黄曲霉毒素合成的影响因素概述.pdf

书书书梁雅婷，晏石娟，刘春明，等黄曲霉毒素合成的影响因素概述 江苏农业科学，（）：黄曲霉毒素合成的影响因素概述梁雅婷，晏石娟，刘春明，韩宏岩（苏州大学基础医学与生物科学学院，江苏苏州 ；中国科学院植物研究所，北京 ）摘要：介绍了黄曲霉毒素的产生、分类及危害，重点阐述了对黄曲霉毒素的合成起调控作用的因子。从生物因子、环境因子、化学因子 方面对不同外界因子调控黄曲霉毒素合成的研究进展做了综述。关键词：黄曲霉毒素合成；生物因子；环境因子；化学因子中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（编号：）。作者简介：梁雅婷（），女，山东泰安人，硕士，从事调控黄曲霉毒素产生的分子生物学及代谢组学研究。：。通信作者：韩宏岩，博士，副教授，主要从事蛋白质结构、功能以及蛋白质分子相互作用研究。：。黄曲霉菌（）是一种腐生性病原菌，侵染范围非常广泛，包括诸多单子叶植物和双子叶植物，其中含油量高的作物种子和饲料是其主要侵袭目标。黄曲霉菌在侵染植物过程中会产生黄曲霉毒素（，），包括黄曲霉毒素 、等多种次生代谢物。其中 是一类具有极强毒性和致癌性的化合物。人畜摄取被黄曲霉毒素污染的食物和饲料之后会造成急性中毒并有致癌的可能。黄曲霉毒素的产生是一个复杂且容易受外界因子影响的过程。因此，了解不同外界因子对黄曲霉毒素合成的调控作用，对解析黄曲霉毒素的控制原理，最大程度避免毒素产生具有重要的理论和实践意义。笔者从生物因子、环境因子、化学因子 个方面对调控黄曲霉毒素合成的因子进行了总结。生物因子 菌株的多样性和菌群竞争黄曲霉毒素是由黄曲霉、寄生曲霉（）、集蜂曲霉（）等曲霉真菌产生的一种剧毒的次生代谢产物。不同菌株产生的黄曲霉毒素种类有所不同。和 产生 、这 种毒素，大部分产生 和 这 种毒素，少部分产生 、这 种毒素 。有的菌种不产生黄曲霉毒素。即使一个菌种具备产生黄曲霉毒素的遗传背景，但是否产生黄曲霉毒素需依赖多种因素，例如环境因子和菌群竞争。竞争菌群一般通过竞争底物和分泌抑制物来影响黄曲霉毒素的产生。研究表明，当寄生曲霉（）周围有白曲霉（）和谢瓦曲霉（）菌种共存的时候，其生长状况良好，但是不再产生黄曲霉毒素，黑曲霉（）通过产生大量柠檬酸使 值达 左右，从而抑制黄曲霉毒素的合成，用弯曲乳酸杆菌可以显著抑制黄曲霉菌丝生长，毒素合成也明显降低 。某些枯草芽孢杆菌能够明显抑制黄曲霉菌生长。因此竞争菌群有可能拮抗黄曲霉菌的生长，改变黄曲霉菌的代谢，不利于黄曲霉毒素的合成。接菌量接菌量（起始孢子密度）也能影响黄曲霉毒素的合成。发现，黄曲霉毒素的产生是菌丝体侧枝生长和分化的结果，因此接菌量越大，菌丝体的顶端生长和菌丝体的融合就会增强，同时营养物质的消耗以及老化物质的释放都会影响菌丝体的侧枝生长和顶端生长，所以当接菌量减少时，相应地，菌丝体融合减弱，营养物质消耗降低及老化物质释放减少会促进更多的侧枝生长，从而促进黄曲霉毒素合成。这种由接菌密度调控生物生长和发育的现象在细菌、真菌以及体外培养的植物、动物细胞中普遍存在。环境因子 温度和湿度黄曲霉菌的最佳产毒温度为 ，随着温度的升高，产毒量降低，当温度达到 时，完全不产生毒素，温度对黄曲霉毒素合成的影响一定程度上取决于黄曲霉菌所感染的底物。在 培养基上，无论是液体培养还是固体培养，黄曲霉毒素的合成量在低于 或者高于 时都会呈线性降低。对 和 的芯片数据进行比较，发现了 个有差异表达的基因，高温下大部分黄曲霉毒素合成相关基因的表达受到抑制，但调控因子 和 却没有差异 。等发现，下尽管发生了 转录，但 转录的量以及 蛋白产生量降低了 ，这表明高温下基因簇上基因转录水平的抑制有可能是因为蛋白的修饰失活。但后来 融合蛋白表达的数据却显示 和 下 蛋白都能正常定位在细胞核内（，未发表），因此，温度对黄曲霉毒素合成的调控是个复杂的过程。除温度外，湿度也是非常重要的环境因子，湿度一般用水活度（）的高低来衡量。