【文献解读】Food Control:红酒中霉菌毒素的发生及风险评估
研究背景:食品真菌污染是食品工业中的一个常见问题,与消费者健康相关。红酒被认为是一种对健康有益的酒精饮料,特别是对循环系统有益。然而,它也可能是有毒物质的来源。葡萄酒是赭曲霉毒素A的来源之一,赭曲霉毒素A是由丝状真菌产生的无处不在的高毒性次级代谢产物之一,这是唯一一种规定了葡萄酒最高监管水平的霉菌毒素。葡萄酒中其他真菌毒素的含量没有法律规定,因为葡萄酒是一种真菌污染风险增加的产品,所以它们的水平没有受到监测。
本研究的目的是测定干红葡萄酒中赭曲霉毒素A、脱氧雪腐镰刀菌烯醇以及T-2和HT-2毒素的浓度。这项研究包括来自西班牙、法国和波兰的19种葡萄酒,来自传统和有机葡萄栽培。使用免疫酶测定法测定真菌毒素水平,pH值用电位滴定法测定。在研究中包括的所有葡萄酒中,霉菌毒素水平都超过了适用的限度。OTA和DON污染水平与原产国有关,赭曲霉毒素A还与耕作方法和认证状态有关。T-2和HT-2毒素的含量是唯一与pH呈负相关的参数。综上所述,葡萄酒可能提供了许多真菌毒素的来源,不仅是OTA,还有首次显示的DON T-2和HT-2毒素,似乎需要进一步的研究来为包括葡萄酒在内的更广泛的食品中的各种真菌毒素建立参考值。
研究结果
所有样品中的OTA浓度都大大超过了为葡萄酒设定的监管限值,达到2 μg/L。波兰葡萄酒的平均污染水平为6.629 μg/L,西班牙葡萄酒为6.848 μg/L,法国葡萄酒为6.711 μg/L,如表1所示。在一种来自西班牙的葡萄酒中,OTA含量最高(6.941 μg/L),在一种法国葡萄酒中,OTA含量最低(6.176 μg/L)。两组间差异有统计学意义(p = 0.0002)。
100%的葡萄酒样品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的污染超过了规定的限值(0.75 μg/L),无论产地在哪个国家。在波兰种植的葡萄酒中,DON的平均浓度为1.696 μg/L,在西班牙的葡萄酒中为1.827 μg/L,在法国的葡萄酒中为1.681 μg/L。样品中DON的含量与葡萄酒的原产国显著相关(p = 0.0002)。结果如表2所示。
T-2和HT-2毒素含量的测定是指样品中两种毒素的总和。波兰葡萄酒中总T-2和HT- 2毒素的平均浓度为3.284 μg/L,西班牙葡萄酒为3.264 μg/L,法国葡萄酒为3.388 μg/L。最高含量(4.129 μg/L)出现在波兰葡萄酒中,最低含量出现在法国葡萄酒中(2.520 μg/L)(表3)。没有发现葡萄酒的来源和污染之间有关联。
葡萄酒中OTA的含量取决于栽培方法(p = 0.0052),在有机栽培葡萄酒中达到最高值。有机葡萄酒中的OTA水平在6.695至6.904 μg/L之间,认证葡萄酒中含有6.176至6.941 μg/L。通过常规方法生产的无原产地证书的葡萄酒构成了污染最少的葡萄酒类别,OTA含量在6.318至6.825 μg/L之间(表4)。认证葡萄酒的DNO含量(1.759 mg/L)高于有机葡萄酒(1.705 mg/L)和非认证葡萄酒(1.696 mg/L)。关于T-2和HT-2毒素的测定,它们在有机葡萄酒中的含量在2.845至4.032 μg/L的范围内,使它们成为受污染最严重的一组葡萄酒,然而,这些毒素的水平与耕作方法或认证之间没有显著的相关性(表4)。
所有葡萄酒样品的平均pH值为3.51,按产地分组,波兰葡萄酒的平均pH值为3.59,法国葡萄酒为3.46,西班牙葡萄酒为3.53。表5给出了pH值的范围。波兰葡萄酒的pH值最高,而法国葡萄酒的pH值最低(p = 0.0207)。还观察到pH值与T-2和HT-2毒素的含量呈中度负相关(p = 0.0042,r = -0.371)。
讨论
