《Food Control》：Microcystins in the Food Chain: A Review of Transfer Pathways, Detection, and Detoxification Strategies
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微囊藻毒素（MCs）的环境迁移、检测技术与降解方法在微藻食品链中的应用及挑战，强调需开发基质耐受型检测和食品级安全降解技术。
Jiexuan Shao|Xuan Ji|Nan Kong|Yuxing Yao|Lirui Hou|Jianxiong Hao
河北科技大学食品科学与生物学院，石家庄 050018，中国
摘要
微囊藻毒素（MCs）是稳定且具有高毒性的蓝藻代谢产物。它们不仅危及水生生态系统，还对微藻衍生食品的安全构成严重威胁。本文系统概述了MCs的环境归趋，并对当前的检测和修复技术进行了比较分析，特别关注适用于微藻培养和加工的方法。我们重点介绍了检测方法从实验室确认向快速现场筛查的演变过程，同时追踪了修复策略从传统去除向绿色、协同降解方式的转变。本文还批判性地评估了这些现有方法在微藻食物链中的适用性和局限性。最终，本文强调了未来研究需要优先考虑对基质具有抵抗力的检测方法并扩大食品级解毒的规模，为安全利用微藻资源铺平道路。
引言
作为广泛分布于海洋和淡水环境中的原核光合微生物，蓝藻（微藻的主要类群）具有显著的环境适应性。值得注意的是，微藻是一种极其宝贵的自然资源，富含多种高价值的生物活性化合物，如维生素、必需氨基酸、多不饱和脂肪酸、矿物质、类胡萝卜素、酶和膳食纤维（Matos等人，2017年）。由于其巨大的潜力，微藻已成为新型食品和功能性产品最有前途和最具创新性的来源之一。然而，即使在高温、强光、高盐度或低氧等各种极端条件下，蓝藻仍能持续生长和繁殖。在富含有机物以及氮（N）和磷（P）等营养物质的水体中，蓝藻可以迅速繁殖，形成优势种群并引发藻华（Dai等人，2019年；W. Zhang等人，2022年）。大规模的蓝藻繁殖不仅严重破坏水生生态系统功能并降低水质，还可能通过直接或间接途径威胁人类健康。有害的蓝藻藻华（HCBs）目前在全球范围内日益增加。在气候变化和人为活动的双重驱动下，它们已成为威胁水环境安全和公共卫生的主要生态问题（Song等人，2023年；Urrutia-Cordero等人，2020年）。
在多种蓝藻毒素中，微囊藻毒素（MCs）因其广泛的分布、高毒性和相关研究的相对先进状态而受到特别关注（Pestana等人，2021年）。MCs是由几种淡水蓝藻产生的次级代谢产物，主要产毒属包括Anabaena、Microcystis、Nostoc和Planktothrix等。MCs是一种环肽毒素，其主要毒性机制是抑制蛋白磷酸酶（PP1/PP2A），从而破坏细胞内信号传导（Wei等人，2020年）。这会导致多器官毒性，影响肝脏（T. Li等人，2023年）、肾脏（Yao等人，2023年）、生殖系统（Meng等人，2019年；S. Zhang等人，2021年；Zhao等人，2021年）和神经系统（Huixia & Ping，2023年；Wu等人，2016年；Yan等人，2022年）。迄今为止，已报道了超过297种MCs的结构同系物（Pestana等人，2021年；Z. Xu等人，2023年），其中MC-LR是最常见且毒性最强的变体，其次是MC-RR和MC-YR（de Figueiredo等人，2004年）。此外，MCs是水产品和新微藻衍生食品中的重要危害因素。
世界卫生组织（WHO）为饮用水中的总MCs设定了1 μg/L的指导值（Pestana等人，2021年），而美国环境保护署（U.S. EPA）建议娱乐用水的指导值为8 μg/L（Liu等人，2025年；Pestana等人，2021年）。监测结果显示，在高风险条件下，美国31%至35%的公共供水系统中MCs浓度超过了8 μg/L。例如，2014年，伊利湖西部的一次藻华污染了俄亥俄州托莱多的饮用水，导致数十万人无法获得安全用水（Liu等人，2025年）。在非洲，多个国家的水库和湖泊中的MCs平均浓度分别达到了957 μg/L和158 μg/L。在评估的56个水体中，有14个处于高风险状态（RQf ≥ 1），据报道野生动物如长颈鹿、犀牛和火烈鸟出现了生物累积甚至死亡现象（Z. Xu等人，2023年）。对于人类来说，除了饮用水暴露外，MCs还可能通过灌溉水进入水果和蔬菜，从而增加饮食暴露风险（Z. Xu等人，2023年）。因此，有效的MCs检测和降解对于保护生态系统和确保食品安全至关重要。
