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腌腊肉制品中真菌毒素污染现状及防控研究进展

2021-12-02郭柯宇欧阳菀琳刘梦茹刘书亮郭洪祥陈姝娟

食品科学 2021年21期
关键词:肉制品香肠毒素

郭柯宇,王 松,唐 林,欧阳菀琳,刘梦茹,刘书亮,2,杨 勇,2,郭洪祥,陈姝娟,*

(1.四川农业大学食品学院,四川 雅安 625014;2.四川农业大学食品加工与安全研究所,四川 雅安 625014;3.四川金忠食品有限公司,四川 邛崃 611500)

腌腊肉制品是指以鲜(冻)畜、禽肉或其可食副产品为原料,添加或不添加辅料,经腌制、烘干(或晒干、风干)等工艺加工而成的非即食肉制品,包括火腿、腊肉、咸肉、香(腊)肠等[1]。腌腊肉制品富含营养,经历长时间的成熟后表面覆盖大量微生物,甚至包括部分产真菌毒素的丝状真菌。这些菌株的毒素产生条件与我国传统腌腊肉制品的生产条件高度吻合[2-3],因此腌腊肉制品可能存在一定程度的真菌毒素污染,增加了人类接触真菌毒素的风险。目前,腌腊肉制品中真菌毒素的防控已引起广泛关注[4]。

本文综述腌腊肉制品中真菌毒素的来源、毒素种类及危害,对国内外腌腊肉制品受真菌毒素污染情况进行调查,汇总相关防控措施,旨在为我国腌腊肉制品真菌毒素防控提供理论依据。

1 腌腊肉制品中真菌毒素的来源

肉制品中较为常见的真菌毒素包括黄曲霉毒素(aflatoxins,AF)、赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)、玉米赤霉烯酮(zearalmone,ZEA)、展青霉素(patulin,PAT)、桔霉素(citrinin,CIT)等,其中AFB1和OTA是存在于肉制品中的毒性较强的两种真菌毒素,也是国内外学者研究最多的两种真菌毒素[3]。此外,CIT和环匹阿尼酸(cyclopiazonic acid,CPA)在少量干腌火腿样品中被检出[5]。

腌腊肉制品中的真菌毒素主要由原辅料中的毒素污染引入,加入的发酵剂直接产生或促进其他菌株产生,以及生产、贮存过程中由环境污染的产毒真菌产生。由于产毒真菌的生长需要氧气,对肉制品的侵染一般仅限于表面或浅层。但是真菌毒素的分子结构较为稳定,一旦产生很难从食品中去除。且真菌毒素大多具有亲脂性和强扩散性[6-7],因此推测分子质量较低或脂溶性较高的真菌毒素可扩散到腌腊肉制品内部,脂肪含量越高的腌腊肉制品中真菌毒素扩散可能越严重。

1.1 原辅料

饲养动物食用被真菌毒素污染的饲料后,真菌毒素将进入动物的血液、组织及肉中,可能导致腌腊肉制品受到真菌毒素的污染。Dall’Asta等[8]将饲喂含较高OTA(200 μg/kg)饲料的猪屠宰后制成腌腊肉,并对其OTA进行检测,所得猪肉中OTA含量较低(2.40~3.23 μg/kg),这与Rodrigues等[9]所得“从受OTA污染的饲料引入腌腊肉食品的危害可忽略不计”的结果一致。

此外,香肠制品在生产过程中添加的各种调味品及香辛料也在一定程度上存在真菌毒素的污染。Altafini等[10]的研究发现,68.2%的香肠OTA阳性样品中含有Red chili pepper这一种辣椒,推测香肠中的OTA污染可能来自于被污染的辣椒。有研究发现腌腊肉制品中加入的海盐可能引入北欧青霉(Penicillium nordicum)而受到OTA污染[11]。

1.2 发酵剂

腌腊肉制品生产过程中常加入发酵剂以提升产品质量,但是有研究发现部分发酵剂本身具有产真菌毒素的能力[12]或可促进丝状真菌产毒。在意大利Salami香肠生产过程中,为使表面形成典型的灰白色外观,并防止由其他真菌引起的腐败,常利用纳地青霉(P. nalgiovense)和产黄青霉(P. chrysogenum)作为发酵剂[4]。但有研究发现P. chrysogenum具有产OTA的能力[12]。此外,Meftah等[13]发现商业发酵剂及涎沫假丝酵母(Candida zeylanoides)可促进赭曲霉(Aspergillus westerdijkiae)产OTA。此外,发酵剂对不同腌腊肉基质的影响也有所不同,Meftah等[14]的研究表明香肠较火腿更易在发酵剂的刺激下产OTA菌株产毒。

