臭氧发生器对食品中真菌毒素的降解效果及影响因素

摘要：该文对臭氧气体对谷物、果蔬、干果、调味品等多种食品中真菌毒素的降解研究进展以及影响臭氧降解效果的主要因素进行综述，阐述了臭氧对不同食品中多种真菌毒素的降解规律及其机理。臭氧对不同食品中不同类型的真菌毒素降解效果均不同，其降解机理是通过臭氧的强氧化性来破坏真菌毒素中的双键结构，产生多种中间产物，导致最终降解产物毒性降低，并且臭氧在降解食品中真菌毒素的同时，还能抑制微生物的生长并改善食品的品质。此外，该文综述了影响臭氧降解真菌毒素的主要因素，例如样品与臭氧的接触面积、水分含量、臭氧处理浓度和处理时间及其他环境因素，以期为臭氧在真菌毒素降解中的应用提供理论参考。

1臭氧发生器对食品中真菌毒素的降解研究进展臭氧具有极强的氧化性、高效杀菌性，它能破坏真菌毒素结构中的双键，用来灭活产毒真菌和降解真菌毒素，且使用后可自行分解为氧气，无污染残留，因此，臭氧是降解食品中真菌毒素的一种有效的化学手段[５]。目前，臭氧作为新的非热杀菌技术得到了越来越广泛的应用，现代臭氧发生器产生的臭氧浓度高能耗低，不产生金属粉尘，这些优点使得臭氧在降解毒素的应用中日趋广泛，世界卫生组织、粮食与农业组织、美国食品和药物管理局认为臭氧在食品工业中是一种安全有效的化学物质[６]。

1.1臭氧发生器降解谷物中的真菌毒素

1.1.1臭氧降解小麦中的真菌毒素小麦中的ＤOＮ是由镰刀菌产生的次级代谢产物，是小麦中检出率最高、危害最严重的真菌毒素之一。ＤOＮ可以与核糖体结合，抑制蛋白质、ＲＮA和ＤＮA的合成，并诱导细胞凋亡，当人和动物摄入ＤOＮ时，会产生呕吐、腹泻、厌食、恶心、神经紊乱等中毒反应[7]。臭氧气体可使小麦中的镰刀菌失活，同时降低小麦中ＤOＮ的含量[8]。当用臭氧处理ＤOＮ污染的高中低３个浓度的天然小麦时，在处理质量浓度为６０ｍｇ/Ｌ、处理时间为９０ｍｉｎ的情况下，ＤOＮ的降解率均能达到５０％左右，且臭氧对ＤOＮ污染程度较低的小麦降解效果较好[９]。处理质量浓度为8ｍｇ/Ｌ的气态臭氧，可在1５ｓ内显著降解2μｇ/ｍＬＤOＮ水溶液，其降解率达到９５.６8％[1０]；当ＤOＮ标准溶液暴露于1４.５０ｍｇ/Ｌ的臭氧2０ｍｉｎ后，未在标液中检测到ＤOＮ[11]。由此可知，臭氧不仅可以降解ＤOＮ标准液，也可以降解小麦中的ＤOＮ，但臭氧对ＤOＮ标品的降解效果要显著高于小麦，说明小麦组分对臭氧降解ＤOＮ有一定影响。臭氧对ＤOＮ的降解效果主要体现在：在降解过程中ＤOＮ的毒性降低，这是因为ＤOＮ结构中的双键被臭氧破坏，因此ＤOＮ的活性会受到影响，故其产物的毒性相对较弱[12]。

经臭氧处理后的面粉中的蛋白质、淀粉、氨基酸含量、脂肪酸值、羰基和羧基含量保持不变，具有较低的延展性，但具有较高的韧性和白度[1３]；使用臭氧处理过的小麦粉制成的面包产品更耐咀嚼，且弹性和硬度变大，使得面包具有更大的比容和更白的面包屑[1４]；臭氧还可以用于延长冷冻面条的货架期，抑制贮藏过程中微生物的生长[1５]；在馒头制作过程中，臭氧会降低小麦的α⁃淀粉酶活性，从而使面筋含量、弹性和硬度增加，使得馒头具有较好的色泽、结构和风味[1６]。由此可见，臭氧不仅能降低小麦粉中的真菌毒素的含量，而且能够改善面制品的品质。

