《Foods》:Stability and Transfer of Fusarium Mycotoxins During Oat Processing: A Review
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镰刀菌毒素是燕麦中常见的天然污染物,对食品安全和加工构成重大挑战。本综述以批判性视角评估了主要镰刀菌毒素(包括脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、T-2和HT-2毒素、玉米赤霉烯酮(ZEN)、伏马菌素(FUMs)、新兴毒素及部分选定的修饰形态)在燕麦加工过程和衍生制
镰刀菌毒素是燕麦中常见的天然污染物,对食品安全和加工构成重大挑战。本综述以批判性视角评估了主要镰刀菌毒素(包括脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、T-2和HT-2毒素、玉米赤霉烯酮(ZEN)、伏马菌素(FUMs)、新兴毒素及部分选定的修饰形态)在燕麦加工过程和衍生制品中的行为。证据一致表明,最有效的消减发生在早期物理加工环节。清理、分选,尤其是脱壳,可大幅降低毒素水平,部分真菌毒素和加工条件下报告的去毒率超过80–90%,主要通过去除外层谷粒组织和真菌毒素优先富集的缺陷籽粒实现,但这导致毒素在副产物(如谷壳和麸皮)中浓缩。后续操作(包括碾磨、压片和分馏)主要使真菌毒素在产品流中重新分布而非消除。常规热加工(如蒸煮、烘烤、烘焙和粥类制备)通常因这些化合物具有高热稳定性而仅产生有限降低;而燕麦粉挤压在特定条件下可实现高度降低。然而,真菌毒素可持续存在并转移至最终产品,表明仅靠加工不能确保完全脱毒。通过整合技术、化学和监管视角,本综述提出了一个价值链框架,以支持风险评估、工业决策和燕麦领域的未来研究方向。
1. 引言:燕麦(Avena sativa L.)富含β-葡聚糖等功能成分,但易受镰刀菌(Fusarium)侵染并积累多种真菌毒素。本综述从价值链视角整合现有证据,评估主要镰刀菌毒素在燕麦加工中的稳定性、再分布、转化与转移。
1.1. 镰刀菌毒素:镰刀菌是燕麦主要病原菌之一,不同产区的毒素谱差异显著,DON、NIV、T-2/HT-2、ZEN、FUMs及新兴毒素均有检出。
1.1.1. 单端孢霉烯族毒素:A型单端孢霉烯族化合物:T-2毒素(T-2)和HT-2毒素(HT-2)是燕麦中最常检出的毒素,与之相关的还有新茄腐镰刀菌烯醇(NEO)和蛇形菌素(DAS)及其葡萄糖苷修饰形式。欧洲食品安全局(EFSA)对T-2与HT-2及其修饰形式设定了0.02 μg/kg体重/天的组每日耐受摄入量(TDI)。B型单端孢霉烯族化合物:脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)和雪腐镰刀菌烯醇(NIV)相关,DON的修饰形式包括DON-3-葡萄糖苷(DON-3G)、3-乙酰基-DON(3-ADON)和15-乙酰基-DON(15-ADON)。EFSA对DON、3-ADON、15-ADON和DON-3G的组TDI为1 μg/kg体重/天。
1.1.2. 玉米赤霉烯酮(ZEN):ZEN具有雌激素活性,主要与禾谷镰刀菌(F. graminearum)相关,其代谢物α-玉米赤霉烯醇(α-ZEL)雌激素效力更高。
1.1.3. 伏马菌素(FUMs):FUMs主要在玉米中检出,燕麦中偶有污染,以伏马菌素B1(FB1)最受关注,但尚无燕麦专属限量。
1.1.4. 新兴镰刀菌毒素:包括白僵菌素(BEA)、恩镰孢菌素(ENNs)、镰菌酸等,毒理学资料有限,且其在加工中的行为鲜有研究。
2. 燕麦及燕麦制品加工:燕麦加工包括接收、清理、脱壳、烘烤(kilning)、蒸煮、压片、制粉及二次加工(挤压、烘焙、粥类制备、饮料生产等),各步骤对毒素影响不同。
3. 镰刀菌毒素在燕麦加工过程中的行为:
3.1. 燕麦接收、清理与分选:清理和分选可去除杂质、小粒和缺陷粒,从而降低毒素负荷。近红外高光谱成像(NIR-HSI)可辅助快速筛查。去除小粒可使T-2/HT-2降低32–56%,DON降低24%;组合清理、色选和脱壳对高污染批次可降低80–95%。
3.2. 储藏:高水分和高湿条件下镰刀菌仍可继续产毒,如燕麦储藏于25°C、0.97水活度(a
w)时,F. langsethiae可产生大量T-2/HT-2。合理干燥和低温可抑制霉菌活动;商业储藏中DON未呈现一致变化趋势。
3.3. 脱壳与擦离(scouring):脱壳是最有效的消减步骤,对DON、T-2/HT-2、NIV等的去除率通常超过80–90%,因毒素主要富集于谷壳和外部组织。擦离可进一步降低DON约32%、T-2/HT-2约42%。但谷壳、麸皮等副产物中毒素富集,进入饲料链的风险需关注。
3.4. 蒸煮与烘烤:实验室规模蒸汽处理(100°C)和烘烤(102°C,45 min)使DON及其葡萄糖苷平均降低约20–27%;高压蒸煮对T-2/HT-2仅降低约17–18%,效果有限。
3.5. 切粒与压片:切粒和压片对毒素的额外消减很小,主要作用来自上游清理、脱壳和蒸煮。现代工艺中若结合挤压和高温焙烤,可进一步提高T-2/HT-2的降解。
3.6. 燕麦粉加工:
3.6.1. 碾磨与毒素再分布:碾磨不降解毒素,但使T-2/HT-2等富集于麸皮和筛选物中,精制粉中含量较低。研磨粒度也会影响毒素在样品中的分布及检测结果。
3.6.2. 挤压蒸煮:挤压可显著降低燕麦粉中T-2/HT-2,加标样品最高降低60%和47%,天然污染样品降低35%和22%;另有报道天然污染谷物中T-2/HT-2可降低73–100%。降解产物大多未知,可能形成基质结合态。
3.6.3. 焙烤与酶处理:婴儿食品生产中常用的焙烤(105–120°C,40 min)和α-淀粉酶/葡萄糖淀粉酶水解对DON、ZEN、15-ADON、T-2/HT-2无显著影响。
3.6.4. 冷等离子体创新脱毒:低压介质阻挡放电等离子体(氮气)可降低燕麦粉中T-2和HT-2约43%和39%,具有非热脱毒潜力,但仍处于试验阶段。
3.7. 燕麦烘焙产品:含20%燕麦粉的面包在220°C烘焙40 min后,T-2/HT-2平均仅降低约23%。燕麦饼干中T-2最高降低45%,HT-2最高降低20%,受水分含量、烘焙时间和糖的种类影响。脆麦片加工中T-2/HT-2仅降低8–19%。燕麦饼干中ZEN比DON-3G稳定,DON-3G比DON稳定,且可能释放或生成新的转化产物。
3.8. 燕麦粥制备:煮粥对T-2/HT-2浓度的影响不显著,平均变化从降低40%到增加46%,不能视为可靠消减