本期原作者:胡文鋒 | 改寫:趙力超 | 美編:陳敏樺 趙力超
胡文鋒教授是國內少數幾位多年從事滅活乳酸菌對人和動物保健機制研究的專家,並成功將滅活乳酸菌微生態製劑作為畜禽飼料添加劑,旨在減少或替代抗生素促生長劑的應用,從而減少藥物殘留及抗藥性,提高食品安全性能;目前的研究重點是利用滅活乳酸菌作為功能食品成分,以及提高食品安全性。已發表 10 多篇SCI和EI收錄論文;申請近 50 多項專利,目前授權專利近 40 項。參與創建多家企業,分別從事綠色飼料添加劑生產、黑水虻養殖與廢棄物資源化、人用滅活乳酸菌的開發與推廣等。
1.黃麴黴毒素到底有多普遍?多厲害?
黴菌毒素(包括所有已知的毒素,黃麴黴毒素是其中之一)汙染了全球25%的穀物與糧食,其中黃麴黴毒素的毒性最強,被國際癌症研究機構歸類為I類致癌物質。如果玉米、高粱、大米、花生、堅果、無花果、生薑、大豆、蔬菜、香草和香料、牧草、秸稈等被黃麴黴、寄生麴黴和紅綬麴黴三種黴菌汙染,且條件適宜,就會產生對肝臟致癌的黃麴黴毒素。
黃麴黴毒素分為四種或五種,分別為B1(最致癌)、B2、G1 和G2。如果飼料,如秸稈、牧草、玉米和豆粕被毒素汙染,再被奶牛採食,再繼續就可能殘留在牛奶以及牛奶製品中。這種殘留在牛奶中的黃麴黴毒素稱為M(這就是第五種)。
食品感染黴菌並被黴菌毒素汙染,主要包括四大途徑。穀物、牧草與糧食可能在收割或收穫前就被汙染;收穫的食品原料有可能在倉庫貯藏、運輸過程受潮後感染;已加工成食品半成品或成品有可能在其倉貯與貨架期被汙染;還有可能消費者購買食品後,在家存放不當引起的汙染。
所以,黃麴黴毒素是一種毒性非常強,危害非常大,感染可能性也非常高的黴菌毒素。食品科學家們一直在想辦法去除他。
2.去除食品中黃麴黴毒素的方法?
掌握了毒素產生的過程,人們可以通過改進農業生產過程和儲存條件,有針對性的防止黴菌感染,並防止毒素產生,從而消除食品原料和食品中的黴菌毒素。
已經感染黃麴黴毒素的食品,可以採用物理、化學方法去其中的毒素。然而,大多數物理、化學法會引起食品性質的不必要改變,如安全性、感官質量、營養質量下降等,尤其是化學法。物理方法中,吸附劑使用相當廣泛,例如:矽酸鹽(蒙脫石)、粘土和活性炭。它們可以將黴菌毒素從食物中「吸」出來,但是必須在毒素淨化後從食品中去除,所以成本會上升。
可喜的是近幾年來研究人員開發了利用乳酸菌去除食品中的黴菌毒素的方法,如嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、雙歧乳桿菌等。因為選用的乳酸菌菌株都是可食用的益生菌,不必從食品原料和食品中去除,使用更加方便、簡單。
是否還有更先進的技術呢?
那就是
滅活乳酸菌製劑。
3.用滅活乳酸菌脫除黃麴黴毒素靠譜麼?
什麼是滅活乳酸菌?所謂的滅活乳酸菌是指經過高溫處理,乳酸菌細胞不再具有生長與繁殖能力,但仍然保持細胞的形態。由滅活乳酸菌細胞製成的產品,稱之為滅活乳酸菌微生態製劑。這是近幾年才被國內外研發人員、消費者認識和接受的微生態製劑新劑型。華南農業大學胡文鋒教授所帶領的團隊自1998年就開始了滅活乳酸菌的系列研究,並獲得了一些知識積累。
滅活乳酸菌細胞仍然可以與黃麴黴毒素接合,且比活菌的結合能力更強。由於滅活菌不再具有生長和繁殖能力,也就不存在代謝活性,所以不能分解毒素,只能依靠細胞表面的吸附作用去除黴菌毒素,而且吸附的非常緊密。吸附了毒素的滅活乳酸菌細胞對動物腸道上皮細胞的粘附能力下降,從而可快速排出體外。
許多研究比較了活菌和熱滅活菌的作用,均發現熱或酸滅活處理的乳細菌顯示出更高的結合黃麴黴毒素的能力。Pierides等(2000)的研究表明,熱滅活的細菌細胞可以比活細胞更好地結合牛奶中的黃麴黴毒素M1,與黃麴黴毒素B1結合能力也更強。Lee(2005)的研究顯示,從韓國泡菜分離的熱和酸滅活處理的植物乳桿菌KTCC3099去除了49.8%的黃麴黴毒素B1。
人的腸道內環境最適合乳酸菌對黴菌毒素的吸附。4-37 的溫度變化,以及 2.5-8.5的pH範圍對結合都沒有影響(Haskard,2001)。此溫度範圍,以及pH範圍剛好是人和動物腸道的生理值範圍,因此腸道內環境不但不會影響乳酸菌滅活細胞對毒素的吸附,而且還是最佳的溫度範圍(EI-Nezami,1998)。
以上國內外的研究結果顯示,滅活乳酸菌吸附和去除食品中的黃麴黴毒素是靠譜的!!