1.1.2臭氧发生器降解玉米中的真菌毒素

玉米是我国重要的食品和饲料原料，在收获、加工和贮藏过程中，可能会受到真菌毒素的污染，其中较为常见的污染物为OTA和AFB1。OTA会造成动物肾脏和肝脏的损害，有致畸和致癌的作用。AFB1具有强烈的“三致能力”，且对人和动物肝脏有严重的损害作用，可致急性肝炎、肝癌甚至死亡[17]。臭氧处理能有效降解8０μｇ/ＬOTA标准品，并且臭氧处理浓度越大所需的处理时间越短，臭氧也能有效降解污染玉米中的OTA，采用６０ｍｇ/Ｌ臭氧处理1０ｈ后，能将玉米中的OTA（8０μｇ/ｋｇ）降低到国家粮食卫生标准规定（５μｇ/ｋｇ）以下[18]。气态臭氧和臭氧水均可降解玉米中AFB1，在臭氧和臭氧水纯体系中，臭氧和臭氧水纯体系对AFB1的主要作用机制是AFB1与臭氧发生加成反应，在此过程中检测到1０种降解产物，这些产物含量较低，且分子质量相近，通过对其结构⁃效应分析可知，AFB1的最终降解产物毒性显著降低。臭氧降解AFB1的机理是臭氧通过基于Ｃｒｉｅｇｅｅ机理的亲电攻击，穿过AFB1二呋喃环的Ｃ8���Ｃ９双键，产生许多中间产物，与AFB1相比，大多数臭氧分解产物的毒性都有所降低[1９]。一般情况下，低剂量的臭氧足以将AF降解至国家限定标准范围以下，且农产品的营养价值和感官

品质无明显损失。

1.1.３臭氧发生器降解稻谷中的真菌毒素稻谷是我国南方主要的食物来源和储备粮品种，而在南方夏收时高温、高湿的气候下，使得高水分稻谷往往因不能及时干燥处理而发生霉变，并产生以AF为主的真菌毒素[2０]。有研究表明，经质量浓度为９５ｍｇ/Ｌ的臭氧处理2５ｍｉｎ时，稻谷中的AFB1的降解率随着其初始含量的增加，呈现先上升后下降的趋势，可将AFB1初始含量为６8.４2μｇ/ｋｇ的稻谷降解到国家限量标准（1０μｇ/ｋｇ），降解率最高可达88.1％[21]。臭氧对稻谷中AFB1的降解效果受到臭氧浓度、处理时间以及稻谷处理量等因素的影响，在一定范围内，AFB1的降解率与臭氧处理浓度和处理时间成正比，与稻谷量的大小成反比，原因可能是稻谷量增大下降[22]。臭氧的穿透性减弱，导致毒素降解效果臭氧处理还可以使稻谷水分含量下降，特别是高温时下降幅度更大，微生物由于缺乏水分，生长繁殖受到抑制[2３]。总而言之，臭氧处理可以有效降解稻谷中AFB1的含量，并且能够明显降低稻谷中微生物的含量以及细菌和霉菌总数，进而提高稻谷的食用安全及品质

1.2臭氧发生器降解果蔬中的真菌毒素果蔬的含水量高，营养丰富，所以在贮藏和加工

过程中极易遭受病原真菌的侵染而腐烂变质，同时这些真菌在果蔬的腐烂部位及其周围健康组织中也积累了大量真菌毒素。目前从新鲜果蔬及其产品中检测到的真菌毒素种类主要有AF、ＤOＮ、OTA、FＵＭ、展青霉素（ｐATｕｌｉｎ，ＰAT）、链格孢霉素（AｌTｅｎｕｅｎｅ，AＬT）等[2４]，其中ＰAT是引起梨、苹果发生霉心病的主要病原菌。臭氧能够降低苹果汁中ＰAT的含量，其原因是臭氧攻击了ＰAT中的羟基，使得ＰAT降解为2个分子物质被破坏，因此通入臭氧气体可以作为工业上消除ＰAT的有效手段[2５]。臭氧还可以通过抑制柑橘和柠檬这2种水果中的青霉病菌分生孢子的萌发率，进而抑制这2种水果中OTA的生成[2６]。臭氧水可以抑制青菜、生菜、黄瓜、番茄这几种蔬菜中真菌毒素的合成，并且臭氧水具有增强番茄的抗氧化活性和降解果蔬农残等作用[27]。

