展
青霉素(patulin,PAT、棒
曲霉属毒素、珊瑚青霉毒素 )是一种相当稳定的化合物,为无色结晶,是部分曲霉、青霉产生的
代谢产物,具有强烈的毒性。其化学名称为4-
羟基4H-[3.2C]
吡喃2(6H)-,
分子式为C7H6O4,分子量为154,溶于水和
乙醇。在碱性溶液中不稳定并可丧失其生物活性,在酸性溶液中较稳定,耐热。它
常在霉烂
苹果和苹果汁中发现。
研究发现能产生展青露素的真菌有曲霉、青霉、丝衣霉共3属16种,主要有扩展青霉、展青霉、棒形青霉、土壤青霉、
新西兰青霉、石状青霉、
粒状青霉、梅林青霉、
圆弧青霉、产黄青霉、娄地青霉、
棒曲霉、巨大曲霉、
土曲霉和雪白丝衣霉等。扩展
青霉和展青霉生长和产毒的温度范围为0~40℃,最佳温度为20~25℃,最适产毒的pH范围是3~6.5。
展青霉素对动物的
细胞有很强的毒性作用,并有潜在的致癌性和致突
变性的一类真菌毒素,会引起人和动物的
胃肠神经官能症和各种不同器官的水肿和出血。主要存在于水果及其制品、面粉及饲料中,
苹果和山楂最易受污染。
来源
展青霉素是一种有害的毒素,它是由青霉属(展青霉、
圆弧青霉、扩展青霉、棒型青霉)、
曲霉属 (
土曲霉、巨大曲霉)等这些
霉菌产生的。展青霉素
化学性质稳定, 耐高温, 因此也易于在加工和储存过程中存活。它与
链格孢毒素、
赭曲霉毒素、
黄曲霉毒素被认定为世界果品中最为重要的毒素类别。展青霉素具有急性毒性、基因毒性、致畸性以及存在诱发癌症的可能性,对人体产生危害。
研究表明,展青霉素在霉烂的杏、李、桃、梨、香蕉、菠萝、
梅果、蜜瓜、番茄、
车厘子、辣椒、
葡萄、柿子等食品中均有发现,但其主要存在于霉烂
苹果及其制品中,霉菌经
气孔或表面伤口侵入苹果表皮并在适合条件下繁殖,进一步侵染到周围的健康果肉组织。若采用被
霉菌侵染的果实作为加工原料,展青霉素就被带入产品(比如
果汁饮料),造成毒素污染并长期稳定存在。苹果果实
腐烂病斑处,展青霉素最大含量可达1000μg/kg;苹果汁中含量达0.5 -1150μg/kg;整果平均含量可达21-746μg/kg;采用腐烂苹果作为原料制成的产品中可达0.79-140μg/kg。
理化性质
展
青霉素为无色结晶,
熔点为110℃,溶于水、
乙醇、
丙酮、
乙酸乙酯和
三氯甲烷,微溶于
乙醚和苯,不溶于
石油醚。该毒素在氯仿、苯、
二氯甲烷等
溶剂中能较长时间保持稳定,在水中和
甲醇中逐渐分解,在碱性溶液中不稳定易破坏,而在酸性环境中稳定性增强,耐热。
毒性
展青霉素对动物的
细胞有很强的毒性作用,并有潜在的致癌性和致突
变性的一类真菌毒素,
毒理学试验表明,展青霉素具有影响生育、致畸和免疫等毒理作用,同时也是一种
神经毒素。展青霉素对人体的危害很大,导致神经呼吸和泌尿等系统的损害,使人神经麻痹、
肺水肿、肾功能衰竭,并有致癌性。
检测方法
展青霉素是小分子量的
极性化合物,有较强的紫外
吸收光谱,适于用配有
紫外检测器(UV)或
二极管阵列检测仪(DAD)的液相色谱仪检测,但存在5-
羟甲基糠醛和酚类物质干扰的问题。目前国内外关于展青霉素检测方法的研究取得了一定进展,主要采用的有LC-UV、LC-DAD、LC-MS/MS、GC、GC-MS、GC-MS/MS等