在低水活度下，水分子结合盐、糖、蛋白质等可溶物，真菌不能从底物中获得可用的水分，因此不能正常生长。关于湿度对黄曲霉毒素合成的影响，研究结果并不完全一致，这可能是由于底物、菌株等的差异造成的。光照与植物不同，光照对于真菌不是作为能量来源而是作为信息来源，至少有 种真菌被发现对光照有反应，它们有自江苏农业科学 年第 卷第 期己的感应蓝光、绿光、红光、近紫外光的机制 。有报道称一直保持光照条件会抑制黄曲霉毒素的合成，也有研究表明光照对黄曲霉毒素的合成没有明显影响。实验室用曲霉属的 个不同菌株探讨光照对黄曲霉菌产生菌核的影响，其中株是黄曲霉菌，发现除对 株菌的抑制作用较弱以外，光照明显抑制了其他 种菌产菌核的量。实验室也利用曲霉属的 个不同种，包括 株黄曲霉菌作为材料进行研究，发现无论是一直在光照条件下还是一直在黑暗条件下这 种菌在生长、产孢、产菌核量上都没有明显差异 。值在真菌生长过程中，由于真菌自身的生理活动，值会在 范围内变动，黄曲霉菌和寄生曲霉菌在比较宽的 值范围内都能生长，最适宜生长的 值为 。等发现，在 培养基中，当 值等于 时产毒量最多 。研究表明，酵母蔗糖（）培养基中初始 值对黄曲霉毒素的产生没有影响。等认为，当初始 值大于 时有利于合成黄曲霉毒素 ，小于 时有利于合成黄曲霉毒素 。等发现，在碱性环境下毒素合成相关基因的转录明显下调 ，而在以酪蛋白为底物进行培养时，酸性和碱性条件都能促进黄曲霉毒素的合成 。因此，从前人的研究结果来看，初始 值对于黄曲霉毒素的合成并不是一个具有普遍性作用的因子，它所起的作用依赖于培养黄曲霉菌所用的培养基成分或者底物成分。氧化状态黄曲霉毒素是在黄曲霉菌中聚酮合酶的参与下，高度氧化后形成的次生代谢产物，早期研究也发现氧化物如烷类、过氧化脂类、环氧化物能够促进黄曲霉毒素的合成。有研究表明，丁子香酚（一种抗氧化剂）通过抑制脂类发生过氧化反应抑制了黄曲霉毒素的产生 。实验室在 年通过比较黄曲霉菌产毒株和不产毒株在毒素合成过程中的脂类过氧化反应和自由基的代谢，结果表明，处于氧化状态是黄曲霉毒素产生的前提条件之一 。这是第一次在生化上建立黄曲霉毒素的产生与自由基和氧化状态的联系。实验室利用酵母体系和功能基因组学工具，借助大量的酵母缺失突变体，发现消除氧化状态确实会抑制黄曲霉毒素的合成 。实验室也通过很多试验证明黄曲霉毒素的合成与其体内氧化状态存在必然联系 。化学因子 底物（碳源、氮源）尽管许多研究人员已经发现不同碳源对黄曲霉毒素合成有影响，但是对于碳源是直接参与调节黄曲霉毒素的合成还是通过一般的代谢途径调节其合成还不清楚，与大部分次生代谢产物不同的是，黄曲霉毒素的合成不受简单糖的抑制。研究者利用同位素标记的与葡萄糖与乙酸盐来跟踪比较其在黄曲霉毒素合成中的利用率，发现黄曲霉毒素中的碳主要来自标记的乙酸盐。线粒体膜能够区分乙酰辅酶 是来源于葡萄糖还是乙酸盐，这暗示黄曲霉毒素的合成是发生在线粒体外，而且高浓度的乙酸盐会抑制葡萄糖的吸收，同时也抑制吸收的葡萄糖转换成黄曲霉毒素 。另外通过测定三羧酸（，）循环中间产物的代谢流，发现三羧酸循环中间产物的累积会抑制黄曲霉毒素的合成。这些结果也在一定程度上暗示通过三羧酸循环的彻底氧化使得胞内乙酰辅酶 浓度降低，抑制黄曲霉毒素的产生 。氮源作为底物之一，同样对黄曲霉毒素的合成起着重要作用。研究人员发现硝酸盐抑制黄曲霉毒素的产生，而有机氮有利于合成黄曲霉毒素。但是对于构巢曲霉菌株（），氮源对杂色曲霉毒素（，）与黄曲霉毒素（，）产生的调控完全不同，硝酸盐作为氮源会促进 产生而氨作为氮源却减少其合成，硝酸盐抑制黄曲霉毒素的合成是通过抑制合成途径相关基因的表达 。另外脯氨酸有利于合成黄曲霉毒素，天冬氨酸、酪蛋白、硫酸铵能促使毒素的产生。以上研究结果表明，硝酸盐能够调控基因的表达，而其对黄曲霉毒素合成的抑制作用有可能是通过途径以外的其他因子实现的。