真菌毒素在粮油产品中的检测方法及风险评估

真菌毒素作为自然界中一类由真菌代谢产生的次级有毒代谢产物，广泛存在于各种粮食作物及油料种子中，尤其是在不适宜的储存条件下更易出现。这些化合物不仅对人类健康构成严重威胁，还影响着农产品的国际贸易与经济价值。本文拟简要介绍真菌毒素，分析其在粮油产品中的危害性，并着重分析粮油产品中真菌毒素的检测方法及风险评估，以期为食品安全监管提供科学依据。

1.真菌毒素的定义及分类

真菌毒素，顾名思义是由真菌产生的具有生物活性的有毒化学物质，主要在真菌生长繁殖过程中自然生成。它们并非真菌生存所必需，却能在特定条件下大量累积，成为影响食品安全的关键因素。根据化学结构和毒性作用机制的不同，真菌毒素大致可分为以下几大类。

第一，黄曲霉素（AFTs）：最臭名昭著的一类，尤其是黄曲霉素B1，被世界卫生组织列为I类致癌物，与肝癌的发生密切相关。

第二，脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）：又称呕吐毒素，可引起动物拒食、体重减轻及免疫抑制。

第三，赭曲霉毒素（OTA）：具有肾毒性及可能的致癌性，主要由一些赭曲霉和炭黑曲霉产生。

第四，展青霉素（PAT）：对哺乳动物细胞具有遗传毒性，常见于苹果、梨等水果及其制品中。

第五，伏马菌素（FBs）：主要由镰刀菌产生，对肺和免疫系统有损害作用，尤其在玉米和谷物中较为常见。

2.粮油产品中真菌毒素的危害

粮油产品，包括小麦、玉米、稻米、大豆等主粮及其加工品（如面粉、食用油），是全球饮食结构的基础组成部分。然而，这些产品若在田间生长、收获后存储或加工过程中受到真菌污染，极易产生各类真菌毒素。其危害性主要体现在以下几个方面。

第一，急性中毒：虽然罕见，但在极端情况下，高浓度真菌毒素摄入可导致急性中毒事件发生，其表现为恶心、呕吐、腹泻乃至死亡。

第二，慢性健康影响：长期低剂量摄入某些真菌毒素，如黄曲霉素，会增加患肝癌的风险；OTA则与肾脏疾病和免疫功能下降相关联。

第三，免疫抑制：DON等毒素可抑制动物和人体免疫系统，增加对其他病原体的易感性。

第四，经济影响：真菌毒素超标导致的产品销毁或国际贸易受限，给农业生产者和食品工业带来巨大经济损失。

3.真菌毒素在粮油产品中的检测方法

3.1 微生物法

微生物法作为食品安全检测领域的一个重要分支，尽管在灵敏度和专一性方面可能不及某些现代高技术手段，如色谱和质谱分析，但它依然在真菌毒素的初步筛查中扮演着不可或缺的角色。这种方法利用生物体或其组成部分（如酶、细胞）对特定毒素的反应来间接或直接指示目标毒素的存在，操作简便、成本效益高，适合现场快速检测，尤其适用于资源有限或需要大规模筛选的情景。

微生物法主要包括样本预处理、选择性培养、菌落形态观察、生化反应鉴定等步骤。通过模拟微生物生长的最佳条件，促进目标微生物增殖，随后利用其特有的形态学特征、生理生化特性或代谢产物进行识别。

在食品安全领域，微生物法用于检测食品中的致病菌，如沙门氏菌、李斯特菌等，通过特定培养基的选择性富集和鉴定，保障公众健康。在环境监测中，通过水样中大肠杆菌的数量来评估水质的粪便污染程度，是衡量水体卫生状况的经典指标。

3.2 免疫学方法

免疫学方法，尤其是酶联免疫吸附试验（ELISA），是生物学检测法中较为先进且应用广泛的技术。尽管相对于质谱等方法，其灵敏度稍逊一筹，但ELISA的专一性强，能针对特定真菌毒素设计抗体，通过抗原抗体反应的特异性结合来检测毒素。ELISA的工作原理是将待测样本中的抗原（真菌毒素）与固相载体上的抗体结合，之后加入标记有酶的第二抗体（与抗原或第一抗体结合），形成“抗原-抗体-酶标记抗体”复合物。加入酶的底物后，酶催化底物反应产生颜色变化，通过吸光度的测定，即可推算出抗原（真菌毒素）的浓度。

ELISA是一种基于抗原-抗体特异性结合反应与酶促显色原理相结合的检测技术，广泛应用于食品、医学、环境监测等多个领域，尤其在真菌毒素如黄曲霉素、赭曲霉毒素等的定量检测中表现优异，其操作流程主要包括以下几个步骤。

