名家专栏 | 日常生活中,灭活乳酸菌可减除食品中黄曲霉毒素

话食科普 2018-12-05 10:37:26

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挑选有趣的“”品问题

以专业、靠谱、通俗的答案

”给大家听 


本期原作者:胡文锋 | 改写:赵力超 | 美编:陈敏桦  赵力超


胡文锋教授是国内少数几位多年从事灭活乳酸菌对人和动物保健机制研究的专家,并成功将灭活乳酸菌微生态制剂作为畜禽饲料添加剂,旨在减少或替代抗生素促生长剂的应用,从而减少药物残留及抗药性,提高食品安全性能;目前的研究重点是利用灭活乳酸菌作为功能食品成份,以及提高食品安全性。已发表 10 多篇SCI和EI收录论文;申请近 50 多项专利,目前授权专利近 40 项。参与创建多家企业,分别从事绿色饲料添加剂生产、黑水虻养殖与废弃物资源化、人用灭活乳酸菌的开发与推广等。


 黄曲霉毒素到底有多普遍?多厉害?

 霉菌毒素(包括所有已知的毒素,黄曲霉毒素是其中之一)污染了全球25%的谷物与粮食,其中黄曲霉毒素的毒性最强,被国际癌症研究机构归类为I类致癌物质。如果玉米、高粱、大米、花生、坚果、无花果、生姜、大豆、蔬菜、香草和香料、牧草、秸秆等被黄曲霉、寄生曲霉和红绶曲霉三种霉菌污染,且条件适宜,就会产生对肝脏致癌的黄曲霉毒素。



黄曲霉毒素分为四种或五种,分别为B1(最致癌)、B2、G1 和G2。如果饲料,如秸秆、牧草、玉米和豆粕被毒素污染,再被奶牛采食,再继续就可能残留在牛奶以及牛奶制品中。这种残留在牛奶中的黄曲霉毒素称为M(这就是第五种)。


食品感染霉菌并被霉菌毒素污染,主要包括四大途径。谷物、牧草与粮食可能在收割或收获前就被污染;收获的食品原料有可能在仓库贮藏、运输过程受潮后感染;已加工成食品半成品或成品有可能在其仓贮与货架期被污染;还有可能消费者购买食品后,在家存放不当引起的污染。


所以,黄曲霉毒素是一种毒性非常强,危害非常大,感染可能性也非常高的霉菌毒素。食品科学家们一直在想办法去除他。

 

去除食品中黄曲霉毒素的方法?

掌握了毒素产生的过程,人们可以通过改进农业生产过程和储存条件,有针对性的防止霉菌感染,并防止毒素产生,从而消除食品原料和食品中的霉菌毒素。


已经感染黄曲霉毒素的食品,可以采用物理、化学方法去其中的毒素。然而,大多数物理、化学法会引起食品性质的不必要改变,如安全性、感官质量、营养质量下降等,尤其是化学法。物理方法中,吸附剂使用相当广泛,例如:硅酸盐(蒙脱石)、粘土和活性炭。它们可以将霉菌毒素从食物中“吸”出来,但是必需在毒素净化后从食品中去除,所以成本会上升。


可喜的是近几年来研究人员开发了利用乳酸菌去除食品中的霉菌毒素的方法,如嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、双歧乳杆菌等。因为选用的乳酸菌菌株都是可食用的益生菌,不必从食品原料和食品中去除,使用更加方便、简单。


是否还有更先进的技术呢?

那就是

灭活乳酸菌制剂

 

用灭活乳酸菌脱除黄曲霉毒素靠谱么?

什么是灭活乳酸菌?所谓的灭活乳酸菌是指经过高温处理,乳酸菌细胞不再具有生长与繁殖能力,但仍然保持细胞的形态。由灭活乳酸菌细胞制成的产品,称之为灭活乳酸菌微生态制剂。这是近几年才被国内外研发人员、消费者认识和接受的微生态制剂新剂型。华南农业大学胡文锋教授所带领的团队自1998年就开始了灭活乳酸菌的系列研究,并获得了一些知识积累。



灭活乳酸菌细胞仍然可以与黄曲霉毒素接合,且比活菌的结合能力更强。由于灭活菌不再具有生长和繁殖能力,也就不存在代谢活性,所以不能分解毒素,只能依靠细胞表面的吸附作用去除霉菌毒素,而且吸附的非常紧密。吸附了毒素的灭活乳酸菌细胞对动物肠道上皮细胞的粘附能力下降,从而可快速排出体外。


