食品中米酵菌酸的相关研究

◎ 宋娓娜，薛笛笛，路 飞,2，李国德，肖志刚,2，史梦娜，张一凡,2

（1.沈阳师范大学 粮食学院，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳市粮油深加工重点实验室，辽宁 沈阳 110034）

1 米酵菌酸的认识历程

米酵菌酸（Bongkrekic acid，BA）是一种毒性极强的毒素，由椰毒假单胞菌酵米面亚种产生。1895年，印度尼西亚报道了第一例记录在案的由米酵菌酸引起的食物中毒病例，中毒的原因是食用了某种致病菌污染的由米根霉制曲发酵椰子制成的美食丹贝（Tempeh）。VANVEEN等[1]成功分离出致病菌并命名为“Bongbrek Bacerium”，并且鉴定出毒素米酵菌酸。在20世纪60年代，此种致病菌被命名为“Pseudomonas cocovenenans”，译成中文即为椰毒假单胞菌。我国的米酵菌酸中毒事件多发生于东北地区，最早在酵米面食品中被报道。随着中毒事件相继发生，相关专家展开研究，并于1979年将致病菌命名为酵米面黄杆菌（Flavobacterium farinofermentansnov. sp.）[2]。从20世纪70年代开始，不断有学者对此致病菌进行深入研究并重新命名。目前该病菌在我国2020年9月11日发布的国家标准GB 4789.29—2020中被命名为唐菖蒲伯克霍尔德氏菌（椰毒假单胞菌酵米面亚种）[Burkholderia gladioli（Pseudomonas cocovenenanssubsp.farino fermentans）]。

2 米酵菌酸的理化性质及检测方法

2.1 米酵菌酸的理化性质

米酵菌酸的化学式为C28H38O7，分子量为486.61 g·mol-1，化学名为3-羧甲基-17-甲氧基-6,8,21-三甲基二十二碳-2,4,8,12,14,18,20-七烯二酸，是具有分支结构的、一种高不饱和的三羧基脂肪酸，属于聚酮化合物[3]。用椰毒假单胞菌酵米面亚种发酵脱脂椰肉，发酵结束后反复用pH值为8的水萃取发酵物后调pH值至2～3，再用石油或乙醚萃取可提纯米酵菌酸。米酵菌酸是无色无味的白色无定形固体，熔程为50～60 ℃，易溶于碱性水溶液及乙醚、石油醚、氯仿、甲醇等有机溶剂。米酵菌酸的热稳定性好，在120 ℃的条件下处理1 h，其结构仍不被破坏，但耐酸性差且对日光和氧化剂不稳定，易吸附于活性炭[4-5]。米酵菌酸在2%的NaHCO3溶液中的比旋光度为在95%乙醇中比旋光度为+105°。米酵菌酸的甲醇溶液有两个紫外吸收峰，分别是237 nm（Ɛ=3 200）和267 nm（Ɛ=36 700）。米酵菌酸在铵盐溶液中的紫外吸收峰为239 nm（Ɛ=40 600）和263 nm（Ɛ=40 600）。

2.2 米酵菌酸的检测方法

目前对于食品中米酵菌酸的检测方法有很多，主要有薄层色谱法、紫外分光光度法、高效液相色谱法、高效液相色谱-串联质谱法、超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱、QuEChERS-UHPLCMS/MS和胶体金免疫层析法等（表1）[6-8]。