第一，包被：将待测抗原或抗体固定于固相载体（如微孔板）上。

第二，封闭：以阻断非特异性结合位点，减少背景干扰。

第三，加样：加入样本与标记有酶的特异性抗体（或抗原）混合液。

第四，洗涤：去除未结合的多余物质。

第五，显色：加入酶的底物，酶催化底物产生颜色反应，颜色深浅与样本中抗原或抗体浓度成正比。

第六，读数：通过分光光度计或酶标仪测定吸光度值，计算目标物质浓度。

ELISA的优点在于其高灵敏度（通常可达pg/ml级别）、操作简便、成本适中、可同时检测多种目标物，适用于大规模样本的快速定量分析，如在农产品进出口检验检疫中，ELISA常被用来快速筛查大量进口粮食是否含有超标真菌毒素，确保食品安全。

3.3 薄层层析法（TLC）

薄层层析法是一种基于样品在固定相（如硅胶板）上展开与移动的物理分离技术。它利用不同组分在固定相和流动相（通常是溶剂）之间的分配系数差异，实现混合物中各组分的分离。TLC操作简便、成本低廉，常用于初步定性分析和纯度检查。

在真菌毒素筛查中，TLC能快速区分不同类型的毒素，如通过不同颜色的荧光显色剂显现黄曲霉素等，虽不如HPLC或GC-MS精确，但对于快速筛选和监控大量样品非常有用。

3.4 气相色谱法（GC）

气相色谱法是一种利用气体作为流动相，将样品中的不同组分带入装有固定相（如毛细管柱内涂覆的高分子材料）的色谱柱中，依据组分在两相间分配系数的差异进行分离的技术。GC特别适合于挥发性、热稳定样品的分析。

GC在农药残留分析中极为有效，因其高温操作环境能有效汽化并分离许多农药分子。例如，通过GC-火焰离子化检测器（FID）或电子捕获检测器（ECD）分析蔬菜水果中的有机磷农药，灵敏度可达PPB级别。

3.5 高效液相色谱法（HPLC）

高效液相色谱法采用高压泵将液体流动相推过填充有微粒固定相的色谱柱，适用于非挥发性、热不稳定及大分子样品的分离与分析。相比经典液相色谱，HPLC拥有更高的柱效和更快的分析速度。

HPLC在真菌毒素检测中展现出了卓越性能，如HPLC配以荧光检测器（FLD）检测谷物中的黄曲霉素B1，不仅能实现痕量级别的定量（最低检出限可达0.1μg/kg），还能有效区分不同类型的真菌毒素，提高分析准确性。

3.6 分子生物学检测法

3.6.1 聚合酶链式反应（PCR）

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction）是由Kary Mullis于1983年发明的一项革命性技术，它利用DNA聚合酶在体外扩增特定DNA片段，通过三个基本步骤循环进行：变性（高温使双链DNA解旋）、退火（低温使引物与模板DNA结合）和延伸（中温下DNA聚合酶催化新链合成）。PCR技术使得从极少量的DNA样本中扩增出百万乃至数十亿份拷贝成为可能，极大地提高了生物检测的灵敏度和效率。

3.6.2 实时荧光定量PCR（qPCR）

实时PCR通过在每个循环中实时监测DNA扩增过程中的荧光信号，利用特定引物与目标DNA序列的结合，通过荧光信号强度直接反映初始模板量，实现对特定DNA序列的定量分析。

在监测粮食储存环境中，实时PCR技术被用来快速检测真菌如黄曲霉属的存在。研究中，通过设计针对黄曲霉素产生菌株的特异性引物，实时PCR能够在数小时内识别出样品中是否有黄曲霉的污染，相比于传统的培养法，显著缩短了检测周期，提高了预警效率，有助于采取及时的防控措施，避免毒素形成。

由于qPCR能够检测到单个拷贝或更低水平的目标DNA，定量范围广，误差率低。完成一次qPCR反应通常只需几个小时且结果即时可得，大大缩短了检测周期。因此，在食品微生物检测中，qPCR技术不仅用于病原体的快速定量，还应用于转基因成分的检测、食品掺假鉴别等。例如，利用qPCR技术快速准确地检测肉类制品中的动物源性成分，可区分不同物种来源，为打击非法添加行为提供依据。

4.真菌毒素在粮油产品中的风险评估

风险评估是评估某一特定危害对特定目标群体造成不良影响可能性的过程，广泛应用于食品安全、环境保护、公共卫生等多个领域。它包含四个核心步骤：危害识别、危害特征描述、暴露评估、风险特征描述。在食品安全领域，风险评估的目的是科学地识别和量化食品中潜在危害对消费者的健康风险，进而为制定风险管理决策提供科学依据。

