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|REPRESENTATIVE RESULTS |2018年09月总第280期
重要代表性成果
食品安全问题已成为当今国民和政府关心的头等大事，政府报告中多次提出要保障“舌尖上的安全”。果蔬及其加工制品是人们日常膳食结构中的重要组成部分。我国作为世界上最大的果蔬生产和消费国，果汁和果蔬加工制品的产量也居世界前列。伴随着社会的发展和人们生活水平的逐步提高，民众在关注果蔬品质的同时，也对安全提出了更高要求。果蔬等生鲜农产品一般是直接或经过简单的加工后被消费者食用，因此安全问题尤为重要。 果蔬生产中的食品安全问题主要来自两个方面：化学农药的残留和真菌毒素的污染。在生活中，人们对果蔬产品中化学农药残留的关注度远远高于真菌毒素残留，甚至对真菌毒素到底是什么缺乏认知。简言之，真菌毒素是真菌的次生代谢产物，它们可以在较低的浓度范围内给摄入者造成急性或慢性损伤。真菌毒素的污染主要由病原真菌侵染造成。果蔬产品中经常污染的真菌毒素包括棒曲霉毒素（也叫展青霉素，PAT）、赭曲霉毒素（OTA）、脱氧雪腐镰刀菌毒素（DON）等。
目前，包括我国在内的世界上很多国家都对果蔬及其加工制品中这些毒素的含量规定了限量标准。以棒曲霉毒素为例，它对人体的危害包括侵害各种脏器、皮肤组织、神经系统等，引起组织和器官病变，产生急性或慢性中毒症状。中国、美国、欧盟等多数国家规定果汁等制品中棒曲霉素的最大限量为50微克/千克，部分国家对婴幼儿食品的规定更为严格，低至10微克/千克。此外，近年来包括交链孢毒素在内的一些“新毒素”也不断涌现。可见，果蔬产品中真菌毒素的污染不容忽视。我国出口果汁等产品因为真菌毒素污染问题引发的退货时有发生，给企业和相关产业造成巨大的经济损失。
针对这些问题，亟需在理解真菌毒素污染规律的基础上，研发
真菌毒素的快速检测技术和高效脱除技术，从监管和控制两方面下手，提升果蔬产品的品质安全，为消费者的健康提供保障。为此，国家重点研发计划“果蔬采后质量与品质控制关键技术研究及装备开发”项目设立了“果蔬采后病害与品质安全控制关键技术研究”课题，组织来自中国科学院植物研究所、中国海洋大学、江苏大学、北京农业质量标准与检测技术研究中心、甘肃农业大学的优势团队展开攻关，课题负责人为中科院植物研究所田世平研究员。 揭示污染规律，解决真菌毒素快检和脱除难题
项目实施以来，研究团队根据预期的研究目标和研究内容开展联合攻关，团队中各单位成员发挥各自优势，互相协作，取得阶段性成果，包括以棒曲霉毒素为研究对象深入揭示了真菌毒素的污染规律、研发
了8种针对不同真菌毒素的快速检测技术和产品以及11种真菌毒素的脱毒剂，申请国家发明专利11项。
系统揭示了棒曲霉素生物合成和调控的分子机制。棒曲霉素是引
真菌毒素快检、脱除技术为果蔬“解毒”
文/本刊记者 盛玲
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中国农村科技 CHINA RURAL SCIENCE & TECHNOLOGY
|REPRESENTATIVE RESULTS |
重要代表性成果起果蔬产品采后污染的重要真菌毒素。在科技部前期项目支持下，完成了生产上棒曲霉素主要产生菌扩展青霉（Penicillium expansum ）的全基因组测序，从基因组中鉴定到15个基因组成的棒曲霉素合成基因簇，解析了棒曲霉素生物合成的分子基础。在本项目中，研究团队继续开展深入的研究，通过分子遗传学、细胞生物学、生物化学等方法明确了棒曲霉素合成过程中的关键酶及其编码基因和亚细胞定位，到了调控棒曲霉素产生的重要调控因子，为真菌毒素检测和脱除技术的研发奠定了基础。
创制真菌毒素现场快速检测技术和产品，填补“新毒素”快检技术的空白。真菌毒素快检技术对检测果蔬产品品质安全具有重要意义。因为果蔬制品成分复杂，因此样品的前处理技术十分关键。传统前处理方法，需经淋洗、洗脱等过程提取，耗时、耗有机溶剂且回收率低，需要1小时。研究团队提出了“一步净化” 的思路，通过对多种吸附填料的筛选，自主开发了快速、高通量真菌毒素多功能净化柱，样品前处理仅需5分钟。可实现果蔬常见18种真菌毒素同时测定，定量限0.1-10 ppb（part per billion），远远低于欧盟及我国真菌毒素限量标准。针对生产上缺乏“新毒素”交链孢毒素的快检产品问题，研究团队采用比较成熟的免疫层析技术，研发了交链孢毒素的免疫胶体金试纸条，实现了对该类毒素的快速现场检测。
