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《江南大学》 2012年
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酿造酱油中黄曲霉毒素B_1的产生及其控制研究

徐丹  
【摘要】:作为传统的优势发酵调味品之一,酿造酱油在我国的产量和消费量都很高,是居民餐桌上必不可少的重要调味品,也是发酵食品产业的重要经济支柱。但由于现代环境污染的不断加剧及落后的传统生产技术,使发酵食品的安全性问题尤为突出,人们对酿造酱油的安全性也提出了质疑。酿造酱油从原料的种植、贮存、制曲到酱醅的发酵等过程都不可避免地会受到黄曲霉毒素B_1(AFB_1)的污染,这就使得酿造酱油的终端产品也有污染AFB_1的可能性,会对人类健康和经济发展造成严重危害。因此,为保障我国居民膳食的安全及发酵食品产业稳步快速的发展,对我国现阶段酿造酱油中AFB_1污染现状的调查及如何控制发酵食品中AFB_1污染的研究就显得尤为重要。本论文首先调查了酿造酱油中AFB_1的污染现状,并分析了其对我国人群健康造成的潜在风险程度;然后针对我国酿造酱油中AFB_1的污染问题,与实际生产相结合,分析引起酱油中AFB_1污染的原因,并在此基础上,筛选出能安全、经济、高效控制酿造酱油AFB_1污染的菌株;最后综合分析了该菌株对AFB_1污染的防治机制。具体研究内容如下: 1.采用直接竞争酶联免疫方法分析了我国陕西、山西、山东、辽宁、上海、浙江、广东、江苏8省市209份酿造酱油样品中AFB_1的污染,发现AFB_1在我国部分地区的酿造酱油产品中污染十分广泛,但污染水平较低,符合Normal模型,且未见超标样品,AFB_1平均值为0.40±0.42ng/mL。运用Monte Carlo技术建立了我国部分地区酿造酱油中AFB_1的人群暴露模型和人群风险模型,得出我国部分地区酿造酱油中AFB_1的人群暴露量范围为0~0.385ng/kg bw/day,平均值为0.0417±0.0457ng/kg bw/day,暴露分布符合Logistic模型;引起的人群风险范围为3.87E-6~6.87E-3例癌症/年/100000人,平均值为1.42E-3±1.57E-3例癌症/年/100000人,整个分布符合Logistic模型。总体来说,南方酿造酱油中AFB_1的污染水平、暴露量及人群风险都比北方高。 2.为了确定AFB_1的污染源,找到控制AFB_1的关键点,跟踪监测了酿造酱油一个生产周期中AFB_1及微生物的动态变化。发现酿造过程中AFB_1含量的变化可分为三个阶段:第一阶段从酿造原料到发酵的第4d,AFB_1含量(以干基计)呈下降趋势,并在发酵的第4d降到最低值;第二阶段从发酵的第4d到发酵的第12d,由于产毒菌开始产毒,使AFB_1含量显著增加,并在第12d时达到最大值;第三阶段从发酵的第12d到发酵结束,产毒菌停止生长,同时AFB_1发生生物降解,使AFB_1含量又逐渐下降。结果表明,酿造酱油中有50%的AFB_1来源于原料,17%的AFB_1产生于发酵前期,33%的AFB_1产生于发酵中期。从酱醅中筛选出7株既能抑制黄曲霉(Aspergillus flavus)3.4408产AFB_1,又能降解AFB_1的丝状真菌,其中以FS10的防治效果最好,抑制率和降解率分别为80.33%和57.44%,通过菌株形态学鉴定和18S rDNA分析,确定该菌株为黑曲霉(Aspergillus niger)。 3.将黑曲霉(Aspergillus niger)FS10及其发酵产物与黄曲霉(Aspergillus flavus)3.4408共培养,研究FS10及其发酵产物对黄曲霉生长能力、产孢子能力、产AFB_1能力的影响。结果发现FS10发酵产物能抑制aflR和nor-1产毒基因的表达,并且对黄曲霉生长能力、产孢子能力、产AFB_1能力的抑制效果明显高于FS10,最大抑制率分别40.97%、100%和94.48%,其对黄曲霉3.4408作用的MIC和MFC分别为80μL/mL和320μL/mL,且FS10发酵产物中具有抑菌活性的物质是一种耐热的蛋白质。运用光学显微镜、原子力显微镜和扫描电镜分析FS10发酵产物对黄曲霉孢子萌发、孢子及菌丝体超微结构的影响,发现FS10发酵产物能显著抑制黄曲霉孢子的萌发,引起孢子收缩、塌陷,降低孢子表面的粗糙度,破坏细胞壁结构,导致细胞死亡;同时使黄曲霉菌丝体发生扭曲,收缩变形,严重破坏细胞壁的结构,阻止菌丝体的生长。 4.研究了FS10及其发酵产物对AFB_1的降解效果,结果表明FS10对AFB_1的降解是一种酶促降解。且AFB_1的降解酶是一种不耐热的胞外酶,用80%饱和度的硫酸铵盐析时,粗酶液的酶解作用最强。该酶的最适酶解pH为6.0,最适酶解温度为40℃。通过Ames实验评价了FS10的发酵产物及AFB_1降解产物的致突变性,发现FS10的发酵产物及AFB_1降解产物没有致突变作用。并对AFB_1降解产物进行了荧光光谱和LC-MS分析,发现AFB_1经降解酶作用后荧光强度明显减弱,且产生了分子量为286的物质M。因此,推测AFB_1降解产物的降解途径为:降解酶通过水解作用打开了AFB_1的内酯环结构,生成具有β-酮酸结构的中间产物,然后进一步发生脱羧反应,生成了M,使得AFB_1的毒性大大减弱。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R155.5

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