Paula Alvito, Jonathan Barcelo, Johan De Meester, Elias Rito, Michele Suman?
(1. 葡萄牙國家衛(wèi)生研究院,食品和營養(yǎng)所,葡萄牙 里斯本 1649-016;2. 葡萄牙阿威羅大學(xué)圣地亞哥校區(qū),環(huán)境與海洋研究中心,葡萄牙 阿威羅 3810-193;3. 菲律賓圣路易斯大學(xué),自然科學(xué)學(xué)院,菲律賓 碧瑤 2800;4. 嘉吉?dú)W洲研發(fā)中心,比利時(shí) 菲爾福爾德B-1800;5. 歐洲化學(xué)品分銷商協(xié)會(huì),比利時(shí) 布魯塞爾 16B 1000;6. 意大利 Barilla SpA -高級研究實(shí)驗(yàn)室,意大利 帕爾馬 166-43122)
已知真菌毒素有300多種,可能具有廣泛不同的作用模式。然而,在歐洲,僅有大約10種最熟知或主要的真菌毒素進(jìn)行了正式的毒理學(xué)評估和綜合風(fēng)險(xiǎn)評估[1]。與之相反,人們對未受監(jiān)管的真菌毒素,包括改性修飾的和新出現(xiàn)的真菌毒素以及真菌毒素與其他食品污染物的組合,污染發(fā)生率和水平以及潛在的毒理學(xué)和生物學(xué)效應(yīng)知之甚少[2-4]。
面對多種不同形式的真菌毒素及其對健康的潛在影響,很容易得出這樣結(jié)論,真菌毒素風(fēng)險(xiǎn)在全球范圍內(nèi)帶來的挑戰(zhàn)極其復(fù)雜。這需要食品供應(yīng)鏈中的所有參與者共同努力。國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)在關(guān)于氣候變化對真菌毒素?cái)U(kuò)散影響的一份報(bào)告文件中明確指出,每天估計(jì)約有 5億低收入人群以玉米和谷物為食,生活在撒哈拉以南非洲、拉丁美洲和亞洲的人們暴露在接觸到黃曲霉毒素和伏馬毒素的風(fēng)險(xiǎn)中[5]。
2016年,東盟制定的食品和飼料中污染物和毒素最高水平(ML)(包括真菌毒素污染水平)的原則和標(biāo)準(zhǔn)已完成,并在逐步完善中。雖然東盟真菌毒素相關(guān)政策尚未完全完成,但東盟食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估中心(ARAC)于2019年初步批準(zhǔn)了一份關(guān)于食用花生和玉米的總黃曲霉毒素和黃曲霉毒素 B1的風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告示例(ARAC)。
東盟食品真菌毒素新加坡實(shí)驗(yàn)室(AFRL)一直組織年度檢測,為國家食品檢測實(shí)驗(yàn)室的真菌毒素分析能力提供強(qiáng)有力的支持,并專門針對諸如谷物、堅(jiān)果、油籽和香料等多種商品,其中一些主要生產(chǎn)商來自東盟國家[6]。
食品加工過程會(huì)影響食品中的真菌毒素及其修飾形式:加工轉(zhuǎn)化過程中的機(jī)械能或熱能可能導(dǎo)致毒素改性,誘導(dǎo)與大分子成分如糖、蛋白質(zhì)或脂質(zhì)的反應(yīng)并釋放母體化合物[7]。
真菌毒素防控措施還包括通過食品加工過程實(shí)施的真菌毒素消減處理,并且一些建議在過去幾十年中的科學(xué)論文中得到驗(yàn)證和說明[8]。
為了避免在食品中產(chǎn)生不利的二次影響(將真菌毒素轉(zhuǎn)化為有安全影響或營養(yǎng)狀況發(fā)生不良變化的其他化合物),還需要考慮到工業(yè)技術(shù)的適當(dāng)管理,以及根據(jù)地理區(qū)域和敏感人群而產(chǎn)生的問題。
2010年,歐洲國際生命科學(xué)研究所(ILSI Europe)的加工相關(guān)化合物和天然毒素工作組專門開展了一個(gè)項(xiàng)目來評估消減天然毒素的農(nóng)藝措施,其中包括專門針對真菌毒素的部分[9]。隨后,在2014—2016年,該工作組專門開展了另一個(gè)項(xiàng)目,旨在了解消減真菌毒素的可能性,從而提高出售食品的安全性的。其主要任務(wù)是審視食品加工中消減真菌毒素的最新技術(shù)。它總結(jié)了不同的去污/解毒過程對各種食品的影響;最后,該工作成果促進(jìn)了2017—2019年相應(yīng)的新工作,并在隨后的活動(dòng)中將“食品加工過程中真菌毒素的反應(yīng)和潛在消減技術(shù)”專家組的科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為了行業(yè)的具體指導(dǎo)。2019年,實(shí)用指南面世[10],利用紅綠燈系統(tǒng)方法來確定給定食品中,哪些過程可以顯著消減真菌毒素:它將幫助國際食品生產(chǎn)商(各種商品如谷物及衍生產(chǎn)品、可可、果汁、乳制品),提供清晰、易于實(shí)施、實(shí)用的工藝建議和工藝調(diào)整指南來消減處理真菌毒素污染。
本文是最近一次 WMFmeetsASIA2020上聯(lián)合組織的專門會(huì)議[11]的后續(xù)工作,該會(huì)議由ILSI歐洲工作組相關(guān)化合物和天然毒素和ILSI東南亞地區(qū)-新加坡在曼谷舉行的。因此,本文致力于根據(jù)歐洲和東南亞不同的和互補(bǔ)的經(jīng)驗(yàn)來說明以下幾方面,即:(1)比較食品加工效果,并指出可用于其影響效果的分析工具;(2)更新加工相關(guān)的真菌毒素毒理學(xué)評估;(3)尋求管理框架的協(xié)同作用;(4)采取農(nóng)場到餐桌的策略,同時(shí)考慮對大中小型企業(yè)的看法和影響;(5)確定東南亞生產(chǎn)者在消減處理真菌毒素方面仍然存在的差距和面臨的挑戰(zhàn)。本文依據(jù)亞洲生產(chǎn)者的具體情況,結(jié)合農(nóng)業(yè)社區(qū)、咖啡行業(yè)和科學(xué)研究人員的專業(yè)知識(shí),探討了一個(gè)研究案例作為示例,重點(diǎn)關(guān)注東南亞地區(qū)咖啡中赭曲霉毒素 A 的消減。