气相色谱法、液相色谱法或气相色谱-质谱联用法、液相色谱-质谱联用法,检测限一般在ppb级,最低可至0.09ppb。除前述方法外,展青霉素检测还可采用
胶束动电
毛细管色谱法,检测限可低至不足1ppb。需要注意的是,在检测苹果浊汁展青霉素含量时,相比于浊汁的液相部分,浊汁的固体部分富含
蛋白质,展青霉素极有可能与蛋白质相互作用而结合在一起,使高达20%的展青霉素未被检测到,从而导致毒性水平的低估。
污染预防
展青霉素作为一种广泛存在的、对人和动物健康有害的真菌毒素,是水果及其制品、谷物等食品中的天然污染物,变质的
苹果及其制品中的污染尤为严重,且一旦污染则难以祛除。因此,对展青霉素污染的高效预防显得十分迫切和重要。
化学防治与脱毒法
使用化学
杀菌剂是控制农产品采后真菌污染的重要策略。使用化学杀菌剂是控制农产品采后真菌污染的重要策略。过度使用杀菌剂会导致抗杀菌剂菌株的出现,导致一些杀菌剂失去效力,宜用敏感杀菌剂代替。用抑霉唑或咯菌替代
噻菌灵有望更好地控制扩展青霉引起的
青霉病。有些杀菌剂甚至还会促进真菌的发展和展青霉素的产生,应避免使用。此外,真菌的不同
种群对同一种杀菌剂的敏感性可能存在差异,为保证防控效果,往往需要多种杀菌剂或其活性成分的混合使用。臭氧杀菌力强,且不产生二次污染,早已被世界上许多国家的学者所认同,并且对真菌毒素也有一定的氧化降解和解毒作用。
臭氧处理法对苹
果汁饮料中展
苄青霉素的降解效果及对果汁品质影响的相关研究表明,臭氧处理对各浓度的展青霉素都有降解作用。其中臭氧对浓度为50ug/L的展青霉素处理15min后降解效果最佳,在该条件下,臭氧对苹果汁的品质没有明显的影响。因此,臭氧处理有望成为高效、安全、低廉的展青霉素降解方法。
生物防治和脱毒法
作为
化学防治的替代方法或补充,生物防治可减少甚至避免使用
杀菌剂,其中使用微生物
拮抗剂控制水果采后病害是最有前途的杀菌剂替代方案。水果表面存在细菌、酵母菌等微生物群落,对扩展青霉有显著的拮抗性。有的生防剂效果可与杀菌剂、气调贮藏结合杀菌剂相媲美。研究表明,清酒假丝酵母、西弗假丝酵母、浅白隐球酵母、罗伦隐球酵母、
植物乳杆菌、乳酸菌、
核果梅奇酵母、成团泛菌、卡利比克毕赤酵母、
荧光假单胞菌、水拉恩氏菌、胶红酵母等拮抗菌对
苹果上的扩展青霉都有显著防效。许多拮抗菌还将展青露素降解、转化为毒性更低的物质,
屎肠球菌能与展青霉素结合而将其从
水溶液中清除。此外,失活微生物因
吸附效果好、使用更安全等优点,也得到了一定的应用。利用固定化失活酵母、磁性固定化失活酵母和失活酵母粉处理苹果汁后,展青霉素的去除率最高可达70.4%,且对苹果汁感官品质和基本
物理化学指标无显著影响,其中磁性固定化失活酵母处理后苹果汁的色值显著下降,透光率升高。需要说明的是,
生物防治剂与低风险
杀菌剂结合使用效果更好,如生防酵母结合
啶酰菌胺和
嘧菌环胺、
十字花科黑斑病菌结合菌环胺等。
物理防治与脱毒法
物理防治与脱毒法主要包括
吸附法、辐照法、
微波法和
超声波法等技术。
硅胶、
没药树及其他的多孔物质等具有良好的吸附作用,被广泛应用于降低液态环境中的毒素含量。利用键合了