许多研究比较了活菌和热灭活菌的作用,均发现热或酸灭活处理的乳细菌显示出更高的结合黄曲霉毒素的能力。Pierides等(2000)的研究表明,热灭活的细菌细胞可以比活细胞更好地结合牛奶中的黄曲霉毒素M1,与黄曲霉毒素B1结合能力也更强。Lee(2005)的研究显示,从韩国泡菜分离的热和酸灭活处理的植物乳杆菌KTCC3099去除了49.8%的黄曲霉毒素B1。


人的肠道内环境最适合乳酸菌对霉菌毒素的吸附。4-37 的温度变化,以及 2.5-8.5的pH范围对结合都没有影响(Haskard,2001)。此温度范围,以及pH范围刚好是人和动物肠道的生理值范围,因此肠道内环境不但不会影响乳酸菌灭活细胞对毒素的吸附,而且还是最佳的温度范围(EI-Nezami,1998)。


以上国内外的研究结果显示,灭活乳酸菌吸附和去除食品中的黄曲霉毒素是靠谱的!!


更多证据可以看胡老师的原文。(原文就在下面)

 

日常生活中如何利用乳酸菌减除毒素的毒害作用?

综上所述,霉菌毒素污染我们的食品比率高,是不是有点防不胜防的感觉?!最近关于普洱茶是否含有黄曲霉的争论闹得沸沸扬扬,甚至可能对簿公堂。作为普通的消费者,胡老师的态度是不妨给自己加一道安全保障。


在日常生活中给自己加一道防线,防止霉菌毒素侵害是可以做到的,而且几乎不需要额外的生活费用。根据上文介绍的原理,只要每天食用含有乳酸菌或灭活乳酸菌的食品就可以减除毒素。建议如下:


每天喝发酵酸奶,包括低温酸奶和常温酸奶;

饮用含乳酸菌的饮料;

食用含高细胞浓度的灭活乳酸菌固体饮料(市场有售);

在牛奶、豆奶中加入一定量的高细胞浓度灭活乳酸菌固体饮料;

泡菜中也含有丰富的乳酸菌,适量食用泡菜。

 

结论

霉菌毒素(黄曲霉毒素是毒素之一)对谷物和粮食污染的比例达25%。灭活乳酸菌细胞对黄曲霉毒素的吸附能力强,可以做为食品及日常生活的脱毒剂。常食用含乳酸菌的食品有促于防止霉菌毒素的毒害作用。

 

参考文献(略)

图源网络,不妥删.


(以下为胡文锋教授的原文)



灭活乳酸菌对

食品中黄曲霉毒素的去除作用

 胡文锋

(2017年9月14日于广州华南农大)

华南农业大学食品学院

广州五山,510642

wfhu@scau.edu.cn


1. 食品中的黄曲霉毒素

霉菌毒素(包含所有已知的霉菌毒素)污染了全球25%的谷物与粮食,其中黄曲霉毒素的毒性最强 (Wild and Turner, 2002; CAT, 2003)。黄曲霉(Aspergillus flavus)、寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)和红绶曲霉(Aspergillus nomius)三种霉菌污染玉米、高粱、大米、花生、坚果、无花果、生姜、大豆、蔬菜、香草和香料、牧草、秸秆,且条件适宜,就可能产生对肝脏致癌的黄曲霉毒素。这是一种次生代谢产物(Ellis et al., 1991; FDA, 2012)。


霉菌感染食品原料或食品并产生毒素的途径可以分为:田间污染,即谷物、牧草与粮食还在收割或收获前就被污染;储运污染,即收获的食品原料在仓库贮藏、运输过程受潮后霉菌感染产生毒素;成品贮藏与货架期污染,即已加工成食品半成品或成品,在其仓贮与货架期被污染;消费过程污染,即消费者购买食品后,在家存放不当引起的污染。

黄曲霉毒素分为四种或五种,分别为B1(AFB1最致癌)、黄曲霉毒素B2 (AFB2)、黄曲霉毒素G1 (AFG1)和黄曲霉毒素G2 (AFG2)。如果作为动物饲料的原料,如秸秆、牧草、玉米和豆粕被毒素污染,且没有去除,很可能会被养殖动物采食后残留在给人类消费的食品中,如牛奶以及牛奶制品中,牛奶中残留的毒素称之为黄曲霉毒素M(AFM, 这是第五种)。


黄曲霉毒素在兔子体内的最大半致死剂量(LD50)为0.3mg / kg BW,老鼠为18mg / kg BW (Moss, 1998;IARC, 2002; FDA, 2012) 。2012年,黄曲霉毒素被国际癌症研究机构归类为I类致癌物质(i.e., carcinogenic to humans; IARC, 2014) 。其对人类和养殖动物健康的具体损害就不再描述。

