食品变质中的真菌因素

摘要

食品变质可以定义为微生物的过度增殖，由于其他自然原因(物理或化学变化)导致的食品腐烂或不希望的分解。有各种生物和非生物有机体可以导致食物变质。大多数食品变质的主要原因是微生物这种活的原因。真菌是对微生物恶化有重要影响的生物。本研究提供了全球范围内导致食品变质的真菌和这些真菌产生的真菌毒素的广泛信息。

关键字

真菌;微生物;食品恶化;营养价值;氧化脂质

简介

食品变质可以定义为微生物的过度增殖，由于其他自然原因(物理或化学变化)导致的食品腐烂或不希望的分解。换句话说，由于微生物、酶、昆虫和其他生物，以及氧气和光等环境因素的影响，食物结构在不同的持续时间和过程中变得不可消耗，这取决于加工或未加工食品的类型和储存环境。食物变质不仅会改变营养价值，还会改变味道、颜色和外观。简而言之，食物变质是一种改变食物感官特性的代谢过程，从而使食物变得不受欢迎或不适合人类食用[1-3.］．

食用某些变质食品可能不会对个人造成健康问题，因为其中不存在病原体或毒素。然而，在质地、气味、味道或外观上发生变化的食物可能会导致严重的健康问题。疾病控制和预防中心(CDC)估计，每年约有4800万例食源性疾病发生，这些疾病每年导致约12.8万例病例和3000例死亡[4］．

粮食损失，从农场到餐桌，结果是显著的环境还有经济影响。美国农业部经济研究处估计，1995年，由于食品变质，美国的零售商、食品服务利益相关者和消费者遭受了超过960亿英镑的损失。新鲜产品和液态奶约占这些损失的20%，其次是谷物产品(15.2%)、卡路里甜味剂(12.4%)、加工水果和蔬菜(8.6%)、肉类、家禽和鱼类(8.5%)以及脂肪和油(7.1%)[5］．

一种食物的保质期是指食物在贮存期间食物保持稳定并保持其所需的品质。有几种变质是不可避免的，有多种因素会导致食物变质:

酚类化合物通过内源酶氧化，特别是在植物产物中(褐变)

啮齿动物进食食物

例如，在肉或鱼中观察到的寄生虫使食物变得不受欢迎

微生物(细菌和真菌-酵母，霉菌)

浅色色素要么导致脂肪和蛋白质的降解(甜味剂和香料)，要么刺激色素的产生(土豆发芽)。

温度会影响食物组织，过热和冷冻会破坏乳剂

空气，尤其是氧气，会产生氧化性脂质、强烈的气味和味道

水分过低会导致严重开裂、碎裂或结晶，而水分过多则会导致潮湿、粘稠或结块[6］．

本研究提供了被认为是微生物恶化因素的真菌的信息。

真菌和真菌毒素

由于真菌在分解过程中的作用，它们对生态系统非常重要。真菌在世界上几乎每一种气候和每一个栖息地都有世界性的分布，根据存在的区域使用大量不同的基质。除了在制药工业和其他工业中有显著的好处外，真菌还会导致严重的健康问题和食品变质。真菌可在食物加工的各个阶段造成损害，例如收获、储存、包装和运输收获后产品及其他食物[7］．在收获后的过程中，真菌病原体被认为是新鲜水果和蔬菜腐烂的主要原因[8］．超过100种真菌引起了大部分的收获后疾病这些疾病能够破坏10%到30%的产品[7］．发展中国家和热带地区的粮食损失率可能高达50% [9］．

葡萄孢菌已知会造成经济损失的水果和蔬菜，如树莓、草莓、葡萄、猕猴桃、梨、桃子、李子、樱桃、胡萝卜、生菜、豌豆和豆类。此外，真菌病原体如b . allii(类似洋葱和大蒜的植物)，斜纹青霉(柑橘类水果，绿腐)，p . expansum(苹果和梨，蓝腐)，p . glabrum(洋葱)已经p . funiculosum(洋葱)在食物储存过程中造成损失[10］．真菌的种类如镰刀菌素、地丝菌属而且曲霉属真菌是真菌病原体引致水果及蔬菜腐烂而造成经济损失[7］．

