳米颗粒、高压水力、脉冲电场、天然精油和植物化学物质等非传统技术在控制产毒真菌生长和降解多种食品中的霉菌毒素方面的应用。详细分析了这些新技术对不同类型主要霉菌毒素的去污效果以及相关的安全性和局限性,并强调了将这些技术组合使用以及对大规模应用的技术经济和环境因素的影响,以实现绿色和可持续的霉菌毒素控制。
引言
霉菌毒素是由真菌产生的低分子量(0.3–0.7 kDa)有毒次级代谢产物(Shi等人,2023年),作为对生物或环境压力的自然防御机制。联合国粮食及农业组织(FAO)估计,全球超过25%的农产品受到霉菌毒素污染,导致每年巨大的经济损失(超过9.32亿美元)(Eskola等人,2020年)。由于收获前处理、储存和运输过程中的不当操作,多种产毒真菌如曲霉菌(Aspergillus)、青霉菌(Penicillium)、链格孢菌(Alternaria)、镰刀菌(Fusarium)、蜡孢菌(Claviceps)等会污染多种食品和饲料。常见的霉菌毒素包括黄曲霉毒素(AFs)、赭曲霉毒素(OTs)、雪腐镰刀菌烯醇(NIV)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、柑橘霉素(CIT)、伏马菌素(FBs)、帕图林(PAT)、玉米赤霉烯酮(ZEN)、滕毒素(TEN)、阿尔滕烯(ALT)和麦角生物碱(Agriopoulou等人,2020年;Sharma & Patial,2021年)。长期暴露于霉菌毒素可能会引起累积效应,包括雌激素样作用、免疫抑制/免疫毒性、肝毒性、肾毒性、细胞毒性、神经毒性、致癌性、致突变性,甚至在极端情况下导致死亡(Adebo等人,2021年;Gavahian & Cullen,2020年;Khan,2024年)。因此,霉菌毒素污染是可持续食品加工和生产中的一个潜在危险和持续存在的限制因素。多年来,已经开发并实施了多种去除食品中霉菌毒素的技术,传统方法包括物理方法、化学方法和生物方法(Haque等人,2020年;Javanmardi等人,2022年)。然而,这些方法不仅会影响霉菌毒素,还会对食品的颜色、风味、质地和口感产生显著影响,并可能导致营养成分的变化(包括脂质氧化、维生素分解、多糖的解聚和重新聚合)(Zhang, Li等人,2020年)。因此,评估现有去污技术的有效性对于进一步开发精确高效的控制和去污/解毒霉菌毒素的技术至关重要,以确保食品安全和消费者健康。先前的研究主要关注了不同霉菌毒素去污技术的单独应用(Gavahian等人,2020年;Agriopoulou等人,2020年;Pande等人,2025年)。然而,这些方法的未来在于它们的组合应用。本文回顾并介绍了近年来开发的各类霉菌毒素去污技术,详细探讨了传统和非传统方法的有效性和局限性。讨论中还包括了不同去污技术对不同霉菌毒素的降解途径、产生的副产物及其对毒性的影响,以说明相关的安全性问题。基于全面评估,提出了结合不同方法以实现更好性能的可能性,并从技术经济和环境角度展望了这些技术的发展前景。本文主要通过搜索关键词“Mycotoxin”和“Mycotoxin decontamination”来收集研究文献,从中选择了相关结果用于分析各种非传统去污技术的发现并展示主要内容。同时简要介绍了传统方法的信息,以说明转向非传统霉菌毒素去污方法的重要性。讨论从传统方法逐步过渡到非传统方法,并最终提出了未来发展的建议。还参考了同类主题的最新综述文章,以比较和区分本文的贡献。
去污方法概述
霉菌毒素的污染可能发生在收获前和收获后阶段,如图1所示。在露天栽培条件下,无法在收获前阶段完全阻止真菌对作物/植物的侵袭。在材料进入储存设施的受控环境之前,收获后初期也会发生严重的真菌污染。受污染的食品材料中可能会发生真菌生长和霉菌毒素的分泌
物理方法
物理方法是收获后阶段对粮食进行消毒的首要步骤。由于破损、变色或受损的谷物/籽粒中霉菌毒素的存在几率较高,因此通常在收获后采取多种方法来减少霉菌毒素含量,例如分选、筛分、浮选、清洗、去壳/去皮、浸泡和研磨等步骤。辐照处理
辐照作为一种有效的非热物理方法,被广泛用于防止多种谷物、水果和蔬菜在收获后储存阶段的真菌污染和霉菌毒素去污。辐照可以显著减少甚至消除导致谷物变质和损失的活性腐败微生物和昆虫。根据规模不同,辐照处理可以在工业层面应用
去污技术的组合
近年来,同时使用多种技术处理受污染的食品越来越受欢迎(见表3)。结合不同的霉菌毒素去污技术可以提高效率,同时利用多种技术的优势来减少对食品质量的负面影响,确保安全并保留营养价值。紫外线辐射与振动等物理方法结合使用
结论
长期以来,消除受污染食品中的产毒真菌和产生的霉菌毒素一直是全球关注的问题。传统上采用了多种物理、化学和生物方法来去除霉菌毒素。尽管这些技术在控制产毒真菌生长和去除食品中的霉菌毒素方面有效,但仍存在一些问题,如非特异性反应、食品质量下降、降解不完全等
作者贡献声明
多兰查帕·西克达尔(Dolanchapa Sikdar):撰写——综述与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据分析、概念构建。
希拉迪蒂亚·高什(Shiladitya Ghosh):撰写——综述与编辑、初稿撰写、可视化处理、验证、监督、方法论设计、数据分析、概念构建。
未引用参考文献
Mannani, Tabarani, El Adlouni, Abdennebi 和 Zinedine, 2021
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
作者感谢各自机构在收集文章所需文献方面提供的帮助。同时,作者也非常感谢审稿专家提供的鼓励性和富有洞察力的评论,这些评论有助于提升综述文章的整体质量。