1.3 环境

腌腊肉制品生产、储存环境中的微生物对真菌毒素的生成也有很大影响,真菌毒素污染和食品中微生物检出率成正比关系。Ferrara等[15]在P. nordicum低检出率(0.25%~2.50%)的香肠中未检测到OTA污染,但在P. nordicum检出率较高(25%~100%)的香肠中检测到不同程度的OTA污染。

2 腌腊肉制品中的真菌毒素及危害

目前,国内外学者从腌腊肉制品中检测到多种真菌毒素,但相关限量标准亟待完善。现有少量标准仅针对于AF[16]和OTA[17-18]。欧盟颁布的(EC) No 1881/2006规定食品中的AFB1含量应低于2 μg/kg,AF含量应低于4 μg/kg;世界卫生组织声明OTA的临时可耐受周摄入量(provisionally tolerable weekly intake,PTWI)为112 ng/kgmb。日本规定所有食品中不得检出AF,意大利对肉及肉制品中OTA的最大限量为1 μg/kg,而其他地区并未对肉及肉制品中真菌毒素进行限量[4]。

2.1 黄曲霉毒素

AF能够致癌、致畸、致突变,同时具有免疫毒性和肝毒性,因此被国际癌症研究机构列为A类人类致癌物质[19-21],主要有AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1、AFM2等,其中AFB1最为常见、毒性最强[4]。AF产毒真菌主要为A. flavur[19]、寄生曲霉(A.parasiticus)[19]、A. parvisclerotegemus、A. mimisclerotigenes,少量为红绶曲霉(A. nomius),其中从腌腊肉制品中分离出的产毒真菌为A. flavur和A.parasiticus。

有研究发现,存在于环境中的真菌毒素会通过食物链进入到动物及人类体内,如牛饲料含有的AFB1会在牛体内转化为AFM1再进入到食物链。Zadravec等[22]在腌腊肉制品中检测出了AFB1,但未分离出产毒菌株,进一步验证了真菌毒素可能由受污染的原辅料或环境遗留效应引入。此外,腌腊肉成熟后期非产毒菌株成为优势菌从而覆盖产毒菌株也是未分离出产毒菌株的原因之一。

目前,欧洲国家对于腌腊肉制品中自然产生的AF研究较多。已有部分研究从腌腊肉制品中检测出了AFB1、AFB2[23]、AFG1[24],其中AFB1较为常见,平均含量为0~7 μg/kg。Aziz等[23]从Salami香肠中检测到较高含量的AFB1及AFB2污染,其原因可能是当时生产条件较为落后,原辅料及腌腊肉生产过程受到较大程度的污染。Pleadin等[7]在香肠发酵的一年内取样对AFB1进行检测,仅最后两个周期在香肠表面及浅层检测到AFB1,最高含量为11.79 μg/kg。但是AFB1在香肠中具有一定的扩散作用,香肠成熟后期在距香肠表面1~2 cm处及2~3 cm处均检测到AFB1,其含量分别为3.28、2.02 μg/kg。此外,其余研究从腌腊肉制品中检测到AF污染较小,平均含量约为1 μg/kg。Zadravec等[22]对克罗地亚不同地区160 个腌腊肉样品进行AFB1残留检测,检出率为8%,检出最大值为1.92 μg/kg。Pleadin等[25]在波黑地区家庭自制的55 个腌腊肉制品中仅检测到1 例AFB1阳性,含量为1.91 μg/kg。Pleadin等[20]利用酶联免疫快速分析试剂盒和高效液相色谱荧光检测器对克罗地亚地区收集的410 个样品进行AFB1检测,17 个阳性样品平均含量小于1 μg/kg。虽然腌腊肉制品受AFB1污染情况差异较大,但大体上并不严重。