脂类信号分子黄曲霉毒素途径上的聚酮合酶利用乙酸盐作为起始单元，并不像其他大部分聚酮合酶是利用乙酰辅酶 作为起始单元。早期研究揭示，脂类分子的合成与黄曲霉毒素的产生相关。脂肪酸合成的第一步是由乙酰辅酶 在羧酶的催化下转化成丙二酰辅酶 ，已有证据表明，黄曲霉毒素的合成需要丙二酰辅酶 。研究发现，脂肪酸含量高的种子更容易感染黄曲霉菌，产生黄曲霉毒素，例如玉米、花生，但具体作用机制尚不清楚。对于玉米种子而言，黄曲霉菌更容易感染种子的种胚部位。尽管黄曲霉毒素的合成与脂肪酸的合成途径在早期有相同的步骤，但有研究表明，在简单含糖培养基中比在单纯脂肪酸培养基中更有利于毒素的合成，这也说明脂肪酸并不是黄曲霉毒素合成的必需条件。有学者认为，脂肪酸能够促进黄曲霉毒素的产生，也有学者认为脂肪酸能抑制产毒。研究者推测，脂肪酸之所以能促进产毒，可能是由于真菌内源的脂肪酸通过 氧化，产生乙酰辅酶 ，作为毒素合成的底物 ，也有研究表明，脂肪酸是作为信号分子，直接或间接促进或者抑制黄曲霉毒素的合成 。参考文献：，（）：曹冬梅，张洪英，何成华，等 弯曲乳酸杆菌 抑制黄曲霉生长及产毒 南京农业大学学报，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：江苏农业科学 年第 卷第 期櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 ，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：信建豪侯巧芝，邢建华，等直接电位法快速测定食品中的咖啡因 江苏农业科学，（）：直接电位法快速测定食品中的咖啡因信建豪，侯巧芝，邢建华，王高峰，张启堂（黄河科技学院医学院，河南郑州 ）摘要：由咖啡因与磷钨酸可形成的缔合物为电活性物质，研制咖啡因聚氯乙烯玻璃涂膜电极，用于食品中咖啡因含量的快速测定。试验表明，该电极在 值 时显示良好的能斯特响应，响应范围为 ，斜率为 ；用于测定药物和食品中咖啡因，回收率在 之间，测定快速、准确。关键词：直接电位法；离子选择电极；快速测定；咖啡因中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：信建豪（），男，河南镇平人，硕士，讲师，主要从事食品、药物的快速分析技术研究。：。咖啡因化学名为 ，三甲基 ，二氢 嘌呤 ，二酮，常存在于一些天然食品中，适量食用有去除疲劳、兴奋神经、刺激垂体肾上腺皮质轴引起促肾上腺皮质激素和皮质醇合成增加等作用。但大量或长期摄取咖啡因有损人体健康，咖啡因不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致下一代智能低下，肢体畸形 。咖啡因含量是一些含咖啡因食品质量的一个重要指标，也是决定食品滋味的重要因素，所以测定食品中的咖啡因含量具有重要意义。目前测定茶叶中咖啡因的方法有紫外分光光度法 、高效液相色谱法 、气质联用法 和电化学 等，这些方法通常需要复杂的前处理，操作繁琐，使测定时间较长。由于食品具有特殊性，从生产到应用的时间较短，若检测时间过长，无法完成对食品的实时监控。本研究建立了一种快速检测方法，采用咖啡因离子选择性电极，测定了茶叶和巧克力 种常用食品中的咖啡因含量，该方法简便快速，价格低廉，测定结果准确可靠。材料与方法 仪器与试剂仪器：型精密酸度计（上海理达有限公司）；型离子活度计（上海雷磁）；恒速磁力搅拌器。试剂：咖啡因原料药（东莞市永丰化工有限公司，纯度 ）；咖啡因对照品（中国药品生物制品检定所）。酸性溶剂：值 的盐酸溶液（将重蒸馏水用盐酸调节 值至 ，用 计测定）；咖啡因标准溶液：称取咖啡因原料药 用上述酸性溶剂溶解于 容量瓶中定容，即为 的咖啡因储备液。将此储备液逐级用酸性溶剂稀释，即得咖啡因系列标准溶液。其他试剂均为分析纯，试验用水为新蒸重蒸馏水。食品样品购于当地超市。江苏农业科学 年第 卷第 期