食品加工是將農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為食品的過程。自30 年前開始,大量的研究用于調(diào)查食品加工是否可以消減真菌毒素的毒理學(xué)影響[8]。研究最多的食品加工過程中真菌毒素包括:(1)小麥加工過程中(如碾磨和烘焙)的單端孢霉烯族毒素,特別是脫氧雪腐鐮刀菌烯醇和T-2和HT-2毒素[12];(2)玉米制品生產(chǎn)過程中的伏馬毒素和黃曲霉毒素,如玉米餅和玉米片等[13];(3)玉米基食品中的真菌毒素[14];(4)堅(jiān)果分選和水果干燥過程中的黃曲霉毒素[8]。
食品加工過程中,真菌毒素母體可能發(fā)生結(jié)構(gòu)修飾包括異構(gòu)化、脫羧、重排以及與其他小分子的反應(yīng)[15]。食品加工促使真菌毒素母體與基質(zhì)成分(如蛋白質(zhì)或淀粉)形成共價(jià)加合物。這種情況在研究咖啡烘焙中的赭曲霉毒素時(shí)被觀察到[16],并且認(rèn)為在玉米片等玉米產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的伏馬毒素也會(huì)出現(xiàn)[17]。
鑒定和分離形成的降解產(chǎn)物并研究其毒性應(yīng)放在優(yōu)先位置[15]。食品加工過程中形成的降解產(chǎn)物,可以通過靶向或非靶向分析加以闡明。靶向方法需要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參考來識(shí)別和量化分析物。然而這方法有兩點(diǎn)重要的局限性,包括:(1)預(yù)先確定的化合物集可能與食品加工過程中實(shí)際形成的降解產(chǎn)物不同;(2)食品基質(zhì)的復(fù)雜性可能導(dǎo)致形成不在目標(biāo)分析化合物集內(nèi)的降解產(chǎn)物[18]。為了克服這一困難,使用穩(wěn)定同位素標(biāo)記示蹤化合物并結(jié)合 LC-HRMS用于強(qiáng)化待處理的基質(zhì),這為復(fù)雜食品和飼料樣品中真菌毒素降解產(chǎn)物的非靶向篩選提供了巨大的潛力[19]。盡管非靶向分析可以闡明降解產(chǎn)物的全譜,但目前只有一項(xiàng)此類研究的報(bào)道[15]。該研究的作者認(rèn)為,需要發(fā)表更多的研究來表征所形成的降解產(chǎn)物,收集其毒性數(shù)據(jù),從而完善有關(guān)食品加工過程中消減真菌毒素作用的知識(shí)。
關(guān)于游離或真菌毒素母體(未變化形式),相關(guān)國家和國際公共衛(wèi)生和政府機(jī)構(gòu)已對不同的食品商品制定了法律監(jiān)管限制,以保護(hù)消費(fèi)者的健康并促進(jìn)國際食品貿(mào)易[20-21]。特別是在歐盟,第1881/2006號(hào)委員會(huì)法規(guī)(EC)及其修正案規(guī)定了各種食品真菌毒素的最大限量(ML),包括黃曲霉毒素(AFs)、赭曲霉毒素A(OTA)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)、玉米赤霉烯酮(ZEA)、伏馬毒素(FBs)、棒曲霉素(PAT)以及 T-2和HT-2 毒素[22]。
在人類風(fēng)險(xiǎn)評估過程中,歐洲食品安全局(EFSA) 的食物鏈污染物小組(CONTAM小組)審查了有關(guān)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、人類、農(nóng)場和伴生動(dòng)物中真菌毒素的毒代動(dòng)力學(xué)和體內(nèi)外毒性的有價(jià)值且公開發(fā)表的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些受評估的數(shù)據(jù),CONTAM 小組建立了基于健康的指導(dǎo)值(HBGV)—如用于表征慢性健康風(fēng)險(xiǎn)的可耐受每日攝入量(TDI)或用來表征急性健康風(fēng)險(xiǎn)的急性參考劑量(ARfD)[23]。
目前,對風(fēng)險(xiǎn)和食品安全的關(guān)注已擴(kuò)展到其他潛在的真菌毒素污染上,例如改性修飾和新出現(xiàn)的真菌毒素,幾種真菌毒素共存以及真菌毒素和其他食品污染物的組合[2-4]。
修飾的真菌毒素在消化過程中可能水解為化合物母體、或從基質(zhì)中釋放,從而導(dǎo)致潛在的不良健康影響[24]。脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)是全球小麥作物中最常見的真菌毒素之一,因此,研究其在食品加工過程中的穩(wěn)定性非常重要。最近的研究顯示,在研磨、發(fā)酵和烘焙過程中DON穩(wěn)定性的研究結(jié)果顯示出一些降低DON的機(jī)會(huì)。此外,DON-3-葡萄糖苷(DON-3G)在面包制作過程中似乎會(huì)增加,因此需要采取措施防止這種情況發(fā)生[25]。
新出現(xiàn)的真菌毒素包括由鐮刀菌產(chǎn)生的毒性次生代謝產(chǎn)物(鐮刀菌素、恩鏈菌素ENN、白僵菌素 BEA和念珠菌素等)、曲霉(柄曲霉素STE)、青霉(霉酚酸)和鏈格孢菌(交鏈孢菌素、交鏈孢菌素單甲醚和細(xì)交鏈孢菌酮酸)[26]。這些新出現(xiàn)的真菌毒素尚未設(shè)定最大限量,可能是由于認(rèn)識(shí)它們的時(shí)間較晚,因此其毒性、濃度水平和發(fā)生率的可用數(shù)據(jù)有限[27]。CONTAM小組得出結(jié)論:ENN和BEA急性暴露并未顯示對人類健康的危害,但也強(qiáng)調(diào)需要進(jìn)行長期研究以評估體內(nèi)潛在的慢性毒性作用[28]。STE可獲取數(shù)據(jù)太有限,無法對STE進(jìn)行可靠的人類和動(dòng)物膳食影響評估[29],并建議使用毒理學(xué)關(guān)注閾值(TTC)方法來評估人類膳食接觸鏈格孢毒素的相對關(guān)注程度[30],如表1所示。
表1 國際機(jī)構(gòu)提出的最新科學(xué)意見,包括用于人類風(fēng)險(xiǎn)評估的真菌毒素的基于健康水平的推薦值(HBGV)(改編自文獻(xiàn)[23])Table 1 Most recent scientific opinions addressed by international bodies including the health-based guidance values (HBGVs) for mycotoxins used in the human risk assessments (adapted from [23]).