 

2. 食品中黄曲霉毒素的去除方法

目前已开发并采用多种物理、化学方法去除食品原料或食品中的黄曲霉毒素B1。但是大多数物理、化学法会引起食品性质的不必要改变,如安全性和感官质量下降,风味变化等。因此,化学方法的适用性和实用性均较差。为了防止食品中的黄曲霉毒素B1污染,人们通过改进农业生产过程和储存条件(Wu et al., 2009; Gonçalves et al., 2015) ,以限制毒素的产生为目的,从而消除食品原料和食品中的霉菌毒素的毒害作用 (Faucet-Marquis et al., 2014) 。


化学和物理方法的缺陷明显,如效率低下、成本高,并导致食品风味改变,营养物质的损失等 (El-Nezami et al., 1998a) 。作为物理方法的霉菌毒素吸附剂已被广泛使用,硅酸盐(蒙脱石)、粘土和活性炭被广泛认可。它们的功效取决于吸附剂的化学结构:即总电荷和电荷分布,孔径大小和可接近的表面积(Kabak et al., 2006; Di Natale et al., 2009) 。此外,这些非食用材料必需在毒素净化后从食品中去除,从而导致成本进一步上升。


采用益生菌,如嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、双歧乳杆菌等乳酸菌吸附去除黄曲霉毒素,是一项更好的技术。因为选用的乳酸菌菌株都是可食用的益生菌,不必从食品原料和食品中去除,使用更加方便、简单。


近年来灭活乳酸菌制剂越来越被人们关注和接受,大有替代活菌制剂的潜力。人们对灭活乳酸菌去除食品中的霉菌毒素的能力也做了大量的研究,并获得了良好的效果。本研究团队已就灭活乳酸菌及微生态制剂进行了将近20年的研发,小有收获。


因此,本文将对已发表的,有关乳酸菌,特别是灭活菌去除黄曲霉毒素的文献进行归纳、整理与分析,并分析微生物作为食品品中黄曲霉毒素净化添加剂的适用性和实用性,以及作用机制。

 

3. 灭活乳酸菌对黄曲霉的吸附脱毒作用及机制

什么是灭活乳酸菌?所谓的灭活乳酸菌是指经过高温处理,乳酸菌细胞不再具有生长与繁殖能力,但仍然保持细胞的形态。由灭活乳酸菌细胞制成的产品,称之为灭活乳酸菌微生态制剂。这是近几年才被国内外研发人员、消费者认识和接受的微生态制剂新剂型。本人所带领的团队自1998年就开始了灭活乳酸菌的系列研究,并获得了一些知识积累。


灭活乳酸菌细胞仍然可以与黄曲霉毒素接合,且比活菌的结合能力更强。由于灭活菌不再具有生长和繁殖能力,也就不存在代谢活性,所以不能分解毒素,只能依靠细胞表面的吸附作用去除霉菌毒素,且解吸率低。


为研究乳酸菌去除霉菌毒素的机制,许多研究比较了活菌和热灭活菌的作用。乳酸菌的细胞壁由(1)肽聚糖基质组成,其形成容纳其它组分如磷壁酸和脂磷壁酸的细胞壁的主要结构组分,(2)蛋白质S层,和(3)中性多糖。这些组分具有各种功能,包括粘附和大分子结合。大量的实验结果表明肽聚糖和多糖参与毒素结合。


Pierides等(2000)的研究表明,热灭活的细菌细胞可以比活细胞更好地结合牛奶中的AFM1,与AFM1相比,与AFB1结合能力更强。这种结合能力的差异可能是由于AFB1衍生的AFM1具有额外的羟基和较低的疏水性,因此不像AFB1那样被有效地除去(Turbic, 2002)。Lee(2005)的研究显示,从韩国泡菜分离的热和酸灭活处理的植物乳杆菌KTCC3099去除了49.8%的黄曲霉毒素B1。


乳酸菌细胞与黄曲霉毒素结合被认为是毒素和细胞壁肽聚糖之间的细胞外弱的非共价键(Haskard,2001),与肽聚糖紧密相关的成分(Lahtinen, 2004)和碳水化合物。细菌细胞壁中的化合物对结合形成具有显着的影响,活细菌细胞的生长代谢可能会降低与毒素的结合能力,因为研究结果显示灭活的菌株比活菌能更好地结合毒素。