2.2 赭曲霉毒素

OTA最早于1983年从赭曲霉(A. ochraceus)中分离出来[26],是一种耐高温的稳定的物质,能在大多数食品加工过程中存留下来。其具有肾毒性、肝毒性、免疫毒性、致癌致畸致突变等危害[27-28],摄入高含量OTA的食物可能导致近端肾小管变性和间质性肾病[18],因此被国际癌症研究机构评为2B类致癌物。

OTA是存在于以火腿、香肠为例的腌腊肉中的主要真菌毒素,产毒真菌主要为曲霉菌属(Aspergillus)和青霉菌属(Penicillium),由于曲霉菌需要较高的生长温度,而腌腊肉制品的加工温度较低,因此受到青霉菌污染的几率较高[29-30]。从腌腊肉制品中分离出的产OTA菌株主要为疣孢青霉(P. verrucosum)[6,31]、P. nordicum[24]、团青霉(P. commune)[12]、P. chrysogenum[12]、A. ochraceus[32]、A. parasiticus[24]和A. westerdijkiae。这些菌株常在成熟期时定植于腌腊肉表面而造成污染[27]。P. nordicum广泛存在于高盐、高蛋白食品中,如Salami香肠和火腿[15],对高盐环境有较强的耐受力[2]。目前对腌腊肉制品中OTA的研究表明,OTA平均含量范围为0.50~29.10 μg/kg。无论从检出率还是检出量来看,受OTA的污染情况较AF严重,其检出含量相差较大的主要原因是个别研究检出了高含量的特殊样品。

Pleadin等[7]在香肠发酵的一年内取样进行OTA检测,发现OTA出现时间较AFB1早一个阶段且最终含量较AFB1更高,进一步验证表明香肠受OTA污染较为严重。Armorini等[32]对50 个Salami香肠样品进行检测,OTA阳性率为10%,除特例阳性样品OTA含量为103.69 μg/kg其余均低于1 μg/kg。Rodriguez等[33]也在20 个伊利比亚火腿中检测到1 个含量较高的特例(160.9 μg/kg)。特例的出现导致这两项研究平均检出含量较高,但相关学者均未阐明其出现的原因。此外,Pleadin等[20]发现部分发酵香肠、火腿中OTA含量高于意大利卫生部限量(1 μg/kg)5~10 倍。这些研究在一定程度上表明腌腊肉制品可能存在对人体危害较大的风险。

腌腊肉制品中的OTA及产毒菌株多样性受生产工艺、生产条件、气候等多种因素的影响。Zadravec等[22]的研究表明,腌腊肉制品由于生产工艺、生产地区气候等因素不同导致受OTA污染情况及从腌腊肉制品分离出的产毒菌株差异显著,OTA平均含量范围为2.97~5.04 μg/kg,各地区水分活度相差较大导致产毒菌株多样性较多。Iacumin等[34]的研究表明家庭生产的香肠受到OTA污染较工业生产严重,验证了生产工艺对其具有影响。

此外,OTA在腌腊肉制品中具有一定的扩散性,扩散情况随扩散深度而有所缓解。Pleadin等[7]的研究发现,产品外层OTA含量远高于中间层。由于火腿制品脂肪含量较香肠高且香肠表面肠衣对OTA的扩散有一定阻碍作用,因此火腿制品中OTA扩散情况较为严重,但具体情况因产毒菌株不同而有所不同。如Peromingo等[6]在香肠、火腿中接种不同的菌株,对其产生的OTA扩散情况进行调查,结果表明,由P. nordicum产生的OTA可扩散到火腿1~2 cm深处,而在火腿各层均未检测到。

2.3 桔青霉素

CIT是部分丝状真菌的代谢产毒毒素,常与OTA同时存在,产毒菌株主要为桔青霉(P. citrinum)[35],部分产OTA的菌株(如P. verrucosum)也可以产CIT。肾脏是其靶器官,摄入过量会导致肾脏肿大、肾小管扩张等肾部病变,严重时导致肾脏畸形和肿瘤突变[36]。CIT可与OTA、PAT发生协同作用,增强对人畜的危害[37]。因没有足够证据证明其具有致癌性而被归为第三类致癌物[38]。