真菌毒素與其他食品污染物的組合引起了越來越多的關(guān)注,特別是因?yàn)榕c單一真菌毒素相比,多種真菌毒素暴露對健康造成的影響可能導(dǎo)致不同的輸出毒性和致癌性[3,31-32]。例如,在谷物和谷物衍生產(chǎn)品樣品中,文獻(xiàn)描述了127種真菌毒素組合,其中最常見的是AFs+FUM、DON+ZEA、AFs+OTA和FUM+ZEA[4]。
CONTAM專家組認(rèn)為除了化合物母體外,還適合評估人類暴露于各種毒素的修飾形式,因?yàn)樵S多修飾形式在消化過程中會(huì)水解成化合物母體或從基質(zhì)中釋放出來。改性真菌毒素可與游離真菌毒素同時(shí)發(fā)生,在某些情況下,改性真菌毒素的濃度可能超過加工食品中游離真菌毒素的含量。改性形式的 ZEA、雪腐鐮刀菌烯醇、T-2和HT-2毒素和FUM,分別增加了100%、30%、10%和60%。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)過修飾的真菌毒素可能會(huì)顯著增加整體真菌毒素水平,尤其是FUM和玉米[24]。最近修飾的真菌毒素已被納入EFSA風(fēng)險(xiǎn)評估[23]。表1列出了國際機(jī)構(gòu)針對人類風(fēng)險(xiǎn)評估中使用的母體、改性修飾和新出現(xiàn)的真菌毒素以及基于健康指導(dǎo)值(HBGV)提出的最新科學(xué)意見。
關(guān)于常規(guī)篩查的真菌毒素,現(xiàn)行法規(guī)是根據(jù)研究的毒理學(xué)數(shù)據(jù)制定的,一次只考慮暴露在一種真菌毒素中,不考慮真菌毒素的綜合作用。因此,評估真菌毒素組合的毒理學(xué)影響,更好地反映飼料和食品污染及其相關(guān)的動(dòng)物和人類健康風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要[3,23,31,33]。
EFSA還發(fā)布了一份關(guān)于暴露于多種化學(xué)品風(fēng)險(xiǎn)評估的指導(dǎo)文件,描述了將多種化學(xué)品聯(lián)合暴露的風(fēng)險(xiǎn)評估(RA)方法協(xié)調(diào)應(yīng)用到歐洲食品安全局職權(quán)范圍內(nèi)的所有相關(guān)領(lǐng)域,即人類健康、動(dòng)物健康和生態(tài)區(qū)域[34]。
隨著世界變得更加全球化,食品和飼料供應(yīng)鏈也變得更加復(fù)雜,因此需要更全面的戰(zhàn)略來確保消減處理食品污染物。在工業(yè)層面消減處理真菌毒素并非易事,尤其是在考慮跨區(qū)域和洲際貿(mào)易法規(guī)的情況下。進(jìn)口商和出口商都必須遵守這些國家/地區(qū)的法規(guī)才能進(jìn)入其市場。來自歐洲和東南亞的利益相關(guān)方必須確保有方法來緩解和協(xié)調(diào)食品供應(yīng)鏈中的監(jiān)管,以確保食品安全,同時(shí)促進(jìn)兩個(gè)地區(qū)的貿(mào)易。
歐盟市場擁有4.47億消費(fèi)者,是全球最大的單一市場,覆蓋27個(gè)可以自由貿(mào)易的國家。這一協(xié)調(diào)整合提升了長期影響力并增加了全球市場份額。然而,憑借這些優(yōu)勢,歐盟需要繼續(xù)找出可能擾亂其單一市場的因素。因此,在歐盟范圍進(jìn)行協(xié)調(diào)是優(yōu)先事項(xiàng),以確保所有成員國都有作為合規(guī)指南的基礎(chǔ)[35]。
歐盟的利益相關(guān)方開始對動(dòng)物飼料中的有害物質(zhì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。這包括EFSA提供的意見,涵蓋歐洲食品和飼料供應(yīng)鏈中 30多項(xiàng)食品污染物風(fēng)險(xiǎn)評估。EFSA因而發(fā)布了各種指導(dǎo)性文件,涵蓋了真菌毒素風(fēng)險(xiǎn)評估、每日可耐受攝入量、毒性數(shù)據(jù)以及一些基于群體健康的指導(dǎo)值真菌毒素的確定[36]。
歐盟監(jiān)管機(jī)構(gòu)使用這些指導(dǎo)文件為生產(chǎn)商制定一套統(tǒng)一的法規(guī)。這些機(jī)構(gòu)還提供單獨(dú)的建議,用于制定與消減真菌毒素相關(guān)的政策。例如,2011年,聯(lián)合研究中心發(fā)布了真菌毒素情況說明書,向利益相關(guān)方提供了該地區(qū)受監(jiān)管的真菌毒素清單以及有關(guān)毒性水平、發(fā)生數(shù)據(jù)和各種分析方法的信息[37]。