丙基硫醇功能团的SBA-15硅胶吸附液态环境中的展青霉素,室温下可以有效减少pH值为7.0的液态环境中的展青霉素含量;在酸性环境下,硅胶可以吸附60℃苹果汁中的展青霉素,有很好的脱除效果。
紫外线辐照也可以减少或消除展青霉素。苹果汁或
苹果酒经253.765nm的单色紫外线照射后,展青霉素的含量也有明显下降。
微波处理法对展青霉素的去除率随微波功率和处理时间的增加而升高,在较优处理条件(中火处理90s)下,100~1000pg/L的展青霉素可以得到100%去除,其中热效应对展青霉素的破坏作用占微波总功效的88%。
超声波降解苹果汁中展
苄青霉素的最佳工艺参数为超声波功率420W、处理时间90min、超声波频率28kHz、处理温度30℃,在该条件下苹果汁中展青霉素降解率为69.43%,且对苹果汁的关键质量参数影响不大。
安全事宜
水果发生霉变腐烂,各种真菌在水果中繁殖产生毒素,会渗进未腐烂部分。烂水果中,含有
痢疾杆菌、
肠道沙门氏菌等多种有害杆菌,以及包含真菌和展青霉菌的毒素,极易出现头晕、头痛、恶心、呕吐、腹胀等症状,严重的还会影响肝肾功能,发生休克
昏迷,危及生命。抵抗力低的患者以及老人小孩一定要慎用。
一旦不小心误食了发霉腐烂的
苹果或制品,产生疑似中毒症状,不要盲目采取措施,应及时就医,遵循医嘱进行治疗。
切勿使用受损或发霉的苹果制造
果汁饮料。在压挤苹果前,应切开苹果作横截面检查,检视苹果内部是否受损或发霉;在适当的环境下贮存苹果及苹果汁,避免滋生微生物和产生展青霉素;鉴于展青霉素是由若干不同
霉菌所产生的耐热毒素,应注意充分加热处理。
切勿食用受损或发霉的苹果,或用作制造果汁;鲜苹果汁宜尽早喝掉。按照制造商在标签所提供的指示条件贮存预先包装的苹果汁。
法规限制
世界卫生组织(WHO)规定,苹果汁中展
苄青霉素的最高限量标准为50μg/kg。中国GB 2761—2017《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》规定
苹果、山楂制品中展青霉素的限量标准为50 μg/kg。
欧盟规定
果汁饮料中展青霉素的最高含量为50 μg/kg, 固体苹果产品以及苹果制品中展青霉素的含量不得超过25 μg/kg, 此外婴幼儿食品中的展青霉素的含量不得超过10 μg/kg。
美国食品药品监督管理局规定苹果汁中展青霉素的含量不得超过 50μg/kg。
相关事件
1984 年, 北京一农场发生展青霉素引起的奶牛霉麦芽根中毒事件。
2016年8月17日,
北仑区检验检疫局在一批从
加拿大进口的苹果汁中检出展青霉素超标,这是宁波口岸首次从进口苹果汁中检出展青霉素超标。据了解,该批苹果汁共4500升,货值约2万人民币。北仑检验检疫局查验人员严格
取样,按照国家标准进行微生物、
物理化学等项目检测《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》(GB2761-2011)要求以
苹果、山楂为原料制成的
果蔬汁类展青霉素含量不得超过50μg/kg,结果从样品中检出展青霉素超标。依据相关法规及标准,该局判定该批苹果汁不合格,做出退运处理决定,有效预防了食品安全事件发生。
2017年8月,中国香港食品安全中心曾发布一批受展青霉素污染的瓶装
果汁饮料饮品的食物警报,指出样本中的展青霉素含量超标。