在本研究中,测定了不同产地的干红葡萄酒中赭曲霉毒素A、脱氧雪腐镰刀菌烯醇和T-2及HT-2毒素的含量,以评估市场上供应的葡萄酒的真菌学安全性。没有一个测试样品符合食品中相关霉菌毒素的既定监管污染限值。无论产地、栽培方法和是否持有产地或质量证明,这些葡萄酒都受到了严重污染。
在一项对源自西班牙不同地区的葡萄酒的研究中,确定的OTA浓度在0.06-0.53 μg/L的范围内。另一方面,我们的研究发现OTA范围为6.71-6.94 μg/L。在Tamura等人(2012年)的研究中,仅在两个样品中发现OTA 并且从未超过2 μg/L的限值。此外,Dachery等人(2017)报告了红酒中赭曲霉毒素A的浓度为0.12 μg/L,而Lasram等人(2008)观察到的浓度比该浓度(0.28 μg/L)高一倍多一点,但两个结果都在监管限值范围内。Anl?等人(2011)进行了另一项研究,发现OTA浓度没有超标(0.81 μg/L),并调查了土耳其葡萄酒中赭曲霉毒素A的含量。在Comuzzo等人(2013)的一项研究中,只有约5%的样本超过了葡萄酒中OTA含量的监管限制。我们的发现与其他研究中获得的结果有很大不同,这可能是由于研究之间存在相当长的时间间隔,应用了不同的测量方法,以及葡萄酒的来源和类型不同。这里引用的许多论文也追踪了赭曲霉毒素A在整个酿酒过程中的含量变化。根据这些报告,OTA浓度在发酵阶段下降,然而,由于葡萄酒酿造过程的特定特征,随着葡萄汁与葡萄皮的长时间接触(在浸渍过程中),红葡萄酒比白葡萄酒和桃红葡萄酒更容易受到霉菌毒素污染。赭曲霉毒素A对葡萄酒的污染可能是由于不适当的农业实践和葡萄本身的侵染造成的。葡萄园中OTA的发生与温度、pH和水分活性以及葡萄品种有关。产生OTA的真菌可以在含水量在10%-20%之间的基质上生长和繁殖,最佳温度约为25–30℃。葡萄酒中微生物的生存能力取决于特定物种和菌株的耐热性、厌氧条件、高含量的糖和酒精以及酸性环境。OTA和其他真菌毒素的水平可能通过与酵母细胞壁结合而降低,这在酸性环境中最有效,在碱性条件下显著受损。正如我们的发现所证实的那样,葡萄酒的pH值范围为3-3.5。然而,在pH值和葡萄酒被T-2和HT-2毒素污染之间仅发现单一的中度相关性。因此,有利于真菌生长的因素(pH值)和真菌毒素浓度之间的关系应被视为进一步研究的问题。
此前没有关于葡萄酒被镰刀菌属菌株产生的真菌毒素污染的报告,包括DON和T-2和HT-2毒素,这可能表明该产品具有潜在的真菌学安全性。关于脱氧雪腐镰刀菌烯醇对其他酒精饮料的污染,一项关于啤酒污染水平的研究发现,DON的浓度相当高(平均为17.1 ng/mL,最高水平为56.2 ng/mL。与我们的观察结果(1.73和1.93 mg/L)相比,很明显,本研究中的葡萄酒含有高得多的DON浓度。
有机农业的产品似乎更安全,但Anselme等人(2006)的研究报告称,有机农业生产的酒精产品中赭曲霉毒素A和脱氧雪腐镰刀菌烯醇的污染较高,这与本研究中获得的结果一致。所有被测试的有机样品OTA呈阳性,80%的样品被DON污染,而在我们的研究中,在所有被测试的葡萄酒中都观察到了上述毒素。在Mruczek等人(2013)的研究中,研究结果同样显示有机养殖产品中的OTA含量更高,而Cepo等人(2018)报告称,两种养殖系统的葡萄酒中的OTA含量相当。然而,Schollenberger等人(2005)和Bernhoft等人(2010)表明,镰孢菌毒素(包括脱氧雪腐镰刀菌烯醇和T-2和HT-2毒素)的污染水平呈反比关系,这一点在《EFSA意见》中也有提及。传统农业产品中产生单端孢霉烯毒素的丝状真菌侵染率较高,这可能与使用矿物肥料和含氮化合物有关,这似乎会促进镰刀菌属霉菌的入侵。氮化合物也可能影响赭曲霉毒素A的生物合成和毒性。