在監(jiān)管方面,歐盟委員會(huì)通過 EUR-Lex(https://eur-lex.europa.eu)建立了一個(gè)數(shù)據(jù)庫,用于匯編與政策相關(guān)的法規(guī)、指令、決議和報(bào)告以及對生產(chǎn)者和消費(fèi)者的建議。包括委員會(huì)條例(EC)第401/2006號(hào),該條例討論了官方控制食品中真菌毒素水平的規(guī)定抽樣和分析方法[38]。該法規(guī)符合歐盟委員會(huì)(EC)第882/2004號(hào)法規(guī),規(guī)定了官方控制措施,以確保食品污染物符合食品和飼料法[39]。最新的歐盟相關(guān)出版物之一是聯(lián)合研究中心與歐盟內(nèi)外的各種研究組織一起對2017-2018年真菌毒素分析發(fā)展進(jìn)行的審查,其中包括最新和整理的采樣信息,使用LC-MS/MS多真菌毒素方法確定谷物中這些污染物的共存情況,并對各種食品中存在的不同類型的真菌毒素進(jìn)行簡要分類[40]。
從2016年開始,已經(jīng)采取了一系列舉措,旨在通過報(bào)告、指南和多利益相關(guān)方平臺(tái),更好地向食品行業(yè)宣傳這些法規(guī)。在各種食品中,通常通過監(jiān)測、預(yù)防和控制在農(nóng)場層面早期實(shí)施消減真菌毒素措施。由于東南亞和歐洲的農(nóng)業(yè)條件有利于真菌生長,并且各種農(nóng)產(chǎn)品都可以作為合適的真菌基質(zhì),因此在收獲后加工過程中,農(nóng)耕措施通常包括各種物理或化學(xué)過程,以消除或減少真菌生長,防止真菌毒素產(chǎn)生。
咖啡是全球最常飲用的飲料之一,因其風(fēng)味獨(dú)特以及對健康的影響而吸引了眾多的消費(fèi)者。國際咖啡組織透露,東南亞,印度尼西亞和越南是全球咖啡產(chǎn)量的主要貢獻(xiàn)者。近來,菲律賓和泰國作為咖啡生產(chǎn)國的發(fā)展勢頭正在逐步增強(qiáng)。
東南亞國家的氣候條件有利于咖啡生產(chǎn),但不完善,采后加工措施會(huì)導(dǎo)致這些國家生產(chǎn)的咖啡豆出現(xiàn)真菌生長和產(chǎn)生真菌毒素。Khaneghah[41]報(bào)道,年降雨量高和采收加工條件差導(dǎo)致咖啡中赭曲霉毒素A(OTA)污染高。赭曲霉毒素A是具有腎毒性、致癌性、致畸性和免疫抑制性的真菌毒素[42],由曲霉和青霉[43-44]產(chǎn)生。產(chǎn)赭曲霉毒素的青霉種類不會(huì)深入生長到咖啡豆中[45],這解釋了曲霉是咖啡中OTA污染的主要原因。
在東南亞,最受歡迎的咖啡品種是阿拉比卡咖啡(小果咖啡Coffea arabica)和羅布斯塔咖啡(中果咖啡Coffea canephoravar.Robusta),占據(jù)了全球大部分的咖啡產(chǎn)量[46]。在菲律賓,還種植了伊克賽爾撒咖啡(Coffea excelsa)和利比里卡咖啡(Coffea liberica)。咖啡加工方法類型通常取決于種植的咖啡品種。阿拉比卡咖啡是一種在涼爽地區(qū)生長良好的品種,常采用“濕”法加工,而生長在羅布斯塔、伊克賽爾撒和利比里卡等較溫暖地區(qū)的咖啡品種通常采用“干”法加工。在“濕”法中,通過發(fā)酵去除粘液和咖啡漿果。去漿后,曬干可降低帶皮咖啡豆的含水量。加工中還促進(jìn)了發(fā)酵[47],這是細(xì)菌和真菌等微生物菌群促進(jìn)的結(jié)果[48]。真菌菌群的組成受“濕”法發(fā)酵和干燥的影響[45,47]。
“干燥”方法包括在采后立即將未揀的整顆咖啡曬干。當(dāng)出售綠咖啡豆時(shí),干咖啡漿果(果殼)被去除。在“干燥”方法中,快速干燥過程對于減少OTA污染至關(guān)重要。除非嚴(yán)格遵循建議的每一步持續(xù)時(shí)間和措施,否則使用“干”方法加工咖啡時(shí),真菌生長的機(jī)會(huì)更大[49]。
這兩種咖啡加工方法在東南亞是否成功實(shí)施,可能受到咖啡農(nóng)場類型、咖啡收獲量和小氣候變化的限制,尤其是在干燥期間。但無論何種加工方法,都會(huì)導(dǎo)致咖啡中真菌和OTA污染的發(fā)生。越南的咖啡農(nóng)場面積通常為0.1至11.2公頃,而印度尼西亞的咖啡農(nóng)場面積常為0.3至8公頃[50]。農(nóng)場規(guī)模越大,實(shí)施“干”的成本方法將更高,但收入的回報(bào)預(yù)期也會(huì)更高。另一方面,小型庭院咖啡農(nóng)場可根據(jù)農(nóng)民的技能和偏好,引入不同的加工方法。ILSI指南提供了實(shí)用的指導(dǎo),使用紅綠燈系統(tǒng)來確定可以針對采后哪個(gè)步驟來減少最終產(chǎn)品的真菌毒素污染。對于咖啡,最重要步驟是脫殼、分類和烘焙[10]。
咖啡殼是OTA的潛在來源,尤其是在干燥過程中產(chǎn)生毒性[45]??Х葷{果作為豐富的營養(yǎng)源,也是赭曲霉合適的生長基質(zhì)。在“干燥”過程中,干燥的咖啡漿果和果殼通常在干燥后被去除。當(dāng)干燥中發(fā)生真菌生長和產(chǎn)毒時(shí),果肉和果殼中的OTA可能會(huì)轉(zhuǎn)移到烘焙咖啡豆中。相比之下,有報(bào)道認(rèn)為,使用“濕”法加工的咖啡豆具有較低的真菌污染[49]。