热或酸灭活处理的乳细菌灭活细胞显示出更高的结合AFB1的能力,即使在五次水洗后也能保持与毒素结合的能力(71%)。多糖与肽聚糖是吸附毒素的两个主要成分,灭活过程能导致细胞壁上蛋白质变性,或者引起多糖、肽聚糖或蛋白质之间发生美拉德反应;灭活处理过程会破坏细胞壁的完整性,因为肽聚糖的交联被打破,从而导致孔径增加。因此毒素除了与细胞壁结合外,甚至还可以与细胞壁内的原生质膜结合,从而导致对毒素吸附能力的增加。吸附了毒素的灭活乳酸菌细胞对动物肠道上皮细胞的粘附能力下降,从而可快速排出体外。


Kankaanpaa等(2000)发现,吸附了AFB1的鼠李糖乳杆菌GG对肠道模型细胞Caco-2的粘附能力指数下降,从30%下降到5%,差异显著。Gratz等(2004)研究了两株鼠李糖乳杆菌吸附霉菌毒素后对肠道粘膜蛋白粘附能力的影响。结果与Kankaanpaa等人的相吻合,即大大影响其对肠粘膜蛋白的粘附能力。但是,这两者在细胞表面的吸附位点是不同的。这两篇文章的发现说明,一旦灭活乳酸菌细胞吸附了AFB1,对肠上皮的粘附能力下降,从而减少在动物肠道的停留,尽快与毒素-细胞结合物一起随粪便排出体外,起到更好的保护作用。


人的肠道内环境最适合乳酸菌对霉菌毒素的吸附。4-37 的温度变化,以及 2.5-8.5的pH范围对结合都没有影响(Haskard,2001)。此温度范围,以及pH范围刚好是人和动物肠道的生理值范围,因此肠道内环境不但不会影响乳酸菌灭活细胞对毒素的吸附,而且还是最佳的温度范围(EI-Nezami,1998)。


灭活乳酸菌细胞与毒素的吸附稳定,不易解吸。 Shahin等研究了乳酸菌菌株与黄曲霉毒素的结合。从酸奶、生奶和奶酪中分离出来的27株乳酸菌中,有5株被检测出具有与黄曲霉毒素结合的能力。最有效的菌株被进一步研究并鉴定为乳酸乳球菌。热灭活细胞(煮沸和高压灭菌)结合AFB1的能力明显优于活细胞,分别为86%、80%和55%。而活细胞释放大约一半的结合黄曲霉毒素,因此热灭活细胞更好地保留毒素复合物。


对已结合黄曲霉毒素的AFB1的灭活的鼠李糖乳杆菌细胞进行高温120 °C以及超声波处理,并冲洗5次,发现几乎没有毒素释放出来。说明尽管高温导致蛋白质变性,但并不能使毒素解吸。


AFB1与食用油中的毒素结合的研究结果显示,热灭活细胞结合食用油中添加的所有毒素。用缓冲液、甲醇和氯仿洗涤活的,煮沸和高压灭菌的细胞,释放出一些结合的黄曲霉毒素。用甲醇和氯仿洗涤释放的黄曲霉毒素相对较少(Shahin, 2007)。

 

4. 日常生活中如何利用乳酸菌减除毒素的毒害作用

综上所述,霉菌毒素污染我们的食品比率高,是不是有点防不胜防的感觉?!最近关于普洱茶是否含有黄曲霉的争论闹得沸沸扬扬,甚至可能对簿公堂。作为普通的消费者,我们难以判断他们之间谁是谁非,但我个人的态度是“宁可信其有”,并给自己加一道安全保障。


在日常生活中给自己加一道防线,防止霉菌毒素侵害是可以做到的,而且几乎不需要额外的生活费用。根据上文介绍的原理,只要每天食用含有乳酸菌或灭活乳酸菌的食品就可以减除毒素。建议如下:


ü 每天喝发酵酸奶,包括低温酸奶和常温酸奶;

ü 饮用含乳酸菌的饮料;(超市有售)

ü 食用含高细胞浓度的灭活乳酸菌固体饮料制剂;(有售)

ü 在牛奶、豆奶中加入一定量的高细胞浓度灭活乳酸菌固体饮料;

ü 泡菜中也含有丰富的乳酸菌,适量食用泡菜。

 

5. 结论

霉菌毒素(黄曲霉毒素是其中之一)对谷物和粮食污染的比例达25%。灭活乳酸菌细胞对黄曲霉毒素的吸附能力强,可以做为食品及日常生活的脱毒剂。常食用含乳酸菌的食品有促于防止霉菌毒素的毒害作用。

 

6. 参考文献(略)