挖掘降解真菌毒素微生物
资
〉
季也蒙假丝酵母降解棒曲霉素的机制源，获得真菌毒素降解关键蛋白和高效脱毒剂。在真菌毒素脱除技术方面，研究团队从物理、化学、生物技术等多方面开展研发。其中，生物降解真菌毒素具有高活性、高特异性的优点，是本领域重点研发方向之一。通过对不同来源微生物的大量筛选，分离到6株可分别高效降解棒曲霉毒素、赭曲霉毒素和桔青霉素等真菌毒素的微生物。要实现这些微生物的商业化应用，必须明确它们降解毒素的机制。以季也蒙假丝酵母为例，通过液相谱和质谱分析，明确了它可以将棒
曲霉素降解为无细胞毒性的产物E-ascladiol，这为该技术的应用扫清了障碍。团队更进一步使用定量蛋白质组学和分子生物学等技术，从这种酵母中到一种可以直接降解棒曲霉素的酶，目前研究团队正在研发基于该酶的脱毒酶制剂。同时，从已经商业化生产的各种酶中展开筛选，也获得能有效降解棒曲霉素的酶，并制备了基于该酶的真菌毒素脱毒剂。
做实事收实效，在探索的道路上继续前进
食品品质安全问题与广大消费者的身体健康甚至生命安全密切
〉 一步净化方法（5分钟）
〉
传统前处理方法（1
小时）
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重要代表性成果
和果实中开展了大范围的筛选。筛选过程中，需要用到大量的真菌毒素，而商业化的真菌毒素纯品价格非常高，每毫克几百上千元。为节约科研经费，通过对相关文献中方法的优化自己制备真菌毒素来进行初筛，然后再用商业化的纯品做进一步的研究。最终获得了几株降解效率非常高的微生物菌株。目前，团队仍然在继续进行筛选，期待获得更高效、更适合于产业化的微生物资源。
问及研究团队下一步的科研工作，课题成员李博强表示，“科研无止境”，世界上没有能一次解决所有问题的灵丹妙药。科学技术的发展总是在“出现问题”和“解决问题”之间不断循环。在未来的研究中，团队研究方向仍然将以促进国民经济发展和满足人民生活需求为导向。
“首先，我们将进一步完善我们现有的技术成果，并通过与科技推广部门和企业等的合作，实现科技成果的转化和推广，服务于社会，比如我们研发的真菌毒素快速检测技术和脱除技术。同时，我们将断续针对生产上仍未能有效解决或新出现的问题，展开攻关，通过对现有技术的优化或研发新的技术方法来解决这些问题。此外，我们还将对可能出现的问题进行前瞻性的布局，开展基础研究和技术研发，引领这个领域的发展，做好基础理论和技术的储备，期望当新问题出现时能快速解决，甚至把可能出现的问题消灭在萌芽中。”项目
和课题负责人田世平说。
〉
真菌毒素多功能净化柱相关，越早获得新成果，越快应用到生产实践中去，越能为品质安全提供有效的保障，越有利于百姓的健康。团队的研究成果不仅对相关产业的发展起到了良好的促进作用，也产生了巨大的经济效益和社会效益。
一方面，研究成果的应用有利于政府相关部门加强对食品安全问题的监管，而良好的监管可保障相关产业的健康发展。例如，团队研发的真菌毒素前处理技术和产品已经在国内多个安全风险评估机构推广应用，用于该技术后每个工作人员每天处理的样品数量从20个提高到60-70个，显著提高了安全评价的效率。
另一方面，研究成果在果蔬流通和加工企业应用后可提高企业的经济效益。不管是快检技术还是脱除技术，都将为企业的产品安全提供保障，减少因为真菌毒素含量超标给企业产品和声誉带来的损失。例如，减少出口企业因为真菌毒素超标造成的退货。这些企业的发展将让生产、流通和整个加工产业链受益。
食品安全事件的减少也将有利于社会的稳定和谐，社会效益显著。归根结底，相关技术应用的最终目的是保障消费者的健康，让百姓受益。科学研究总是伴随着困难和挑战，越是有价值、创新性强的研究，面临的挑战越大。在项目研究的过程中研究团队面临着很多预想不到的科学难题，但凭借强烈的社会责任感和紧迫感，团队一直严格要求自己推动着项目研究不断前进。为了筛选到更有效的真菌毒素降解微生物，团队从自己现有的菌种库、不同地区土壤
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