盡管東南亞地區(qū)需要建立標(biāo)準(zhǔn)化的分選方法,但對劣質(zhì)咖啡豆進(jìn)行分選可降低咖啡中OTA污染的可能性[51]。劣質(zhì)咖啡豆會(huì)對咖啡沖泡的整體味道產(chǎn)生負(fù)面影響[47],咖啡的OTA污染說明加強(qiáng)劣質(zhì)咖啡豆分類確保良好質(zhì)量和降低 OTA暴露的必要性,特別是發(fā)霉的咖啡豆可能會(huì)使未受污染的咖啡豆也受到真菌污染,尤其是在出售或烘焙前被臨時(shí)儲(chǔ)存的咖啡豆。在“濕”法中,也可以通過浮選提前對劣質(zhì)咖啡進(jìn)行分選。然而,“干燥”過程涉及在干燥后對劣質(zhì)咖啡豆的分選,這意味著需要使用形態(tài)特征人工識(shí)別劣質(zhì)咖啡豆。
有報(bào)道記錄了通過熱降解減少咖啡中的OTA的方法。通常,隨著烘焙溫度的升高,咖啡中OTA的降解也會(huì)增加[52]。在低至120 ℃的溫度下,OTA可以轉(zhuǎn)化為 2'R-赭曲霉毒素 A(2'R-OTA),而在高于240 ℃的較長烘烤時(shí)間和溫度會(huì)導(dǎo)致OTA和2'R-OTA快速降解[53]。在最近的研究中,咖啡消耗量與咖啡飲用者血清樣本中可檢測的 2'R-OTA相關(guān)[54]。然而,與2'R-OTA相比,赭曲霉毒素A對人血清白蛋白的親和力更高[43]。
中度至深度烘焙咖啡的烘焙溫度僅在215 ℃至 225 ℃之間[55]。由于在中度至深度烘焙參數(shù)下,OTA將快速外消旋化[53],建議烘焙咖啡應(yīng)測試 OTA衍生物及風(fēng)味參數(shù)的變化及其市場接受程度,因?yàn)檩^長的烘焙時(shí)間和高溫會(huì)增加苦味并產(chǎn)生令人不悅的氣味[56]。此外,高溫和長時(shí)間處理也會(huì)導(dǎo)致多酚降解,并會(huì)增加咖啡黑色素[57-58]。輕度和中度烘烤看似可以保留更多的酚類化合物[58],但可能無法有效降解OTA。
總體而言,如何減少農(nóng)場環(huán)境中真菌毒素給東南亞咖啡農(nóng)民們帶來了一些挑戰(zhàn)。真菌毒素消減策略需要結(jié)合東南亞咖啡生產(chǎn)者和消費(fèi)者的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和行為因素來分析,因?yàn)樵诓珊蠹庸み^程中實(shí)施良好的農(nóng)業(yè)措施仍將取決于材料和設(shè)施的可用性、農(nóng)民的專業(yè)知識(shí)和消費(fèi)者的喜好。其他挑戰(zhàn)如農(nóng)民對咖啡真菌毒素污染的了解程度、以及與食用OTA污染咖啡相關(guān)的健康風(fēng)險(xiǎn),也可能影響到一些良好農(nóng)業(yè)措施如何遵守的問題。
谷物采后,糧食收購者和貿(mào)易商可以根據(jù)使用的殺菌劑介入霉菌的監(jiān)測和控制。貿(mào)易商在收集時(shí),采集并分析其批次中的霉菌毒素水平。收集器應(yīng)干燥(如有必要)、清潔和保護(hù)作物免受蟲害,以確保符合歐盟和國家對食品和飼料安全的監(jiān)管和商業(yè)要求。如果檢測發(fā)現(xiàn)超出食品和飼料的最大限量,則該批次谷物應(yīng)該轉(zhuǎn)向非食品應(yīng)用,如生產(chǎn)沼氣。
干磨玉米和小麥的可以提供麥糝、不同出粉率的面粉、及用于生產(chǎn)薄片的玉米粉,而副產(chǎn)物主要用于動(dòng)物飼料。同等量的玉米和小麥在淀粉行業(yè)被用來生產(chǎn)淀粉、玉米胚芽和小麥面筋供人類食用。玉米纖維和粗粉、麥麩、小麥胚芽作為動(dòng)物飼料原料。
收獲的谷物必須經(jīng)干燥將水分降至<14.5%以下,儲(chǔ)存于相對濕度約70%和盡可能低的波動(dòng)的溫度下。盡管在控制、消減真菌和真菌毒素污染上做出了努力,采后去污方法還是可作為消減不可避免和不可預(yù)測污染的應(yīng)急保底措施。
因?yàn)榛覊m、碎屑、受損和干癟的谷物中的真菌毒素含量通常較高,因此,清潔和分選可以很好地減少真菌毒素。碾磨會(huì)導(dǎo)致真菌毒素分布發(fā)生變化,最高含量通常在外層,麩皮中含量較多,面粉中含量較少。烹飪和烘焙通常對真菌毒素的影響可以忽略不計(jì),但其他成分的稀釋作用除外。
Schwake-Anduschus[59]使用布勒 MLU-202研磨機(jī)將不同批次的小麥研磨后分成八個(gè)組分,研究了DON、DON-3G、ADON、ZEA和ZEA-14S的分布。有趣的是,DON和DON-3G在所有組分中的含量相似,僅麩皮中的含量略高于胚乳。相比之下,大量的ZEA和ZEA-14S,毒素位于富含纖維的部分。DON-3G相對質(zhì)量比例是游離DON的2.9%至11.2%;ZEA-14S的相對質(zhì)量比例估計(jì)超過游離ZEA的總量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,運(yùn)用碾磨技術(shù)策略,能顯著降低小麥面粉中的 ZEA和ZEA-14S水平是可行的。但DON和DON-3G是在所有組分中均勻分布的,通過技術(shù)手段不能去除大量的毒素。在所研究的小麥批次中,ZEA衍生物修飾形式的相對份額高于DON共軛物。