表1 米酵菌酸的检测方法表

3 米酵菌酸的合成机制及中毒机理

3.1 米酵菌酸的合成机制

米酵菌酸是在一种复杂的I型聚酮合酶（Modular Type Ipolyketide Synthase，PKS）的催化作用下，通过组装主骨架和β-支链合成的。该I型聚酮合酶的生物合成基因簇bonLJKFGABCDHIM是NADINE等[9]在DSMZ 11318株致病菌的基因组中发现的，且该团队对bon基因簇进行了功能推断。主骨架组装的起始模块是由bonJ和bonK编码的游离乙酰转移酶先活化丙二酰再将其装载到酰基载体蛋白上合成的，随后在酮基合酶的作用下，通过10次克莱森缩合反应使丙二酰单元的结构线性扩展，产生了米酵菌酸的聚酮骨架，由bonE编码的烯醇还原酶、酮基还原酶和脱水酶进行了β位酮基的还原过程。β-支链由bonF编码的酮基合酶和由bonG编码的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶以及bonHI编码的烯酰-CoA水合酶和酰基载体蛋白共同催化形成。bonM编码的O-甲基转移酶将C-17上的羟基甲基化，而bonL编码的细胞色素P450单加氧酶则使产生的脱氧米酵菌酸最终氧化成米酵菌酸。彭子欣等[10]在致病菌株Co14基因组中也发现了bon基因簇，而在非产毒株的基因组中并没有发现bon基因簇，推测可能是外来的米酵菌酸生物合成基因簇融入了椰毒假单胞菌酵米面亚种的基因后使之产生了进化。

3.2 米酵菌酸的中毒机理

米酵菌酸在人体内主要经消化道黏膜吸收，随血液分布到全身。米酵菌酸能够特异性与线粒体腺嘌呤核苷酸转运体结合并使其构型发生不可逆的改变，从而抑制线粒体通透性转换孔的开放性，使二磷酸腺苷与三磷酸腺苷之间的交换受阻，进而造成细胞功能障碍，甚至细胞和人体的死亡。

4 米酵菌酸的减毒方法

目前对于进入体内的米酵菌酸还未有完善的解毒方法，多数学者的研究重点主要放在如何降解食品中的米酵菌酸，主要分为物理法、化学法和微生物法。①物理法。有学者研究发现米酵菌酸能被紫外光有效地降解，且对于米酵菌酸的降解效果符合一级动力学方程，当米酵菌酸的初始浓度为2.5 μg·L-1，紫外光的强度达到187 μW·cm-2，液层厚度为2 mm时，2 h后的降解率可达到96.82%[11]。②化学法。椰毒假单胞菌酵米面亚种在含2%的盐且用乙酸酸化到pH值为4.5的培养基中产生的米酵菌酸最少[12]。然而，物理法繁杂、难操作，化学法易带入有毒试剂，且两者都会对食品的物性以及品质产生影响，因此不适合应用于食品产业中。③微生物法。微生物法主要包括微生物吸附法和微生物降解法，其中微生物吸附法是利用菌体细胞对毒素的吸附作用。例如，刘鹏等[13]研究出植物乳杆菌X1对米酵菌酸有自发吸附作用，且短时高效，吸附后不易解吸。微生物降解法则是微生物产生代谢产物或酶对毒素进行降解，但目前还未有成功研究。此外，还可以对致病菌进行改造来达到去毒或减毒的目的。NADINE等[9]和彭子欣等[14]分别在东南亚椰子发酵食品和中国酵米面食品的致病菌中发现了bon基因簇，而非产毒菌株未发现，因此可通过敲除bon基因簇来实现消除米酵菌酸的产生。

5 结语与展望

综上所述，就米酵菌酸的检测方法来看，因为易产米酵菌酸的食品如银耳、米粉、发酵玉米食品等已有大规模的生产，所以快速、便捷、大批量和低成本检测是其必然趋势。就米酵菌酸的合成机制来看，已有科学家对米酵菌酸的合成机制进行探索，下一步可以通过探究合成米酵菌酸的底物和米酵菌酸的降解产物之间的关系进一步了解米酵菌酸的降解机制。就食品米酵菌酸的减毒来看，目前还未找到彻底去除米酵菌酸的方法，对于微生物降解法而言，能降解米酵菌酸的微生物还未筛选出来，可以以米酵菌酸为底物，从易产米酵菌酸的食品中筛选出抗米酵菌酸或能降解米酵菌酸的微生物，并研究其抗性机制或降解机制，进而完善米酵菌酸的生物降解途径。