综上可知，臭氧发生器不但可以利用强氧化作用破坏果蔬中真菌毒素的结构，起到降解毒素的效果，而且能够对果蔬中的微生物产生抑制作用，在一定程度上抑制孢子萌发和菌丝生长，进一步抑制了真菌毒素的产生和积累价值[28]，从而确保果蔬的微生物安全和营养

1.３臭氧发生器降解干果中的真菌毒素

真菌毒素的发生不仅存在于谷物和果蔬这两大食品中，在其他食品中也很常见，干果、调味品也是容易被真菌毒素污染的高危食品。有人对榛子和开心果中AF的降解进行了研究，结果表明，臭氧处理可以有效降解榛子和开心果中的AF，与其他AF相比，

AFB1对臭氧更敏感，开心果在臭氧质量浓度为９.０ｍｇ/Ｌ的条件下处理7ｈ后，可使AFB1和总AF的含量分别降低2３％和2４％[2９]。臭氧还可以显著降解花生中AFB1的含量，且随着处理时间的增加，降解效果越好，在臭氧质量浓度为５０ｍｇ/Ｌ、流速为５Ｌ/ｍｉｎ的条件下处理４０ｈ时，最高降解率可达到９０.1％，经臭氧处理后，AFB1的分子结构遭到破坏，

毒性降低[３０]。

1.４臭氧发生器降解调味品中的真菌毒素

在调味品方面，有研究用臭氧处理含水率为12.６％、AFB1含量为2０μｇ/ｋｇ的红辣椒，以此来研究臭氧对红辣椒中AF的降解效果。实验结果表明，经质量浓度为６６ｍｇ/Ｌ的臭氧处理６０ｍｉｎ后，红辣椒中的AFB1含量显著降低，且降解率超过8０％，并且总体上没有发现明显的颜色和质量变化[３1]。臭氧还能对青花椒起到保鲜和杀菌作用[３2]，对食用糖起到脱色作用[３３]；臭氧在食品工业中的潜在应用包括对食品包装材料和食品接触面的净化，以及减少不良代谢物的存在，如异味或污染物[３４]。由此可见，臭氧已经广泛应用于食品安全和生产加工等领域。

３结论

臭氧发生器作为一种强氧化剂，可降低食品中真菌毒素的含量，无论是在谷物还是在水果蔬菜中，它都对食品中真菌毒素的降解起着重要的作用。臭氧对不同食品中不同类型的真菌毒素降解效果均不同，且降解率随着臭氧与样品的接触面积、样品水分含量以及臭氧处理浓度和处理时间的增大而升高。所以在处理过程中应尽量保证样品与臭氧充分接触，可采用适当搅拌的方法来防止粉状样品的结块；在选择臭氧的处理条件时，可适当提高臭氧的处理浓度和时间，同时也应该考虑高浓度的臭氧对食品的风味、品质以及营养价值等方面带来的负面影响。此外，臭氧的强氧化性可能会对人体健康造成威胁，因此在实验过程中要保证实验的安全性，应尽量在宽敞通风的环境中进行臭氧降解实验。尽管臭氧技术具有巨大的潜力，但该技术尚未在食品工业中得到广泛应用，低渗透、短半衰期、残留气味和安全问题是臭氧在商业规模上应用的一些限制因素，因此需要更多的研究来解决这些问题，以期为工业提供安全、经济、有效的臭氧氧化技术。尽管臭氧氧化技术在应用过程中存在种种挑战，但它在农业和食品工业中的应用前景良好，臭氧技术有潜力成为一种降解真菌毒素的新技术。

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