谷物作物在開花時(shí)最容易感染鐮刀菌,開花時(shí)水分和濕度高,會(huì)增加感染幾率。在英國進(jìn)行的一項(xiàng)為期兩年的觀察研究,確定了 DON在谷物中分布的季節(jié)性差異[60]。Thammawong[61]研究表明真菌生長主要限于谷物的外層,但真菌毒素可擴(kuò)散到胚乳中。擴(kuò)散程度與真菌入侵程度無關(guān),這意味著感染后的環(huán)境條件在碾磨組分真菌毒素水平上發(fā)揮了作用。Kharbikar等 2015年發(fā)表的一項(xiàng)研究支持了這一結(jié)論,發(fā)現(xiàn)白面粉中的DON濃度高于2004年從英國小麥樣品中獲得的麩皮,這與當(dāng)時(shí)記錄了開花后的大量降雨可能有關(guān)[62]。DON是高度水溶性的,可在寄主植物內(nèi)轉(zhuǎn)移,有人提出 2004年英國豐收前的高降雨量導(dǎo)致了DON在谷物中的移動(dòng)。
歐盟對鐮刀菌毒素的立法限制從未加工的谷物到加工產(chǎn)品有所降低。最大限量適用于小麥和小麥加工產(chǎn)品的DON、ZEA、AFs和OTA。根據(jù)已發(fā)表文獻(xiàn)的相關(guān)科學(xué)研究,可以了解從原材料到深度加工最終產(chǎn)品過程中,不同真菌毒素及其法規(guī)低限和小麥加工如何影響污染的全面概述[12]。歐盟對小麥基的食品四種真菌毒素的監(jiān)管中,大多數(shù)據(jù)都可用于DON,但是小麥加工中的黃曲霉毒素研究很少。總之,比較清除DON(22),OTA(3),NIV(3),ZEA(1),(H)T-2(3)的 27個(gè)研究的結(jié)果表明可獲得高于80%的降低,而集中在DON的51項(xiàng)研磨研究比較,表明在麥粉中可以增加 20%,同時(shí)降低至 100%。相應(yīng)地,觀測到麩皮毒素增加:DON和ZEA高達(dá)300%,而T-2和 HT-2毒素高達(dá)500%。加工步驟包括初級加工(清潔和研磨)和次級加工程序(如烘焙中的發(fā)酵和熱處理)。
玉米利用濕磨或干磨來加工。干磨是去除谷物外殼以獲得部分胚乳,產(chǎn)生玉米糝、胚芽和面粉等產(chǎn)品的物理過程。玉米濕磨過程由兩步構(gòu)成:在50 ℃下浸泡30~36 h后,將浸泡的水與玉米粒分離。泡脹的谷粒通過多步碾磨、篩分和離心分離出玉米胚芽、玉米白纖維、玉米蛋白和玉米淀粉。白纖維與漿水混合形成玉米纖維。
玉米的這些研磨過程促使玉米副產(chǎn)品的產(chǎn)生,在分離后獲得的這些副產(chǎn)品,常含有不均勻分布的真菌毒素。進(jìn)入玉米濕磨過程的低水平真菌毒素在其正常使用的加工步驟下,可以從食品配料產(chǎn)品中去除。從玉米淀粉、玉米衍生甜味劑和玉米油中去除黃曲霉毒素和伏馬毒素等真菌毒素,濕磨是有效的工藝[63]。
玉米粒的浸泡可導(dǎo)致真菌毒素的減少,這取決于真菌毒素的溶解度和分散特性。大約40%到70%的初始污染最終進(jìn)入了漿水。玉米赤霉烯酮非常疏水,大約初始量的50%將保留在玉米蛋白粉中。玉米胚芽中獨(dú)特的真菌毒素類型,占到真菌毒素的10%左右。經(jīng)過去除細(xì)菌、白纖維和麩質(zhì)后,減少可溶性蛋白質(zhì)粗淀粉洗滌—這種洗滌過程通常會(huì)將真菌毒素降低到起始量的幾個(gè)百分點(diǎn)[8]。依據(jù)三年內(nèi)對鐮刀菌真菌毒素的觀察結(jié)果,歐盟委員會(huì)為淀粉行業(yè)提供了適用于濕磨工藝的未加工玉米豁免最大限量。科學(xué)數(shù)據(jù)表明,無論未加工玉米中存在的鐮刀菌毒素水平如何,在玉米生產(chǎn)的淀粉中均未檢測到鐮刀菌毒素或僅檢測到非常低的水平。由于浸泡漿水與白纖維混合,伏馬毒素主要存在玉米蛋白飼料中[8,64]。
將小麥經(jīng)過碾磨成小麥粉和麥麩后,大部分真菌毒素留存在于麥麩中。濕小麥粉分離最終用于生產(chǎn)谷朊粉、小麥淀粉和小麥可溶物。小麥可溶物用作乙醇生產(chǎn)的原料或起始材料。
消減真菌毒素的監(jiān)管政策在東南亞地區(qū)并不一致。然而,各國政府、糧農(nóng)組織FAO、世衛(wèi)組織WHO和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署早在1987年就聯(lián)合提出了標(biāo)準(zhǔn)化和建立協(xié)調(diào)研究和監(jiān)測計(jì)劃的推薦措施[65]。以下是東南亞國家聯(lián)盟(ASEAN)就如何應(yīng)對真菌毒素消減和監(jiān)管的現(xiàn)狀、以及哪些因素被認(rèn)為是該地區(qū)瓶頸的關(guān)鍵因素進(jìn)行的闡述。
