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贮存期间霉菌毒素的形成
影响植物上真菌生长和霉菌毒素产生的因素是游离水、温度和贮存过程中霉菌定植的时间。
镰刀菌霉菌毒素(玉米赤霉烯酮,单端孢菌毒素,烟曲霉毒素等)主要是农作物在大田生长期间产生的。曲霉菌和青霉菌的霉菌毒素(黄曲霉毒素,赭曲霉毒素等)是农作物在贮存期间产生的。
农作物在贮存时,黄曲霉毒素在热带和亚热带条件下均可形成,这与农作物在大田形成霉菌毒素的情况不同。
影响霉菌毒素形成的主要因素是:
- 内在因素,与真菌的菌落有关
- 同一个真菌菌种内部其产生毒素的能量差异可从1到103~104
- 真菌的菌属决定所产生霉菌毒素的种类
- 影响霉菌毒素产生量的最初的霉菌水平(霉菌数量越多,产生霉菌毒素的潜力越大)
- 外在因素,如环境条件。这些因素决定真菌的生长和霉菌毒素的形成
- 化学,物理化学和物理因素,如湿度,游离水,温度,底物,气体成分(大气)和果实籽粒的机械损伤
- 生物因素,如昆虫,它们可作为真菌孢子的携带者,或作为受机械损伤的作物果实籽粒的带菌者,为霉菌的进入大开方便之门;再如微生物菌群,真菌菌种之间的竞争,植物应激(如干旱),果实籽粒的完整性或遗传赋予的果实籽粒的强度。
霉菌理想的生长条件归纳如下:
环境的湿度或游离水
最引人关注的是游离水问题。当游离水低于0.85时,饲料中真菌定植的发生频率更高。这并不是因为真菌在较高水平时不能生长,而是细菌具有强大的竞争性。当游离水在 0.85-1.00时,尤其是超过 0.90-0.93时,真菌可成为占优势的菌群。当游离水在 0.85-0.93时,只有一些微生物可快速增殖,如乳酸菌和球菌,因此,霉菌和酵母菌成为占优势的菌群。
根据真菌对水的需求和利用上差别,真菌可分为:
- 需水的真菌 (如:附球真菌Epicoccum nigrum,玫瑰单端孢霉 Trichothecium roseum,卷枝毛霉Mucor circinelloides):当游离水超过0.90时,孢子才能发芽,最适宜的生长条件为游离水1.00。
- 中等水平 (如:细极链格孢Alternaria tenuissima,枝状枝孢菌 Cladosporium cladosporioides,圆弧青霉菌Penicillium cyclopium):当游离水水平为0.80-0.90时,孢子可发芽,最适宜的生长条件为游离水0.95-1.00。
- 耐旱菌 (如:匍匐曲霉Aspergillus repens,局限曲霉Aspergillus restrictus,杂色曲霉Aspergillus versicolor):当游离水水平低于0.80时,孢子可发芽,最适宜的生长条件为游离水0.95。
据我们观察,真菌生长所需游离水的最低值为0.61,产毒素的真菌在游离水0.78以下不能生长。一般来说,水的最低水平要高于真菌生长的必需水平。
根据真菌对水的需求和利用上差别,真菌可分为:
温度
适宜霉菌生长的范围是15-30°C,最佳范围是20-25°C。一些霉菌,如植物标本分支孢子菌(Cladosporium herbarium)在-6°C时呈明显的生长。再如,青霉菌(Penicillium)可在-20°C情况下在冷冻鱼体内生长。有资料表明,一些霉菌孢子(如:黑色根霉菌 Rhizopus nigricans,霉白霉菌 Mucor mucedo,黑曲霉Aspergillus niger,灰绿曲霉Aspergillus glaucus)可浸泡在-253°C的液化氢气中达77小时或-190°C的液化空气中达492小时。
除烟曲霉Aspergillus fumigatus外,菌群在高温条件下不能生长和繁殖。烟曲霉在体温条件下可首先危害呼吸道。在35-40°C条件下,好食念珠菌Monilia sitophila 这个专门污染面包的霉菌仍然可以存活。其他的霉菌,如灰霉菌Bortytis cinerea可在冰箱温度下存活,5°C时仍然可以繁殖。
pH和氧气
适宜真菌菌群生长和繁殖的pH环境为4-8。某些真菌在菌群形成的过程中,可通过改变介质的酸度,需要较高或较低的pH环境。
霉菌通常是需氧的微生物,在介质的表面上生长和繁殖。某些霉菌可在介质的深层生长,如葡萄穗霉菌Stachybotrys,有些霉菌可在液体介质及较低的氧率环境中生长,如果冻或胶质状的液体,或改变的大气成分,如CO2 和N2环境中生长。
毒素的产生
环境条件和湿度影响霉菌毒素的产生。游离水为0.90时促进霉菌毒素的生产。当游离水为0.83时,黄曲霉开始产生黄曲霉毒素。游离水高于0.97时,赭曲霉才开始产生赭曲霉毒素。
在预防霉菌毒素污染时,基质的湿度是需要考虑的主要因素。如:在饲料生产中,控制饲料原料的水分是最基本的程序。
在25°C条件下,黄曲霉很容易产生黄曲霉毒素。低于10°C时,未发现有黄曲霉毒素产生。三线镰刀菌Fusarium tricinctum在1-4°C,甚至高达15°C时可产生 T-2毒素。赭曲霉Aspergillus ochraceus 在20-30°C时可产生赭曲霉毒素,低于12°C时无毒素产生。鲜绿青霉 Penicillium viridicatum在 4-31°C时可产生赭曲霉毒素。
因此,很难确定一个温度值或温度范围来控制霉菌毒素的产生。但黄曲霉毒素除外,即使有大量的霉菌存在,低于10°C时,黄曲霉毒素不会产生。
氧气浓度和基质的酸度与霉菌毒素的产生无关。
基质的类型是需要考虑的一个重要因素。植物类型的基质比动物类型的基质或动物来源的基质更有利于霉菌毒素的产生。
淀粉性质的基质材料有利于霉菌毒素的产生,当锌Zn存在时,有助于黄曲霉毒素的产生。谷物,油料作物种子和干果是最容易受到黄曲霉毒素污染的食物。玉米,花生和棉籽最容易,也最经常受到霉菌毒素的污染。水果和果汁是棒曲霉素的主要携带者,谷物是赭曲霉毒素的主要携带者。
在动物来源的食品中,牛奶是黄曲霉毒素最主要的携带者之一,这是因为奶牛采食了被霉菌毒素污染的饲料。黄曲霉毒素可与蛋白质结合,因此,乳制品可被黄曲霉毒素污染。由奶酪外皮上的霉菌所产生的毒素可导致乳制品携带其他的霉菌毒素。