4.1 真菌毒素暴露评估

真菌毒素的暴露途径主要包括食物摄入、空气吸入和皮肤接触，其中食物摄入是最主要的暴露途径。粮油产品作为人们日常饮食的重要组成部分，是真菌毒素进入人体的主要媒介。不同真菌毒素偏好不同的宿主。例如，黄曲霉素主要污染谷物及其制品、坚果和香料；脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）则广泛存在于小麦、玉米等谷物中。此外，家庭自制发酵食品、不洁的储藏容器等也可能成为真菌毒素的额外暴露源。

真菌毒素暴露评估最为重要的是暴露剂量评估。暴露剂量是指个体或人群通过某种途径接触到的有害物质总量。真菌毒素的暴露剂量受多种因素影响，包括食品中真菌毒素的浓度、摄入食品的量、消费频率及个体差异。例如，一项针对我国某地区居民的研究显示，通过食用受黄曲霉素污染的玉米制品，成人平均每日摄入量约为0.2-2.0ng/kg bw/day，儿童则更高，达到了0.4-3.6ng/kg bw/day，超过WHO设定的暂定安全摄入量（1ng/kg bw/day），提示存在潜在健康风险。

以2010年我国某地发生的玉米赤霉病为例，由于当年春季雨水过多，导致玉米种植区普遍发生赤霉病，玉米中脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）污染严重。通过对当地居民的膳食调查发现，玉米及其制品是该地区主要食物来源，占日常能量摄入的40%以上。暴露评估结果显示，居民平均每天通过玉米摄入的DON剂量达到了5μg/kg bw，远高于欧盟建议的临时耐受摄入量（TDI）1μg/kg bw/day，长期暴露可能导致消化系统不适、免疫功能下降等问题。这一案例凸显了真菌毒素暴露评估在识别特定地区食品安全风险、指导紧急干预措施制定中的关键作用。

4.2 真菌毒素毒性评价

毒性评价是评估真菌毒素对生物体有害作用程度的过程，包括急性和慢性毒性、亚慢性毒性等。真菌毒素的毒性作用机制多样，主要通过干扰细胞代谢、诱导氧化应激、抑制蛋白质合成等方式对机体造成伤害。黄曲霉素B1（AFB1）是最具代表性的剧毒真菌毒素之一，其急性毒性表现为肝脏损伤，LD50（半数致死剂量）在动物实验中约为0.5-5mg/kg bw，显示出极强的毒性。此外，DON（脱氧雪腐镰刀菌烯醇）虽急性毒性较低，但能引起动物拒食、生长迟缓和免疫抑制，其LD50在大鼠中约为15-20mg/kg bw。

4.3 真菌毒素致癌性评价

致癌性评价关注真菌毒素对生物体致癌潜能的评估。黄曲霉素B1是首个被世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）列为1类人类致癌物的真菌毒素，它通过在体内转化为活性代谢产物，与DNA形成加合物，导致基因突变，进而诱发肝癌。流行病学研究表明，长期摄入AFB1污染的食物与肝细胞癌高发紧密相关，如在非洲和亚洲部分地区，由于玉米和花生中AFB1污染普遍，肝癌发病率显著高于全球平均水平。

4.4 真菌毒素生殖毒性评价

生殖毒性评价考察真菌毒素对生殖系统及后代发育的影响。一些真菌毒素如赭曲霉毒素A（OTA）和T-2毒素被证实具有生殖毒性。OTA可穿过胎盘屏障，影响胚胎发育，导致出生缺陷。动物实验显示，高剂量OTA可引起母鼠生育力下降、胚胎吸收增加及仔鼠出生体重减轻。T-2毒素则对雄性生殖系统产生负面影响，减少精子数量和活力，影响生育能力。此外，OTA和T-2毒素均表现出一定的胚胎毒性，影响胚胎或胎儿的正常发育，这强调了孕期女性避免摄入受真菌毒素污染食品的重要性。

结语

随着食品安全越来越受到重视，真菌毒素检测技术正朝着高灵敏度、高通量、自动化和现场即时检测的方向快速发展。多技术融合成为趋势，如LC-MS/MS与免疫亲和层析技术的结合，既保留了质谱法的高特异性和定量能力，又借力免疫法的高效富集，提高了检测速度与便捷性。而风险评估业朝着更完善的方向发展，尤其是人工智能与大数据的融入，其通过学习海量检测数据，优化检测模型，提高预测准确性，未来有望实现对真菌毒素污染的早期预警与智能防控。