東盟已采取措施優(yōu)化東盟成員國之間的貿(mào)易。該地區(qū)成立了東盟食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估中心(ARAC),該中心由東盟各地的科學(xué)專家組成,通過開發(fā)基于證據(jù)的食品安全和質(zhì)量數(shù)據(jù),為公眾提供科學(xué)意見。ARAC已啟用東盟標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量制備食品和產(chǎn)品咨詢委員會(huì),該委員會(huì)提出了食品和飼料中污染物和毒素的統(tǒng)一最高水平。這些水平基于 CODEX STAN 193—1995(食品中污染物和毒素通用標(biāo)準(zhǔn)),旨在通過建議東盟相關(guān)部門機(jī)構(gòu)使用食品和飼料中污染物的統(tǒng)一最高水平,防止東盟地區(qū)出現(xiàn)不必要的監(jiān)管瓶頸[66]。然而,監(jiān)測這些不具約束力的建議給一些中小企業(yè)帶來了困難,這些中小企業(yè)在東盟地區(qū)占比高達(dá)97%并提供高達(dá)80%的總就業(yè)機(jī)會(huì)[67]。
與其他地區(qū)一樣,東盟地區(qū)也由各種地形和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)組成,不僅在成員國之間,而且在各國家內(nèi)部。圖1顯示了該地區(qū)在溫度和濕度方面的氣候變化。
圖1 東南亞地區(qū)降水(左)和溫度(右)的變化Fig.1 Variation in precipitation (left) and temperature (right) within the Southeast Asian region
這些差異導(dǎo)致該區(qū)域某一地區(qū)的某些真菌毒素的流行率高于另一地區(qū)。氣候變化及其日益增加的不可預(yù)測性也將導(dǎo)致東盟地區(qū)常見作物(如水稻和玉米)的真菌多樣性發(fā)生變化。這可能會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降[68]。
在亞洲其他非東盟國家也存在這些影響。例如,在孟加拉國黃曲霉毒素污染具高度可變性,在以大米為主要飲食的發(fā)展中國家,污染程度高于發(fā)達(dá)國家[69]。在印度旁遮普地區(qū),由于8月至3月的寒冷季節(jié)加上高濕度、真菌快速生長,因此水稻中AFs的污染水平很高[70]。
就東盟對毒性和發(fā)生情況的監(jiān)測而言,各成員國的情況各不相同。例如,在泰國,兩個(gè)部委(農(nóng)業(yè)部和公共衛(wèi)生部)的任務(wù)是通過監(jiān)測和提供證據(jù)供泰國決策者評估,防止田間真菌毒素的增長。另一方面,泰國食品和藥物管理局(FDA)制定了真菌毒素的最高限量并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估,以確保商品中的最大含量對消費(fèi)者是安全的[71]。
自由貿(mào)易政策和雙邊貿(mào)易協(xié)定的增加可能會(huì)導(dǎo)致對內(nèi)和出口產(chǎn)品的兩套標(biāo)準(zhǔn)。例如,歐盟和越南于2020年2月達(dá)成雙邊自由貿(mào)易協(xié)定,旨在促進(jìn)兩個(gè)經(jīng)濟(jì)體之間的貿(mào)易和投資。然而,隨著這項(xiàng)貿(mào)易協(xié)議的批準(zhǔn),歐盟委員會(huì)確定了越南需要解決的貿(mào)易技術(shù)壁壘。這包括標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定和使用相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)作為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ),以及審查國家和區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)以避免信息重疊和減少阻礙貿(mào)易的監(jiān)管瓶頸[72-73]。其他希望與歐盟簽訂自由貿(mào)易協(xié)定的東盟成員國也有望在未來遵循這些建議。最后,由于每個(gè)東盟成員國的消費(fèi)者偏好不同,每個(gè)國家機(jī)構(gòu)制定的法規(guī)也不同。為促進(jìn)這些自由貿(mào)易協(xié)定的成功,需要協(xié)調(diào)這些政策,需要更全面的記錄。
針對歐洲和東南亞情況的比較,得出了如下一些結(jié)論和展望:它們也可以被納入涉及世界其他地區(qū)的更為普遍的框架。
許多國際機(jī)構(gòu)正在努力實(shí)現(xiàn)真菌毒素監(jiān)管限值的普遍標(biāo)準(zhǔn)化。迄今為止,已有100多個(gè)國家對原料、食品和飼料產(chǎn)品制定了真菌毒素法規(guī)。對已描述的數(shù)百種真菌毒素,法規(guī)中涉及的數(shù)量有限但在不斷增加。這意味著有關(guān)這些毒素的任何法規(guī)都將需要與其存在貿(mào)易協(xié)定的國家協(xié)調(diào)一致。然而,必須注意的是,科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評估通常會(huì)受到文化和政治的影響,反之,又會(huì)影響真菌毒素的貿(mào)易法規(guī)。