更多證據可以看胡老師的原文。(原文就在下面)
日常生活中如何利用乳酸菌減除毒素的毒害作用?
綜上所述,黴菌毒素汙染我們的食品比率高,是不是有點防不勝防的感覺?!最近關於普洱茶是否含有黃麴黴的爭論鬧得沸沸揚揚,甚至可能對簿公堂。作為普通的消費者,胡老師的態度是不妨給自己加一道安全保障。
在日常生活中給自己加一道防線,防止黴菌毒素侵害是可以做到的,而且幾乎不需要額外的生活費用。根據上文介紹的原理,只要每天食用含有乳酸菌或滅活乳酸菌的食品就可以減除毒素。建議如下:
每天喝發酵酸奶,包括低溫酸奶和常溫酸奶;飲用含乳酸菌的飲料;食用含高細胞濃度的滅活乳酸菌固體飲料(市場有售);在牛奶、豆奶中加入一定量的高細胞濃度滅活乳酸菌固體飲料;泡菜中也含有豐富的乳酸菌,適量食用泡菜。
結論
黴菌毒素(黃麴黴毒素是毒素之一)對穀物和糧食汙染的比例達25%。滅活乳酸菌細胞對黃麴黴毒素的吸附能力強,可以作為食品及日常生活的脫毒劑。常食用含乳酸菌的食品有促於防止黴菌毒素的毒害作用。
參考文獻(略)
圖源網絡,不妥刪.
(以下為胡文鋒教授的原文)
滅活乳酸菌對食品中黃麴黴毒素的去除作用
胡文鋒
(2017年9月14日於廣州華南農大)
華南農業大學食品學院
1. 食品中的黃麴黴毒素
黴菌毒素(包含所有已知的黴菌毒素)汙染了全球25%的穀物與糧食,其中黃麴黴毒素的毒性最強 (Wild and Turner, 2002; CAT, 2003)。黃麴黴(Aspergillus flavus)、寄生麴黴(Aspergillus parasiticus)和紅綬麴黴(Aspergillus nomius)三種黴菌汙染玉米、高粱、大米、花生、堅果、無花果、生薑、大豆、蔬菜、香草和香料、牧草、秸稈,且條件適宜,就可能產生對肝臟致癌的黃麴黴毒素。這是一種次生代謝產物(Ellis et al., 1991; FDA, 2012)。
黴菌感染食品原料或食品並產生毒素的途徑可以分為:田間汙染,即穀物、牧草與糧食還在收割或收穫前就被汙染;儲運汙染,即收穫的食品原料在倉庫貯藏、運輸過程受潮後黴菌感染產生毒素;成品貯藏與貨架期汙染,即已加工成食品半成品或成品,在其倉貯與貨架期被汙染;消費過程汙染,即消費者購買食品後,在家存放不當引起的汙染。
黃麴黴毒素分為四種或五種,分別為B1(AFB1最致癌)、黃麴黴毒素B2 (AFB2)、黃麴黴毒素G1 (AFG1)和黃麴黴毒素G2 (AFG2)。如果作為動物飼料的原料,如秸稈、牧草、玉米和豆粕被毒素汙染,且沒有去除,很可能會被養殖動物採食後殘留在給人類消費的食品中,如牛奶以及牛奶製品中,牛奶中殘留的毒素稱之為黃麴黴毒素M(AFM, 這是第五種)。
黃麴黴毒素在兔子體內的最大半致死劑量(LD50)為0.3mg / kg BW,老鼠為18mg / kg BW (Moss, 1998;IARC, 2002; FDA, 2012) 。2012年,黃麴黴毒素被國際癌症研究機構歸類為I類致癌物質(i.e., carcinogenic to humans; IARC, 2014) 。其對人類和養殖動物健康的具體損害就不再描述。
2. 食品中黃麴黴毒素的去除方法
目前已開發並採用多種物理、化學方法去除食品原料或食品中的黃麴黴毒素B1。但是大多數物理、化學法會引起食品性質的不必要改變,如安全性和感官質量下降,風味變化等。因此,化學方法的適用性和實用性均較差。為了防止食品中的黃麴黴毒素B1汙染,人們通過改進農業生產過程和儲存條件(Wu et al., 2009; Gonalves et al., 2015) ,以限制毒素的產生為目的,從而消除食品原料和食品中的黴菌毒素的毒害作用 (Faucet-Marquis et al., 2014) 。