然而，大多数现有文献集中在饮用水中MCs的去除上，对于复杂食品基质和食品加工条件所带来的独特挑战讨论较少。本文旨在通过综合MCs的基本结构、生物合成途径和环境归趋来填补这一空白，特别强调它们在微藻衍生食物链中的行为。它批判性地比较了各种方法在食品安全控制方面的适用性，旨在为“原材料–加工–产品”全链条管理提供理论支持。
部分摘录
材料与方法
为了全面客观地回顾MCs检测和降解技术的研究进展，本文采用了半系统性的叙述性回顾方法。与严格基于刚性质量指标的限制性系统回顾不同，这种方法允许更广泛地探索与食品安全和环境科学跨学科性质相关的多种方法和新兴技术。
MCs的结构和生物合成
MCs是相对分子质量约为1000 Da的单环七肽（Antoniou等人，2008年）。它们具有以下通用结构：cyclo D-Ala1–X2–D-MeAsp3–Z4–Adda5–D-Glu6–Mdha7。其中，X和Z是可变的L-氨基酸，D-MeAsp是D-β-甲基天冬氨酸，Mdha是N-甲基脱氢丙氨酸。Adda（3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯基-4,6-十二烯酸）是一种独特的20碳β-氨基酸残基，代表了核心结构。
MCs的迁移
MCs的生物合成并不标志着其发育途径的结束，而是标志着它们融入生态系统并开始复杂的迁移过程。以MC-LR为例，在蓝藻细胞内合成后，它通常以蛋白质结合的形式储存在类囊体膜上，并在生长阶段表现出动态的细胞内运输模式。MC-LR在早期生长阶段主要位于类囊体膜上，之后会迁移至
MCs检测方法及最新进展
鉴于微囊藻毒素（MCs）的强毒性和环境持久性，建立可靠的检测策略对于食品安全预警和健康风险管理至关重要，尤其是在开发微藻衍生食品产品的背景下。然而，由于MCs的同系物种类繁多、出现浓度极低（ng/L至μg/L）以及水生和生物基质中的有机物质干扰复杂，其准确量化仍然具有挑战性。
MCs的降解方法及最新进展
如图5所示，MCs的修复技术正变得越来越多样化。它们在微藻食品原料的安全控制中的应用需要根据具体生产场景进行有针对性的选择。物理方法，如吸附和膜过滤，由于具有快速去除效率，对微藻加工或中间产品的初步净化具有实际价值。然而，诸如再生等挑战仍然存在
结论
微囊藻毒素（MCs）对水生生态系统和食物链构成了严重威胁，尤其是对不断发展的微藻衍生食品产业。虽然现有综述主要集中在饮用水方面，但本文独特地架起了环境修复与实际食品安全之间的桥梁。我们系统地评估了MCs在复杂食品基质和多样加工场景中的迁移情况以及检测和降解技术的适用性。
尽管
CRediT作者贡献声明
Xuan Ji： 数据整理。Nan Kong： 数据整理。Yuxing Yao： 数据整理。Lirui Hou： 撰写 – 审稿与编辑。Jianxiong Hao： 撰写 – 审稿与编辑，资金获取。Jiexuan Shao： 撰写 – 原初稿，数据整理
未引用参考文献
Alba Posse等人，2023年；Chen等人，2024年；会议论文；He等人，2022年；Jeong-Ann等人，2017年；Li等人，2023年；Liang等人，2021年；Liu等人，2022年；Peng等人，2023年；Xu等人，2023年；Yancey等人，2024年；Zhang等人，2017年；Zhang等人，2021年；Zhang等人，2017年；Zhang等人，2022年。
资助
本研究得到了中国国家重点研发计划 [2024YFD2402202]的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者衷心感谢ChemDraw和Adobe Illustrator在提供本文所用图形的支持和资源方面所提供的帮助。