OTA的每周容许摄入量为0.12 μg/kg体重(EFSA,2011年)。对于一个体重70公斤的人来说,这意味着每周的限量为8.4 g。为了估计接触赭曲霉毒素A的情况,我们计算了葡萄酒中霉菌毒素的预期消耗量,同时考虑了关于定期适度饮酒(每天300 mL葡萄酒)的建议。计算基于我们研究中确定的最低OTA水平,为6.176 μg(法国葡萄酒)。通过饮用推荐量的葡萄酒,我们假设的消费者每周摄入12.97 μg OTA,超出限量4.57 μg,换句话说是参考值的154%。也请注意,葡萄酒既不是唯一的也不是最大的霉菌毒素饮食来源,包括赭曲霉毒素A。这里计算的每周消耗量总和仅指葡萄酒中摄入的毒素量,并不代表OTA污染的总量。
与食物一起提供的DON量不应超过1 μg/kg体重的TDI。回到我们假设的消费者,最大每日限量为70 μg。取我们研究中确定的最低值(1517 μg/L),我们计算了脱氧雪腐镰刀菌烯醇的每日剂量,该剂量可能与推荐的适量葡萄酒(300 mL)一起提供,最终结果为455.1 μg,是参考值的6.5倍。
本研究中确定的T-2和HT-2毒素的平均浓度为1.73 μg/L。在没有关于它们在食品中的最大含量的指南的情况下,不可能将结果与任何参考值进行比较,并通过这种方式评估葡萄酒中霉菌毒素浓度的潜在风险。然而,鉴于确定的T-2和HT-2毒素的甲苯二异氰酸酯为0.1 μg/kg体重,因此有可能估计消费建议量的葡萄酒所产生的接触。按照与之前相同的公式,这些真菌毒素对我们消费者的最大每日限量为7 μg。污染最少的葡萄酒的推荐量(300 mL)将含有0.756 μg,因此可以得出结论,饮用具有潜在健康益处的葡萄酒不应使消费者暴露于占相关TDI近11%的T-2和HT-2毒素的急性负面影响。
葡萄酒中广泛存在的真菌毒素,包括OTA,可能会引起人们对葡萄酒产品纯度的担忧,特别是考虑到缺乏对赭曲霉毒素A以外的真菌毒素浓度的监测,目前还没有确定葡萄酒中的最高限量或安全污染水平。经常观察到的一种产品中含有的不同真菌毒素之间的协同作用可能会增强霉菌代谢物的毒性,并增加与食用此类产品相关的风险,因此单独测定赭曲霉毒素A的含量可能无法反映全部风险。这项研究表明,葡萄酒也是其他真菌毒素的来源,这些毒素可能会影响消费者的健康,其影响包括胃肠道问题、进行性肾病和细胞中氧化过程越来越不均衡。
源于对适量饮用红酒有益健康的认识的社会认可,可能会大大有助于养成定期少量饮用红酒的习惯。另一方面,即使长期接触葡萄酒中含有的低剂量真菌毒素,也可能产生不利影响,并导致慢性疾病的发展,包括癌症。因此,食品和饲料快速警报系统(RASFF)和国家卫生机构的有效运作对于确保消费者安全至关重要。有反应的当局应迅速发现并消除与食品中的异生物质污染相关的潜在威胁。高效的食品验证流程至关重要。值得考虑的是创新研究的需要,包括葡萄酒和葡萄中各种霉菌毒素的测定。似乎还需要有效和标准化的方法,以显著降低一次和二次污染的风险,并降低霉菌毒素在霉菌和葡萄酒中的含量。葡萄酒和葡萄园中真菌污染的监测应该是系统的和精确的,使用创新的方法,以便将对消费者健康构成威胁的产品投放市场的风险降到最低。
结论
总之,这项研究的发现表明,葡萄酒可能是人类饮食中真菌毒素的来源。鉴于赭曲霉毒素A和脱氧雪腐镰刀菌烯醇的浓度明显高于食品的限值,出于健康益处的考虑,每天推荐的葡萄酒量可能会对暴露于真菌毒素及其对人体的不利影响构成威胁。来自西班牙的葡萄酒被发现在研究组中风险最大,因为三种被研究的真菌毒素中有两种的污染水平明显最高。有机葡萄酒也代表了真菌污染风险增加的一个类别,因为赭曲霉毒素A的含量明显高于传统种植的葡萄酒。这些发现似乎令人担忧,尤其是考虑到专门用于评估消费者接触和食品中霉菌毒素发生率的研究很少,包括但不限于葡萄酒。因此,似乎有必要开展研究,旨在为包括葡萄酒在内的更广泛的食品中各种霉菌毒素的含量建立参考值,并引入有效的控制手段。