CIT主要存在于谷物、玉米、大米等粮食作物中,腌腊肉制品中CIT污染主要为间接污染[35]。有研究从腌腊肉制品中分离出了CIT的产毒菌株,但是并未报道相关数据[39]。由于CIT在食品中不稳定且缺乏适宜的检测方法,目前未有相关的法律文件对腌腊肉制品中CIT进行限量,但是GB 5009.222—2016《食品安全国家标准 食品中桔青霉素的测定》[40]对其在大米、玉米等谷物作物中的含量进行了限量。Markov等[39]在90 个腌腊肉制品样品中,检测出4.44%的CIT阳性,含量均低于1 μg/kg,表明CIT对腌腊肉食品的污染情况并不严重。但是王芳[41]在2 种香肠样品中测得CIT含量分别为8.2 μg/kg和13.6 μg/kg,这与各国饲料受污染程度不同有关。

2.4 环匹阿尼酸

CPA是植物源性食品中的一种天然污染物,是一种结构与麦角酸相似的亲脂性单酸[42-43]。CPA对人体细胞具有细胞毒性和免疫毒性,同时还能促进肌肉收缩,可引起人体恶心、腹泻、头晕、肌肉坏死、抽搐等症状[44-45]。产毒真菌主要为P. commune,也有大量研究从腌腊肉制品中分离出灰黄青霉菌(P. griseofulvum)[42]。

CPA化学性质不稳定,但在火腿等的加工过程中是相对稳定的,因此可能会在火腿等腌腊肉制品中污染而对人体造成危害[46]。CPA还存在于一些动物性食品中,例如奶酪、牛奶、香肠、火腿等。Peromingo等[45]检测了两个西班牙厂家火腿中的CPA含量,结果表明即使是同一厂家生产的火腿,CPA含量也相差巨大(36.1~540.1 μg/kg)。

2.5 其他毒素

除上述真菌毒素外,现有研究还从腌腊肉制品中发现了其他真菌毒素,例如伏马毒素[47]、霉酚酸[47]、PAT[48-49]和杂色曲霉素(sterigmatocystin,ST)[50],但由于其含量较少或危害较小,相关研究并不多。

腌腊肉制品中分离出的各种真菌毒素的产毒菌株具体情况如表1所示。腌腊肉制品受各种真菌毒素污染的具体情况如表2所示。

表1 腌腊肉制品分离出的产毒真菌Table 1 Toxigenic fungi isolated from cured meat products

表2 腌腊肉制品受真菌毒素污染情况Table 2 Levels of mycotoxin contamination of cured meat products

续表2

3 防控措施

目前,应用于腌腊肉制品中真菌毒素的防控包括化学防控、物理防控和生物防控,其中物理防控大多发生在毒素形成之后。

3.1 物理防控

腌腊肉制品的物理防控主要是对其进行刷洗或高温处理。有研究表明,腌腊肉在食用之前对其表面进行刷洗处理可降低真菌毒素含量以减少对人体的危害[57]。尽管真菌毒素在腌腊肉制品中相对稳定,但高温在一定程度上可破坏其稳定性。Pleadin等[58]发现受OTA污染的香肠制品经过190~220 ℃烘烤60 min OTA显著减少了75.8%,而100 ℃烘焙和170 ℃煎炸30 min OTA分别减少7.4%和12.6%。

3.2 化学防控

真菌毒素的化学防控主要是在腌腊肉制品中加入某些香辛料或改变某些常用调味品可在一定程度上减少真菌毒素的生成。在香肠中添加牛至或迷迭香后,即使不存在抗真菌化合物,OTA积累显著减少[59]。Andrade等[27]的研究表明,将腌腊肉制品中添加的NaCl改为KCl,用蔗糖代替葡萄糖,可大幅降低腌腊肉制品中OTA的生成。Sánchez-Montero等[24]的研究表明,在香肠的配料中加入Paprika辣椒粉可减少OTA、AFB1、AFG1的生成,但是此方法并不适宜腊肉、火腿等腌腊肉制品。

此外,有研究发现部分食品防腐剂和挥发性化合物对产OTA菌株产毒素有抑制作用。如苯酚和甲酸显著降低P. verrucosum产生OTA水平,苯胺和甲苯显著降低P. nordicum产OTA水平,150 μg/mL乙酸钠和偏硫酸氢钠对P. verrucosum产OTA有明显抑制作用[60]。虽然食品防腐剂和挥发性化合物对真菌毒素的防控有较好的效果,但是消费者对食品的更高要求鞭策着研究人员寻求更佳的防控方法。