通常,一些商品和加工產(chǎn)品含有不同的真菌毒素,需要更好的分析策略。關(guān)注多種真菌毒素污染,必須同時(shí)檢測更多的真菌毒素—近年來,多種真菌毒素和其共軛形式的水平得到了更好的表征。鐮刀菌毒素可由50多種鐮刀菌產(chǎn)生,并在合適條件下,感染一些在開花期發(fā)育的谷物(如小麥、玉米)。真菌毒素母體的修飾形式的更多信息正變得可用,這與真菌毒素種類有關(guān),其可低至10%(例如T-2和HT-2毒素的總和),但也可高達(dá)100%(例如玉米赤霉烯酮和相關(guān)化合物)。
由于溶解度和分配系數(shù)的差異,采前的降雨會(huì)產(chǎn)生影響,DON比ZEA有更好的流動(dòng)性。由于加工過程中的差異,例如溫度、添加劑、加工時(shí)間和面包大小,以及修飾形式的出現(xiàn),使得文獻(xiàn)中關(guān)于 DON在小麥和小麥制品加工過程中的存在去向仍存在相互矛盾的數(shù)據(jù)。因此,必須開展進(jìn)一步的研究,以揭示 DON修飾形式的形成和發(fā)生機(jī)制。這也適用于其他研究較少的真菌毒素及其共軛形式。
如何管理谷物和以谷物食品生產(chǎn)鏈中的不同真菌毒素顯然取決于所選擇的工藝。從未加工的谷物到加工過的谷物產(chǎn)品,可以根據(jù)所使用的工藝,觀察到毒素減少。從未加工的小麥到加工產(chǎn)品,鐮刀菌真菌毒素的限制降低。
在干磨加工中,真菌毒素的重新分布通常會(huì)導(dǎo)致麩皮和胚芽的含量增加,而在烘焙面粉和二級面粉中,與起始原料相比,真菌毒素的含量較低。在淀粉行業(yè)中建立了最大程度降低真菌毒素水平的單元操作,洗滌粗淀粉最多可減少99%,其缺點(diǎn)是真菌毒素最終進(jìn)入動(dòng)物飼料副產(chǎn)品中重新分布。使用淡水可以減少小麥谷朊粉中的真菌毒素,但現(xiàn)代淀粉加工中的一個(gè)限制因素是如何達(dá)到最小水分利用和水分最大重復(fù)利用的目的。
比較歐盟和東南亞的情況使得許多差異變得明顯。從氣候?qū)W角度看,東南亞屬于有利于許多作物產(chǎn)生真菌毒素的區(qū)域。查看Biomin和Cargill(https://notox-online.com/)等公司提供的季度報(bào)告,就無法否認(rèn),東南亞和亞洲的黃曲霉毒素、伏馬毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素和新出現(xiàn)毒素的發(fā)生率是最高的,這對主管當(dāng)局來說,確保其食物消費(fèi)群體安全是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
東南亞地區(qū)更易生產(chǎn)歐洲不生產(chǎn)的大米和咖啡等主要作物。大米是東南亞地區(qū)最重要的主食,科學(xué)文獻(xiàn)正突出了在其中發(fā)現(xiàn)的真菌毒素的數(shù)量和水平。討論了OTA在咖啡生產(chǎn)中的影響,并表明對于一些黑咖啡,可以使用采后解決方案提供安全的終端產(chǎn)品。
隨著更好的分析工具的出現(xiàn),通過食品制造商與主管當(dāng)局之間的合作,主管當(dāng)局能完善和擴(kuò)大監(jiān)管計(jì)劃以執(zhí)行法規(guī)保護(hù)人群,一旦可通過對簡單的生物樣品檢測多種真菌毒素影響來進(jìn)行更適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評估時(shí),那么,未來將會(huì)更美好。
隨著不同真菌毒素的負(fù)面影響得到更好的評估,更完善的風(fēng)險(xiǎn)評估則能制定。通過規(guī)則施加更多限制,并權(quán)衡貿(mào)易協(xié)定,允許主要作物的流通。通過部署系列生產(chǎn)步驟影響真菌毒素最終水平生產(chǎn)更安全的食品,同時(shí)不能不考慮氣候變化的影響。這將會(huì)是歐洲和東南亞面臨的共同挑戰(zhàn)。
致謝:這項(xiàng)研究工作為國際生命科學(xué)研究所(ILSI)歐洲和ILSI東南亞在WMF亞洲會(huì)議上組織的會(huì)議上作的進(jìn)展報(bào)告,其建立在ILSI歐洲加工相關(guān)化合物工作組以前的出版物的基礎(chǔ)上,但未由歐洲ILSI公開發(fā)布。本文表達(dá)的觀點(diǎn)和本出版物的結(jié)論均為作者的觀點(diǎn),并不代表ILSIEurope或其成員公司的觀點(diǎn),也不代表任何監(jiān)管機(jī)構(gòu)的觀點(diǎn)。作者衷心感謝 Armando Venancio教授(葡萄牙米尼奧大學(xué))、Michelangelo Pascale博士(意大利食品生產(chǎn)科學(xué)研究所國家研究委員會(huì))、Gloria Pellegrino博士和 Manuela Rosanna Ruosi博士(樂維薩,意大利)、Natalie Thatcher博士(億滋國際,英國)和Gerrit Speijers博士(顧問)富有成效的建議和修改意見。