化學和物理方法的缺陷明顯,如效率低下、成本高,並導致食品風味改變,營養物質的損失等 (El-Nezami et al., 1998a) 。作為物理方法的黴菌毒素吸附劑已被廣泛使用,矽酸鹽(蒙脫石)、粘土和活性炭被廣泛認可。它們的功效取決於吸附劑的化學結構:即總電荷和電荷分布,孔徑大小和可接近的表面積(Kabak et al., 2006; Di Natale et al., 2009) 。此外,這些非食用材料必須在毒素淨化後從食品中去除,從而導致成本進一步上升。
採用益生菌,如嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、雙歧乳桿菌等乳酸菌吸附去除黃麴黴毒素,是一項更好的技術。因為選用的乳酸菌菌株都是可食用的益生菌,不必從食品原料和食品中去除,使用更加方便、簡單。
近年來滅活乳酸菌製劑越來越被人們關注和接受,大有替代活菌製劑的潛力。人們對滅活乳酸菌去除食品中的黴菌毒素的能力也做了大量的研究,並獲得了良好的效果。本研究團隊已就滅活乳酸菌及微生態製劑進行了將近20年的研發,小有收穫。
因此,本文將對已發表的,有關乳酸菌,特別是滅活菌去除黃麴黴毒素的文獻進行歸納、整理與分析,並分析微生物作為食品品中黃麴黴毒素淨化添加劑的適用性和實用性,以及作用機制。
3. 滅活乳酸菌對黃麴黴的吸附脫毒作用及機制
什麼是滅活乳酸菌?所謂的滅活乳酸菌是指經過高溫處理,乳酸菌細胞不再具有生長與繁殖能力,但仍然保持細胞的形態。由滅活乳酸菌細胞製成的產品,稱之為滅活乳酸菌微生態製劑。這是近幾年才被國內外研發人員、消費者認識和接受的微生態製劑新劑型。本人所帶領的團隊自1998年就開始了滅活乳酸菌的系列研究,並獲得了一些知識積累。
滅活乳酸菌細胞仍然可以與黃麴黴毒素接合,且比活菌的結合能力更強。由於滅活菌不再具有生長和繁殖能力,也就不存在代謝活性,所以不能分解毒素,只能依靠細胞表面的吸附作用去除黴菌毒素,且解吸率低。
為研究乳酸菌去除黴菌毒素的機制,許多研究比較了活菌和熱滅活菌的作用。乳酸菌的細胞壁由(1)肽聚糖基質組成,其形成容納其它組分如磷壁酸和脂磷壁酸的細胞壁的主要結構組分,(2)蛋白質S層,和(3)中性多糖。這些組分具有各種功能,包括粘附和大分子結合。大量的實驗結果表明肽聚糖和多糖參與毒素結合。
Pierides等(2000)的研究表明,熱滅活的細菌細胞可以比活細胞更好地結合牛奶中的AFM1,與AFM1相比,與AFB1結合能力更強。這種結合能力的差異可能是由於AFB1衍生的AFM1具有額外的羥基和較低的疏水性,因此不像AFB1那樣被有效地除去(Turbic, 2002)。Lee(2005)的研究顯示,從韓國泡菜分離的熱和酸滅活處理的植物乳桿菌KTCC3099去除了49.8%的黃麴黴毒素B1。
乳酸菌細胞與黃麴黴毒素結合被認為是毒素和細胞壁肽聚糖之間的細胞外弱的非共價鍵(Haskard,2001),與肽聚糖緊密相關的成分(Lahtinen, 2004)和碳水化合物。細菌細胞壁中的化合物對結合形成具有顯著的影響,活細菌細胞的生長代謝可能會降低與毒素的結合能力,因為研究結果顯示滅活的菌株比活菌能更好地結合毒素。