真菌在其结构中产生几种次级代谢产物。其中一种次生代谢产物是真菌毒素。分类群曲霉属真菌,青霉菌、Alternaria和镰刀菌素子囊菌属是产生真菌毒素的最重要的类群。目前已鉴定出400种真菌毒素。曲霉属真菌毒素有64种，曲霉属真菌毒素有97种青霉菌［11，12］．

黄曲霉毒素是二呋喃香豆素的衍生物，通过聚酮途径产生的大多数黄曲霉和A.寄生菌株。特别是,答:flavus是农业中常见的污染物。尽管如此,A. bombycis, A. ochraceorseus, A. nomius而且答:pseudotamari是产生黄曲霉毒素的物种，它们不那么普遍。采用真菌学的观点，观察到不同菌株对每种黄曲霉毒素的产毒能力有很大的定性和定量差异。例如，大约一半的答:flavus菌株能够产生黄曲霉毒素，但这些菌株能够产生超过106 μg/kg的黄曲霉毒素[13］．在自然界中，黄曲霉毒素有14种或更多类型。特别是其中四种黄曲霉毒素，B1, B2, G1和G2，由于它们存在于人和动物的营养介质中，被认为是高度危险的。它们与人类的大部分互动是通过食用受污染的坚果、谷物和谷物产品发生的。此外，黄曲霉毒素M1 (AFM1)是黄曲霉毒素B1 (AFB1)代谢的产物。黄曲霉毒素含量高的牛奶中也有。因此，个人，特别是居住在使用最低质量谷物作为动物饲料的地区的人，可能会接触到黄曲霉毒素，特别是通过牛奶和奶制品，包括母乳。这些食品在收获前和收获后都可能受到污染。虽然收获前的污染通常仅限于玉米、棉花、花生和树皮等产品，但收获后的污染也可以在其他各种产品中观察到，如咖啡、大米和香料。与典型的最佳现场条件相比，一般污染(炎热和潮湿的存储环境)在不适当的存储条件下可能导致更高的污染水平[14］．

赭曲霉毒素A (OTA)是一种食源性真菌毒素，自然存在于世界上各种各样的农产品中，如谷物、干果、葡萄酒和咖啡。赭曲霉毒素A是由几种不同的蘑菇产生的，比如A.赭曲霉，A. carbonarius, A. niger而且p . verrucosum［15］．OTA是一种化学稳定的化合物。鉴于这一特点，普通的食品加工措施在减少其在食品和饮料中的存在方面明显失败。此外，OTA对人类和动物来说是一种严重的致癌物[15］．

棒曲霉素是一种毒素，它是由属于青霉菌，曲霉菌，拟青霉而且Byssochlamys属，通常出现在苹果及苹果制品、梨、杏、桃、葡萄、水果中，较少出现在不同的食物中，如奶酪和肉类[16］．自2003年以来，欧洲指令1425/3003限制了果汁和衍生产品中棒曲霉素的最高含量为50 μg/L，固体苹果产品为25 μg/L，为婴幼儿准备的果汁和食品中该含量限制为10 μg/L。目前，美国食品和药物管理局(FDA)将棒曲霉素的含量限制在50 μg/L。棒曲霉素对巯基有很强的亲和力。据报道，棒曲霉素具有急性毒性、亚急性毒性、基因毒性、致癌、胚胎毒性和免疫毒性作用[17］．