3.3 生物防控

利用拮抗微生物对水果、小麦、乳制品、肉制品等食品中不需要的霉菌控制具有较好的效果。目前,汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii)因其对腌腊肉风味、色泽、质量无影响而被广泛应用于腌腊肉中AF及OTA的防控中。在AF防控中主要利用D. hansenii与A. parasiticus的竞争作用,但其只在适宜水分活度下对A. parasiticus产AF有抑制作用,反之则会刺激A. parasiticus产AF[19]。部分研究仍利用其产生的PgAFP抑菌蛋白来抑制A. parasiticus的生长及AF的产生[61]。但抑菌蛋白的应用在OTA的防控中更加广泛,OTA的产毒菌株大多为青霉菌,有研究表明D. hansenii对青霉菌生长的抑制可能是基于多种抑制因素的加和或协同效应,如对营养和空间的竞争以及可溶性或挥发性化合物的产生[62]。Peromingo等[28]在香肠和火腿中接入D. hansenii,该酵母不仅对腌腊肉制品风味有积极的作用,对霉菌的生长及OTA的生成均有所抑制。Cebrian等[63]将接种D. hansenii的火腿与未接种的火腿样品进行比较,发现所有接种样品OTA含量均更低,表明其对可广泛应用到腌腊肉中OTA的防控当中。

此外,D. hansenii常与其他菌株、PgAFP抑菌蛋白联合应用到真菌毒素的防控当中。Delgado等[64]单独/联合利用P. chrysogenum、D. hansenii和PgAFP抑菌蛋白进行防控,发现P. chrysogenum和D. hansenii通过破坏P. nordicum细胞壁,阻碍其次级代谢以抑制OTA产生,分别使OTA产生量减少了约80%、71.43%。同时,Cebrian等[63]发现单独利用P. chrysogenum进行防控其抑制效果更好,但联合D. hansenii可增强其抗真菌活性。

目前仍有少量研究将其他菌株接种到腌腊肉制品中进行真菌毒素的防控。Alvarez等[65]发现屎肠球菌(Enterococcus faecium)对P. nordicum产生OTA有明显抑制作用,对P. verrucosum无抑制作用。Ferrara等[15]的研究表明,接种P. nalgiovense作为发酵剂,可在香肠表面起到保护作用,防止产毒真菌定植,从而抑制真菌毒素的生成。Meftah等[13]发现C. zeylanoides菌株可抑制P. nordicum产OTA。这些研究均未阐明其抑菌原理,相关报道也较少。

除AF和OTA外,其他真菌毒素的防控研究屈指可数。Delgado等[44]发现将P. chrysogenum作为发酵剂可抑制香肠中CPA的产生(CPA含量从800 ng/g降至20 ng/g)。各发酵剂/抑制因子对特定产毒菌株的抑制机理及抑制效果如表3所示。

表3 腌腊肉中的生物防控发酵剂/抑制因子作用机理及效果Table 3 Inhibitory effects and modes of action of biological control strains/factors against mycotoxins in cured meat products

4 结 语

综合现有报道可知,国内外对腌腊肉制品受到AF、OTA、CIT和CPA污染均有研究,其中腌腊肉制品受到OTA污染的现象最为严重,AF次之,受到CIT和CPA污染的情况较轻,但仍在部分样品中观察到了较高浓度污染,表明腌腊肉制品中的真菌毒素可能造成食品安全问题。但是目前国内相关研究较少,且我国尚缺少针对腌腊肉制品中真菌毒素的限量标准,相关立法及限量亟待完善,因此有关部门和机构对于腌腊肉制品受真菌毒素污染情况展开详细的调查显得尤为重要。

OTA及AFB1是两种毒性较大的真菌毒素,且对恶劣环境耐受度较高,现有物理防控方法仅停留于高温处理,且对于工厂的实际应用价值有限。目前的生物防控大多利用酵母菌和乳酸菌进行拮抗防控,筛选适用于我国腌腊肉制品真菌毒素生物防控的酵母菌或乳酸菌有望成为新的发展趋势。

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