熱或酸滅活處理的乳細菌滅活細胞顯示出更高的結合AFB1的能力,即使在五次水洗後也能保持與毒素結合的能力(71%)。多糖與肽聚糖是吸附毒素的兩個主要成分,滅活過程能導致細胞壁上蛋白質變性,或者引起多糖、肽聚糖或蛋白質之間發生美拉德反應;滅活處理過程會破壞細胞壁的完整性,因為肽聚糖的交聯被打破,從而導致孔徑增加。因此毒素除了與細胞壁結合外,甚至還可以與細胞壁內的原生質膜結合,從而導致對毒素吸附能力的增加。吸附了毒素的滅活乳酸菌細胞對動物腸道上皮細胞的粘附能力下降,從而可快速排出體外。
Kankaanpaa等(2000)發現,吸附了AFB1的鼠李糖乳桿菌GG對腸道模型細胞Caco-2的粘附能力指數下降,從30%下降到5%,差異顯著。Gratz等(2004)研究了兩株鼠李糖乳桿菌吸附黴菌毒素後對腸道黏膜蛋白粘附能力的影響。結果與Kankaanpaa等人的相吻合,即大大影響其對腸黏膜蛋白的粘附能力。但是,這兩者在細胞表面的吸附位點是不同的。這兩篇文章的發現說明,一旦滅活乳酸菌細胞吸附了AFB1,對腸上皮的粘附能力下降,從而減少在動物腸道的停留,儘快與毒素-細胞結合物一起隨糞便排出體外,起到更好的保護作用。
人的腸道內環境最適合乳酸菌對黴菌毒素的吸附。4-37 的溫度變化,以及 2.5-8.5的pH範圍對結合都沒有影響(Haskard,2001)。此溫度範圍,以及pH範圍剛好是人和動物腸道的生理值範圍,因此腸道內環境不但不會影響乳酸菌滅活細胞對毒素的吸附,而且還是最佳的溫度範圍(EI-Nezami,1998)。
滅活乳酸菌細胞與毒素的吸附穩定,不易解吸。 Shahin等研究了乳酸菌菌株與黃麴黴毒素的結合。從酸奶、生奶和奶酪中分離出來的27株乳酸菌中,有5株被檢測出具有與黃麴黴毒素結合的能力。最有效的菌株被進一步研究並鑑定為乳酸乳球菌。熱滅活細胞(煮沸和高壓滅菌)結合AFB1的能力明顯優於活細胞,分別為86%、80%和55%。而活細胞釋放大約一半的結合黃麴黴毒素,因此熱滅活細胞更好地保留毒素複合物。
對已結合黃麴黴毒素的AFB1的滅活的鼠李糖乳桿菌細胞進行高溫120 °C以及超聲波處理,並衝洗5次,發現幾乎沒有毒素釋放出來。說明儘管高溫導致蛋白質變性,但並不能使毒素解吸。
AFB1與食用油中的毒素結合的研究結果顯示,熱滅活細胞結合食用油中添加的所有毒素。用緩衝液、甲醇和氯仿洗滌活的,煮沸和高壓滅菌的細胞,釋放出一些結合的黃麴黴毒素。用甲醇和氯仿洗滌釋放的黃麴黴毒素相對較少(Shahin, 2007)。
4. 日常生活中如何利用乳酸菌減除毒素的毒害作用
綜上所述,黴菌毒素汙染我們的食品比率高,是不是有點防不勝防的感覺?!最近關於普洱茶是否含有黃麴黴的爭論鬧得沸沸揚揚,甚至可能對簿公堂。作為普通的消費者,我們難以判斷他們之間誰是誰非,但我個人的態度是「寧可信其有」,並給自己加一道安全保障。
在日常生活中給自己加一道防線,防止黴菌毒素侵害是可以做到的,而且幾乎不需要額外的生活費用。根據上文介紹的原理,只要每天食用含有乳酸菌或滅活乳酸菌的食品就可以減除毒素。建議如下:
ü 每天喝發酵酸奶,包括低溫酸奶和常溫酸奶;
ü 飲用含乳酸菌的飲料;(超市有售)
ü 食用含高細胞濃度的滅活乳酸菌固體飲料製劑;(有售)
ü 在牛奶、豆奶中加入一定量的高細胞濃度滅活乳酸菌固體飲料;
ü 泡菜中也含有豐富的乳酸菌,適量食用泡菜。
5. 結論
黴菌毒素(黃麴黴毒素是其中之一)對穀物和糧食汙染的比例達25%。滅活乳酸菌細胞對黃麴黴毒素的吸附能力強,可以作為食品及日常生活的脫毒劑。常食用含乳酸菌的食品有促於防止黴菌毒素的毒害作用。
6. 參考文獻(略)