玉米烯酮(玉蜀黍属)霉菌毒素是由好几种霉菌毒素产生的吗镰刀菌素，主要是赤霉病，F. roseum而且f . graminearum．人们公认世界主义镰刀菌素该菌可感染小麦、大麦、水稻、玉米等作物收获前后。由于这些特性，它们在世界范围内的食品和动物饲料中引起污染。研究表明，世界各地的谷物和其他食物中普遍存在高水平的ZEA污染。人类ZEA的最大摄入量为婴儿食品中的20 μg/kg，以玉米为基础的零食和早餐谷物中的50 μg/kg，未加工玉米和几种玉米制品中的200 μg/kg。有案例报告表明，在世界各地，女性儿童由于长期接触ZEA而提早进入青春期[18］．

Fumonisins真菌毒素，是由各种自然产生的吗镰刀菌素物种。B1, B2和B3(也被认为是FB1, FB2和FB3)是在食物中发现的主要伏马菌素形式。2011年至2016年期间，许多国家报告了伏马菌素暴露情况。据报道，在欧洲国家，每日平均暴露于FB1和总伏马菌素的量一般低于250 ng/kg体重(bw)，然而，危地马拉、津巴布韦和中国暴露于FB1的风险较高。据报道，生活在中国农村的成年人每天接触的最大剂量为7700纳克/公斤体重。马拉维报告的总伏马菌素平均暴露量最高，为每天3000至15.000纳克/公斤体重。据报道伏马菌素可导致各种动物的肝损伤，如猪、马、牛、兔子和灵长类动物。尽管这是完全确定的，但人们认为接触伏马菌素会导致各种严重的健康问题，如人类的癌症和出生缺陷[19，20.］．

单端孢霉烯是霉菌毒素物种，是由属镰刀菌，裂孢菌，镰刀菌，水沙菌，皮孢菌，木霉而且Trichothecium，并每年对谷物及谷物产品造成重大经济损失[21］．人类通过食用小麦、黑麦、大麦、燕麦和其他谷物而接触到毛霉烯。根据非洲和中东地区的营养习惯，每日摄入量平均在0.77-2.4微克/千克体重之间。在美国，每日平均摄取量估计为每公斤体重0.49微克[22］．目前关于三霉烯对人体毒性的研究资料不足。30年代，前苏联首次宣布了一种由毛霉烯引起的人类疾病，称为有毒阿留氏病(ATA)。这种疾病分为四个阶段。第一阶段的特征是持续3至9天的严重胃肠道症状，随后胃肠道症状得到改善，第二阶段的特征是持续数周的贫血、血小板减少和白细胞减少，第三期以胃肠道坏死病变及感染性、出血性并发症为特征，第四期报道出现反复坏死病变及血液学异常[22-24］．

Moniliformin(MON)是一种真菌毒素，尤其在小谷物中致病，由大约40种不同的镰刀菌产生，如增殖镰刀菌，谷地镰刀菌，燕麦镰刀菌而且f . tricinctum［25，26］．虽然关于MON的毒性没有足够的数据，但已报道了其血液毒性和心脏毒性作用[27］．

食品防护方法

食品的变质是不可避免的。但是，可以通过减少制备、储存和分配过程中的变质因素来延长保质期，以延长变质时间。不同的食物保存过程，如加热、冷却、辐照、抗菌和抗真菌化合物，可以减少变质食物中毒的风险。冷藏运输已成为许多食品运输到更偏远地区的重要方法。利用醋酸、乳酸酸、苯甲酸等弱有机酸，可以防止许多真菌和细菌的生长。然而，由于这些添加剂和类似添加剂的过量使用和不良副作用，含有添加剂的食品并不为许多消费者所青睐。因此，可以使用许多不同的方法来防止真菌的侵袭。特别是，冷施法通过使酶系统失活来防止在食品中或在食品中发现的真菌剂的生长。因此，它增加了产品的保质期。时至今日，人们仍在开发许多不同的方法来保存食物。

结论

真菌是世界上影响食品变质的重要因素之一。本研究的重点是真菌导致食物变质的物质。本研究提供了关于这些真菌制剂产生的真菌毒素及其影响和宿主的信息。

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